第四章時間與天體位置(航海概論)課件

第四篇天文航海

大連海事大學(xué)航海學(xué)院航海教研室丁勇第四篇天文航海

廣東海洋大學(xué)航海學(xué)院航海教研室第四篇天文航海大連海事大學(xué)航海學(xué)院第四篇天1第四章時間與天體位置

第一節(jié)時間系統(tǒng)概述

時間和空間是物質(zhì)存在的基本屬性。任何物質(zhì)運動都在時間和空間內(nèi)發(fā)生。人類的一切活動都離不開時間和空間，所以說，時間在科學(xué)上和日常生活中均是必不可少的。第四章時間與天體位置

第一節(jié)時間系統(tǒng)概述2時間的含義有兩個：時間間隔：時間間隔是指客觀物質(zhì)運動過程所經(jīng)歷的時間歷程時刻：時刻是指客觀物質(zhì)運動某一狀態(tài)發(fā)生的瞬間時間的含義有兩個：3人們通過科學(xué)實踐，相繼選用了各種周期性變化過程作為時間的測量標(biāo)準(zhǔn)，即時間的計量單位。同時滿足兩個要求：第一周期運動的穩(wěn)定性（均勻性）；第二周期運動的復(fù)現(xiàn)性（重復(fù)性）。人們通過科學(xué)實踐，相繼選用了各種周期性變化過程作為時間的測量4這就是說，只能用一種均勻的、具有連續(xù)重復(fù)周期的現(xiàn)象作為時間的計量單位。人類經(jīng)過長期的大量的實踐,迄今為止時間計量標(biāo)準(zhǔn)基本可分為三類：1．建立在地球自轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上的世界時系統(tǒng)；2．建立在地球公轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上由力學(xué)定律所確定的歷書時系統(tǒng)；3．建立在原子能級躍遷頻率基礎(chǔ)上的原子時系統(tǒng)。這就是說，只能用一種均勻的、具有連續(xù)重復(fù)周期的現(xiàn)象作為時間的5一、世界時系統(tǒng)

世界時系統(tǒng)（universaltimesystem)是建立在地球自轉(zhuǎn)運動基礎(chǔ)上的時間系統(tǒng)。也就是說，以地球自轉(zhuǎn)周期作為時間的計量單位。以春分點為參考點得到：恒星時(siderealtime)；

以太陽為參考點得到：視時(apparenttime)；

以平太陽為參考點得到：平時(meantime)或世界時(universaltime,GMT)。

一、世界時系統(tǒng)世界時系統(tǒng)（universaltimes6從實測中證實地球自轉(zhuǎn)的速率是不均勻的，并具有相當(dāng)復(fù)雜的表現(xiàn)形式，

其中包含周期性變化、長周期性變化、短周期性變化和不規(guī)則變化等等各種因素。從而導(dǎo)致以地球的自轉(zhuǎn)周期作為時間的計量單位也是不均勻的。

從實測中證實地球自轉(zhuǎn)的速率是不均勻的，并具有相當(dāng)復(fù)雜的表現(xiàn)形7另外，地球在自轉(zhuǎn)的過程中還存在“扭動”現(xiàn)象，從而使地極產(chǎn)生移動，簡稱極移。

極移使地球上各點的經(jīng)緯度發(fā)生變化，導(dǎo)致世界各地天文臺測得的世界時之間存在微小的差別。

1955年國際天文學(xué)聯(lián)合會決定自1956年起，對直接觀測到的世界時作兩項改正。另外，地球在自轉(zhuǎn)的過程中還存在“扭動”現(xiàn)象，從而使地極產(chǎn)生移8因此，世界時UT又可分為以下三種：

UT0：直接由天文觀測得到的世界時。

UT1：UT0經(jīng)極移改正后得出的世界時，是天文航海所需要的世界時；

UT2：UT1經(jīng)過季節(jié)改正后得出的世界時。UT2是1972年以前國際上公認(rèn)的時間標(biāo)準(zhǔn)。

因此，世界時UT又可分為以下三種：UT0：直接由9

二、原子時系統(tǒng)（atomictimesystem）

原子時系統(tǒng)是建立在原子能級躍遷頻率基礎(chǔ)上的時間系統(tǒng)。

1．原子時（atomictime，AT）：以銫（Cs133）原子超精細(xì)能級躍遷的電磁振蕩9,192,631,770周所經(jīng)歷的時間間隔定義為原子時1秒的長度。

二、原子時系統(tǒng)（atomictimesystem）

10

原子時的起始?xì)v元為1958年1月1日0時（世界時UT2）。

2、協(xié)調(diào)世界時（coordinateduniversaltime，UTC）：以原子時秒為時間計量單位，在時刻上與世界時UT1保持在0.S9之內(nèi)。

原子時的起始?xì)v元為1958年1月1日0時（世界時UT2）。11協(xié)調(diào)世界時滿足上述條件是通過“跳秒”來實現(xiàn)的。

調(diào)整的時刻是在12月31日或6月30日最后一秒。對原子時增加1S稱正跳秒，減少1S稱負(fù)跳秒

協(xié)調(diào)世界時滿足上述條件是通過“跳秒”來實現(xiàn)的。調(diào)整的時刻是12通

常：23h59m59s之后是次日的00h00m00s。正跳秒：23h59m60s之后是次日的00h00m00s。

負(fù)跳秒：23h59m58s之后是次日的00h00m00s。通常：23h59m59s之后是次日的00h00m00s13具體跳秒時間和方法可查閱英版《無線電信號表》第二卷或英版《航海通告》第VI部分。

協(xié)調(diào)世界時UTC從1972年1月1日世界時00h開始實施。

具體跳秒時間和方法可查閱英版《無線電信號表》第二卷或英版《航14

時間平時視時恒星時

原子時系統(tǒng)建立在原子能級躍遷頻率基礎(chǔ)上的時間系統(tǒng)

歷書時系統(tǒng)建立在地球公轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上的時間系統(tǒng)

