地方时和标准时
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时间:1970-01-01 08:00来源:未知 作者:admin 点击:

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  地方时和标准时 1.地方时和经度 前面所讲的恒星时角、真太阳时角、平太阳时角,都是以观测点所在 的午圈为起算点进行度量的。地球表面的任何地点,都有自己的子午圈。 地理经度不同的各个地点,其子午圈也各不相同。因此,地理经度不同的 各地点, 在同一时刻对天球上任一相同的参照点进行观测,所得到的时角 都不相同。当然,经度不同的地点,时间也就不可能相同。这就是说,恒 星时、真太阳时、平太阳时,都是针对地表某一特定地点的子午圈,进行 时角度量而得到的时间系统,它们都具有一定的地方性特点。这种以观测 点所在子午圈为基准, 进行天体时角的观测和计量,所得到的时间称为地 方时,包括恒星时、真太阳时和平太阳时。 地球表面的任何地点都有各自的经度,也就有各自的地方时。处在同 一经度的各个地点, 任何时刻的任何一种地方时都相同。而不同经度的各 个地点, 任何时刻的任何一种地方时都不相同。 所以, 全球有无数条经线, 也就有无数个地方时时刻。假设 A、B 是地表的两个地点,两地的经度不 同,A 在 B 的西边。天球上的参照天体 M 自东向西作周日运动,当 M 在 A 地上中天时,它早已通过了 B 地的上中天位置。这就是说,位于 A 东边的 B 时刻较早。经度的任何微小差异,都会带来与之相应的地方时差异。处 在不同经度的任意两地, 总是东边地点比西边地点的地方时早。经度相差 1°,地方时相差 4 分钟。例如,东经 120°的地方时为 8 时 30 分,在它 东面的东经 135°的地方时为 9 时 30 分。 天球上的时圈变化与地球上的经圈变化, 具有相互对应的关系。 因此, 时间和地理经度之间存在着一定的换算关系,兹列表 4-5: 表 4-5 时间与地理经度的换算关系 根据这样的数值关系,若用时间单位表示地理经度,那么,在同一计 时系统内, 地表任意两地的地方时刻差与其经度差, 在数值上则完全相等。 例如, 北京和兰州的地方时相差 49 分 44 秒。 北京的经度为东经 116°19′ (用时间单位表示为东 7 时 45 分 16 秒),兰州的经度为东经 193°53′ (用时间单位表示为东 6 时 55 分 32 秒),二者的经度差为 12°26′, 即 49 分 44 秒。无论在何时刻,也无论真太阳时、平太阳时、恒星时,北 京的地方时总是比兰州的地方时早 49 分 44 秒。 不同经度的任意两地之间, 经度和地方时都有类似这样的一个恒定差值。 两地的地方时差, 等于它们之间的经度差。二者之间的这种关系可写 成下面公式: λ A-λ B=mA-mB 式中的 mA、 mB 表示任意两地点的经度值 (东经为正值, 西经为负值) , λ A、λ B 表示该两地点在某一相同时刻的地方时。 在这一恒等式中, 只要知道其中的三项数值, 其余一项即可计算求得。 这样,就可以进行经度或地方时的推算。 例如, 在海洋上航行的轮船,得到中央人民广播电台发布的报时讯号 为“北京时间 6 点整”,同时又观测到轮船所在地点的地方时为 2 时 30 分。于是,便可以推算出轮船当时所在的地理经度。北京时间即东 8 区的 标准时间,也就是东经 120°的地方时。东经 120°用时间单位表示即东 8h0m0s。假设东经 120°为λ A,则: λ B=-λ A-(mA-mB) =8h0m0s-6h0m0s+2h30m0s =4h30m0s 即轮船当时所在的经度为东经 67°30′。