時間系統(tǒng)與坐標(biāo)參照系課件

1、時間系統(tǒng)與坐標(biāo)參照系授課教師：劉志強(qiáng)授課教師：劉志強(qiáng)主要內(nèi)容n（一）地球的運(yùn)轉(zhuǎn)（一）地球的運(yùn)轉(zhuǎn)n（二）時間系統(tǒng)（二）時間系統(tǒng)n（三）坐標(biāo)系統(tǒng)（三）坐標(biāo)系統(tǒng)一 地球的運(yùn)轉(zhuǎn)n1.1 天文學(xué)基本概念天文學(xué)基本概念n1.2 地球繞太陽公轉(zhuǎn)地球繞太陽公轉(zhuǎn)n1.3 地球的自轉(zhuǎn)地球的自轉(zhuǎn)1.1 天文學(xué)基本概念天文學(xué)基本概念天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系北天極北天極1.1 地球繞太陽公轉(zhuǎn)地球繞太陽公轉(zhuǎn)天球：以地球質(zhì)心為中心，半徑為任意長的假想球體。以地球質(zhì)心為中心，半徑為任意長的假想球體。 在天文學(xué)中，通常均把天體投影到天球的球面上，并利用球面坐標(biāo)來表達(dá)或研在天文學(xué)中，通常均把天體投影到天球的球面上，并利用球面坐標(biāo)來表

2、達(dá)或研究天體的位置及天體之間的關(guān)系。究天體的位置及天體之間的關(guān)系。黃道：地球公轉(zhuǎn)的軌道面與天球相交的大圓，即當(dāng)?shù)厍蚶@太陽公轉(zhuǎn)時，地地球公轉(zhuǎn)的軌道面與天球相交的大圓，即當(dāng)?shù)厍蚶@太陽公轉(zhuǎn)時，地球上的觀測者所見到的，太陽在天球上運(yùn)動的軌跡。球上的觀測者所見到的，太陽在天球上運(yùn)動的軌跡。黃極：通過天球中心，且垂直于黃道面的直線與天球的交點(diǎn)。其中靠近北天極的交通過天球中心，且垂直于黃道面的直線與天球的交點(diǎn)。其中靠近北天極的交點(diǎn)稱為北黃極，靠近南天極的交點(diǎn)稱為南黃極。點(diǎn)稱為北黃極，靠近南天極的交點(diǎn)稱為南黃極。春分點(diǎn)：當(dāng)太陽在黃道上從天球的南半球向北半球運(yùn)行時，黃道與天球赤當(dāng)太陽在黃道上從天球的南半球向北半

3、球運(yùn)行時，黃道與天球赤道的交點(diǎn)。道的交點(diǎn)。天球赤道面：通過地球質(zhì)心且與天軸垂直的平面。通過地球質(zhì)心且與天軸垂直的平面。天軸：地球自轉(zhuǎn)軸的延伸線稱為天軸。地球自轉(zhuǎn)軸的延伸線稱為天軸。天極：天軸與天球的交點(diǎn)稱為天極（北天極與南天極）。天軸與天球的交點(diǎn)稱為天極（北天極與南天極）。 在天文學(xué)中和研究衛(wèi)星運(yùn)動時，在天文學(xué)中和研究衛(wèi)星運(yùn)動時，春分點(diǎn)春分點(diǎn)和和天球赤道面天球赤道面，是建立參考系，是建立參考系的重要基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)面。的重要基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)面。1.1 地球繞太陽公轉(zhuǎn)地球繞太陽公轉(zhuǎn) 開普勒第一運(yùn)動定律開普勒第一運(yùn)動定律：地球運(yùn)行的軌道是一個橢圓，：地球運(yùn)行的軌道是一個橢圓，而橢圓的一個焦點(diǎn)與太陽的質(zhì)心相

