什么是真太阳时,如何计算?
什么是真太阳时,如何计算?
真太阳时,即根据太阳在天空中的实际位置来确定的时间系统。在古代,人们通过观察太阳东升西落的规律来计时,最常用的计时方式就是日晷。如今,虽然我们已经习惯了统一的北京时间,但了解真太阳时的概念和计算方法,仍然具有重要的科普价值。
什么是真太阳时?
通俗的讲就是你从你所在的地方去观察太阳在天空中运动变化的实际位置,从而来确定的时间系统。我们国家幅员辽阔,从最西端的帕米尔高原(东经73度左右),到最东端的黑龙江与乌苏里江的汇合处(东经135度左右),东西两端所跨越的经度有大约60度,跨了整整5个时区。
所以当新疆还是大白天的时候,东部沿海城市早已开始夜生活了。同样一个在北京傍晚出生的婴儿,放在新疆,其实是中午出生的。
在古代,全国并没有像今天一样有一个统一的北京时间,那么各个地方的老百姓是怎么来计算自己的时间呢?最直接的办法就是观察太阳东升西落的规律来定自己的时间,所以最常用的计时方式就是大家听过的日晷。
通过太阳在日晷上影子的长短和位置把一天的十二个时辰定义清楚,这就是真太阳时的由来和意义。
所以古人讲到自己的生辰,张三是酉时出生的,李四是亥时出生的,代表的都是自己所在地的真太阳时。而现在如果一个新疆人和一个北京人都说自己是下午3点出生的,其实都是北京时间的概念,各自出生地的真太阳时可能差了3个小时。
如何计算真太阳时?
了解了真太阳时的概念,那有人会好奇,如果按照古人的说法,自己到底是什么时辰出生的?这就涉及到真太阳时的计算了。这里我从原理的角度,给大家分享一下具体怎么算的。
真太阳时 = 本地时间 + 经度修正值 + 时差修正值
经度修正值就是跟中国所在的东八区(中央经线120°E)做参照,计算经度的差值,每差1°,时间差4分钟(东经小则修正为负,西经小则正)。比如:北京经度116.4°E → 修正值 = (120 - 116.4) × 4 = -14.4分钟。
其实上面的“本地时间 + 经度修正值”,还有一个名字叫平太阳时。
真太阳时和平太阳时中间还有一个时差修正值。为什么还有这个?是因为地球绕太阳公转,公转轨道是椭圆,导致太阳的公转速度不均匀,近日点(1月初)最快,远日点(7月初)最慢。另外,地球自转轴倾斜约23.4°,导致太阳在黄道上运行时,赤纬(太阳在南北方向的高度)周期性变化。所以需要把这些因素都考虑进去。
打个比方,想象两个人在跑圈:
真太阳时:运动员①实际跑步,有时加速(近日点),有时减速(远日点),还会左右晃动(赤纬变化)。
平太阳时:运动员②以恒定速度跑直线。两人位置差异(时差E)会因①的速度和方向变化不断累积。
这个时差修正值可以快速查表:
接下来实际展开计算,举一个例子,5月份的某一天,在北京中午12点出生的孩子,求他的出生时间所对应的真太阳时。
首先计算平太阳时 = 本地时间 + 经度修正值
北京经度116.4°E → 修正值 = (120 - 116.4) × 4 = -14.4分钟。
所以北京12:00的平太阳时 ≈ 11:45:36
然后查表得5月的时差修正值 ≈ 3分钟
最后计算真太阳时:11:45:36 + 3分钟 = 11:48:36 对应的时辰为午。