这说明,在地理经度与地 方时之间, 经度测算与地方时测算之间, 存在着非常密切的联系。 实际上, 对某地点经度的测定,就是通过对该地点地方时的测定得到的。 2.理论时区和区时 以太阳为参照而确立的地方时系统, 体现了太阳在人类生活与生产活 动中的实际意义, 它在生产力低下,人们的生产活动和相互交往只局限在 狭小范围的情况下,尤其具有需要的实用价值。 科学技术水平和生产力的提高, 现代交通工具的出现和通讯事业的发 展,使人类活动突破了狭小的范围,改变了封闭式的生活方式,而在广阔 的空间、乃至全球地域范围内交往。在这样的情况下,如果还只是完全按 照各自的地方时行事,显然是不适应的,它将会带来许多的麻烦和不便。 比如,在东西方向上旅行的人们,如果是乘坐飞机,就必须不断地拨动自 己的钟表,方能使之与所经地点的地方时相一致。然而,如果世界各地使 用同一个地点的地方时, 虽然可以实现时间计量上的高度统一,却又会给 人们的活动带来新的麻烦。例如,在中午 12 时这一时刻,有的地方正是 赤日当空,有的地方却是日出,或者正是太阳落山,甚至是人们正在熟睡 的深夜。这样,就会使许多地方完全失去使用太阳时的实际意义。 为了使时间计量满足社会发展的需要, 建立适应国际交往日益频繁的 时间计量系统,而又避免全球用同一的时刻造成的麻烦,1884 年在华盛 顿举行的国际经度会议上,确定了以平太阳时为基础的标准时制度。这种 标准时制度规定,按经度线 个标准时区。每个时区跨经 度 15°,在此范围内,使用统一的标准时间。位于每个时区中央的那条 经线,叫做中央经线,它是所在时区的标准经线。中央经线的地方平太阳 时,就是该时区的标准时间,也称为区时。本初子午线所在的时区,叫做 零时区,也叫做中央时区,简称中区。中央时区的中央经线,是通过格林 威治天文台原址的 0°经线°经线°;即为中时区的 范围。从中时区向东,每隔经度 15°划为一个时区,依次称为东 1 区、 东 2 区……,东 12 区跨经度 7.5°(E172.5°至 180°);中时区以西, 每隔经度 15°划为一个时区,依次称为西 1 区、西 2 区……,西 12 区跨 经度 7.5°(W172.5°至 180°)。在中央时区以东(称为东时区)及其 以西(称为西时区),实际上都各有十一个半时区,东 12 区和西 12 区合 起来共跨经度 15°, 并以 180°经线的地方平时,作为它们共同的标准时 间(图 4-26)。 按这种标准时制度计量时间,在每个时区之内,各地点的地方时与其 标准时之间,最多只相差半小时。这样,一个时区内的各地都使用本区的 标准时间,误差不大,不会出现前面所说那种昼夜颠倒的现象。 两个相邻时区中央经线°,因此,其标准时间也相差 整 1 小时。任意时区之间都只有时的差别,而分、秒都是一样的。相邻两 个时区,东边的比西边的时刻早。任何一个时区的标准时间,在任何时刻 都比与之相邻西面时区早 1 小时。例如,当东 5 区标准时为 8 时 15 分时, 东 6 区的标准时为 9 时 15 分,东 4 区的标准时则为 7 时 15 分。这样,任 意两个时区, 只要知道它们之间相差几个时区(或它们之间有几条时区界 线),就能知道它们的标准时间相差多少小时。 任意两个时区的区时差,等于它们的时区数差,这种数值关系可以写 成下面的公式: TA-TB=NA-NB 式中的 NA、NB 表示任意两个时区的区号,其中东时区为正值,西时区 为负值。TA、TB 分别表示该二时区的区时。根据两个时区的区时与时区号 之间的数值关系,可以进行任意两个时区之间的区时计算。 