试听180秒XXX：时间是如何测量的？

引言：年、月、日、时、分、秒，我们再熟悉不过的时间系统，究竟是如何测量出来的？为什么一直以来，这都是天文学家们的艰巨工作呢？

知识点I：太阳时

人类最早感知到的时间是“日”，即将太阳东升西落一周定为一天。这种以太阳作为参考的时间系统叫太阳时。天文上，把太阳刚好通过南方子午圈的时刻（太阳上中天或正午）定义为12h，太阳的时角加上12h就是太阳时；连续两次上中天的间隔被称为一个太阳日，共计24小时。太阳时可分为真太阳时和平太阳时。

真太阳时：根据真实的太阳运动测定的时间，被称为真太阳时。日晷、圭表等古代计时仪器测定的时间就是真太阳时，例如一天中圭表的“表”投下的影子长度最短的时候是真正的“正午”，而不是我们现在手表上的12点。然而真太阳运动速度并不均匀，远不能满足现代生活的需要，而且阴雨天时使用就显得十分不便。

平太阳时：为弥补真太阳的不稳定而人为创造的一个假想的太阳，称为“平太阳”。它有三条基本条件：1、沿着赤道作周年运动（注意是赤道而不是黄道），因为地球自转引起的周日视运动是与赤道平行的；2、运动速度是均匀的；3、运动周期等于一个回归年，即365.2422天。以“平太阳”的时角定义的时间就被称为平太阳时。在上世纪70年代以前，全世界共同使用的标准时间计量系统就是平太阳时（MT），并将平太阳日的1/86400定义为1秒。

真太阳时与平太阳时之差叫做时差，一年中时差最大将近16分钟，只有4天时差为零。

知识点II：恒星时

参考春分点（或恒星）的周日视运动来测定的时间系统被称为恒星时。当春分点刚好通过子午线的时刻（上中天），定义为该地的恒星时为0h，当春分点自东向西运动一周再一次到达子午线时记为恒星时24h或次日恒星时0h，这个间隔时间就是一个恒星日。太阳日即日常所说的一天，恒星日才是地球自转周期。因为太阳在周日视运动的同时还在进行周年视运动，每天东行近1°，所以太阳日的时长比恒星日更长一些。

1太阳日 = 1恒星日 + 3m56s。

1回归年 = 365.2422太阳日 = 366.2422恒星日。

天文台通过测量恒星位置得到恒星时，再经过换算才能得到平太阳时，这一过程被称为测时。

知识点III：地方时

不管是太阳时还是恒星时都将太阳或春分点过子午圈的时刻定义为0h，而每个地理经线都有自己的子午圈，由此测到的恒星时叫做地方恒星时，测到的平太阳时叫做地方平（太阳）时。在赤道上东西两地每相差463.87米地方时差1秒，纬度越高，东西方向移动时地方时的变化越大，如北京地区东西差355.76米，地方时差1秒。

知识点IV：格林威治平均时间（GMT）

过去很多城市都会设置官方时钟来统一当地的时间。后来，英国铁路发展让这个矛盾越来越突出，因为长途旅行过程中不断重新设置时钟会显得非常麻烦。于是英国推行全国统一的时间标准——格林威治（或译成格林尼治）平均时间（Greenwich Mean Time），即以英国伦敦郊区皇家格林威治天文台测定的平太阳时为标准。

知识点V：世界时（UT）

1884年，华盛顿召开的国际子午线会议采用了加拿大铁路工程师弗莱明的建议，将GMT向全球推广，成为世界时（Universal Time）。同时全世界按照统一的标准划分时区，从格林尼治所在地点为0°经线，东西各7.5°划为0时区，从0时区向东/西每隔15°划一个时区，依次称为东/西一时区、东/西二时区等，全球一共24个时区，东十二区和西十二区重合。0°、东西经15°、东西经30°等被称为中央经线，该处的地方时为所在时区的区时。

我国地跨5个时区，但是统一采用东八区的区时，即东经120°地方时，也就是大家熟悉的北京时间（BJT）。北京时间并不是北京的时间，北京市区的地方时比北京时间晚约14分47秒。

知识点VI：历书时（ET）

天文测时仅仅是知道确切的时间，但实际使用中需要经常不断地知道准确的时刻，所以需要通过精准的时钟或时间算法将精准的时间“守住”，这项工作被称为守时。上文所述所有的时间系统均参考太阳或恒星的周日视运动，即以地球自转周期作为基础。但天文学家发现地球的自转远没有地球的公转来得稳定。于是1958年，历书时（Ephemeris Time）代替世界时UT成为全球时间标准。以1900年初太阳几何平黄经为279°.414804的瞬间作为历书时1900年 1月0日12时整，将1900年 1月0日12时整的回归年长度的1/31,556,925.9747定义为1秒。