4、重合。而橢圓的一個焦點(diǎn)與太陽的質(zhì)心相重合。 在開普勒橢圓軌道上，地球離太陽質(zhì)心最近的點(diǎn)稱為在開普勒橢圓軌道上，地球離太陽質(zhì)心最近的點(diǎn)稱為近日點(diǎn)近日點(diǎn)，而離而離太陽質(zhì)心太陽質(zhì)心最遠(yuǎn)的點(diǎn)稱為最遠(yuǎn)的點(diǎn)稱為遠(yuǎn)日點(diǎn)遠(yuǎn)日點(diǎn)；它們在慣性空間中的位置是；它們在慣性空間中的位置是固定不變的。固定不變的。 地球繞太陽運(yùn)行的軌道面，是一個通過太陽質(zhì)心的靜止平面。地球繞太陽運(yùn)行的軌道面，是一個通過太陽質(zhì)心的靜止平面。軌道橢圓一般稱軌道橢圓一般稱開普勒橢圓開普勒橢圓，其形狀和大小不變。，其形狀和大小不變。1.1 地球繞太陽公轉(zhuǎn)地球繞太陽公轉(zhuǎn) 開普勒第二運(yùn)動定律開普勒第二運(yùn)動定律：地球的太陽質(zhì)心向徑，即地球質(zhì)心：地球的太

5、陽質(zhì)心向徑，即地球質(zhì)心與太陽質(zhì)心間的距離向量，在相同的時間內(nèi)所掃過的面積相與太陽質(zhì)心間的距離向量，在相同的時間內(nèi)所掃過的面積相等。等。 根據(jù)根據(jù)能量守恒能量守恒定理定理，地球在運(yùn)動過程中，其位能和動能之和應(yīng)，地球在運(yùn)動過程中，其位能和動能之和應(yīng)保持不變。保持不變。 地球在橢圓上的地球在橢圓上的運(yùn)行速度運(yùn)行速度是不斷變化的，在近日點(diǎn)處速度為最大，是不斷變化的，在近日點(diǎn)處速度為最大，而在遠(yuǎn)日點(diǎn)處速度為最小。而在遠(yuǎn)日點(diǎn)處速度為最小。 開普勒第三運(yùn)動定律開普勒第三運(yùn)動定律：地球運(yùn)行周期的平方，與軌道：地球運(yùn)行周期的平方，與軌道橢圓長半徑的立方之比為一常量。橢圓長半徑的立方之比為一常量。 當(dāng)開普勒橢圓的

6、長半徑確定后，地球運(yùn)行的當(dāng)開普勒橢圓的長半徑確定后，地球運(yùn)行的平均角速度平均角速度便隨之確便隨之確定，且保持不變。定，且保持不變。 地球繞太陽旋轉(zhuǎn)一圈的時間是由其軌道的長半軸的大小決定的，稱地球繞太陽旋轉(zhuǎn)一圈的時間是由其軌道的長半軸的大小決定的，稱為一為一恒星年恒星年。1.2 地球的自轉(zhuǎn)地球的自轉(zhuǎn) 地球在繞太陽公轉(zhuǎn)的同時，繞其自身的旋轉(zhuǎn)軸（地地球在繞太陽公轉(zhuǎn)的同時，繞其自身的旋轉(zhuǎn)軸（地軸）自轉(zhuǎn)，從而形成晝夜變化。軸）自轉(zhuǎn)，從而形成晝夜變化。 地軸是過地球中心和兩極的軸線，在某一時刻的旋是過地球中心和兩極的軸線，在某一時刻的旋轉(zhuǎn)軸稱為轉(zhuǎn)軸稱為瞬時旋轉(zhuǎn)軸，它在，它在空間的指向空間的指向、與地球的相

7、與地球的相對關(guān)系對關(guān)系、地球繞地軸的旋轉(zhuǎn)速度地球繞地軸的旋轉(zhuǎn)速度是不斷變化的，具體表是不斷變化的，具體表現(xiàn)為：現(xiàn)為：歲差和章動極移日長變化n地軸方向相對于空間的變化地軸方向相對于空間的變化1.2 地球的自轉(zhuǎn)地球的自轉(zhuǎn) 地球繞地軸旋轉(zhuǎn)，可以看做地球繞地軸旋轉(zhuǎn)，可以看做巨大的巨大的陀螺旋轉(zhuǎn)陀螺旋轉(zhuǎn)。由于日、月等天體的影響，。由于日、月等天體的影響，類似于旋轉(zhuǎn)陀螺在重力場中的進(jìn)動。地類似于旋轉(zhuǎn)陀螺在重力場中的進(jìn)動。地球旋轉(zhuǎn)軸在空間圍繞黃極發(fā)生緩慢旋轉(zhuǎn)，球旋轉(zhuǎn)軸在空間圍繞黃極發(fā)生緩慢旋轉(zhuǎn)，形成一個倒圓椎體，形成一個倒圓椎體，這種運(yùn)動稱為這種運(yùn)動稱為歲差歲差。 歲差是歲差是地軸方向相對于空間的長周期運(yùn)地

