如果经度采用时间单位,如,l时表示15°,任何两个地点在经度上的差值都等于它们的地方时差值。再如,北京位于东经116°19′,天津位于东经117°10′,两地的经度差异51′。天津在北京的东面,地方时比北京要早3分24秒。
人类曾经长期使用地方视时,连英国早期的天文年历所用的格林尼治时间也是视时。以后,由于生产对于时间的精度要求不断提高,地方平时取代了地方视时,在1834年,天文年历也改用了格林威治平时(记作GMT)。
当时,英国和全世界都没有统一的时间和统一划分经度系统,这给日益频繁的国内和同际交流造成了很大不便。特别是在铁路交通迅速发展以后,地方平时因经度不同而使不同的缺点显得更加突出。
世界各地的时间是混乱的,历史上曾记载了这样两件事:
1858年11月24日,英国多塞特郡的时针指在上午10时06分,当时法官裁决一名土地诉讼人败诉,原因是他没有在上午10时准时到庭。2分钟后,那个诉讼人到庭了,他向法官提出,按照他家乡柏蓝郡喀来尔镇火车站的时钟,他是准点到达的。他不服气,要求重判。像这类由于时间不统一而引起的纠纷事例,在英国时有发生。一直到1880年,英国国会才决定以格林尼治的时间为全国统一的标准时间。
格林尼治时间
17世纪以来,航海事业蓬勃发展,许多航海国家为了更好地确定船舶在海上的位置,纷纷建造天文台。
1675年,英皇查尔斯二世决定,在伦敦郊外格林尼治公园建造皇家天文台—格林尼治天文台。当时,这个天文台的主要任务是,精确测量恒星的位置。30年后,它公布了一部星表叫《英国天文志》,记录着详细的天象资料。1767年,出版了《英国航海历书》,以一种国际通用的时间—格林尼治时间出现在天文历书中,当时的世界时就是格林尼治视时。
格林尼治天文台位于古老伦敦城东8公里的泰晤士河南岸,是个依山傍水、景色秀丽的地方,已有300多年的历史。
1948年,由于伦敦市区拥挤而多雾,天文台搬迁到郊区濒海的古城赫斯特蒙(东经0°20′25″,时间相差81秒)的一座小山上。
原址作为国家航海博物馆,那里除了陈列这座天文台早期用过的各种观测仪器外,还有一个“子午馆”,公开展出,供人参观。
在子午馆里,有一间专门的房间,保存着一台子午仪。它的基座上刻有一条垂线,这就是本初子午线。子午仪上的英文是:世界本初子午线。一条白颜色垂线的两旁,分别写着东经和西经。在子午馆里有一条镶嵌在大理石的中间的铜线,铜线还延伸到墙外的水泥地上。游人来到这里,都喜欢站在门口,双脚分跨在铜线的两侧,拍一张有趣的照片留念——0°经线在脚下穿过。子午馆大门外的砖墙上,镶有一台24小时走动的大型标准钟,那是1851年安装的。
新的格林尼治天文台建在15世纪的赫斯特蒙城堡里,它位于离伦敦100多公里外的萨塞克斯郡。那里山丘森林环抱,有城墙和护城河,面积约15公顷。周围的山丘上,以古堡为中心新造了7座大大小小圆顶观测台和研究大楼,里面装有世界上精确的计时仪器:原子钟、249厘米口径牛顿天文望远镜,许多较小型的望远镜和观察设备,还有精密的天文仪器和电子计算机。一座车库大小的铝屋是天文照相机的顶管,遥对着星空,不停地拍摄星球经过时的相片,并能自动地记录出时间来。
这里住着200多位天文学家和技术人员,日日夜夜地观测,计算出精确的时间,然后,通过6个电子发音器传到英国国家广播公司,向英国和全世界广播,为了弥补格林尼治天文台地理位置的更动,在计算时间时增加了81秒钟。
格林尼治的天文学家承认,目前的计时并不是绝对正确的。因为天文学在计算时间上,会有不同的结果,即使最精确的原子钟也有误差。因此,每年除夕的午夜到来之前,天文台的工程师有时候要在格林尼治时间上,加或减一秒“修正”时间—“闰秒”。
什么是“北京时间”呢?它是我国根据区时制以及本国的具体情况制定出的一种标准时。
我国幅员广大,如果按照标准时区的划分,我国由西到东可划为东5区、东6区、东7区、东8区和东9区,共5个时区,最东的地方和最西的地方,区时相差4个多小时。但为了计时方便,我国采用首都北京所在的东8区的区时作为全国统一的时间。“北京时间”不是北京的真太阳时或北京的地方平时,而是东8区中心线120°经线上的地方平太阳时,它以东经120°的地方视时为基础,并经过视太阳时流通不均的订正。它只符合东经120°的天文条件,而不符合北京(东经116°19′)的天文条件,因而不是北京的地方平时。
