#时间的天文学#作者：黄驰

一.正南方、天赤道

二.时间，真太阳时

三.天，高度的规律

四.日晷，相对运动

天文学，用数学、物理学准确的描述和解释每一种天文现象。

在第二章《时间，真太阳时》中我们已经介绍了真太阳时的计时工具日晷，但是在天文学中日晷可不仅仅只是一个计时工具。

日晷的正式名称是赤道式日晷，日晷面倾斜指向天赤道，与天赤道平面平行，日晷的指针指向南、北天极，与地球的自转轴平行，垂直于日晷平面。

日晷的计时方式：随着太阳的东升西落，影子指示时间。影子指向10:00，表示上午10:00。其实真正表示时间的是正南方和影子之间夹角。

时间与数学，其实我们一直是使用数学中的角度值来表示时间，为了区分时间和角度，我们用"小时"来表示时间，用度"°"来表示角度。时间和角度之间的转换公式是24小时=°。1小时=15°，4分钟=1°。

向星空中延伸，我们将日晷平面向星空中延伸，将日晷正南方向星空中延伸，将指针的影子也向星空中延伸。随着地球的自转，日晷的正南方扫过整个星空，扫过星空中的每一颗星星，而影子记录下了时间。

时钟、时间

日晷平面向星空的延伸，就是天赤道；指针的影子向星空中延伸就是地球的影子，正南方向星空中延伸，随着地球的自转正南方扫过整个星空。星空就是一个巨大的24小时刻度的时钟。

日晷，影子指示时间，影子指向10:00，表示10:00。星空，正南方指示时间，正南方指向10:00，表示10:00。时间，无论是日晷，还是星空，表示时间都是正南方和影子（日-地-影连线）之间的夹角。10:00点，无论日晷，还是星空，正南方和影子之间的夹角都是°。

影子，在太空中，太阳是静止的、星星、星座也是静止的，只有地球在自转。其实地球的影子也是静止的，影子永远指向太阳的反方向，是日-地-影连线的一部分。地球旋转一周°，正南方扫过整个星空，而影子并没有移动。所有的影子，无论我们生活在地球上的哪一座城市，上海、北京，伦敦、东京、华盛顿；无论北半球还是南半球；无论是早晨、中午、还是晚上，地球上所有的影子都指向一个方向，太阳的反方向。

日晷上的影子真的移动了么？相对于日晷，日晷上的影子真的移动了。但是日晷上影子也是日-地-影连线的一部分，无论早晨、中午、晚上他始终指向一个方向，太阳的反方向，只有地球在自转，影子并没有移动。注意：地球除了自转，地球还围绕太阳的公转，由于一天之内公转引起的变化很小，在这里我们暂时忽略不计。下一章中我们将会详细解释他的细微变化。

相对运动，站在地球上，我们看到的是太阳东升西落，日晷的影子随着太阳的移动指示时间。而站在太空中，我们看到的是，地球在自转，正南方扫过整个星空，正南方指示时间。这就是物理学中的相对运动，站在不同的视角，观察到的结果是不一样的。在大地平面系统中，对于观察者而言，大地是静止的，日晷面是静止的，正南--正北是静止的，太阳在东升西落，影子在移动。而在太空中，对于观察者而言，太阳、星星、星座是静止的，日-地-影的连线是静止的，只有地球在自转。描述时间，无论是日晷计时系统、还在太空中的计时系统，表示时间的都是正南方和日-地-影连线之间的夹角。

时间线、正南方，时间有时候是一条直线。日晷中，影子是时间线，影子指向几点就是几点。太空中，正南方是时间线，时间线就是正南方，正南方指向几点就是几点。时间线扫过太阳，就是正南方扫过太阳；时间线扫过猎户座，就是正南方扫过猎户座。而真正表示时间的都是影子和正南方之间的夹角，这才是真太阳时。我们现在手机、电脑、网络使用的时间系统中，时间线和正南方是分开的。所以不同时间系统使用时要互相转换才能使用。

时间的刻度，24小时=°

日晷上，我们以正南-正北为基准线，将日晷面24等分。刻度的排列方式是影子扫过日晷的顺序。日晷基准线，正南的刻度是0:00，正北的刻度是12:00。注意：日晷正反两面时间刻度的顺序都是影子扫过日晷时的顺序，日晷正反两面刻度的顺序是重合的，日晷正面刻度是顺时针0~24，而日晷反面刻度是逆时针0~24，如果日晷是透明的（如量角器），我们可以看到正反两面的刻度是重合的。

在星空中，我们以日-地-影的连线为基准线，将赤道平面24等分。刻度排列的顺序是地球自转正南方扫过星空的顺序。星空中的基准线，太阳是刻度12:00，影子是刻度0:00。注意：星空中我们从北向南俯视，刻度排列顺序是逆时针0~24，如果反向从南向北俯视，刻度排列顺序是顺时针0~24，时间的刻度也是重合的。

时钟，计时工具？

整个星空就是一个巨大的24小时刻度的时钟，正南方就是这个巨大时钟的指针。我们利用天体几的何学位置表示时间，反过来时间也描述了天体的几何学位置。时钟不仅仅是一个计时工具，时钟是描述是天体几何位置和时间之间真实位置关系的计时工具，而我们需要的只是一个正确的时间刻度，24小时=°。

日晷，天文学中最重要的工具没有之一。日晷的正南方扫过每一个天体，而影子记录下时间，日晷是唯一能正确描述星空中所有天体位置与正南方之间，与时间之间正确关系的，24小时刻度的，计时工具。

时间的记录，随着地球的自转，正南方扫过星空中的每一颗星星，而影子记录下正南方扫过每一颗星星的时间。12:00点整，正南方扫过太阳，凌晨1:00点，正南方扫过猎户座。这是11月份中的某一天。其实在这里，天文学可以记录正南方扫过每一颗星星，每一个星座的时间，但这样有些复杂了，学习天文学简化还是必须的。这里我们只需要记录正南方扫过太阳的时间，正南方扫过猎户座的时间，正南方扫过天蝎座的时间可以是一个参考（其他星座也可以）。

1年天，

地球自转1周°是1天，随着地球的自转，1天时间，正南方扫过整个星空。正南方扫过太阳1次，也扫过猎户座1次。地球围绕太阳公转1周是1年，1年天，正南方扫过太阳次，扫过猎户座也是次。

1年天，正南方扫过太阳次，每一次的高度都不一样；1年天，正南方扫过猎户座也是次，每一次的高度都是一样的。这是我们第三章《天，高度的规律》里面的内容。

1年天，正南方扫过太阳次，每一次的时间都是中午12:00点整；1年天，正南方扫过猎户座也是次，那么每一次的时间都是一样的么？如果不一样，他的时间规律又是什么呢？其他星座(天蝎座)呢？

请看下一章：天，时间的规律（猎户座在哪里？）

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