8、軸方向相對于空間的長周期運(yùn)動動，其錐角等于黃赤交角其錐角等于黃赤交角=23.5 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)周期為周期為26000年，并使春分點(diǎn)每年向西年，并使春分點(diǎn)每年向西移動移動50.3。n地軸方向相對于空間的變化地軸方向相對于空間的變化1.2 地球的自轉(zhuǎn)地球的自轉(zhuǎn) 月球繞地球旋轉(zhuǎn)的軌道稱為白道。由于月球繞地球旋轉(zhuǎn)的軌道稱為白道。由于白道相對于黃道有約白道相對于黃道有約5的傾斜，且月球運(yùn)的傾斜，且月球運(yùn)行的軌道與地球之間距離是不斷變化的，行的軌道與地球之間距離是不斷變化的，使得使得月球引力產(chǎn)生的大小和方向不斷變化月球引力產(chǎn)生的大小和方向不斷變化，從而導(dǎo)致從而導(dǎo)致北天極北天極在天球上繞黃極旋轉(zhuǎn)的軌在天球上繞黃極

9、旋轉(zhuǎn)的軌道不是平滑的小圓，而是道不是平滑的小圓，而是類似圓的波浪曲類似圓的波浪曲線運(yùn)動線運(yùn)動。地球旋轉(zhuǎn)軸在歲差的基礎(chǔ)上疊加。地球旋轉(zhuǎn)軸在歲差的基礎(chǔ)上疊加18.6年的短周期運(yùn)動，振幅為年的短周期運(yùn)動，振幅為9.21 “，這種，這種現(xiàn)象稱為現(xiàn)象稱為章動章動。 在在歲差和章動的共同影響歲差和章動的共同影響下，地球在某一時刻的實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸，稱為下，地球在某一時刻的實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸，稱為真旋轉(zhuǎn)真旋轉(zhuǎn)軸軸或或瞬時軸瞬時軸，對應(yīng)的赤道為，對應(yīng)的赤道為真赤道真赤道。（。（瞬時瞬時真真天極、瞬時天極、瞬時真真春分點(diǎn)春分點(diǎn)） 假定假定只有歲差只有歲差的影響，則地球旋轉(zhuǎn)軸為的影響，則地球旋轉(zhuǎn)軸為平軸平軸，對應(yīng)的赤道為，對應(yīng)

10、的赤道為平赤道平赤道。（。（瞬瞬時時平平天極、瞬時天極、瞬時平平春分點(diǎn)春分點(diǎn)）n地軸相對于地球本體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相對位置變化地軸相對于地球本體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相對位置變化1.2 地球的自轉(zhuǎn)地球的自轉(zhuǎn) 地球自轉(zhuǎn)軸存在相對于地球體自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相對位置變化，從而導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)軸存在相對于地球體自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相對位置變化，從而導(dǎo)致極點(diǎn)在地球表面上的位置隨時間而變化極點(diǎn)在地球表面上的位置隨時間而變化（有一定周期性、約（有一定周期性、約434天），這種天），這種現(xiàn)象稱為現(xiàn)象稱為極移極移。 某一觀測瞬間地球極所在的位置稱為某一觀測瞬間地球極所在的位置稱為瞬時極瞬時極，某段時間內(nèi)地極的平均，某段時間內(nèi)地極的平均位置稱為

