正文 第5章 天體運行的周期(5)(2 / 3)

但是,現在全世界用的計量單位是一天24小時,這種劃分法是從古代埃及開始的。古埃及人將日出到日沒的白天定為10個小時,晚上定為12個小時,還有“微明時”,包括1小時黎明,1小時黃昏,這樣,一天共有24個小時。但是每小時的長度是不一樣的,特別是冬天白天短,夏天白天長,而且冬天晨昏時間比較短,夏天晨昏時間比較長,因此這種劃分法在使用上是很不方便的。後來埃及人就去掉“微明時”,將1天均勻劃分為24個小時,每小時又分為60分,每分又分為60秒,成了特殊的60進位製,而秒後小數是10進製。這時、分、秒就是人們計量時間的基本單位。

如果有人間:一秒究竟有多長呢?那這裏隻能說,1秒大致是1日的1/86400。為什麼用“大致”二字呢?因為沒有指出“日”是“平太陽日”。這麼說,天上還有個“平太陽”嗎?

那是怎麼回事呢?

天空的坐標

為了表示黃道在天空的位置,需要引用天球的概念。

大家都有這樣的感覺,無論我們走到哪裏,都覺得天空好像半個球麵蓋在頭上,由此就產生了“天球”的概念。觀測者的眼睛可作為天球的球心,但通常以地心作為天球的中心。

天球的半徑是無窮大(作圖時常取為一個單位)。通常將地球的自轉軸無限延長到與天球相交,這相交的點叫做北天極與南天極。地球的赤道平麵無限擴大與天球相交的大圓圈,叫做天球赤道。

有了這麼一個假想的天球,如果將太陽周年(視)運動的路線畫上去,就是黃道(圖中的kk′)。不難看出,黃道與赤道有一個235°的交角(叫黃赤交角,我國在戰國時代就已測量出來)。由於這個黃赤交角,使我們的計時工作碰到一些困難。那是什麼樣的困難呢?後麵再說。

再談時間的計量

從古代起,人們就以太陽高度最高的時刻作為正午。太陽從正午開始向西移動,下山後,經過1個黑夜,又從東方升起來,再到正午,這麼1圈所經過的時間間隔,就叫做1個真太陽日。真太陽日分為24小時,就是真太陽時。古時用日晷(音:軌)記的時間,就是真太陽時。

後來發現,1年內真太陽日的長度逐日不同,最長與最短時可相差51秒。原因就在於前麵所說的兩點:一是太陽視運動速度不均勻,二是黃赤交角。我們計量時間是以地球自轉為標準的,也可以說是以天赤道為標準的。可是太陽是在黃道上運動,即使太陽視運動是均勻的,但它們在赤道上的投影是不均勻的。因此,黃赤交角的存在,增加了計量時間的複雜性。既然真太陽走得有快有慢,那麼,要做1個鍾表機械跟著太陽走,有時快,有時慢,這是做不到的(鍾表機械隻能是做比較均勻的旋轉)。所以,1820年法國科學院會議決定,將1年內各個真太陽日的平均值,作為1個“平均太陽日”或“平太陽日”,以平太陽日來定的時間就叫做“平太陽時”或“平時”。後來世界各國都采用這種計時辦法。現在,我們鍾表上的時間都是按平太陽時來計算的。

為了測量時間,人們就設想天上有1個“平太陽”,它在天赤道上走,並且每天走的速度都一樣;也是1年走1圈。這樣,平太陽時也可以跟真太陽時一樣來定義了。比如,當平太陽在南方最高位置時是正午。平太陽由正午到下一次正午所經曆的時間間隔就是1個平太陽日。1個平太陽日分為24小時,1小時分為印分,1分分為60秒。這樣,一秒的長度就是平太陽日的1/86400。

1個回歸年長為365日5時48分46秒,或3652422平太陽日。習慣上省去“平太陽”,也就是3652422日。但應理解,這“日”就是平太陽日。

上麵講過,真太陽在黃道上1年走1周,平太陽在赤道上1年走1周;真太陽的運行速度是不均勻的,平太陽運動的速度是均勻的。所以在任何一天,平太陽與真太陽並不會在同一個方向上,或者說;平太陽正午時,真太陽不一定是正午。因而兩者所表示的時刻就會不一致。也就是說,真太陽時與平太陽時不一致,它們的差別就叫做“時差”。用公式表示就是:

真太陽時-平太陽時=時差。

或:視時-平時=時差。

時差的數值已按天體力學的方法預先計算出來了,它刊登在“中國天文年曆”中。1年當中,每天的時差都是不相同的,最大的時差可達16分,最小的是零。1年有4次為零,約在4月15日,6月14日,9月1日,12月24日。每年同一天的時差值並不完全相同,而有微小的變化。