世界時系統(tǒng)建立在地球自轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上的時間系統(tǒng)世界時UT0由天文觀測直接測定世界時UT1UT0經(jīng)過極移改正世界時UT2UT1經(jīng)過季節(jié)改正協(xié)調(diào)世界時UTC以原子時秒作為時間的計量單位在時刻上與UT1保持在0.s9以內(nèi)時間平時視時恒星15第二節(jié)

恒星時

恒星時（siderealtime）是建立在地球自轉(zhuǎn)運動基礎(chǔ)上的時間系統(tǒng)，以春分點為參考點，以其周日視運動的周期作為時間的計量單位。春分點

第二節(jié)恒星時恒星時（siderealtime）是建立在16一、恒星日

在周日視運動中，春分點連續(xù)兩次經(jīng)過某地午圈所經(jīng)歷的時間間隔稱為1恒星日（siderealday）。

PNE一、恒星日

在周日視運動中，春分點連續(xù)兩次經(jīng)過某地午圈所經(jīng)17

1恒星日＝天球旋轉(zhuǎn)（360°）所經(jīng)歷的時間間隔。

1恒星日可分為：

1恒

星

日＝24恒星小時（24h）；

1恒星小時＝60恒星分鐘（60m）；

1恒星分鐘＝60恒星秒鐘（60s）。

1恒星日＝天球旋轉(zhuǎn)（360°）所經(jīng)歷的時間間隔。

1恒星日18時間與角度之間存在著如下時、度換算的關(guān)系：

24h＝360°；

1h＝15°；

1m＝15′；1＝4m；

1s＝15″＝0.

25;1＝4s。

時間與角度之間存在著如下時、度換算的關(guān)系：24h＝360°19恒星時的時刻與晝夜的關(guān)系不固定。然而，人們的日常生活工作一般是根據(jù)“晝夜”來安排的，所以恒星時不宜用于日常生活之中。恒星時僅是天文學(xué)中采用的時間計量單位。

恒星時的時刻與晝夜的關(guān)系不固定。然而，人們的日常生活工20第三節(jié)視時視時（apparenttime）是建立在地球自轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上的時間系統(tǒng)，它是以太陽⊙為參考點，以其周日視運動的周期作為時間的計量單位。第三節(jié)視時視時（apparenttime）是建立在地球21一、視太陽日

在周日視運動中，太陽中心連續(xù)兩次經(jīng)過某地子圈所經(jīng)歷的時間間隔稱為1視太陽日。一、視太陽日在周日視運動中，太陽中心連續(xù)兩次經(jīng)過某地子圈221視太陽日可分為：1視太陽日＝24視太陽小時（24h）；1視太陽小時＝60視太陽分鐘（60m）；1視太陽分鐘＝60視太陽秒鐘（60s）。1視太陽日可分為：1視太陽日＝24視太陽小時（24h）23在一個視太陽日中，太陽在同一子圈上連續(xù)兩次下中天，這期間太陽正好完成一整周360°的周日視運動。所以視時與角度之間同樣存在著時、度換算的關(guān)系，只是視時的時、分和秒的長短與恒星時的有所不同。在一個視太陽日中，太陽在同一子圈上連續(xù)兩次下中天，這期間太陽24二、視時在周日視運動中，太陽中心由某地子圈起，向西運行所經(jīng)歷的時間間隔稱為視時LAT(Localapparenttime)

。太陽上中天時LAT＝12h，下中天時LAT＝00h。二、視時在周日視運動中，太陽中心由某地子圈起，向西運行所經(jīng)歷25同一時刻視時LAT與太陽圓周地方時角LHA⊙相差180（12h）,即LAT=LHA±180°LHA<180°LHA>180°LATLHAPNZSQE同一時刻視時LAT與太陽圓周地方時角LHA⊙相差180（126

三、視太陽日作為時間計量單位的缺陷

太陽日＝天球旋轉(zhuǎn)（360＋d（RA））所經(jīng)歷的時間

PNZQE三、視太陽日作為時間計量單位的缺陷

太陽日＝天球旋轉(zhuǎn)（327太陽赤經(jīng)日變化量d（RA）最大約66′.6,最小約53′.8，所以最長和最短的視太陽日相差約51S，并且在逐日變化。作為時間計量單位，長短必須固定，所以視太陽日不宜作為時間的計量單位。但是視太陽日與晝夜交替的關(guān)系固定，符合人們工作與休息的習(xí)慣。因此產(chǎn)生了平時。太陽赤經(jīng)日變化量d（RA）最大約66′.6,最小約53′.28第四節(jié)平時平時（meantime）是建立在地球自轉(zhuǎn)運動基礎(chǔ)上的時間系統(tǒng)，它是以平太陽為參考點，以其周日視運動的周期作為時間的計量單位。第四節(jié)平時平時（meantime）是建立在地球自轉(zhuǎn)運29一、平太陽

平太陽（meansun）是一個假想的天體，它在天赤道上向東作勻速的周年視運動，其速度等于視太陽在黃道上運行的平均速度。一、平太陽

平太陽（meansun）是一個假想的天體，30二、平太陽日

在周日視運動中，平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過某地子圈所經(jīng)歷的時間間隔稱為1平太陽日（meansolarday）。1平太陽日＝24平太陽小時（24h）；1平太陽小時＝60平太陽分鐘（60m）；1平太陽分鐘＝60平太陽秒鐘（60s）。二、平太陽日在周日視運動中，平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過某地子圈所經(jīng)31在天文航海中，平太陽赤經(jīng)日變化量d（RA）＝59′.14可以認(rèn)為是一個定值。由于平太陽有周年視運動，而春分點沒有，所以1個平太陽日比1個恒星日長3m56.s564m。在天文航海中，平太陽赤經(jīng)日變化量d（RA）＝32

