真太阳时简易测量

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一、你真的了解“时间”吗？

我们每天都在使用时间，你是不是认为时间很简单？其实不然，时间是一个非常抽象的概念。它类似于长度、温度或质量等，是对物质性状的描述，但又有所不同。例如：我们能辨别距离，感觉到温度和重量，但是我们看不到、听不到、嗅不到，也尝不到时问，只能通过意识，或者通过观测它的效应来理解它。

在际单位制中有七个基本物理量：长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量和发光强度。时间是物理学中的七个基本物理量之一，是一切事件过程长短和发生顺序的度量。

确定时间，是靠不受外界影响的物质周期变化的规律。例如地球自转的周期、月球绕地球的转动周期、地球绕太阳的转动周期，等等。而地球的运动规律是构成时间单位的自然基础。

二、“真太阳时（日”是什么？

我们都知道，在北半球，太阳视运动（地球上观察者看到的太阳运动）是东一南一西，每天正午太阳会运行到当天的最高点（即正南，或者说上中天）。因此，天文学规定：太阳相邻两次出现的最高点所经历的时间间隔，就是一个真太阳日；把真太阳日分为24小时，每个小时就是一个真太阳时。

三、“平太阳时（日）”是什么？

由于地球围绕太阳运动不是一个正圆，而是有一点点扁的椭圆，所以地球距离太阳的远近时刻在变化。当地球距离太阳近一点时，其公转会快一点，距离太阳远一点时，其公转会慢一点。另外，地球自转轴与公转轨道有23.5度的倾角，加上其他原因，使得地球的公转速度有微小的变化，这引起了地球上每一个真太阳日的长短有微小变化。真太阳日长短的微小变化，在古代不会影响日常生活，人们甚至毫无察觉，例如古代的日晷、圭表等工具都是测量的真太阳时。但现代人对时间准确性的要求提高，特别是科学上要求时间更加精确，所以科学家就制定了一套实用的时间体系，称为平太阳时。

平太阳日的定义，就是把真太阳日一年中的误差去掉，取其平均值，这样每一个平太阳日的时间都一样长。再把一个平太阳日分成24小时，则每小时就是一个平太阳时，也就是我们今天日常使用的钟表时间，或电视广播播报的时间。

四、认识一下“世界时系统”

我们知道地球在转动，地球上的不同地区不会同时面对太阳，而是顺序面对太阳，如图1所示。例如，住在北京的人处于正午时刻（太阳在最高处），此时住在北京以西的人还没有到正午，而住在北京以东的人则已经过了正午。

随着人类交往的频繁与密切，迫切需要一个统一的时问。于是，科学家规定：把全球按经度（360度）划分为24个时区，每个时区跨越15度经度，每个时区使用其中心经度的平太阳时时间（即区时）。例如：零时区（也叫中时区）使用0度经线上的时间；北京处于东八时区，使用的是东经120度经线上的时间。这样就有了世界时、区时、地方时和时差的概念。

世界时：0度经线（经过英国的格林尼治天文台）上的时间，就是零时区（也叫中时区）时间；

区时：就是某时区中心经度线上的时间，一股为居住在本时区的人们使用；

整点时差：区时与世界时之差（差在小时，没有分秒之差）；

地方时：就是你所在的具体经度处的时间（与区时有差别，是经度之差，差在分秒）。

五、动手测量“真太阳时”

我们下而要做的足测量当地的真太阳时正午时刻。古人一直采用立竿见影的方法测量真太阳时，我们也可以效法。具体测量可以参考上划《二十四节气测量》一文中有关测量正午日影的方法。

建议同学们从网上查出当地日中时刻，然后测量日中时刻前后30分钟（至少20分钟）。具体方法是：每隔1～2分钟测量一次，最后征区间内找出影子最短的时刻，这个时刻就是你测量的当地真太阳时在最高点时的正午时刻，参考图2。

测量方法及结果记录

1.立杆高度统一采用1米；

2.测量时间段为正午（即当地日中时刻，可以在网上查到）前后各30分钟（至少各20分钟）；

3.测量地为当地经纬度；

4.测量数据为时间采样点的日影长度；

5.请附测量当时的照片；

6.记录表单如下。

六、一起来动脑

针对测量结果，我们提出以下问题供同学们思考，下期将给出问题解答。

1.你测量的真太阳时正午，也就是太阳运行到一天的最高点，为什么不是12时？

2.你记录使用的时钟时问，与你观测的太阳真实运动时间，有什么不同？