如果已知某时区(如 NA 时区)的区时,那么,上面公式可写成以下 形式: TB=TA-NA+NB 这是进行区时计算最常见的形式, 即根据两个时区的区号和其中一个 时区的区时,求另一时区的区时。计算结果,若 0≤TB≤24,则 TB 即为当 日当时 NB 时区之区时;若 TB<0,则 TB+24 为当时 NB 时区的区时,但日期 为 NA 时区的前一天;若 TB>24,则 TB-24 为当时 NB 时区的区时,但日期 较 NA 时区多一天。 例 1,东 7 区的区时为 3 月 8 日 8 时,此刻东 5 区的区时为: 8-7+5=6 即此刻东 5 区的区时为 3 月 8 日 6 时。 例 2,东 9 区的区时为 6 月 8 日 5 时,此刻西 3 区的区时为: 5-9-3=-7 此刻西 3 区的区时为:-7+24=17(时),而日期则为东 9 区日期的前 一天(即 6 月 7 日)。 例 3,西 2 区的区时为星期五的 21 时,此刻东 4 区的区时为: 21+2+4=27 27-24=3 即此刻东 4 区的区时为第二天(星期六)的 3 时(日期比西 2 区多一 天)。 某事件变化过程所经历的时间,实际上是针对某地点来说,该事件变 化从开始到终了两个时刻之间的时段长度,即 TA 终-TA 始或 TB 终-TB 始 TA 和 TB 都可以用上述公式求得。因此,计算某一事件变化过程所经 历的时间,也可运用上面的公式。 例 4,某人乘飞机从北京(东 8 区)去华盛顿(西 5 区)。1 月 28 日从北京启程时,北京时间是 9 时 44 分。到达华盛顿时,当地时间是 1 月 28 日 15 时 30 分。求该人在途中经历了多少时间? 在这个问题中,给出了事件变化过程(某人从北京到华盛顿)开始时 间(1 月 28 日 9 时 44 分),也给出了事件变化过程的终了时间(1 月 28 日 15 时 30 分)。但是,这两个时间并非针对同一地点来说的:前者是针 对北京(东 8 区),后者是针对华盛顿(西 5 区)。为了使问题更明显, 不妨将该事件变化过程所涉及的时区区号和区时列表分析。若以 NA 代表 北京所在时区的区号(8),NB 代表华盛顿所在时区的区号(-5),则: 由于开始时间和终了时间不属于同一个时区, 因此不能直接用它们计 算事件变化过程所经历的时间。然而,从表中所列条件可知,表中的两个 未知项(TA 终和 TB 始),均可用公式计算求得。只要求出其中的一个未知 项, 事件变化过程所经历的时间也就可以求得。如求出事件变化过程终止 (即到达华盛顿)时的北京时间,即: TA 终=TB 终-NB+NA 由于各时区之间的区时差都是整时数,在运用公式计算时,所有时间 的尾数(即分、秒值),均可暂时省略不计。最后,再将这些时间尾数加 入计算结果,即得欲求时间。 根据计算得到抵达华盛顿时的北京(东 8 区)时间为 1 月 29 日 4 时 30 分。将此时间与启程时的北京时间(1 月 28 日 9 时 44 分)相减,即得 该人在途中经历的时间为 18 小时 46 分。 同样,也可先用公式,求得事件变化过程开始(即从北京启程)时的 华盛顿(西 5 区)时间为 1 月 27 日 20 时 44 分。将到达华盛顿时当地的 时间(即 1 月 28 日 15 时 30 分),与启程时的华盛顿(西 5 区)时间相 减,同样得到该人在途中经历的时间为 18 小时 46 分。两种计算,所得结 果相同。因此,只需求出其中一个地点的开始和终了时刻,也就可以求出 事件变化过程所经历的时间了。 上述公式除了用于求算区时之外,也可以用来求算某地所在的时区 (即求出时区的区号)。例如,已知 A 地在 NA 时区,当 A 地的标准时为 TA 时,B 地的标准时为 TB,则 B 地所在的时区为: NB=NA-TA+TB 利用这一式子求算时区号时,必须注意使 A、 B 两地的日期保持一致。 