1平太陽日＝天球旋轉(zhuǎn)（360＋d（RA））所經(jīng)歷的時間＝天球旋轉(zhuǎn)（360＋59.14）所經(jīng)歷的時間

＝1恒星日＋3m56.s561平太陽日＝天球旋轉(zhuǎn)（360＋d（RA））所經(jīng)歷的時間33三、平時

1．地方平時（localmeantime,LMT）：在周日視運動中，平太陽由某地子圈起，向西運行所經(jīng)歷的時間間隔稱為地方平時LMT。

三、平時1．地方平時（localmeantime,LM34同一時刻，地方平時LMT與平太陽圓周地方時角LHA相差180（12h），即

LMT=LHA±180°LHA<180°LHA>180°同一時刻，地方平時LMT與平太陽圓周地方時角LHA相差180352、世界時（universaltime,UT）又稱格林平時（greenwichmeantime,GMT）：

在周日視運動中，平太陽由格林子圈起，向西運行所經(jīng)歷的時間間隔稱為世界時。同時須注明日期。2、世界時（universaltime,UT）又稱格林平時36四、時差（equationoftime，ET）對同一測者來說，在同一時刻，視時LAT與平時LMT之間的時間差稱為時差ET:四、時差（equationoftime，ET）對同一測者37ET＝LAT－LMT

＝LHA⊙－LHA

＝RA－RA⊙

Q1ZPNEETRARALATLMT●當(dāng)LAT>LMT時，ET為“＋”，在周日視運動中，太陽⊙在前，平太陽在后；

●當(dāng)LAT<LMT時，ET為“－”，在周日視運動中，平太陽在前，太陽⊙在后；

●當(dāng)LAT=LMT時，ET為“0”，在周日視運動中，平太陽時圈與太陽⊙時圈重合。

ET＝LAT－LMT

＝LHA⊙－LHA

38由于太陽與平太陽的赤經(jīng)日變化量不一致，因而產(chǎn)生了時差。

在一年中太陽有時在平太陽的東邊，有時在平太陽的西邊，所以時差ET的值是逐日變化的。其值可以在當(dāng)日《航海天文歷》中查得。

由于太陽與平太陽的赤經(jīng)日變化量不一致，因而產(chǎn)生了時差。39一年中時差ET有四次為零：4月中，6月中，8月底，12月底

兩次正極大值，

兩次負(fù)極大值。

在11月3日前后，時差達(dá)最大值ETmax=＋16m24s,一年中時差最大不超過17m。

1月5月9月11月1月7月3月0+20+10-10一年中時差ET有四次為零：4月中，6月中，8月底，12月底40綜上所述：視時和平時兩者的差值最大不超過17分鐘，因此平時能與晝夜保持固定關(guān)系。又因平太陽日長短基本固定，所以平時是1972年以前國際上公認(rèn)的時間計量單位。綜上所述：視時和平時兩者的差值最大不超過17分鐘，因此平時能41第五節(jié)

區(qū)時（ZoneTime）

一、區(qū)時制（Zonetimesystem）

零時區(qū)東一區(qū)東二區(qū)東三區(qū)東四區(qū)東五區(qū)東六區(qū)西一區(qū)西二區(qū)西三區(qū)西四區(qū)西五區(qū)西六區(qū)西七區(qū)西八區(qū)西九區(qū)西十區(qū)西十一區(qū)十二時區(qū)東十一區(qū)東十區(qū)東九區(qū)東八區(qū)東七區(qū)0+1+2+3+4+5+6+7+8+9-1-2-3-4-5-6-7-8-9-12+12+11+10-11-100O15EO30EO45EO60EO75EO90EO180O160WO150WO135WO120WO105WO165EO150EO135EO120EO105EO15WO30WO45WO60WO75WO90WOpnZNOPQRSABCDEMYXWVUTLKIHGFZ1.時區(qū)劃分：全球按經(jīng)度劃分為24個時區(qū)，航海中往往又稱全球劃分為25個時區(qū)。第五節(jié)區(qū)時（ZoneTime）一、區(qū)時制（Zone422．區(qū)號（ZoneDescription，ZD）：時區(qū)的順序號。

東時區(qū)的區(qū)號為“－”，西時區(qū)的區(qū)號為“＋”。

區(qū)號還可以用大寫英文字母表示，零時區(qū)的區(qū)號為“Z”，東時區(qū)的區(qū)號依次為A到M（J除外），西時區(qū)的區(qū)號依次為N到Y(jié)。

例如，零時區(qū)的區(qū)號為“0”或“Z”，東八區(qū)的區(qū)號為“－8”或“H”。

2．區(qū)號（ZoneDescription，ZD）：時區(qū)的順43由于相鄰兩時區(qū)的時區(qū)中線經(jīng)度相差15＝1h，時區(qū)中線經(jīng)度在數(shù)值上正好等于該時區(qū)區(qū)號的小時數(shù)，即時區(qū)中線經(jīng)度由于相鄰兩時區(qū)的時區(qū)中線經(jīng)度相差15＝1h，時區(qū)中線經(jīng)度在44已知時區(qū)中線經(jīng)度可求得該時區(qū)的區(qū)號，反之亦然。各時區(qū)的邊界經(jīng)度等于它的中線經(jīng)度±730′，凡是經(jīng)度離某一時區(qū)中線經(jīng)度小于730′的地方，均屬于這個時區(qū)。因此，測者所在時區(qū)的區(qū)號可以由測者經(jīng)度計算出來

已知時區(qū)中線經(jīng)度可求得該時區(qū)的區(qū)號，45例4－4－6：求大連（λ12139′E）和北京（λ11628′E）所在時區(qū)的區(qū)號ZD？

解：例4－4－6：求大連（λ12139′E）和北京（λ11646二、區(qū)時ZT

1．區(qū)時（zonetime,ZT）：時區(qū)中線的地方平時作為該時區(qū)的區(qū)時。區(qū)時通常要注明區(qū)號和日期。二、區(qū)時ZT

1．區(qū)時（zonetime,ZT）：時區(qū)中47例如，零時區(qū)的區(qū)時為1小時30分鐘20秒鐘，可寫為：ZT＝01h30m20s（0）＝01h30m20sZ。GMT＝01h30m20s東八區(qū)區(qū)時為9時30分，可寫成；ZT0930（－8）＝0930H。例如，零時區(qū)的區(qū)時為1小時30分鐘20秒鐘，可寫為：48在船上，日常的工作、生活是根據(jù)“船鐘”指示的時間稱船時（ship’smeantime,SMT）來安排的。

