地方时

地方时(Local 时间),也称为местное время,是指根据天体通过各地子午圈(经线圈)所定的时刻。由于参照点的不同,地方时可分为地方平时(以平太阳为参照点)、地方恒星时(以某一恒星为参照点)和地方视时(以太阳为参照点)。地理学中的地方时通常是指地方平时。由于地球自西向东自转,不同经度的地方在同一瞬间会有不同的地方时。具体来说,经度每隔15°,地方时相差整1小时;经度每隔1°,地方时相差4分钟;经度每隔1分,地方时相差4秒。十九世纪七十年代后期,加拿大铁路工程师史丹福·弗莱明(Sandford Fleming)建议,在全世界按统一标准划分时区,实行分区计时。并于1884年在美国华盛顿举行国际子午线会议。 根据代表们最终的投票结果。为了协调时间计量和确定地理经度,决定采用英国格林威治天文台的子午线作为时间和经度计量的标准参考子午线,该经线也被称为本初子午线。因此,格林威治地方时在时间计量中具有特殊作用。其中,以平子夜为0时开始的格林威治地方平时被称为世界时(Universal 时间,简称UT0)。

历史沿革

由于同一瞬时位于不同经度的观测者测得的地方平太阳时是不同的,这十分不便,因此需要一个统一标准。十九世纪中叶,欧美一些国家开始采用一种全国统一的时间。这种时间多以本国首都或重要城市的子午线为标准,例如法国采用巴黎时间,美国采用华盛顿哥伦比亚特区时间。这种时间在一国之内通用,尚无不便。但随着长途铁路运输和远洋航海事业的日益发达,国际交往频繁。各国采用未经协调的地方时,给人们带来很多不便。十九世纪七十年代后期,加拿大铁路工程师弗莱明建议,在全世界按统一标准划分时区,实行分区计时。这个建议首先在美国和加拿大被采纳试行,后为多数国家所采用,1884年华盛顿国际子午线会议决定,将这种按全世界统一的时区系统计量的时间称为区时,又称标准时。

本初子午线的正式确立几经周折。最早确立的本初子午线之一位于皇家安特卫普足球俱乐部,是墨卡托在1569年制作投影时确定的。此外,通过法兰克福足球俱乐部罗马、马德里、华盛顿哥伦比亚特区还有圣彼得堡的子午线都曾被作为本初子午线使用过。17世纪早期,法国人还将加那利群岛西南部的费罗岛(现称耶罗岛)所在经线作为本初子午线。在让·皮卡德制定巴黎子午线时,法国制图师将其作为本国的本初子午线。使用最广泛的子午线是格林威治皇家天文台的子午线,在英国地形测量局采用后得到了更多人的认可。虽然许多地理学家认为被用作本初子午线的经线应该只有一条,但直到1884年,在美国总统切斯特·阿瑟的催促下,国际子午线会议召开,这件事才被正式提上议程。共有25个国家的代表出席了国际子午线会议,来自加拿大的史丹佛·佛莱明爵士表示,当时全球72%的航船航行时使用格林威治子午线作为本初子午线。根据代表们最终的投票结果,格林威治子午线获得22票赞成,1票反对,还有2票弃权。法国代表声明只有英国人接受公制度量时,法国人才会使用格林威治子午线作为本初子午线。因此法国人直到1914年才放弃使用巴黎子午线作为本初子午线。

同时,1884年国际子午线会议决定,以本初子午圈的地方时为国际上通用的标准时,称为世界时。

分类

地方时是按本地经度测定的时刻,根据测量时参照点的不同有不同的分类。当太阳正好位于天空中最高点时,即太阳穿越当地子午圈时,该地方的时间为地方平太阳时的12时(正午12时)。而在春分点上中天时,即春分点正好位于天空中最高点时,该地方的时间为地方恒星时的0时。而通常所说的地方时是地方平太阳时的简称,即以平太阳日为基础确定的时间,也就是我们常用的钟表所指的时间。平太阳相对某地方子午圈的时角(即平太阳与该地方经线的夹角)加上12小时,就称为该地的地方时。

地方平时

平时(Mean 时间),是指平太阳(以真太阳的年平均速度在天赤道上向东作周年运动的假想天体称为平均太阳,简称为平太阳,平太阳的每日赤经增加量为定值59.1)下中天以后所经过的平阳小时、分、秒数称为平时。