这种电台传出的清脆悦耳的报时声是哪里发出来的?北京时间是在哪里测定的呢?报时声是由北京天文台通过中央人民广播电台发出来的;而北京天文台却是通过陕西天文台授时台授时,校正时间,向全国播出标准的北京时间。
陕西天文台授时台位于离西安约150公里的蒲城县境内,是我国目前唯一的一个规模较大的现代化授时中心,也是我国测定和发播标准时间的地方。
授时台主要有两个发播标准时间与频率的专用电台。一个是以BPM呼声为代表的短波时台,一个是以BPL呼声为代表的长波授时台,都是1981年正式使用发播的。在短波授时台,纵横交错的天线宛如蛛网,基准钟房和微波发射室里的各种现代化仪器有节奏地发出“嘟,嘟”的信号,日夜不停地进行着时间的测定和发播。这个台承担了我国短波无线电标准时间、标准频率的发播任务,用短波无线电传播时间信号。在我国任何地方都可以准确可靠地收听到它们所发播的精确信号,即使在欧洲非洲和美洲也可以清晰地收听到它的信号。现在,全世界已有几十个类似的短波台分布在全球各地。
长波授时台是利用长波无线电波传播时间信号的,它的精确度比短波授时台更高。在这里,利用氢原子钟和铯原子钟等现代化授时仪器,建立了我国原子时间标准,可以保持3万年甚至30万年才有正负一秒的偏差。它使我国的定时精度从短波发播的毫秒(千分之一秒)量级,推进到微秒(万分之一秒)量级,提高3~4倍以上。它完全可以适应空间技术,发射卫星、导弹和科学研究等方面的需要,标志着我国的授时工作已经进入世界先进行列。
月亮和阴历
最早的历法是根据月相变化制定的。月亮的朔望盈亏是一种极明显而准确的时间周期。人们很早就知道了月亮的圆缺变化的规律性。
地球在不停地自转的同时,也绕太阳公转,地球和月亮是一个天体系统—地月系。月亮绕地球公转,同时也在自转。月亮绕地球公转的轨道也是椭圆形轨道,这个轨道在天球上的投影叫白道。白道面和黄道面相交的夹角是5°09′。月亮也有自转,自转周期与公转周期相同。
可是,月亮不仅绕地球运行,而且伴随地球围绕太阳运行,从这一次满月到下一次满月或者由这一次新月到下一次新月,周期为29。5306天,这叫一个朔望月。这个周期比恒星月要长一些。
大约5000多年前,居住在底格里斯河和幼发拉底河流域的撒玛利亚人,根据月亮的运转,创造了世界上最早的历法。他们将一年分为12个月,每月30天,这种利用月亮圆缺来计算日期的方法,叫做“阴历”、“太阴历”。
可是,这种“阴历”有很大的误差,不能跟月亮的运行同步。后来,巴比伦人把撒玛利亚历修改为每月29天和每月30天相互交替,使月份和月亮运行时间相吻合。巴比伦天文学家更发现每隔19年,太阳和月亮的运转便出现相同的“相位关系”,即19年中最多加7个闰月(每月30天),使历法保持同太阳和月亮的运行同步。
世界上用过阴历的国家很多,现在大多改用公历了。_些信奉伊斯兰教的国家,至今还在使用太阴历。它又叫伊斯兰历、希吉米历、回历。
回历的太阴年长度为354天,可是同12个朔望月实际长度354。367日相差8小时48分36秒,如果听其发展,3年后,它的新年将不再是“新月”了。因此,为了解决这个问题,回历在30个太阴年中,安排了11个355日的闰年,并且把闰年的12月由小月改为大月。
回历的太阴月,大体上同中国旧历相同。但是,我国旧历以日月合朔定每月初一,而回历的历月以月初见定每月初一,这种现象出现在我国旧历的每月初二或初三。因此,回历的初一,相当于我国旧历的初二或初三。
阴历的优点是:日期与月相相符,从新月、上弦月、凸月到满月,再从满月到凹月、下弦月、残月到朔,看看月亮的盈亏,就可知道日期了。海洋潮涨潮退,人们知道了阴历的这一天的日期,就可以推算出潮汐来去的时间,发生在正午和子夜,以后潮水一天比一天小,潮涨的时间每隔一天要移后40多分钟。这有利于沿海居民从事航海、渔业、防汛等工作。
阴历的缺点是它偏爱了月亮,却忽视了太阳,于是同季节变化不能相对应。回历的平均太阴年是354。366日,比回归年短10。8756日,大约每32个阳历年期间,回历要多出一个阴历年。因此,伊斯兰教规定的节日如古尔邦节等,常常在公历的不同月份,不同季节举行。
这样的“太阴年”,只适用于宗教、民族活动中,却没法满足农业生产的要求。因此,在太阴年以外,人们也用上了太阳历。
别具风采的阴阳历——中国的农历