船鐘一般指示船舶所在時區(qū)的區(qū)時。

由于船鐘通常只精確到分鐘，所以由船鐘讀取的船時SMT是近似區(qū)時ZT′。

在船上，日常的工作、生活是根據(jù)“船鐘”指示的時間稱船時（sh49例

：我國某輪航行在西九區(qū)，擬與國內(nèi)總公司通過衛(wèi)通電話聯(lián)系，要使公司在8月20日ZT0800（－8）接到電話，試問船長應(yīng)在船時（SMT）幾點打電話？

Dλ＝λm2－λm1＝（－9h）－（＋8h）=－17h

ZT2＝ZT1＋Dλ＝SMTZT080020/8Dλ

－17__________________________SMT150019/8

例：我國某輪航行在西九區(qū)，擬與國內(nèi)總公司通過衛(wèi)通電話聯(lián)系，502．區(qū)時ZT與世界時GMT的關(guān)系GMT＝ZT＋ZD上式中，東時區(qū)ZD取“－”，西時區(qū)ZD取“＋”。把船時代入上式中，求得的世界時稱為近似世界時GMT′GMT′＝SMT（ZT′）＋ZDZT＝GMT－ZD

ZT（－8）＝GMT＋8h

2．區(qū)時ZT與世界時GMT的關(guān)系GMT＝ZT＋ZD51例：4月2日，已知船時SMT（ZT′）0516（－8），求近似世界時GMT′？

ZT′05162/4ZD

－8________________________GMT

21161/4例：4月2日，已知船時SMT（ZT′）0516（－8），求523．區(qū)時ZT與地方平時LMT的關(guān)系

LMT＝ZT＋Dλ

Dλ

＝λ－λm

LMT是測者經(jīng)度λ所對應(yīng)的地方平時；

ZT是測者經(jīng)度λ所在時區(qū)的中線經(jīng)度λm所對應(yīng)的地方平時，即區(qū)時；

3．區(qū)時ZT與地方平時LMT的關(guān)系LMT＝ZT＋Dλ53可以改寫成：

ZT

＝LMT＋Dλ

Dλ＝λm－λ

可以改寫成：ZT＝LMT＋Dλ54三、撥鐘

船舶向東航行進(jìn)入相鄰時區(qū)，應(yīng)將船鐘撥快1小時；

船舶向西航行進(jìn)入相鄰時區(qū)，應(yīng)將船鐘撥慢1小時。

船舶由東十二時區(qū)進(jìn)入西十二時區(qū)或反之均不用撥鐘，但日期相差一天。

三、撥鐘船舶向東航行進(jìn)入相鄰時區(qū)，應(yīng)將船鐘撥快1小時；55一般撥鐘在夜間進(jìn)行，通常采用下述兩種方法撥鐘。例如某船由東八區(qū)進(jìn)入東九區(qū)或反之:

方法一：

撥快1小時：通常由三副在21點將船鐘撥快1小時，《航海日志》中應(yīng)記錄：

2100船鐘撥快1小時SMT＝GMT＋0900。通常1小時的時間由三個航行班均攤，因此交接班時間應(yīng)為：三副與二副交接班船時SMT＝2400＋0040＝0040（－9）；

二副與大副交接班船時SMT＝0400＋0020＝0420（－9）；

大副與三副交接班船時SMT＝0800（－9）。一般撥鐘在夜間進(jìn)行，通常采用下述兩種方法撥鐘。例如某船由東八56撥慢1小時：通常由三副在21點將船鐘撥慢1小時，《航海日志》中應(yīng)記錄：

2100船鐘撥慢1小時SMT＝GMT＋0800。

這時三個班交接班時間分別為SMT＝2320（－8）；SMT＝0340（－8）；SMT＝0800（－8）。

撥慢1小時：通常由三副在21點將船鐘撥慢1小時，《航海日志57方法二：

分三班撥鐘每班撥快20分鐘。航海日志中應(yīng)記錄：

三副：2100將船鐘撥快20分鐘SMT＝GMT＋0820；

二副：0100將船鐘撥快20分鐘SMT＝GMT＋0840；

大副：0500將船鐘撥快20分鐘SMT＝GMT＋0900。分三班撥鐘每班撥慢20分鐘。航海日志中應(yīng)記錄：

三副：2100將船鐘撥慢20分鐘SMT＝GMT＋0840；

二副：0100將船鐘撥慢20分鐘SMT＝GMT＋0820；

大副：0500將船鐘撥慢20分鐘SMT＝GMT＋0800。

方法二：分三班撥鐘每班撥快20分鐘。航海日志中應(yīng)記錄：58四、日界線

日界線（dateline）又稱國際日期變更線。

日界線原則上是180°經(jīng)線，考慮到行政區(qū)域而有若干曲折。

四、日界線日界線（dateline）又稱國際日期變更線。59零時區(qū)東一區(qū)東二區(qū)東三區(qū)東四區(qū)東五區(qū)東六區(qū)西一區(qū)西二區(qū)西三區(qū)西四區(qū)西五區(qū)西六區(qū)西七區(qū)西八區(qū)西九區(qū)西十區(qū)西十一區(qū)十二時區(qū)東十一區(qū)東十區(qū)東九區(qū)東八區(qū)東七區(qū)0+1+2+3+4+5+6+7+8+9-1-2-3-4-5-6-7-8-9-12+12+11+10-11-100O15EO30EO45EO60EO75EO90EO180O160WO150WO135WO120WO105WO165EO150EO135EO120EO105EO15WO30WO45WO60WO75WO90WOpnZNOPQRSABCDEMYXWVUTLKIHGFZ零時區(qū)東一區(qū)東二區(qū)東三區(qū)東四區(qū)東五區(qū)東六區(qū)西一區(qū)西二區(qū)西三區(qū)60當(dāng)船舶穿過日界線時需要遵守以下規(guī)則：