计算结果,若所求的 NB>0,则 B 在东时区,若 NB<0,则 B 在西时区。 各时区的标准时, 就是该时区标准经度的地方时。而各时区标准经线 的经度,是很容易求得的,它们都是 15 的整倍数,在数值上等于本时区 的区号与 15 的乘积。这样,根据区时、经度、地方时之间的关系,就可 以进行不同地点之间有关区时、经度、地方时方面的数值计算。例如,已 知某时区的区时,可以求得当时任一经度的地方时(平太阳时)。又如, 已知某时区的区时, 又已知当时另一地点的地方时,可以求得该地点的地 理经度。 标准时制度的确立,是时间计量上的一大飞跃。它给现代社会生产、 科学研究和国际间大范围频繁交往,带来了很大的方便。不过,上述区时 制只是一种理论上的标准时制度。这种理论区时制的时区,既不考虑海陆 分布状况,也不考虑国家政区界线,完全是根据经线划分的。实际上,时 区的划分并不完全遵照理论区时制度的规定,各国所使用的标准时制度, 同理论上的标准时制度是有区别的。 3.法定时区和法定时 法定时区是各国根据本国具体情况自行规定的适用于本国的标准时 区。 法定时区的划分,比理论时区划分复杂得多。但是,一般来说,它符 合理论时区划分的一些基本规律。多数国家法定时区的标准时经线,同理 论时区的标准时经线是一致的,其经度值为 15 的整倍数。但是,也有一 些是不一致的。 比如有的国家采用半时区,其标准时经线与理论时区标准 经线°。法定时区的界线,一般不是依据经线,而是依据 实际的政治疆界和社会经济发展状况来确定的。 面积较小的国家, 都以本国的适中经度作法定时区的标准经度,根据 适中经度与理论时区标准经度的关系,来确定采用正规时区或半时区。例 如,埃及的适中经度为 E30°,采用东 2 区为法定时区;缅甸的适中经度 为 E97.5°,则采用东 6.5 区为其法定时区。地域辽阔的国家,有的把全 国划分为若干个时区。例如俄罗斯,全国分成 11 个时区(从东 3 区至东 13 区);美国本土划分为 4 个时区(从西 5 区至西 8 区);巴西划分为 4 个时区(从西 2 区至西 5 区),等等。各个时区之间的界线,则往往依据 政区界线来确定。 我国跨理论时区的 5 个时区, 而法定时区却只有一个 (即 东 8 区);蒙古跨理论时区的 3 个时区,而法定时区也是只有一个。 根据法定时区确定的标准时,称为法定时。法定时是目前世界各国实 际使用的标准时。 绝大多数国家使用的法定时, 同理论上的区时是一致的, 它们同协调世界时(UTC)的差值,在格林威治以东的为正整数,在格林 威治以西的为负整数。 世界上绝大多数法定时区同理论时区的任保时区之 间,在任何时刻的时间差,都是整时数,而分、秒则完全相同。只有少数 国家是采用半时区。例如,伊朗、阿富汗、印度、缅甸等国,分别采用东 3.5 区、东 4.5 区、东 5.5 区、东 6.5 区为其法定时区,因而,它们的法 定时同理论时区的区时之间,都有半小时的时差。也有极个别国家的法定 时区,既不是正规时区,也不是半时区,而是一种不规则的时区。例如, 南亚的尼泊尔就是这样,它的法定时与协调世界时之间的差值,为+5 时 45 分。 为了充分利用太阳光照,世界各国法定时区的标准经度,往往不是其 适中经度,而是普遍向东偏离。从世界范围看,法定时区系统几乎比理论 上的区时系统向东偏离一个时区。例如,法国和西班牙都位于中时区,它 们所使用的法定时却是东 1 区的标准 235 时。新西兰位于东 11 区和东 12 区之间,其法定时为东 12 区的标准时。俄罗斯共有 11 个时区,每个时区 都以其东面相邻时区的标准时为法定时(如莫斯科位于东 2 区,却以东 3 区的标准时为法定时)。