上海天文台 时间与人类

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时间是人类生活中不可或缺的概念。
昼夜交替大概是人类能够理解的第一个时间概念,后来又发现每夜的星象似乎在有规律地缓慢移动,进一步的观察发现太阳在星空中移动一周的时间似乎正好就是一个寒来暑往的时间,于是诞生了年的概念,并随之建立了早期的历法。
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将“日”这个时间长度按一定的规律均分就行了。当然首先需要有一个共同认定的时间起点,比如大家习惯把半夜里的某个时刻称为0点,这没有什么关系,由政府的权威部门定下来就可以了。
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但是怎样去测定时间的流逝呢?任何有规律的事物都可以用来计时,比如滴水、漏沙,甚至点香,等等。主要是看哪一种方法更稳定,更好用。
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直接使用天文观测的“钟”叫日晷,基本要点都是利用太阳照在一根长针(晷针)之后投下的影子,这个影子在一个平面盘子(晷盘)上有规律地移动,就可以从影子所在的位置了解现在已经是几点几分了。
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古代发展得最好的“钟”大概要属漏壶了,它假定滴水的时间是均匀的,利用滴水计时的原理。由于单个漏壶在水多和水少的时候滴水时间并不均匀,于是人们后来又发明了多重漏壶,确保最后一级漏壶的水位始终保持不变,这样的滴水就比较均匀了。
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中国古代用水流计时的登峰造极之作当推宋代苏颂主持研制的“水运浑象仪”。它其实是一种集观测天象的浑仪、演示天象的浑象、计量时间的漏刻和报告时刻的机械装置于一体的综合性天文观测仪器。它以漏壶的水冲动机轮,驱动传动装置,使各部分协调运作。这套仪器现已不存,据记载高约两层楼,其中的机械装置精巧复杂,超越了当时世界上其它国家的机械应用水平。
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自从伽利略从吊钟的摆动中发现了摆动规律后,西方科学家发明了摆钟,并以此作为日常计量时间的基本工具。
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人们发现观测星星的运动比观测太阳的运动更精确、更稳定,于是诞生了用望远镜“观星测时”的方法。其基本原理是使用一种称为子午仪(又名中星仪)的特制望远镜,天文学家会采用一组多颗恒星反复测量,经过一套复杂的误差分析和归算,得到准确的钟差,再将改正后的准确时刻通过发布系统向外发布,以供大家对表。
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由于两地地理经度之差等于两地地方时间之差,所以专门用于测量时间的子午仪还可以用于地理经度的测量工作。帕兰子午仪最值得自豪的工作就是参加过1926年和1933年两次国际经度联测,当时国际经度局在北纬30度线上选定了三个经度基准点,徐家汇天文台就是其中之一,帕兰子午仪则是当时观测工作的主力仪器之一。
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