船舶向東航行穿過日界線（由東十二時區(qū)進(jìn)入西十二時區(qū)）日期減少一天（重復(fù)一天）；

船舶向西航行穿過日界線（由西十二時區(qū)進(jìn)入東十二時區(qū)）日期增加一天（跳過一天），并記入《航海日志》。

當(dāng)船舶穿過日界線時需要遵守以下規(guī)則：船舶向東航行穿過日界線61五、各國標(biāo)準(zhǔn)時

由于提出了區(qū)時制，則建議生活在相應(yīng)時區(qū)的人們使用該時區(qū)的區(qū)時作為日常工作、生活的標(biāo)準(zhǔn)時（standardtimes）。

但是各國在實施中，根據(jù)本國的實際情況來決定本國的標(biāo)準(zhǔn)時。

五、各國標(biāo)準(zhǔn)時由于提出了區(qū)時制，則建議生活在相應(yīng)時區(qū)的人們62夏令時（summertimeordaylightsavingtime）：標(biāo)準(zhǔn)時在夏季提前1小時或半小時，，夏季過后又恢復(fù)原來的標(biāo)準(zhǔn)時。法定時（legaltime）：世界各國具體執(zhí)行什么時間基本上以法律的形式確定下來，所以又稱其為法定時。

夏令時（summertimeordaylights63世界各國不是遵循單一的時間制度，僅憑某國所在的地理位置（或時區(qū)）還不足以說明它所采用的標(biāo)準(zhǔn)時。因此，在船舶開航之前，要查閱有關(guān)資料來確認(rèn)目的港的標(biāo)準(zhǔn)時，作為撥鐘的依據(jù)。

世界各國不是遵循單一的時間制度，僅憑某國所在的地理位置（或時64關(guān)于世界各國標(biāo)準(zhǔn)時，可以查閱：

英版《無線電信號表》（ADMIRALTYLISTOFRADIOSIGNALS）第二卷中的法定時（legaltime）部分；英版《航海天文歷》所附的《標(biāo)準(zhǔn)時一覽表》。

關(guān)于世界各國標(biāo)準(zhǔn)時，可以查閱：英版《無線電信號表》（ADM65第六節(jié)求測天世界時

天體位置隨時間變化而變化，要確定觀測天體的準(zhǔn)確位置，首先要求出觀測天體時的準(zhǔn)確世界時，即求測天世界時。船上的計時器船鐘：指示區(qū)時,顯示UTC的時刻，準(zhǔn)確到分鐘。天文鐘：指示世界時，顯示世界時UT1的時刻，準(zhǔn)確到秒鐘。第六節(jié)求測天世界時天體位置隨時間變化而變化，要確定觀測66第四篇天文航海

大連海事大學(xué)航海學(xué)院航海教研室丁勇第四篇天文航海

廣東海洋大學(xué)航海學(xué)院航海教研室第四篇天文航海大連海事大學(xué)航海學(xué)院第四篇天67第四章時間與天體位置

第一節(jié)時間系統(tǒng)概述

時間和空間是物質(zhì)存在的基本屬性。任何物質(zhì)運動都在時間和空間內(nèi)發(fā)生。人類的一切活動都離不開時間和空間，所以說，時間在科學(xué)上和日常生活中均是必不可少的。第四章時間與天體位置

第一節(jié)時間系統(tǒng)概述68時間的含義有兩個：時間間隔：時間間隔是指客觀物質(zhì)運動過程所經(jīng)歷的時間歷程時刻：時刻是指客觀物質(zhì)運動某一狀態(tài)發(fā)生的瞬間時間的含義有兩個：69人們通過科學(xué)實踐，相繼選用了各種周期性變化過程作為時間的測量標(biāo)準(zhǔn)，即時間的計量單位。同時滿足兩個要求：第一周期運動的穩(wěn)定性（均勻性）；第二周期運動的復(fù)現(xiàn)性（重復(fù)性）。人們通過科學(xué)實踐，相繼選用了各種周期性變化過程作為時間的測量70這就是說，只能用一種均勻的、具有連續(xù)重復(fù)周期的現(xiàn)象作為時間的計量單位。人類經(jīng)過長期的大量的實踐,迄今為止時間計量標(biāo)準(zhǔn)基本可分為三類：1．建立在地球自轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上的世界時系統(tǒng)；2．建立在地球公轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上由力學(xué)定律所確定的歷書時系統(tǒng)；3．建立在原子能級躍遷頻率基礎(chǔ)上的原子時系統(tǒng)。這就是說，只能用一種均勻的、具有連續(xù)重復(fù)周期的現(xiàn)象作為時間的71一、世界時系統(tǒng)

世界時系統(tǒng)（universaltimesystem)是建立在地球自轉(zhuǎn)運動基礎(chǔ)上的時間系統(tǒng)。也就是說，以地球自轉(zhuǎn)周期作為時間的計量單位。以春分點為參考點得到：恒星時(siderealtime)；

以太陽為參考點得到：視時(apparenttime)；

以平太陽為參考點得到：平時(meantime)或世界時(universaltime,GMT)。

一、世界時系統(tǒng)世界時系統(tǒng)（universaltimes72從實測中證實地球自轉(zhuǎn)的速率是不均勻的，并具有相當(dāng)復(fù)雜的表現(xiàn)形式，

其中包含周期性變化、長周期性變化、短周期性變化和不規(guī)則變化等等各種因素。從而導(dǎo)致以地球的自轉(zhuǎn)周期作為時間的計量單位也是不均勻的。

從實測中證實地球自轉(zhuǎn)的速率是不均勻的，并具有相當(dāng)復(fù)雜的表現(xiàn)形73另外，地球在自轉(zhuǎn)的過程中還存在“扭動”現(xiàn)象，從而使地極產(chǎn)生移動，簡稱極移。

極移使地球上各點的經(jīng)緯度發(fā)生變化，導(dǎo)致世界各地天文臺測得的世界時之間存在微小的差別。

1955年國際天文學(xué)聯(lián)合會決定自1956年起，對直接觀測到的世界時作兩項改正。另外，地球在自轉(zhuǎn)的過程中還存在“扭動”現(xiàn)象，從而使地極產(chǎn)生移74因此，世界時UT又可分為以下三種：