11、位置稱為平極平極。 地球極點(diǎn)的變化（幅度不會超過地球極點(diǎn)的變化（幅度不會超過10m），），導(dǎo)致地面點(diǎn)的緯度發(fā)生變化導(dǎo)致地面點(diǎn)的緯度發(fā)生變化。同一經(jīng)線上的點(diǎn)，緯度變化相同；經(jīng)度相差同一經(jīng)線上的點(diǎn)，緯度變化相同；經(jīng)度相差180的經(jīng)線上的點(diǎn)，緯度變化的經(jīng)線上的點(diǎn)，緯度變化符號相反。符號相反。 天文聯(lián)合會（天文聯(lián)合會（IAU）和大地測量與地球物理聯(lián)合會（）和大地測量與地球物理聯(lián)合會（IUGG）建議采用國）建議采用國際上際上5個緯度服務(wù)（個緯度服務(wù)（ILS）站）站以以19001905年的平均緯度所確定的平極年的平均緯度所確定的平極作為作為基準(zhǔn)點(diǎn)，通常稱為基準(zhǔn)點(diǎn)，通常稱為國際協(xié)議原點(diǎn)國際協(xié)議原點(diǎn)CIO （

12、Conventional International Origin），其相對于），其相對于19001905年平均歷元年平均歷元1903.0。n地軸相對于地球本體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相對位置變化地軸相對于地球本體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相對位置變化1.2 地球的自轉(zhuǎn)地球的自轉(zhuǎn) 在在1984年之前，采用年之前，采用剛體地球理論剛體地球理論計算地球旋轉(zhuǎn)軸相對于計算地球旋轉(zhuǎn)軸相對于CIO的變的變化，其變化規(guī)律是以化，其變化規(guī)律是以CIO作為坐標(biāo)原點(diǎn)、以作為坐標(biāo)原點(diǎn)、以零子午線的方向零子午線的方向作為作為x軸、以軸、以270子午線子午線方向作為方向作為y軸而建立的軸而建立的地極坐標(biāo)系進(jìn)行描述，進(jìn)行描述，任意瞬時的極點(diǎn)任意瞬時的

13、極點(diǎn)位置位置可用可用 表示。表示。(,)ppxy 國際極移服務(wù)（國際極移服務(wù)（IPMS）和國際時間局）和國際時間局（BIH）采用）采用非剛體地球理論非剛體地球理論并融合傳統(tǒng)光并融合傳統(tǒng)光學(xué)觀測技術(shù)和學(xué)觀測技術(shù)和VLBI等空間觀測技術(shù)計算得到等空間觀測技術(shù)計算得到新新的協(xié)議地球極的協(xié)議地球極CTP（Conventional Terrestrial Pole），以，以1984.0為參考?xì)v元為參考?xì)v元的的CTP被廣泛采被廣泛采用，如：用，如： WGS84（GPS） ITRF（IERS）都是采用都是采用BIH1984.0的的CTP作為作為Z軸的指向。軸的指向。n地球自轉(zhuǎn)速度變化地球自轉(zhuǎn)速度變化1.2

14、地球的自轉(zhuǎn)地球的自轉(zhuǎn) 地球自轉(zhuǎn)不是均勻的，存在著多種短周期變化和長期變化，短周期變地球自轉(zhuǎn)不是均勻的，存在著多種短周期變化和長期變化，短周期變化是由于地球周期性潮汐影響，長期變化表現(xiàn)為地球自轉(zhuǎn)速度緩慢變小。地化是由于地球周期性潮汐影響，長期變化表現(xiàn)為地球自轉(zhuǎn)速度緩慢變小。地球的自轉(zhuǎn)速度變化，導(dǎo)致日長的視擾動并緩慢變長，從而使以地球自轉(zhuǎn)為基球的自轉(zhuǎn)速度變化，導(dǎo)致日長的視擾動并緩慢變長，從而使以地球自轉(zhuǎn)為基準(zhǔn)的準(zhǔn)的時間尺度產(chǎn)生變化。1.2 地球的自轉(zhuǎn)地球的自轉(zhuǎn)EOP - 地球定向參數(shù)地球定向參數(shù)ERP - 地球自轉(zhuǎn)參數(shù)地球自轉(zhuǎn)參數(shù)EOPERP歲差歲差 & 章動章動極移極移 & 地球自轉(zhuǎn)速度變化地球

