最古老的天文钟是什么仪器(关于时间的测量,你想知道的都在这)

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篇首语:宿命论是那些缺乏意志力的弱者的借口。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了最古老的天文钟是什么仪器(关于时间的测量,你想知道的都在这)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

最古老的天文钟是什么仪器(关于时间的测量,你想知道的都在这)

早在人们知道地球是圆的,并且是一颗绕太阳公转的行星之前,就开始测量时间了。在古代,对计时和航海的实际需要是天文学研究的主要原因之一。

计时和航海的天体起源仍然是显而易见的。一天的时间按照太阳在当地天空中的位置记录,月份按照月亮的盈亏周期记录,年份按照自太阳沿黄道的一年路径记录。然而,用于计时的设备已经从日晷发展到先进的原子钟。

图解:这个日晷位于澳大利亚的墨尔本。晷影器是三角形的叶片,其倾斜的边缘是晷针。

康奈尔大学的日晷:康奈尔大学工程学院的精确日晷。地球绕轴一周要24小时,因此每小时自转15度。因此,通过将一个平面圆盘分成15度的扇形,并将圆盘的轴线与地球的旋转轴对齐,人们就可以利用圆盘中心竖杆的阴影来读取时间。这就是日晷的原理。

图解:在英格兰萨福克郡奥尔德伯勒,在议论大厅面向南南西的垂直日晷。

日晷是根据太阳在当地天空中的实际位置来测量时间的。这个时间称为视(或局部)太阳时。正午是太阳在子午线上的精确时刻(子午线是一条假想的线,从北向南穿过天顶),日晷投射出它最短的影子。正午以前,太阳行经时,视太阳时为子午线前(上午),过了正午时,视太阳时为子午线后(下午)。

平均太阳时

尽管平均太阳日是24小时,但由于地球绕太阳公转的速度不同,太阳日的实际长度全年都在变化。由于这个影响,手表将不会保持完美的同步与日晷一年。因此,用平均视太阳时来定义时间要方便得多。这被称为平均太阳时间,是标准时间的基础。平均太阳时与视太阳时之差值称为时间方程。

标准时间

在19世纪,一天的时间是当地的事情,大多数城市和城镇使用某种形式的当地平均太阳时间。1883年11月18日,由于铁路运输的实际困难,铁路公司同意采用一种新的系统,将美国划分为四个标准时区。这是根据1918年3月19日的《标准时间法案》在美国法律中确立的。今天,世界被划分为几个时区,如下图所示。

图解:一对母女在希腊雅典的国家公园观看一个安装在那儿的日晷。

在美国和欧洲的大部分地区,时钟只在一年中的一部分时间被设定为标准时间。在美国,从4月的第一个星期日到10月的最后一个星期六,这些国家的时间改为夏令时,比标准时间提前1个小时。

为了导航和天文学的目的(特别是射电天文学中的干涉测量),对整个地球有一个单一的时间是有用的。由于历史原因,这个“世界”时间被选择为英格兰格林威治的平均太阳时(经度为0度),这个时间被称为世界时(UT)。由于大气中的质量运动等物理过程,地球自转速度与平均太阳时不同,因此采用了协调世界时(UTC)。

恒星时

布拉格天文钟的天文刻度盘。布拉格天文钟于1410年首次安装,成为世界上第三古老的天文钟,也是目前仍在使用的最古老的天文钟。时钟机构本身由三个主要部件组成:天文表盘,代表太阳和月亮在天空中的位置,显示各种天文细节;《使徒行传》是一部每小时都有时钟的作品,展示了使徒们的形象和其他移动的雕塑作品,其中最引人注目的是一个报时的死神(以骷髅为代表);还有一个日历表盘,上面有代表月份的大奖章。

图解:恒星日与太阳日。附图左:一颗遥远的恒星(小红圆)和太阳中天,在当地的子午线上。中间:只有遥远的恒星中天(一个平恒星日)。右:几分钟之后太阳才中天完成一个太阳日。

由于地球自转,所有的天体都像太阳一样穿过子午线穿过天空。然而,地球除了绕轴自转外,还绕太阳公转。在一年的时间里,由于它的轨道,地球又绕太阳转了一圈。因此,相对于恒星,每年有一个额外的旋转,这相当于在连续两天同一时间观测时,恒星在天空中的位置会有大约4分钟的不同。

图解:在新加坡植物园的日晷。事实上,这个日晷的设计反映出新加坡几乎位于赤道上。

因此,相对于恒星,地球的自转周期大约是23小时56分钟(更准确地说是23小时56分4.09秒),或者比24小时少4分钟。这个时间周期称为恒星日,以这个速度运行的时钟表示恒星时间。恒心钟定义为春分正午0时,与秋分的太阳时重合。恒星的时间对于业余和专业天文学家来说是非常宝贵的,他们可以将星图定位到天空中,还可以用望远镜对其进行定位。

四季

地球上的季节是由它的自转和绕太阳公转的结合造成的。地球自转的轴线与地球绕太阳公转的平面(称为黄道)倾斜约23.5度。由于旋转轴仍然指向同一个方向(指向北极星),地球相对于太阳的方向在一年的过程中发生了变化,如下图所示。

一年中有两天(3月21日和9月21日),两个半球接收到等量的阳光。这些日子被称为分点。冬至日是太阳到达其最遥远的南北落差的日子。夏至(6月21日左右)是北半球接受阳光直射最多的一天,也是一年中白昼时间最长的一天。这是南半球最短的一天。冬至(12月21日左右)是南半球接受阳光直射最多的一天,也是北半球一年中白昼最短的一天。

热带和恒星系年

地球相对于恒星完成绕太阳一周的时间称为恒星年。然而,我们把一年看作是连续两次春分的时间,这段时间被称为热带年。热带年比恒星年短大约20分钟。

赤道年和恒星年之间的差异是由地球旋转轴的进动引起的。就像陀螺的轴线一样,地球的轴线也扫出一个圆。在整个周期中,轴的倾斜度仍然接近23.5度,但轴的方向发生了变化。地球旋进的每一个周期大约需要26,000年。今天,轴指向北极星,这使它成为北极星。在大约13000年后,轴将几乎指向织女星的方向,这将使织女星成为北极星。这个动画演示了地轴的进动(图是从北极看的,那里的天顶标志着北极的位置)。

岁差改变了地球轨道上出现分点和二至点的位置。例如,今天的春分发生在太阳出现在双鱼座的方向。再过600年,岁差将把这一点移到宝瓶座,而2000年前,这一点在白羊座。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. astro-雪菲小鹿

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