时间测量与验证

郭红锋

我们在上期动手测量中介绍了时间、真太阳时、平太阳时、世界时、区时、地方时等概念，也介绍了测量真太阳时的方法。希望同学们都能够跟上进度，认真地进行了测量，获得真实的测量数据。在这一期里，我们要帮助同学们验证自己的测量结果。

由于我们测量时用于计时的手表、手机等计时工具使用的时间都是平太阳时的区时，而我们测量的结果是地方真太阳时，为了把时间统一起来，我们必须做两件事情：一是把区时换算成测量地的平太阳时里的地方时；二是把平太阳时里的地方时换算成地方真太阳时。

图1把地球沿经度360度均分为24等份（对应24小时），每等份15度（对应1小时），所以经度之差可以换算成时间之差，即360度经度等于时间上的24小时（其实就是地球自转一周360度，花费的时间是24小时）。由于角度的分和秒与时间的分和秒容易混淆，我们列出如下读法和表示方法。

时间：l小时（h）=60时分（m）；l时分（m）=60时秒（s）；

角度：l角度（°）=60角分（′）；1角分（′）=60角秒（″）。

再利用上述经度（角度）与时问的关系，可以推算出：

24小时（h）=360角度（°）；

1小时（h）=15角度（°）；

l时分（m）=15角分（′）；

1时秒（s）=15角秒（″）。

所以，换算后经度差3°37′16″约等于时间差14时分29时秒，也就是国家天文台所在地（东经E116°22′44.14″）的地方时，比北京时间（区时）晚14分29秒。这在观测上的意义是：我们在当地看太阳在最高点（上中天）的时间（区时），不是12时，而是12时+14分29秒。

注意：在东经120度以西的地区，要加上用经度差换算成的时间差，反之在东经120度以东的地区，要减去用经度差换算成的时间差。

三、真太阳时与平太阳时之差

经过上面的换算，我们把区时换算成了地方时（平时）。

我们上期讲过，真太阳日的一天，在一年中有时快有时慢，有时1天比24小时长，有时1天比24小时短。科学家用一个假想的地球绕太阳公转（见图2），得到的平均太阳时就是均匀的，每天都是整整24小时，由此产生了真太阳时与平太阳时之问的误差。这个差与地球上的位置无关，全球各地在同一天，误差是一样的。

科学家把每天真太阳时与平太阳时之差（以下简称真平太阳时差）做了一个表，每年通过天文年历对外发布。这里我们给大家提供2017年6月份的真平太阳时差表，供大家使用（见图3）。

真平太阳时差表的使用，从图3最左边栏里找出日期，对应同行最右栏里查出真平太阳时差值。这里的视时就是真太阳时，平时就是平太阳时。

使用时只要把当地的平太阳时里的地方时，加上当天的真平太阳时差（注意符号，“+”号相减，“”号相加），即可得到当地当天的真太阳时时问。例如2017年5月31日，查表真平太阳时差值为+2m21.82s≈+2m22s（我们不需要那么精确，小数点后四舍五入），约2分22秒，即当天当地的真太阳时应该用平太阳时减去2分22秒。

四、区时改正为地方真太阳时

我们上期测量了正午前后太阳的影长，希望每个同学都认真记录了你测量的结果。还记得你记录事件所用的时钟吗？无论是手表还是手机，或者其他计时工具，那上面的时间都是北京时间，也就是东经120度经线上的时间，即平太阳时的区时。而我们在观测地测量的太陽样子的运动，却是当天当地的真太阳时，因此我们测量太阳影子最短的时刻（当地太阳上中天，最高点），应该是当天当地真太阳时的12点。

按前面讲过的换算关系加以改正，把计时用的区时改正到当天当地的真太阳时，轨可以跟我们测量的太阳影子表现的真太阳时一致起来。

综上所述，我们使用的计时工具的时间，与当天当地的真太阳时，有以下两项差别应该做出改正。

（1）区时改正为地方平时：将地方经度与区时经度之差换算成时间差，改正（东边加，西边减）；

（2）平太阳时里的地方时改正为地方真太阳时：查表获得测量日当天的真平太阳时差值，改正（“+”号相减，“”号相加）。

做了以上两项改正后，我们就得到了观测地当天的真太阳时。

五、测量结果验证

下面就到检验你的测量结果是否准确的时候了。我们用改正过的当天当地的真太阳时，来验证一下你的测量记录数据，也就是说，在你的测量记录里影长最短那一时刻所对应的时间，是不是经过改正后的真太阳时正午时刻，即区时12时+地方经度时差+真平太阳时差。如果你测量的值很接近，说明你的测量结果很准确，反正你需要找出测量误差较大的原因，或者再测量一次获得更准确的结果。

没有做过测量的同学，或者对测量结果不满意的同学，可以继续测量，并使用时差改正后的真太阳时检验你的测量结果。请把测量记录单和照片放在同一个压缩包里，以附件的形式发送至邮箱：chinahouObao.ac.cn和jswzkxsn20110126.com，让我们早点看到你的实践成果哦！