15、自轉(zhuǎn)速度變化二 時間系統(tǒng)n 2.1 概述概述n 2.2 時間系統(tǒng)時間系統(tǒng)n時間系統(tǒng)分類時間系統(tǒng)分類2.1 概述概述 1）對于時間的描述，有）對于時間的描述，有原點(diǎn)原點(diǎn)和和尺度（度量單位）兩大要素。（度量單位）兩大要素。 原點(diǎn)可以根據(jù)需要進(jìn)行指定，度量單位采用時刻和時間間隔兩種形式。原點(diǎn)可以根據(jù)需要進(jìn)行指定，度量單位采用時刻和時間間隔兩種形式。 （對于衛(wèi)星系統(tǒng)或天文學(xué)，某一事件相應(yīng)的時刻稱為（對于衛(wèi)星系統(tǒng)或天文學(xué)，某一事件相應(yīng)的時刻稱為歷元。）。）2）周期運(yùn)動滿足如下三項(xiàng)要求，可以作為計量時間的方法。）周期運(yùn)動滿足如下三項(xiàng)要求，可以作為計量時間的方法。 運(yùn)動是連續(xù)的；運(yùn)動

16、是連續(xù)的； 運(yùn)動的周期具有足夠的穩(wěn)定性；運(yùn)動的周期具有足夠的穩(wěn)定性； 運(yùn)動是可觀測的。運(yùn)動是可觀測的。 選取的物理對象不同，時間的定義不同選取的物理對象不同，時間的定義不同: 地球的自轉(zhuǎn)、地球的公轉(zhuǎn)、物質(zhì)的振動等。地球的自轉(zhuǎn)、地球的公轉(zhuǎn)、物質(zhì)的振動等。 n恒星時恒星時（ST - Sidereal Time）2.2 時間系統(tǒng)時間系統(tǒng) 1）以春分點(diǎn)作為基本參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)周日視運(yùn)動確定的時間，稱為）以春分點(diǎn)作為基本參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)周日視運(yùn)動確定的時間，稱為恒星時。 恒星時是地球旋轉(zhuǎn)的一種度量，它被定義為春分點(diǎn)的是地球旋轉(zhuǎn)的一種度量，它被定義為春分點(diǎn)的時角。春分點(diǎn)連續(xù)兩次。春分點(diǎn)連續(xù)兩次經(jīng)過同一子午

17、圈上中天的時間間隔為一個經(jīng)過同一子午圈上中天的時間間隔為一個恒星日，分為，分為24個恒星時。個恒星時。 某一地點(diǎn)的某一地點(diǎn)的地方恒星時，在數(shù)值上等于春分點(diǎn)相對于這一地方子午圈的時角。，在數(shù)值上等于春分點(diǎn)相對于這一地方子午圈的時角。如果度量是從格林尼治子午線起計的，那么恒星時就稱為如果度量是從格林尼治子午線起計的，那么恒星時就稱為格林尼治恒星時。 2）由于）由于歲差歲差和和章動章動的影響，地球自轉(zhuǎn)軸的指向在空間是變化的，的影響，地球自轉(zhuǎn)軸的指向在空間是變化的，從而從而導(dǎo)致春分點(diǎn)的位置發(fā)生變化。導(dǎo)致春分點(diǎn)的位置發(fā)生變化。 真春分點(diǎn)（某一時刻瞬時極）真春分點(diǎn)（某一時刻瞬時極） - 真恒星時真恒星時

18、平春分點(diǎn)（平極）平春分點(diǎn)（平極） - 平恒星時平恒星時 以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)的地球自轉(zhuǎn)以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)的地球自轉(zhuǎn)2.2 時間系統(tǒng)時間系統(tǒng) LAST - 真春分點(diǎn)真春分點(diǎn)的地方時的地方時 LMST - 平春分點(diǎn)平春分點(diǎn)的地方時的地方時GAST - 真春分點(diǎn)真春分點(diǎn)的格林尼治時的格林尼治時 GMST - 平春分點(diǎn)平春分點(diǎn)的格林尼治時的格林尼治時Greenwich Apparent Sidereal Time Greenwich Mean Sidereal TimeLocal Apparent Sidereal TimeLocal Mean Sidereal Time地方子午線地方子午線格林尼治子午線格