UT0：直接由天文觀測得到的世界時。

UT1：UT0經(jīng)極移改正后得出的世界時，是天文航海所需要的世界時；

UT2：UT1經(jīng)過季節(jié)改正后得出的世界時。UT2是1972年以前國際上公認(rèn)的時間標(biāo)準(zhǔn)。

因此，世界時UT又可分為以下三種：UT0：直接由75

二、原子時系統(tǒng)（atomictimesystem）

原子時系統(tǒng)是建立在原子能級躍遷頻率基礎(chǔ)上的時間系統(tǒng)。

1．原子時（atomictime，AT）：以銫（Cs133）原子超精細(xì)能級躍遷的電磁振蕩9,192,631,770周所經(jīng)歷的時間間隔定義為原子時1秒的長度。

二、原子時系統(tǒng)（atomictimesystem）

76

原子時的起始?xì)v元為1958年1月1日0時（世界時UT2）。

2、協(xié)調(diào)世界時（coordinateduniversaltime，UTC）：以原子時秒為時間計量單位，在時刻上與世界時UT1保持在0.S9之內(nèi)。

原子時的起始?xì)v元為1958年1月1日0時（世界時UT2）。77協(xié)調(diào)世界時滿足上述條件是通過“跳秒”來實現(xiàn)的。

調(diào)整的時刻是在12月31日或6月30日最后一秒。對原子時增加1S稱正跳秒，減少1S稱負(fù)跳秒

協(xié)調(diào)世界時滿足上述條件是通過“跳秒”來實現(xiàn)的。調(diào)整的時刻是78通

常：23h59m59s之后是次日的00h00m00s。正跳秒：23h59m60s之后是次日的00h00m00s。

負(fù)跳秒：23h59m58s之后是次日的00h00m00s。通常：23h59m59s之后是次日的00h00m00s79具體跳秒時間和方法可查閱英版《無線電信號表》第二卷或英版《航海通告》第VI部分。

協(xié)調(diào)世界時UTC從1972年1月1日世界時00h開始實施。

具體跳秒時間和方法可查閱英版《無線電信號表》第二卷或英版《航80

時間平時視時恒星時

原子時系統(tǒng)建立在原子能級躍遷頻率基礎(chǔ)上的時間系統(tǒng)

歷書時系統(tǒng)建立在地球公轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上的時間系統(tǒng)

世界時系統(tǒng)建立在地球自轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上的時間系統(tǒng)世界時UT0由天文觀測直接測定世界時UT1UT0經(jīng)過極移改正世界時UT2UT1經(jīng)過季節(jié)改正協(xié)調(diào)世界時UTC以原子時秒作為時間的計量單位在時刻上與UT1保持在0.s9以內(nèi)時間平時視時恒星81第二節(jié)

恒星時

恒星時（siderealtime）是建立在地球自轉(zhuǎn)運動基礎(chǔ)上的時間系統(tǒng)，以春分點為參考點，以其周日視運動的周期作為時間的計量單位。春分點

第二節(jié)恒星時恒星時（siderealtime）是建立在82一、恒星日

在周日視運動中，春分點連續(xù)兩次經(jīng)過某地午圈所經(jīng)歷的時間間隔稱為1恒星日（siderealday）。

PNE一、恒星日

在周日視運動中，春分點連續(xù)兩次經(jīng)過某地午圈所經(jīng)83

1恒星日＝天球旋轉(zhuǎn)（360°）所經(jīng)歷的時間間隔。

1恒星日可分為：

1恒

星

日＝24恒星小時（24h）；

1恒星小時＝60恒星分鐘（60m）；

1恒星分鐘＝60恒星秒鐘（60s）。

1恒星日＝天球旋轉(zhuǎn)（360°）所經(jīng)歷的時間間隔。

1恒星日84時間與角度之間存在著如下時、度換算的關(guān)系：

24h＝360°；

1h＝15°；

1m＝15′；1＝4m；

1s＝15″＝0.

25;1＝4s。

時間與角度之間存在著如下時、度換算的關(guān)系：24h＝360°85恒星時的時刻與晝夜的關(guān)系不固定。然而，人們的日常生活工作一般是根據(jù)“晝夜”來安排的，所以恒星時不宜用于日常生活之中。恒星時僅是天文學(xué)中采用的時間計量單位。

恒星時的時刻與晝夜的關(guān)系不固定。然而，人們的日常生活工86第三節(jié)視時視時（apparenttime）是建立在地球自轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上的時間系統(tǒng)，它是以太陽⊙為參考點，以其周日視運動的周期作為時間的計量單位。第三節(jié)視時視時（apparenttime）是建立在地球87一、視太陽日

在周日視運動中，太陽中心連續(xù)兩次經(jīng)過某地子圈所經(jīng)歷的時間間隔稱為1視太陽日。一、視太陽日在周日視運動中，太陽中心連續(xù)兩次經(jīng)過某地子圈881視太陽日可分為：1視太陽日＝24視太陽小時（24h）；1視太陽小時＝60視太陽分鐘（60m）；1視太陽分鐘＝60視太陽秒鐘（60s）。1視太陽日可分為：1視太陽日＝24視太陽小時（24h）89在一個視太陽日中，太陽在同一子圈上連續(xù)兩次下中天，這期間太陽正好完成一整周360°的周日視運動。所以視時與角度之間同樣存在著時、度換算的關(guān)系，只是視時的時、分和秒的長短與恒星時的有所不同。在一個視太陽日中，太陽在同一子圈上連續(xù)兩次下中天，這期間太陽90二、視時在周日視運動中，太陽中心由某地子圈起，向西運行所經(jīng)歷的時間間隔稱為視時LAT(Localapparenttime)

