时间的计量

时间的计量

时间观念的由来

时间是我们亲密的伴侣，任何人都离不开它。但是时间似乎又是看不见摸不着的怪物，这是不少人的感觉。其实，时间与空间一样，都是物质存在的一种形式。宇宙万物都在时间的长河中发生、发展与变化着。时间是无穷尽的，没有开头，也没有结尾。时间又是连续的，任何“万能”的刀子都不能把时间长河切断、分开。

“时刻”与“时间间隔”

通常我们所说的时间包含有“时刻”与“时间间隔”两个内容。“时刻”是指某事件发生的瞬间（例如火车在8点5分开出），“时间间隔”是指某一事件持续的久暂（例如电影演了1个半小时）。简单地说，时刻是表示什么时候，时间间隔是表示时间有多长了。

时间的计量方法

远古时代的人们，知道太阳出来了，就是白天，太阳下山了就是黑夜；白天与黑夜，循环不已，因此产生了“日”的观念。人们“日出而作，日人而息”地安排自己的生活。

后来觉得日这个时间长度还太长，就将一日分为12个时辰，用子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戍、亥12个字来表示。规定半夜时为子时（子时也是日的开始），太阳最高时为正午。这种方法起源于西汉中期，唐代以后又将每个时辰划分为初、正两部分，实际上已与现代的24小时相似了。这些时间的计量单位，现在有时还在应用。

但是，现在全世界用的计量单位是一天24小时，这种划分法是从古代埃及开始的。古埃及人将日出到日没的白天定为10个小时，晚上定为12个小时，还有“微明时”，包括1小时黎明，1小时黄昏，这样，一天共有24个小时。但是每小时的长度是不一样的，特别是冬天白天短，夏天白天长，而且冬天晨昏时间比较短，夏天晨昏时间比较长，因此这种划分法在使用上是很不方便的。后来埃及人就去掉“微明时”，将1天均匀划分为24个小时，每小时又分为60分，每分又分为60秒，成了特殊的60进位制，而秒后小数是10进制。这时、分、秒就是人们计量时间的基本单位。

如果有人间：一秒究竟有多长呢？那这里只能说，1秒大致是1日的1/86400。为什么用“大致”二字呢？因为没有指出“日”是“平太阳日”。这么说，天上还有个“平太阳”吗？那是怎么回事呢？

天空的坐标

为了表示黄道在天空的位置，需要引用天球的概念。

大家都有这样的感觉，无论我们走到哪里，都觉得天空好像半个球面盖在头上，由此就产生了“天球”的概念。观测者的眼睛可作为天球的球心，但通常以地心作为天球的中心。天球的半径是无穷大（作图时常取为一个单位）。通常将地球的自转轴无限延长到与天球相交，这相交的点叫做北天极与南天极。地球的赤道平面无限扩大与天球相交的大圆圈，叫做天球赤道。

有了这么一个假想的天球，如果将太阳周年（视）运动的路线画上去，就是黄道（图中的kk′）。不难看出，黄道与赤道有一个23.5°的交角（叫黄赤交角，我国在战国时代就已测量出来）。由于这个黄赤交角，使我们的计时工作碰到一些困难。那是什么样的困难呢？后面再说。

再谈时间的计量

从古代起，人们就以太阳高度最高的时刻作为正午。太阳从正午开始向西移动，下山后，经过1个黑夜，又从东方升起来，再到正午，这么1圈所经过的时间间隔，就叫做1个真太阳日。真太阳日分为24小时，就是真太阳时。古时用日晷（音：轨）记的时间，就是真太阳时。

后来发现，1年内真太阳日的长度逐日不同，最长与最短时可相差51秒。原因就在于前面所说的两点：一是太阳视运动速度不均匀，二是黄赤交角。我们计量时间是以地球自转为标准的，也可以说是以天赤道为标准的。可是太阳是在黄道上运动，即使太阳视运动是均匀的，但它们在赤道上的投影是不均匀的。因此，黄赤交角的存在，增加了计量时间的复杂性。既然真太阳走得有快有慢，那么，要做1个钟表机械跟着太阳走，有时快，有时慢，这是做不到的（钟表机械只能是做比较均匀的旋转）。所以，1820年法国科学院会议决定，将1年内各个真太阳日的平均值，作为1个“平均太阳日”或“平太阳日”，以平太阳日来定的时间就叫做“平太阳时”或“平时”。后来世界各国都采用这种计时办法。现在，我们钟表上的时间都是按平太阳时来计算的。

为了测量时间，人们就设想天上有1个“平太阳”，它在天赤道上走，并且每天走的速度都一样；也是1年走1圈。这样，平太阳时也可以跟真太阳时一样来定义了。比如，当平太阳在南方最高位置时是正午。平太阳由正午到下一次正午所经历的时间间隔就是1个平太阳日。1个平太阳日分为24小时，1小时分为印分，1分分为60秒。这样，一秒的长度就是平太阳日的1/86400。

1个回归年长为365日5时48分46秒，或365.2422平太阳日。习惯上省去“平太阳”，也就是365.2422日。但应理解，这“日”就是平太阳日。

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