19、林尼治子午線真春分點(diǎn)真春分點(diǎn)平春分點(diǎn)平春分點(diǎn)=GMSTLMSTGASTLASTn世界時世界時（UT - Universal Time）2.2時間系統(tǒng)時間系統(tǒng) 1）以真太陽作為基本參考點(diǎn)，由其周日視運(yùn)動確定的時間，稱為）以真太陽作為基本參考點(diǎn)，由其周日視運(yùn)動確定的時間，稱為真太陽時。 一個一個真太陽日就是真太陽連續(xù)兩次經(jīng)過同一子午圈上中天所經(jīng)歷的時間。就是真太陽連續(xù)兩次經(jīng)過同一子午圈上中天所經(jīng)歷的時間。 由于真太陽的視運(yùn)動速度是不均勻的，因而真太陽時不是均勻的時間尺度，為由于真太陽的視運(yùn)動速度是不均勻的，因而真太陽時不是均勻的時間尺度，為此引入虛擬的赤道上勻速運(yùn)行的此引入虛擬的赤道上勻速運(yùn)行的平

20、太陽，其速度等于真太陽周年運(yùn)動的平均速度。，其速度等于真太陽周年運(yùn)動的平均速度。 一個一個平太陽日就是平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過同一子午圈上中天所經(jīng)歷的時間，分就是平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過同一子午圈上中天所經(jīng)歷的時間，分為為24個個平太陽時。 2）以格林尼治子夜起算的平太陽時稱為）以格林尼治子夜起算的平太陽時稱為世界時。 UT0 - 未經(jīng)任何改正的世界時未經(jīng)任何改正的世界時 UT1 - 經(jīng)過極移改正的世界時經(jīng)過極移改正的世界時 UT2 - 進(jìn)一步經(jīng)過地球自轉(zhuǎn)速度季節(jié)性改正后的世界時進(jìn)一步經(jīng)過地球自轉(zhuǎn)速度季節(jié)性改正后的世界時10UTUT 21UTUTT 以太陽為參考點(diǎn)的地球自轉(zhuǎn)以太陽為參考點(diǎn)的地球自轉(zhuǎn)2.2

21、時間系統(tǒng)時間系統(tǒng) 在地球完成自轉(zhuǎn)期間（一個恒星日），地球沿著其圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)在地球完成自轉(zhuǎn)期間（一個恒星日），地球沿著其圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道也移動很短的距離（約為的軌道也移動很短的距離（約為5908）。因此，經(jīng)過一個恒星日后，）。因此，經(jīng)過一個恒星日后，地球還要旋轉(zhuǎn)一個很小的角度才能使太陽達(dá)到最高點(diǎn)地球還要旋轉(zhuǎn)一個很小的角度才能使太陽達(dá)到最高點(diǎn)。因此，。因此，太陽日太陽日比比恒星日恒星日約長約長4分鐘。一年中的太陽日要比恒星日少一天。這使得分鐘。一年中的太陽日要比恒星日少一天。這使得恒恒星日星日=365.24366.24太陽日太陽日，即為，即為23小時小時56分分4.1秒。秒。地球地球地球地球太陽

22、太陽 春分點(diǎn)春分點(diǎn)太陽太陽 春分點(diǎn)春分點(diǎn)59 08n歷書時歷書時（ET - Ephemeris Time）2.2 時間系統(tǒng)時間系統(tǒng) 1）由于地球自轉(zhuǎn)速度不均勻，導(dǎo)致用其測得的時間不均勻。）由于地球自轉(zhuǎn)速度不均勻，導(dǎo)致用其測得的時間不均勻。1958年第年第10屆屆IAU決定，自決定，自1960年起開始以地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動為基準(zhǔn)的年起開始以地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動為基準(zhǔn)的歷書時來量度時間，來量度時間，用歷書時系統(tǒng)代替世界時，其秒長規(guī)定為用歷書時系統(tǒng)代替世界時，其秒長規(guī)定為1900年年1月月1日日12時整回歸年長度時整回歸年長度的的1/31556925.9747。 2）根據(jù)廣義相對論，太陽質(zhì)心系和地球質(zhì)心系的時間將不