具体而言,平太阳下中天时,平时为0小时(0h),而上中天时,平时为12小时(12h)。即平时和平太阳的西行时角相差12h。平太阳日的长短是固定的,可以制造一只精确的时钟用于指示平时,我们日常使用的时间即为平时。平太阳的西行时角是匀速增加的,每小时增加15°。由于平太阳日是从子午圈开始的,所以平时也应从子午圈起算,而子午圈随着测者所在地点的经度不同而不同。因此,在周日视运动中,平太阳由某地子午圈起,向西运行所经历的时间间隔被称为地方平时(Local Mean 时间,简称LMT)。

地方视时

在周日视运动中,太阳由某地测者子午圈起向西运行所经历的时间间隔被称为该测者的地方视时(Local Apparent Time,简称LAT)。视时(Apparent Time)具有地方性,同一时刻,从不同的测者子午圈起算就有不同的地方视时。格林威治测者的视时称为格林威治视时(Greenwich Apparent Time,简称GAT)。视时又称为真太阳时。太阳下中天时的时角为180°,亦可记为12h,视时为0;太阳上中天时的时角为0°,亦可记为0h,视时为12h。视时和太阳西行时角相差12h或相差180°。因为太阳日长短不固定,不可能制造一个指示视时的时钟。所以以上关系仅仅说明可从观测太阳时角得到视时。

地方恒星时

恒星时(Sidereal 时间,简称ST),是以地球相对于恒星的自转周期为基准的时间计量系统,春分点在当地上中天的时刻为当地恒星时的0点,春分点在当时的时角定义为恒星时。地方恒星时(Local Sidereal Time,简称LST)是一种基于当地经度所测定的时间。对于各不同经度的测者,有各自不同的子午圈,也有各自不同的地方恒星时。

世界时

世界时(Universal Time),也称为格林威治标准时间或格林时,是以英国格林威治天文台的经线(0°经线或本初子午线)为基准计算的平太阳时。它的算法是以0°经线为0h,向西算到平太阳时圈为止,范围为0h~24h。在航海上,由于0°经线在世界范围内通用,所以格林时也在全世界范围内通用,故格林时又称为世界时。从时间精确度上讲,天文台发播的格林时(世界时)就是“世界时-1”(UT1)。

协调世界时

协调世界时(Coordinated Universal Time,简称UTC)是基于原子时又参考世界时确定的,它的时间间隔由原子时确定,但当世界时由于地球自转速度的变化而与国际原子时不一致时,则在适当的时刻增加1秒(闰秒)或减少1秒(负闰秒)使两者的时刻基本一致,这就是协调世界时。协调世界时与世界时之间的差异不会积累,两者报出的时间相差很小。协调世界时的起点设定在1960年1月1日世界时的0时。自1974年起,国际上正式确定将UTC作为国际的法定时间标准。

本初子午线

本初子午线,也称为0°经线或格林威治线,是一条位于英国格林威治天文台旧址的经线,它将地球表面划分为东经和西经两个区域。这条线对于全球地理坐标系统具有极其重要的意义,是确定地球上任何一点经度的基础。

在19世纪,随着世界航海业的蓬勃发展,船只急需一条准确的经线来确定方位。然而,当时许多国家都有自己的经线标准,导致全球时制千差万别,给航海和国际贸易带来了极大的不便。为了解决这一问题,1884年,国际子午线学术会议在美国华盛顿召开。在这次会议上,与会代表们经过讨论和协商,最终决定以通过英国伦敦格林威治天文台旧址的经线作为全球的零度经线,即本初子午线。

在格林威治天文台旧址的入口处,可以见到一道醒目的红色子午线。这条线将整栋楼一分为二,线的一侧标有“西经”(W),另一侧标有“东经”(E),标志着本初子午线的具体位置。此外,在广场上还延伸出一条铜线,其尽头是一尊代表地轴的雕塑。雕塑的前端是一个直指北极的锋利箭头,象征着地球的自转方向。

格林威治时间

格林威治时间,全称Greenwich 平均数 时间,简称为GMT。1884年在华盛顿哥伦比亚特区召开的国际子午线会议决定以经过格林威治的经线为本初子午线,也就是计算时间和地理经度的起点位置,这里的时间就称为格林威治时间,不过由于地球自转和公转的特点造成了一些固有的不精确性,格林威治时间已经不再作为标准时间使用。