我国共跨 5 个时区,从地理位置看,E105°是我 国的适中经度, 然而却把较偏东的东 8 区规定为法定时区,作为标准经度 的 E120°,也比我国的适中经度(E105°)向东偏离 15°。 世界标准时制度的确立,已有一百多年的历史。这段时间内,世界各 国在时间计量方面发生了巨大变化。目前各国使用的标准时(法定时), 虽然比理论时区的标准时(区时)复杂,但是,与数十年前的情况相比, 却是简化多了。 世界上时间计量发展变化的总趋势是越来越接近于统一的 区时计量,越来越简化,越来越便于国际间的交往。这种变化趋势,今后 还将继续下去。 4.北京时间和北京夏令时 北京时间是我国的法定时间,它是目前我国通用的标准时。 北京时间实际上是北京所在的东 8 区的区时, 也就是东 8 区标准经度 的地方平时。 北京的经度是 E116°19′,而东 8 区的标准经度是 E120°。 所以,北京时间并不是北京的地方平时,而比北京的地方平时约早 14 分 44 秒。当中央人民广播电台发出“北京时间 12 点整”的报时讯号时,实 际上北京还没有到正午时刻。需要再过大约 14 分 44 秒的时间,太阳才能 到达北京的上中天。 我国的时间计量制度,曾经历过多次变化。1919 年,全国采用的法 定时区为三个整时区(中原时区、陇蜀时区、新藏时区)和两个半时区, 它们的标准经度分别是 E120°、E105°、E90°和 E127.5°、E82.5°。 中华人民共和国成立后,除新疆、西藏使用东 6 区的区时外,全国其它各 省、市、自治区,都使用东 8 区的区时。1966 年以后,东 8 区又被确定 为全国唯一的法定时区,和省、市、自治区一律使用北京所在的东 8 区区 时。这就是目前我国统一的法定时——北京时间。 全国使用统一的标准时间,有利于不同地区之间的交往和配合,特别 是给通讯和交通运输等事业带来很大方便。 然而, 在远离标准经线的地区, 标准时间不能很好体现太阳光照的情况, 会给生活和生产活动造成新的麻 烦。不过,这些问题可以通过作息时间的调整,加以解决。 我国疆域辽阔, 东西跨经度 60°。 全国分属理论时区的 5 个时区 (东 5 区至东 9 区),最西与最东地方时相差 4 小时之多。黑龙江省的抚远, 地方时比北京时间早约一个小时。新疆的喀什,地方时则比北京时间迟 2 小时 56 分。当北京时间 12 点时,抚远的地方时早已过了正午,而喀什的 地方时则刚刚 9 时多一点。可见,北京时间所反映的天文情况,只与东经 120°的实际完全相符。其它任何经度的地点,在任何时刻的太阳光照情 况,都同它有一定的差异,距 E120°越远的地方,这种差异就愈加显著。 人们的生产活动和生活的安排,是有时间节奏的。这种节奏同太阳的光照 状况紧密联系在一起。 远离东 8 区的人们如果也完全按照北京时间去安排 作息活动,则是不适宜的。比如,生活在喀什的人们,如果也在北京时间 12 点时吃午饭,显然是不合适的。因为此时离喀什的中午(太阳上中天) 还有将近三个小时。 在远离法定时区的地方, 按当地太阳光照情况制订不同于北京地区的 作息时间,既符合作息习惯,又利于充分利用自然光源。我国的不少地方 都有这样的做法。如拉萨一般在北京时间 14 点才吃午饭。黑龙江省东部 有这样的俗话:中午饭,十点半。即钟表显示的时间(北京时间)十点半 时吃午饭 (太阳在当地已近上中天) 。 这样, 既使用指示北京时间的钟表, 又参照当地实际太阳光照情况, 体现了地方时和标准时在日常生活中的并 用和统一。 准确的标准时由测时天文台提供。 北京时间就是由我国的授时服务中 心——陕西天文台提供的。在那里,准备有国际通用的 237 铯原子钟和氢 原子钟,它们随时保持着极其精确的时间(30 万年误差只有一秒钟)。 