23、同。）根據(jù)廣義相對論，太陽質(zhì)心系和地球質(zhì)心系的時間將不同。1976年，年，IAU定義了這兩個坐標(biāo)系的時間：定義了這兩個坐標(biāo)系的時間：TDT - 地球質(zhì)心力學(xué)時地球質(zhì)心力學(xué)時 TDB - 太陽系質(zhì)心力學(xué)時太陽系質(zhì)心力學(xué)時 TDT和和TDB可以看做是可以看做是ET分別在兩個坐標(biāo)系中的實(shí)現(xiàn)。分別在兩個坐標(biāo)系中的實(shí)現(xiàn)。 3）基于地球公轉(zhuǎn)的）基于地球公轉(zhuǎn)的歷書時歷書時，已被原子時所代替已被原子時所代替。 Terrestrial Dynamic TimeBarycentric Dynamic Time基于地球公轉(zhuǎn)基于地球公轉(zhuǎn)n原子時原子時（AT Atomic Time）2.2 時間系統(tǒng)時間系統(tǒng) 1）原子時

24、原子時是一種以原子諧振信號周期為標(biāo)準(zhǔn)，并對它進(jìn)行連續(xù)計數(shù)的是一種以原子諧振信號周期為標(biāo)準(zhǔn)，并對它進(jìn)行連續(xù)計數(shù)的時標(biāo)?；締挝皇菚r標(biāo)?；締挝皇窃訒r秒原子時秒，其定義為：其定義為：在零磁場下，銫原子基態(tài)兩個超精在零磁場下，銫原子基態(tài)兩個超精細(xì)能級間躍遷輻射細(xì)能級間躍遷輻射9192631770周所持續(xù)的時間。周所持續(xù)的時間。 在在1967年第年第13屆國際計量大會上，正式確定原子秒的定義，把海平面屆國際計量大會上，正式確定原子秒的定義，把海平面實(shí)現(xiàn)的原子時秒作為實(shí)現(xiàn)的原子時秒作為國際參照時標(biāo)國際參照時標(biāo)，規(guī)定為國際單位制中的時間單位，規(guī)定為國際單位制中的時間單位，即即SI （Internatio

25、nal System）秒）秒。 2）BIH比較、綜合世界各地的原子鐘數(shù)據(jù)，最后確定的原子時稱為比較、綜合世界各地的原子鐘數(shù)據(jù)，最后確定的原子時稱為國際原子時，簡稱，簡稱TAI。TAI是基于原子秒的，是基于原子秒的，IERS利用來自分布在全球的利用來自分布在全球的60多個實(shí)驗(yàn)室的多個實(shí)驗(yàn)室的200多個鐘，來計算多個鐘，來計算TAI。TAI起點(diǎn)：起點(diǎn)：1958年年1月月1日日UT2的的0時（時（-0.0039s） 由于地球自轉(zhuǎn)速度的不均勻，世界時與原子時之間的時間差逐年累積。由于地球自轉(zhuǎn)速度的不均勻，世界時與原子時之間的時間差逐年累積。 現(xiàn)在的現(xiàn)在的TDT計量是用原子鐘實(shí)現(xiàn)的，二者起點(diǎn)不同，有如下

26、關(guān)系：計量是用原子鐘實(shí)現(xiàn)的，二者起點(diǎn)不同，有如下關(guān)系：32.184TDTTAI基于原子鐘基于原子鐘n協(xié)調(diào)世界時協(xié)調(diào)世界時（UTC - Coordinated Universal Time ）2.2 時間系統(tǒng)時間系統(tǒng) 1）原子時與地球自轉(zhuǎn)沒有直接聯(lián)系。由于地球自轉(zhuǎn)速度長期變慢的趨）原子時與地球自轉(zhuǎn)沒有直接聯(lián)系。由于地球自轉(zhuǎn)速度長期變慢的趨勢，原子時與世界時的差異將逐漸變大，秒長不等，大約每年相差勢，原子時與世界時的差異將逐漸變大，秒長不等，大約每年相差1秒。為秒。為了保證時間與季節(jié)的協(xié)調(diào)一致，便于日常使用，使用原子秒的秒長，又通過了保證時間與季節(jié)的協(xié)調(diào)一致，便于日常使用，使用原子秒的秒長，又通過

