真太阳时
真太阳时
是一种针对日正当中的日照角度计算时间的方式也就是只拿中午十二点正到明天中午十二点正为基准规划出24小时排除了夏天日长夜短或冬天日短夜长用经度把世界划分出固定的时区
均时差
是在一年之中来自日晷和钟表的时间差异日晷可以比钟表的时间快超前16分33秒大约在11月3日或慢落后14分6秒大约在2月12日这一是因为地球的公转轨道不是正圆二是因为黄道与赤道之间存在一定的夹角均时差可以用来解释日行迹
因为太阳的运动是每日转一圈也就是每24小时转360或是每4分钟转1而且太阳本身的盘面在天空中就有05的大小简单的日晷能达到的最佳准确度是1分钟而因为均时差的范围达到30分钟很明显日晷和钟表之间的时间差异是不能忽略的除均时差之外也必须更正与地区标准子午线距离的差异而如果实施夏令时间也需要修正
由于地球自转的减速平太阳日本身也有微量的变化每世纪的一日长度约减少2微秒每一年累积的量大约是1秒钟这与均时差毫无关系而且从最精确的日晷中也完全看不出这种改变
当然其他行星也有均时差在火星因为轨道离心率更大日晷和钟表显示的时间会差到50分钟
成因
地球轨道离心率
地球绕着太阳公转看起来就像太阳绕着地球每年转一圈如果太阳是在天球赤道上以等速运转那么它会很准确的在每日的12点整中天并且是理想的守时者但是地球的轨道是椭圆的因此依据开普勒行星运动定律太阳看起来在经过近日点附近时现在大约在每年的1月3日移动的比较快而在半年后经过远日点附近时移动的比较慢在最极端的状况下这种作用会使一日增加或减少79秒这是逐日累加的结果是地球轨道的离心率对均时差呈现正弦波函数的变化在一年的周期中有766分的震荡零点的位置在近日点一月初和远日点七月初最大值落在四月初正值和十月初负值
黄赤交角
太阳不是沿着赤道移动而是在黄道上移动太阳的周年运动在经过昼夜平分点时可以分解成两个分量大部分的运动分量在赤纬上少部分的在赤经上太阳每日减缓203的移动量在至点时运动分量全在赤经的方向上这时的赤纬是234经线比在赤道上靠近因此太阳行经的速度会加快黄道倾角的结果导致另一个半年为周期的正弦波变动效应使均时差在半年的震荡达到987分钟零点的位置在分点和至点二月初和八月初是最大的正值五月初和十一月初是最大的负值
均时差计算方法
均时差ET视太阳时平太阳时
正值太阳移动得比较快并且较早过中天或是日晷的时间早于平太阳时每年都会有微量的变化但每四年一闰会重置这种变化精确的均时差曲线和地球仪上的八字曲线的形状会因为轨道离心率和轨道倾角的改变以世纪的长度为单位逐渐的改变在目前的时段这两个值都在逐渐减少中但是在实际上它们增减的变化是以数万年的时标为单位在变化著当离心率由目前的00167变化达到0047时离心率的效应会使轨道倾角的影响变得无足轻重使得均时差的曲线上每年只有一个极大值与极小值在较短的时间尺度下数千年春分点和近日点日期的改变会显得比较重要这种现象是由进动造成的在与背景恒星比较下昼夜平分点逐渐在退行但在目前的讨论中可以被忽略因为格里历在设计上会将春分的日期维持在3月21日的至少我们有强烈的企图近日点的移动是向前的大约是每世纪17日例如1246年的近日点落在12月22日也是冬至点这时两者的波形均在零点的位置因此均时差的曲线是对称的在这之前2月的极小值大于11月的极大值并且5月的极大值大于7月的极小值与现在的图表如下图所示比较可以看出经过数个世纪均时差的变化是很明显的例如与从托勒密的数据制作的均时差图比较
真太阳时计算方法
真太阳时平太阳时当地时间地理时差均时差夏季日光节约时间修正
地理时差若将地球均分为24个时区而每个时区即3602415度角每个时区相差1小时但并非每个地方都刚好在15度角上因此有地理时差之产生也就是当地时间相对于太阳位置的误差例如中午1200整当时间已透过均时差修正后而太阳位置并不是在当天的相对最高点
均时差地球的轨道是椭圆的依据克卜勒运动定律太阳移动速度有时较快有时较慢16分钟
例子
a北京时间换算为平太阳时
【地球和太阳每年距离变化 光线从太阳到地球时间】平太阳时北京时间当地经度1204分钟
重庆市中心位于东经106度33分按公式计算
太阳时17点58分106度33分120度4分钟
17点55分1345度4分钟
17点55分53分48秒
17点01分12秒
b平太阳时换算为真太阳时
真太阳时平太阳时当日真太阳时与平太阳时的差值
未考虑地球运行的轨迹而纯粹从数学的角度计算出来的太阳时间称为平均太阳时简称平太阳时它是一种大致的太阳时间因为地球围绕太阳运行的轨道是椭圆形而不是圆形所以地球相对于太阳的自转周期并不完全均等一年之中有的日子稍早一点有的日子稍迟一点把这种差值纳入计算后所得的结果才是当日精确的太阳时称为真太阳时一年365天每天的平太阳时与真太阳时都会有个差值
从时差表上可查得3月29日的平太阳时与真太阳时之间的差值为4分9秒所以该日的真太阳时为
17点01分12秒4分9秒
16点57分3秒
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