天文台用特定频率和专用电缆,把准确的时间传到广播电台。每逢北京时 间整点之前 50 秒时,便开始自动发出六响报时讯号(每隔 2 秒一响,每 一响持续时间为 0.6 秒),最后一响的开端,就是当时所报告的准确整点 时间。通过电台广播,将这种精确的标准时间传向全国,各地均以此为准 来校正自己的计时器,使之与北京时间保持一致。这样,就使我国的时间 计量实现了高度统一和标准化。 为了适应夏季昼长夜短的特点,充分利用太阳光照,而又不变动作息 时间, 许多国家在夏半年实行一种以节约能源为目的的计时制度,叫做夏 时制。 夏时制也是一种法定的标准时制度。 它具有临时性和阶段性的特点, 有效使用期只局限在每年的一定阶段——夏半年。由于南、北半球季节相 反,而月份相同,所以,夏时制的有效使用月份,在南、北半球是不相同 的。北半球一般在 4 月至 9 月,南半球一般在 10 月至次年 3 月。 夏时制的实行, 都是由各国政府以行政法规的形式确定的。每当夏时 制开始实行时, 将其原来使用的法定时提前一小时(即将钟表顺时针向前 拨 1 小时);夏时制结束时,再恢复原来的法定时(即将钟表逆时针向后 拨回 1 小时)。在这个期间使用的法定标准时间,称做夏制时,或称为夏 令时,也叫做经济时。 我国从 1986 年以来实行了夏时制,其有效使用时间在每年的 4 月中 旬到 9 月中旬。 我国夏时制规定, 4 月中旬的第一个星期日凌晨 2 时开始, 将北京时间提前 1 小时(即将钟表时针指示的时间,从 2 时拨到 3 时); 9 月中旬的第一个星期日凌晨 2 时,再恢复原来的北京时间(即将钟表时 针指示的时间,从 2 时拨回到 1 时)。在这一期间,全国统一使用的这种 夏令时,叫做北京夏令时。 夏令时的采用,可以充分利用自然光源,节约大量能源,具有重大的 经济意义。在中纬度地带,这种意义更为突出。因此,它正在越来越广泛 地得到采用。目前,世界上已有半数左右的国家和地区采用了夏令时。不 过,各大洲实行夏时制的情况很不平衡。在欧洲,所有的国家都实行了夏 时制。在亚洲,实行夏时制的只有少数国家。在非洲,则只有埃及和利比 亚等国实行了夏时制。 各国夏令时开始和结束的时间,有很大的差别,有效使用期并不都是 一样的。此外,夏令时开始生效时,时间向前拨动的幅度,各国也不尽相 同。 绝大多数国家时间的变动幅度是 1 小时, 也有个别的只变动半小时 (如 太平洋上的库克岛和洛德豪岛等)。 5.日界线和日期变更 地球不停地自转, 地球上的昼夜也就不断地进行交替。昼夜每完成一 次交替,时间便流逝一日,地球上的日期也随之不断地发生变化。对于经 度不同的各地来说,虽然日的长度都是 24 小时,但是,每一个日期在各 地开始时,太阳所在的子午圈是不同的。太阳东升西落,在同一纬线的各 地点,总是东边比西边先看到日出。因而越往东时刻越早,地球上的最东 边,应该是每个日期最早开始的地方。可是,由于纬线是闭合的圆,地球 上的东、西方向,都是没有穷尽的。 那么,在地球上,什么地方的时刻最早呢?地球上的每一天(每个日 期) 是从哪里开始的呢?这个问题不解决,在进行全球性的时间计量和换 算时,将会出现很大混乱。为此,人为的把 180°经线规定为地球上的日 期界线, 叫做日期变更线, 简称日界线。 地球上的每一天都从日界线开始, 向西绕地球推进一周,最后又在这里结束。这样,本来没有边界的地球, 也就有了边界: 日界线是地球的最东边, 同时又是最西边。 日界线西侧 (极 靠近日界线)的地方,是世界上时刻最早的地方,新的一日最早从那里开 始;日界线东侧(极靠近日界线)的地方,是世界上时刻最晚的地方,新 的一日从那里开始得最晚。