27、跳秒始終保持與跳秒始終保持與UT1接近（接近（dUT1小于小于0.9s），建立），建立協(xié)調(diào)世界時UTC。 2）UTC時間作為一種折衷的時間尺度，就是平時廣播、電視及其它時間作為一種折衷的時間尺度，就是平時廣播、電視及其它時間服務(wù)中所發(fā)布的時間。時間服務(wù)中所發(fā)布的時間。 如果如果UTC與與UT1差值超過限制，由差值超過限制，由IERS來控來控制制UTC的跳秒。國際原子時的跳秒。國際原子時TAI是不調(diào)整的，這樣是不調(diào)整的，這樣UTC跟跟TAI之間就會相差之間就會相差整秒數(shù)。整秒數(shù)。11UTUTCdUTsecUTCTAIn跳秒跳秒 Leap SeconddUT1n

28、TAIUTC11dUTUTUTC跳秒跳秒 Leap SecondnGPS時時（GPST - GPS Time ）2.2 時間系統(tǒng)時間系統(tǒng) GPST也是一種原子時，由美國海軍觀測實(shí)驗(yàn)室（也是一種原子時，由美國海軍觀測實(shí)驗(yàn)室（USNO）負(fù)責(zé)維持。）負(fù)責(zé)維持。 在在1980年年1月月6日（星期日）日（星期日）0時，將時，將GPST設(shè)置成與設(shè)置成與UTC完全一致。完全一致。GPST采用采用TAI原子時秒長，并且不跳秒。原子時秒長，并且不跳秒。GPST與與TAI相差常數(shù)，為相差常數(shù)，為19.0s。 GPST與與UTC間的差異將隨著跳秒次數(shù)的增加而越來越大，如間的差異將隨著跳秒次數(shù)的增加而越來越大，如20

29、04年年7月，月，GPST超前超前UTC14s。19.0secGPSTTAIGPS week+towGPST=doy 【格里高利歷【格里高利歷 - Gregorian date】- 目前，世界上廣泛采用的歷法。目前，世界上廣泛采用的歷法。它以一個由它以一個由146097天所組成的天所組成的400年周期為基礎(chǔ)，年周期為基礎(chǔ)，1年的平均長度為年的平均長度為365.2425天。天。1年被劃分為年被劃分為12個月，閏年的二月為個月，閏年的二月為29天，否則為天，否則為28天。天。 【儒勒日【儒勒日J(rèn)D - Julian Date 】- JD（儒勒日）是方便的平太陽日（儒勒日）是方便的平太陽日連續(xù)計時連

30、續(xù)計時系統(tǒng)，它從公元前系統(tǒng)，它從公元前4713年開始。傳統(tǒng)上，儒勒日是從年開始。傳統(tǒng)上，儒勒日是從UT1的的正午正午12時開始計時開始計的。的。 【約化儒勒日【約化儒勒日MJD - Modified Julian Date 】- MJD = JD 2400000.5 儒勒日儒勒日J(rèn)D到約化儒勒日到約化儒勒日MJDa）可以減?。┛梢詼p小JD數(shù)值的大??；數(shù)值的大??；b）MJD的日期的日期從子夜從子夜0時起計時起計，而改變，而改變JD從正午從正午12時起計的特點(diǎn)。時起計的特點(diǎn)。2.2 2.2 時間系統(tǒng)時間系統(tǒng)n儒勒日儒勒日n格里高利歷格里高利歷相互轉(zhuǎn)換GregorianJulianJulianGPSTGregoriandoy【儒勒歷元Julian Epoch 】J2000.0 Julian EpochJulian date 2451545.0 January 1, 2000, 11:59:27.816 TAI January 1, 2000, 11:58:55.816 UTC 一個儒勒年的長度為一個儒勒年的長度為365.25個平太陽日。個平太陽日。Julian Epoch = 2000.0 + (Julian Date 2451545.0) / 365.252