各種時間概念的詳細解釋 恆星時世界時 協調世界時

2021-10-10 12:33:43 字數 1691 閱讀 4550

時間系統:

乙個時間系統有兩個要素構成:時間基準和時間步長,時間基準是衡量時間流逝的起點,時間步長是衡量時間變化的單位,時間基準理論上可以任意選取,時間步長的選擇必須滿足一定的條件:精確和均勻,即衡量時間流逝的步長應該即精確又均勻,這樣我們知道步長數量就可以準確的推算時間流逝的長短。一般都是以測量物體的運動為參考來確定時間步長:例如太陽連續兩次經過頭頂的時間、原子低能級的躍遷週期等。

對於太空飛行器來說,對時間系統的要求極為苛刻:

1.時間的準確性:太空飛行器執行速度快,差之毫釐失之千里;

2.時間的均勻性:太空飛行器在軌執行時間長,小錯積累成大錯;

3.時間的同步:太空飛行器需與地面測控系統保持時間同步。

下面詳述幾個時間概念:

恆星時(st)

是以地球自轉為基礎的時間系統,時間基準:以春分點在該地上中天的瞬間作為這個計量系統的起點,即恆星時為零時;時間步長:從春分點對應的白羊座恆星公升起開始到這一恆星再次公升起(23時56分4秒)的間隔,定義為乙個恆星日。恆星時通過與春分點的角度來度量(即你所在子午面與春分點所在子午面之間的二面角),一般稱為恆星時角。

因為地球自轉不均勻,所以上述恆星時步長也不均勻,我們將通過直接測量子午線與實際的春分點(恆星位置處)之間的時角獲得的恆星時稱為真恆星時,將假設地球均勻轉動的恆星時稱為平恆星時,真恆星時和平恆星時最大差0.4s。

太陽時太陽時是一種特殊的恆星時,它是將參考恆星選為太陽的恆星時系統,我們將太陽連續兩次經過上中天的時間間隔稱為乙個太陽日,由於地球在繞太陽以橢圓軌道公轉,所以太陽時是不均勻的,也分為真太陽時和平太陽時。

下面解釋兩個概念:天赤道和黃赤道。

天赤道位於地球赤道的正上方,是天球上的乙個大圈;黃赤道是地球公轉面在天球的位置;天赤道和黃赤道夾角為23.5°。地球是執行在黃道面上繞著太陽公轉,若以地球為參考點,則太陽是在黃道面上繞著地球轉,我們定義平天陽時假設:假定乙個太陽(平太陽)在天赤道上(而不是在黃赤道上)作等速執行,其速度等於執行在黃赤道上真太陽的平均速度,這個假想的太陽連續兩次上中天的時間間隔,叫做乙個平天陽日。這也相當於把一年中真太陽日的平均稱為平太陽日,並且把1/24平太陽日取為1平太陽時。

簡單理解就是:一年裡真太陽時的平均就是平太陽時。

應該注意的是,平太陽時也是不均勻的,因為它規定了平太陽,只是將恆星(太陽)設定為均勻參考,但是地球自轉依然是不均勻的,所以平太陽時也是不均勻的。

世界時(ut)

理解了上面的平太陽時,那麼世界時就容易理解了,世界時指的是格林尼治平太陽時,就是格林尼治天文台這個地方的平太陽時。根據上述對平太陽時不均勻性的解釋可知,世界時也是不均勻的。

原子時(iat)

時間基準:2023年1月1日世界時0時;

時間步長即秒長,定義為銫 -133 原子基態的兩個超精細能級間在零磁場下躍遷輻射9192631770周所持續的時間。

這是一種均勻的時間計量系統。

原子時的秒長規定為國際單位制的時間單位,作為三大物理量的基本單位之一。

協調世界時(utc時間)

協調世界時是以原子時秒長為基礎,在時刻上盡量接近於世界時的一種時間計量系統。可以這麼理解:utc時間與ut的時間基準相同,時間步長不同,utc時間的時間步長是原子秒,ut時間的時間步長是平天陽時秒。

因此,在應用utc場景中,經常會遇到乙個概念:閏秒。

閏秒是指:是指為保持協調世界時(utc)接近於世界時(ut)時刻,由國際計量局統一規定在年底或年中(也可能在季末)對協調世界時(utc)增加或減少1秒的調整。

【使用utc時間時要閏秒】。

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