当某一日在日界线东侧刚刚开始时,日界线西 侧则刚刚度过了这一日,并开始了新的一日。这样,日界线东西两侧的日 期就不一样,它们的时间正好相差一整日,而且总是东侧比西侧晚一天。 180°经线是具特殊意义的经线 区的时区界线,又 是日期的分界,还是东 12 区和西 12 区共用的标准经线°经线的地方平时为标准时,它们的时、分、秒数值是完 全相同的。从钟表指示的时间看,东 12 区和西 12 区似乎完全一样。其实 它们的时刻并不相同,而是相差整 24 小时。例如,当位于日界线 区的钟表所指示的,也是 8 时 30 分,但并不是 5 月 1 日,而是 5 月 2 日 8 时 30 分。 既然日界线两侧有日期的差异,当人们从日界线一侧到另一侧去时, 必须相应地变更原来使用的日期,方能使自己的日期与所在地保持一致。 从西 12 区向西越过日界线 区时,需要把日期增加一天;反之,从 东 12 区向东越过日界线 区时,则需要把日期减少一天。在跨过日 界线时,对日期的变更,简要说就是:向西加,向东减。 理论上,180°经线是日期变更线。实际上,日期变更线°经 线并非完全一致。 为了使日界线避开大陆和岛屿,保持每个国家在日期上 的一致性,经过国际间协商,规定日期变更线°经线为基本依据, 而在三个地段使日界线°经线:在俄罗斯西伯利亚的东端向东偏 离;在阿留申群岛西部向西偏离;在 S5°~S51°30′之间向东偏离。这 样构成一条不规则的线, 就是目前实际上为世界各国通用的国际日期变更 线。 在交通工具发达的今天,日界线的应用同标准时制度的应用一样,具 有重要的意义。 飞机在飞越时区界线和日界线时,都要及时进行钟点和日 期的变更, 才能随时同地面上的时间保持一致。 轮船在东西方向上航行时, 也要进行这样的变更。不过,轮船驶越日界线的日期变更,一般是在深夜 进行。 国际日期变更线的应用,可避免计时中的日期混乱。作环球旅行时, 越过日界线必须变更日期。否则,若是向东旅行,日期会多一天;若向西 则比出发地少一天。 6.世界时、原子时和协调世界时 世界时就是格林威治时间,即 0°经线的地方时。这种全世界通用的 时间,最初是在 1767 年出现的。当时的世界时,是格林威治线 年国际经度会议确立了区时制以后,改用中时区的标准时,即通过 格林威治天文台子午仪之经线——本初子午线的地方平太阳时作为世界 时,简称“UT”。 经过长期的观测、研究,特别是石英钟的发明,人们逐渐认识到,地 球的极移现象使地理坐标有微小的变动。而且,地球自转的速率也是在变 化的。因而地球自转周期实际上是不均匀、不稳定的。 精确时间系统的建立, 必须以具有均匀稳定周期的物质运动状态为依 据。既然地球自转周期不均匀、不稳定,那么,用它作为确立世界时的依 据,所得到的世界时也就不会精确。 1955 年以后,人们对世界时进行了重要的修正。经过修正后的世界 时,简称“UT2”。UT2 与 UT 相比较,在精确、均匀、稳定性上有很大提 高。可是,由于 UT2 是通过天文观测和数学计算得到的,所依赖的基础也 还是地球自转,仍然有地球自转速率变化因素的影响。因此,这种修正后 的世界时也并不是完美精确的时间系统。 20 世纪 50 年代, 人们开始从微观世界寻找更加稳定的物质运动周期, 以便建立更理想的新的时间系统。在原子物理学的实验中人们发现,当原 子受 X 射线或其它电磁辐射时,其轨道电子从一个位置跃迁到另一个位 置, 由此而产生的电磁波振动周期极短 (每秒钟可达几十亿次) 、 极精确、 极稳定。这种电子跃迁频率,可以作为理想的时间计量基准。 根据对铯原子的电子跃迁频率测定,在 1967 年的国际会议上,确定 了原子秒这一时间概念。