时间及天文历法

时间是物质存在和运动的一种形式。它与长度、质量一起构成了三大基本物理量。但是同后者相比，时间具有特殊的性质。人们不可能像计量长度和质量那样，利用一个原器把时间标准恒定地保存起来，而只能选择某些适合的物质运动过程去进行计量。
长期以来，人类普遍采用天体的宏观运动周期作为计量时间的标准。这就是传统的天文时间标准。本世纪六十年代以后，天文时间标准被以物质内部原子的微观运动为基础的原子标准所取代。目前，计量时间的标准是铯原子在一定条件下跃迁辐射的振荡频率。
通常所说的时间计量，包含既有差别又有联系的两个内容：时间间隔和时刻。时间间隔指物质运动的两个不同状态之间所经历的时间历程。时刻则指物质的某种运动状态瞬间与时间坐标轴原点之间的时间间距。由于客观物质世界的运动过程是多种多样的，因此不可能用同一种时间单位去测量它们。

日、月、年、世纪的计量，属于历法范畴。现代科学技术中的时间计量不是指这些长时间间隔的时间计量，而是指日以下的时间间隔的计量；对于专门的天文台和物理实验室来说，甚至是指秒以下的时间间隔的计量。

世界时

世界时是以地球自转运动为标准的时间计量系统。地球自转的角度可用地方子午线相对于天球上的基本参考点的运动来度量。为了测量地球自转，人们在天球上选取了两个基本参考点：春分点和平太阳。

以春分点作为基本参考点，由春分点周日视运动确定的时间，称为恒星时（简称ST）。某一地点的地方恒星时，在数值上等于春分点相对于这一地方子午圈的时角。

以平太阳作为基本参考点，由平太阳周日视运动确定的时间，称为平太阳时（简称MT）。平太阳是美国天文学家纽康（S.Newcomb,1835 – 1909年）在十九世纪末引起的一个假想参考点。它在天赤道上作匀速运动，其速度与真太阳视运动的平均速度相一致，其赤经为：

a⊙=18h38m45s.836+8640184s.542T+0S.0929T2

式中T是从1900年1月0日12时起计的儒略世纪数。

以平子夜作为0时开始的格林尼治平太阳时，称为世界时（简称UT）。

世界时是由恒星时推导出来的，其转换公式为：

UT0=ST-a⊙-λ+12h

λ为观测地点的经度（东经）采用值。

各天文台通过观测恒星得到的世界时初始值记为UT0。不同地点的观测者在同一瞬间求得的UT0是不同的。在UT0中引起由极移造成的经度变化改正Δλ，就得到全球统一的世界时UT1。即

UT1=UT0+Δλ

Δλ=(xsinλ-ycosλ)tgφ

x、y是瞬间地极坐标。它同λ一样，都以CIO为标准。Φ为观测地点的地理纬度。UT1是全世界民用时的基础；同时它还表示地球瞬时自转轴的自转角度，因此又是研究地球自转运动的一个基本参量。在UT1中加入地球自转速度季节性变化改正ΔTs,可以得到一年内平滑的世界时UT2。即

UT2=UT1+ΔTS=UT0+Δλ+ΔTS

从1962年起，国际上统一采用的ΔTS表达式为：

ΔTS=0s.022sin2πt-0s.012cos2πt-0s.006sin4πt+0s.007cos4πt

t以年为单位，从贝塞耳岁首起算。

Δλ和ΔTS的数值由国际时间局（BIH）计算并通报各国。

均时差

真太阳时与平太阳时的时刻差称为时差。产生的时差的原因是：地球绕太阳运动的轨道为椭园，使得真太阳在天球上的视运动速度不均匀；同时，地球轨道面和地球赤道面之间存在倾角。由真太阳时求平太阳时，或由平太阳反求真太阳时，都需加时差改正。时差的定义可写作：

η=真太阳时-平太阳时