。太陽上中天時LAT＝12h，下中天時LAT＝00h。二、視時在周日視運動中，太陽中心由某地子圈起，向西運行所經(jīng)歷91同一時刻視時LAT與太陽圓周地方時角LHA⊙相差180（12h）,即LAT=LHA±180°LHA<180°LHA>180°LATLHAPNZSQE同一時刻視時LAT與太陽圓周地方時角LHA⊙相差180（192

三、視太陽日作為時間計量單位的缺陷

太陽日＝天球旋轉(zhuǎn)（360＋d（RA））所經(jīng)歷的時間

PNZQE三、視太陽日作為時間計量單位的缺陷

太陽日＝天球旋轉(zhuǎn)（393太陽赤經(jīng)日變化量d（RA）最大約66′.6,最小約53′.8，所以最長和最短的視太陽日相差約51S，并且在逐日變化。作為時間計量單位，長短必須固定，所以視太陽日不宜作為時間的計量單位。但是視太陽日與晝夜交替的關(guān)系固定，符合人們工作與休息的習(xí)慣。因此產(chǎn)生了平時。太陽赤經(jīng)日變化量d（RA）最大約66′.6,最小約53′.94第四節(jié)平時平時（meantime）是建立在地球自轉(zhuǎn)運動基礎(chǔ)上的時間系統(tǒng)，它是以平太陽為參考點，以其周日視運動的周期作為時間的計量單位。第四節(jié)平時平時（meantime）是建立在地球自轉(zhuǎn)運95一、平太陽

平太陽（meansun）是一個假想的天體，它在天赤道上向東作勻速的周年視運動，其速度等于視太陽在黃道上運行的平均速度。一、平太陽

平太陽（meansun）是一個假想的天體，96二、平太陽日

在周日視運動中，平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過某地子圈所經(jīng)歷的時間間隔稱為1平太陽日（meansolarday）。1平太陽日＝24平太陽小時（24h）；1平太陽小時＝60平太陽分鐘（60m）；1平太陽分鐘＝60平太陽秒鐘（60s）。二、平太陽日在周日視運動中，平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過某地子圈所經(jīng)97在天文航海中，平太陽赤經(jīng)日變化量d（RA）＝59′.14可以認(rèn)為是一個定值。由于平太陽有周年視運動，而春分點沒有，所以1個平太陽日比1個恒星日長3m56.s564m。在天文航海中，平太陽赤經(jīng)日變化量d（RA）＝98

1平太陽日＝天球旋轉(zhuǎn)（360＋d（RA））所經(jīng)歷的時間＝天球旋轉(zhuǎn)（360＋59.14）所經(jīng)歷的時間

＝1恒星日＋3m56.s561平太陽日＝天球旋轉(zhuǎn)（360＋d（RA））所經(jīng)歷的時間99三、平時

1．地方平時（localmeantime,LMT）：在周日視運動中，平太陽由某地子圈起，向西運行所經(jīng)歷的時間間隔稱為地方平時LMT。

三、平時1．地方平時（localmeantime,LM100同一時刻，地方平時LMT與平太陽圓周地方時角LHA相差180（12h），即

LMT=LHA±180°LHA<180°LHA>180°同一時刻，地方平時LMT與平太陽圓周地方時角LHA相差1801012、世界時（universaltime,UT）又稱格林平時（greenwichmeantime,GMT）：

在周日視運動中，平太陽由格林子圈起，向西運行所經(jīng)歷的時間間隔稱為世界時。同時須注明日期。2、世界時（universaltime,UT）又稱格林平時102四、時差（equationoftime，ET）對同一測者來說，在同一時刻，視時LAT與平時LMT之間的時間差稱為時差ET:四、時差（equationoftime，ET）對同一測者103ET＝LAT－LMT

＝LHA⊙－LHA

＝RA－RA⊙

Q1ZPNEETRARALATLMT●當(dāng)LAT>LMT時，ET為“＋”，在周日視運動中，太陽⊙在前，平太陽在后；

●當(dāng)LAT<LMT時，ET為“－”，在周日視運動中，平太陽在前，太陽⊙在后；

●當(dāng)LAT=LMT時，ET為“0”，在周日視運動中，平太陽時圈與太陽⊙時圈重合。

ET＝LAT－LMT

＝LHA⊙－LHA

104由于太陽與平太陽的赤經(jīng)日變化量不一致，因而產(chǎn)生了時差。

在一年中太陽有時在平太陽的東邊，有時在平太陽的西邊，所以時差ET的值是逐日變化的。其值可以在當(dāng)日《航海天文歷》中查得。

由于太陽與平太陽的赤經(jīng)日變化量不一致，因而產(chǎn)生了時差。105一年中時差ET有四次為零：4月中，6月中，8月底，12月底

兩次正極大值，

兩次負(fù)極大值。

在11月3日前后，時差達(dá)最大值ETmax=＋16m24s,一年中時差最大不超過17m。

1月5月9月11月1月7月3月0+20+10-10一年中時差ET有四次為零：4月中，6月中，8月底，12月底106綜上所述：視時和平時兩者的差值最大不超過17分鐘，因此平時能與晝夜保持固定關(guān)系。又因平太陽日長短基本固定，所以平時是1972年以前國際上公認(rèn)的時間計量單位。綜上所述：視時和平時兩者的差值最大不超過17分鐘，因此平時能107第五節(jié)

區(qū)時（ZoneTime）

一、區(qū)時制（Zonetimesystem）

零時區(qū)東一區(qū)東二區(qū)東三區(qū)東四區(qū)東五區(qū)東六區(qū)西一區(qū)西二區(qū)西三區(qū)西四區(qū)西五區(qū)西六區(qū)西七區(qū)西八區(qū)西九區(qū)西十區(qū)西十一區(qū)十二時區(qū)東十一區(qū)東十區(qū)東九區(qū)東八區(qū)東七區(qū)0+1+2+3+4+5+6+7+8+9-1-2-3-4-5-6-7-8-9-12+12+11+10-11-100O15EO30EO45EO60EO75EO90EO180O160WO150WO135WO120WO105WO165EO150EO135EO120EO105EO15WO30WO45WO60WO75WO90WOpnZNOPQRSABCDEMYXWVUTLKIHGFZ1.時區(qū)劃分：全球按經(jīng)度劃分為24個時區(qū)，航海中往往又稱全球劃分為25個時區(qū)。第五節(jié)區(qū)時（ZoneTime）一、區(qū)時制（Zone1082．區(qū)號（ZoneDescription，ZD）：時區(qū)的順序號。