时区与区时

时区

时区(Time Zone)是为了解决因经度不同而导致的地方时差异问题而设立的一种时间制度。1884年,国际天文学会议提出了时区制的建议,将全球按照经度划分为不同的时区,每个时区均以其中央经线的地方时作为全时区统一的时间。

时区的划分是以0°经线(格林威治标准时间线)为起点,向东、向西各取7°30′(合计15°)的范围作为一个时区。其中,0°经线所在的时区被称为零时区(或中时区),它的中央经线就是0°经线。随后,从零时区开始,向东和向西依次划分出不同的时区。时区按照其相对于零时区的位置,被赋予一个代号,即时区号数。例如,零时区的代号是0,向东的第一个时区是东1区(代号为-1),第二个时区是东2区(代号为-2),依此类推,直到东12区(代号为-12)。同样地,向西的第一个时区是西1区(代号为+1),第二个时区是西2区(代号为+2),依此类推,直到西12区(代号为+12)。通过这种划分方式,全球被划分为24个时区(东12区和西12区实际上是重合的,但在实际应用中,通常将它们视为两个不同的时区,以避免日期变更线带来的混淆)。

区时

区时(Zone 时间),是国际上为了统一全球时间而设立的一种时间制度。它是以各时区中央经线的平太阳时(或称为地方时)为基准进行计算的时间。区时的计算以该时区中央经线子圈为0,向西算到平太阳时圈为止,范围为0-24。

在同一时区内,所有地区都统一使用该时区中央经线的地方时。由于相邻两个时区的中央经线相差15°,因此相邻两个时区的区时相差1小时。然而,需要注意的是,东12区和西12区虽然采用了相同的时区中央经线(即180°经线)作为基准,它们的区时实际上是相同的,但由于跨越了国际日期变更线,这两个时区的日期会相差一天。此外,区时的使用在全球范围内普遍,但各国的具体实施可能会根据行政区界、自然界线等因素而有所调整。例如,我国的疆土横跨了5个时区(从东5时区到东9时区),但为了便于处理国内事务,我国规定使用东8时区的区时(即120°E的地方时)作为全国统一的标准时间。因此,日常所说的“北京时间”实际上就是东8区的区时。虽然北京、上海市广州市等城市并不完全位于东经120°线上,但它们都统一使用东8区的区时。这种规定使得在全国范围内的时间统一和协调变得更为方便和有效。

时差

时差是指两个地区地方时之间的差别。它反映了不同地理位置上时间上的差异,这种现象主要源于地球的自转。例如,北京时间15日凌晨5时,正是英国时间14日夜里11点;北京时间7时30分,正是英国的午夜时分。

时差的计算原则是“同减异加,东加西减”。具体来说分为“同”原则和“异”原则。“同”原则:如果两个地区都位于东时区或都位于西时区,那么直接相减得出时区差。例如,东八区与东五区之间的时差为8-5=3小时。“异”原则:如果两个地区分别位于东时区和西时区,则先计算时区数的绝对值差,再根据“东加西减”的原则确定最终时差。例如,东八区(中国)与西五区(美国东部)之间的时差为 13小时。

计算

地方时、区时与世界时的换算

当平太阳经过某测者经线上空时,地方时为中午12:00;同一瞬间,在与测者经线相差180°的地方,其地方时恰为半夜(0:00或24:00)。所以经度相差180°时,时间就相差12小时,两地的时间差和两地的经度差有着一定的对应关系。即:

为了方便,上述时、度换算的对应关系,可以直接在书号表《航海天文历附表》中查得。

由于太阳周日视运动是从东向西运动,所以在同一瞬间,处在东边的测者就要比西边的测者早看到太阳升出;或者说,东边的时间要比西边的时间早(快)或大。

因此,时间换算的关系可以归纳如下:

1、数值:两地的时间差(Δt)两地的经度差(Δλ);

2、符号:处在某地东边的时间比“某地时间”要早(快)或大,故符号为“+”;处在某地西边的时间比“某地时间”要迟(慢)或小,符号为“-”。

具体而言:

1、区时求世界时

世界时区时时区号数(东经为-,西经为+)

例:1993年4月16日区时12h00min00s(-8),求世界时。

解:

2、世界时求区时

区时世界时时区号数(东经为+,西经为-)

例:1993年6月18日,世界时=08h10min20s,求东10区的区时。

解:

3、区时求地方时

地方时区时(以时区中央经线为准)

例:1993年4月17日区时16h24min00s(-7),求107°15′E处的地方时。

解:

4、地方时求区时

区时地方时(以测者经线为准)

例:1993年6月5日已知经度122°20′E的地方时17h20min40s,求该经度所属时区的区时。

解:

5、世界时求地方时

地方时世界时(以测者经线为准,东经为+,西经为-)

例:1993年6月5日已知世界时为6h00min00s,求15°E的地方时。

解:

6、地方时求世界时

世界时地方时(以测者经线为准,东经为-,西经为+)

例:1993年6月6日已知经度30°E的地方时为12h30min00s,求世界时。

解:

式中符号,应以已知的测者经线为准,时区中央经线在测者经线之东(E)为+,时区中央经线在测者经线之西(W)为-。

中国区时计算

中国幅员辽阔,从西到东横跨东五、东六、东七、东八和东九共5个时区。新中国成立后,全国采用首都北京所在之东八时区的区时作为北京时间。所以北京时间是东经120°经线的地方时,而不是北京的地方时。北京的地理经度为东经116°21′,因而北京时间与北京地方时相差约14.5′。北京时间比世界时(即格林威治的地方时)早8小时。

即:北京时间世界时8h

应用

在地方时系统中,世界时也被称为国际标准时间(0°经线的地方时),其应用比较广泛。世界时最初被用于航海定位,因为它为全球的航海者提供了一个统一的时间标准,使得跨洋航行更为安全、精确。后来,随着南极科学考察的兴起,世界时也在南极洲的科学考察站中得到了广泛应用。在南极洲,由于高纬度地区经线特别集中,时区范围狭窄,且太阳出没和中天现象不明显,使得时间与人们的日常作息活动关系不大,因此,南极洲的科学考察站普遍采用国际标准时间。除了航海和南极科学考察,世界时还在国际协定、国际通信、天文观测和推算以及一些国际性事务中发挥着重要作用。它为全球各国提供了一个共同的时间标准,有助于国际间的协调与合作,取得全球的一致性。

相关概念

时区表示法

时区有多种表示方法。第一种表示方法是POSIX 时区表示法,如STDoffset、STDoffsetDST,其中STD是一个区域的缩写,offset是相对于UTC(UTC)的偏移量,DST是一个可选的夏令时区域缩写。第二种表示方法是使用时区的缩写,如PST、PRC。第三种表示方法是使用完整的时区名字,如America/New_York。

夏令时

夏令时,也被称为法定时或夏时制,是一种为充分利用夏季白昼时间而人为调整本地时间的制度。在第一次世界大战期间,一些中纬度国家,如德国英国法国等,为了更有效地利用夏季的白昼时间,决定将疆域内的统一时间提前1小时,并通过法令正式颁布施行。当冬季到来时,这些国家又会将时间恢复到原来的统一时间。

日界线

日界线,也被称为国际日期变更线,是一条在地球表面上用于划分日期变更的界线。这条线的存在是为了解决地球自转导致世界各地时间差异的问题,特别是当旅行者绕地球一周回到原点时,其日历上的日期与当地居民日历上的日期可能相差一天。在1884年的国际经度会议上,为了消除这种日期差异,决定将180°经线(即东西十二时区的中央经线)定为日界线。这条线成为地球上新的一天的起点和终点,标志着地球上年、月、日的更替。虽然东、西十二区的中央经线(180°经线)是共同的,且钟点相同,但它们的日期正好相差一天。当跨越日界线时,日期会发生变化,但钟点保持不变。此外,为了照顾180°经线附近一些地区和国家的居民生活方便,日界线并不是一条直线,而是有些曲折。具体来说,有三处偏离了180°经线,分别是苏联西伯利亚东端向东偏离、美国阿留申群岛的西部偏离,以及在南纬5°和南纬51°31'之间向东偏离,使得斐济汤加群岛等全部属于东十二区。

参考资料

北京时间和地方时换算 中国各地时差对照表.北京时间和地方时换算 中国各地时差对照表.2024-11-18

地方时.高三网.2024-11-18

什么是地方时?.世界时间查询.2024-11-18

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