以原子秒长度作为计时单位,以世界时 1958 年 1 月 1 日 0 时,作为初始坐标点(即时刻的起算点),建立了国际原子时 系统,简称为“TAI”。根据国际原子时系统得到的时间,称为原子时。 世界时的突出优点是,它的确立所依据的是天文观测,直接体现地球 自转和各地的光照情况, 因而与人们的生活和生产活动联系密切。世界时 的缺点是秒长不够均匀。而原子时的最大优点是秒长均匀、精确、稳定。 如果把二者结合起来,取长补短,将能得到理想的时间系统。 由于地球自转速率变化的影响,给世界时(UT2)秒长所造成的影响, 总的趋势是秒长逐渐增长。早在 1958 年 1 月 1 日 0 时,原子时开始起算 时,世界时与原子时的时间是一样的。从此后由于世界时秒长的变化,世 界时与原子时之间的差异便开始产生,并且逐年增大。近年来,世界时的 秒长,已比原子时的秒长多 3.5×10-10 秒。随着时间的推移,它们之间的 差异将会越来越大。 为了把原子时和世界时很好地结合起来,人们采取了协调的办法,来 防止二者之间出现较大的差距,使原子时与世界时的偏差始终保持在 0.9 秒之内。当二者的差距将要超过 0.9 秒时,通过强制跳秒(即闰秒)来调 整原子时。跳秒时,增加 1 秒叫做正闰秒,减少 1 秒叫做负闰秒。经过这 种协调, 把原子时与世界时结合起来, 取长补短, 便产生了新的时间系统, 称为“UTC”。由此而得到的时间,就是目前世界通用的协调世界时。这 种时间系统, 实际上就是把原子时的秒长单位引进世界时系统(即以原子 钟所提供的原子秒长作为时间计量中的秒间隔),而又使时刻尽量接近世 界时的时刻(即在形式上,采用世界时 UT2 的时刻)。协调世界时兼有原 子时和世界时(UT2)二者的优点,既能正确反映太阳光照的真实变化情 况,又具有高度的精确性、均匀性和稳定性。 对原子时和世界时之间的协调工作,是从 1972 年 1 月 1 日 0 时开始 的。 国际时间局根据天文观测资料作出规定:在进行调整的 8 周以前通知 各个国家。如果是正闰秒,在 12 月 31 日 23 时 59 分 60 秒之后,再增加 1 秒钟(即把这一年最后一日长度由原来的 86400 秒,改为 86401 秒), 然后再开始新的一年。如果遇到负闰秒,则把这一年最后一天由 86400 秒,改为 86399 秒。即使这一年减少 1 秒钟,在 12 月 31 日 23 时 59 分 59 秒结束,提前 1 秒钟进入新的一年。对原子时的调整工作,国际上规 定,统一在每年的 6 月 30 日或 12 月 31 日进行。 协调世界时(UTC)是目前世界上最理想的时间系统。1979 年,世界 无线电会议正式决定,用协调世界时代替原来的世界时(UT2),作为通 讯领域内的国际标准时间。 人类生活在空间和时间里, 一切活动都离不开空间和时间。 从古到今, 时间计量在人们的活动中一直占有非常重要的地位。随着人类社会的进 步,人们对时间计量的要求越来越高。尤其在科学研究领域中,高度精确 的时间计量,更加具有特殊重要的意义。例如,天体运行的观测、推算、 大地测量等, 都需要全球通用的精确时间。 世界时, 原子时、 协调世界时, 就是由于这种需要而产生的。其中,最早出现的是世界时,然后出现了原 子时,而最后出现的协调世界时,它是原子时和世界时相结合,取二者之 长的产物。 时间计量的发展变化过程, 反映了人们建立理想时间系统的愿望和要 求,也反映了科学技术水平不断发展的进程。协调世界时的诞生,代表着 人类在时间计量探索方面的发展水平。它不仅符合天文观测、大地测量等 方面对时间计量的精度要求,也符合人们日常生活习惯对时间计量的要 求。

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