東時區(qū)的區(qū)號為“－”，西時區(qū)的區(qū)號為“＋”。

區(qū)號還可以用大寫英文字母表示，零時區(qū)的區(qū)號為“Z”，東時區(qū)的區(qū)號依次為A到M（J除外），西時區(qū)的區(qū)號依次為N到Y(jié)。

例如，零時區(qū)的區(qū)號為“0”或“Z”，東八區(qū)的區(qū)號為“－8”或“H”。

2．區(qū)號（ZoneDescription，ZD）：時區(qū)的順109由于相鄰兩時區(qū)的時區(qū)中線經(jīng)度相差15＝1h，時區(qū)中線經(jīng)度在數(shù)值上正好等于該時區(qū)區(qū)號的小時數(shù)，即時區(qū)中線經(jīng)度由于相鄰兩時區(qū)的時區(qū)中線經(jīng)度相差15＝1h，時區(qū)中線經(jīng)度在110已知時區(qū)中線經(jīng)度可求得該時區(qū)的區(qū)號，反之亦然。各時區(qū)的邊界經(jīng)度等于它的中線經(jīng)度±730′，凡是經(jīng)度離某一時區(qū)中線經(jīng)度小于730′的地方，均屬于這個時區(qū)。因此，測者所在時區(qū)的區(qū)號可以由測者經(jīng)度計算出來

已知時區(qū)中線經(jīng)度可求得該時區(qū)的區(qū)號，111例4－4－6：求大連（λ12139′E）和北京（λ11628′E）所在時區(qū)的區(qū)號ZD？

解：例4－4－6：求大連（λ12139′E）和北京（λ116112二、區(qū)時ZT

1．區(qū)時（zonetime,ZT）：時區(qū)中線的地方平時作為該時區(qū)的區(qū)時。區(qū)時通常要注明區(qū)號和日期。二、區(qū)時ZT

1．區(qū)時（zonetime,ZT）：時區(qū)中113例如，零時區(qū)的區(qū)時為1小時30分鐘20秒鐘，可寫為：ZT＝01h30m20s（0）＝01h30m20sZ。GMT＝01h30m20s東八區(qū)區(qū)時為9時30分，可寫成；ZT0930（－8）＝0930H。例如，零時區(qū)的區(qū)時為1小時30分鐘20秒鐘，可寫為：114在船上，日常的工作、生活是根據(jù)“船鐘”指示的時間稱船時（ship’smeantime,SMT）來安排的。

船鐘一般指示船舶所在時區(qū)的區(qū)時。

由于船鐘通常只精確到分鐘，所以由船鐘讀取的船時SMT是近似區(qū)時ZT′。

在船上，日常的工作、生活是根據(jù)“船鐘”指示的時間稱船時（sh115例

：我國某輪航行在西九區(qū)，擬與國內(nèi)總公司通過衛(wèi)通電話聯(lián)系，要使公司在8月20日ZT0800（－8）接到電話，試問船長應(yīng)在船時（SMT）幾點打電話？

Dλ＝λm2－λm1＝（－9h）－（＋8h）=－17h

ZT2＝ZT1＋Dλ＝SMTZT080020/8Dλ

－17__________________________SMT150019/8

例：我國某輪航行在西九區(qū)，擬與國內(nèi)總公司通過衛(wèi)通電話聯(lián)系，1162．區(qū)時ZT與世界時GMT的關(guān)系GMT＝ZT＋ZD上式中，東時區(qū)ZD取“－”，西時區(qū)ZD取“＋”。把船時代入上式中，求得的世界時稱為近似世界時GMT′GMT′＝SMT（ZT′）＋ZDZT＝GMT－ZD

ZT（－8）＝GMT＋8h

2．區(qū)時ZT與世界時GMT的關(guān)系GMT＝ZT＋ZD117例：4月2日，已知船時SMT（ZT′）0516（－8），求近似世界時GMT′？

ZT′05162/4ZD

－8________________________GMT

21161/4例：4月2日，已知船時SMT（ZT′）0516（－8），求1183．區(qū)時ZT與地方平時LMT的關(guān)系

LMT＝ZT＋Dλ

Dλ

＝λ－λm

LMT是測者經(jīng)度λ所對應(yīng)的地方平時；

ZT是測者經(jīng)度λ所在時區(qū)的中線經(jīng)度λm所對應(yīng)的地方平時，即區(qū)時；

3．區(qū)時ZT與地方平時LMT的關(guān)系LMT＝ZT＋Dλ119可以改寫成：

ZT

＝LMT＋Dλ

Dλ＝λm－λ

可以改寫成：ZT＝LMT＋Dλ120三、撥鐘

船舶向東航行進(jìn)入相鄰時區(qū)，應(yīng)將船鐘撥快1小時；

船舶向西航行進(jìn)入相鄰時區(qū)，應(yīng)將船鐘撥慢1小時。

船舶由東十二時區(qū)進(jìn)入西十二時區(qū)或反之均不用撥鐘，但日期相差一天。

三、撥鐘船舶向東航行進(jìn)入相鄰時區(qū)，應(yīng)將船鐘撥快1小時；121一般撥鐘在夜間進(jìn)行，通常采用下述兩種方法撥鐘。例如某船由東八區(qū)進(jìn)入東九區(qū)或反之:

方法一：

撥快1小時：通常由三副在21點將船鐘撥快1小時，《航海日志》中應(yīng)記錄：

2100船鐘撥快1小時SMT＝GMT＋0900。通常1小時的時間由三個航行班均攤，因此交接班時間應(yīng)為：三副與二副交接班船時SMT＝2400＋0040＝0040（－9）；

二副與大副交接班船時SMT＝0400＋0020＝0420（