太阳运动和时间的关系

地球绕太阳的运行轨道为椭圆，太阳位于其中的一个焦点上。相对而言，太阳的视运动是沿着黄道自西向东运行的。当太阳离地球最近时，在天球上的位置称为太阳近地点，最远时称为太阳远地点。与日地平均距离相比，日地最远距离、最近距离与其的差异不到1.7%。当太阳在近地点时，在天球黄道上的视运行速度最快，在远地点时则最慢。

2.2.2.1　平太阳时、世界时、区时

时间系统是指测量时间的基准，包含时间的单位(尺度)和原点，其中时间的单位是关键，原点可据应用而选定。时间的单位一般用均匀、连续的周期性运动来确定或定义。因地球的自转与人类的生产活动之间存在极其密切的关系，所以选择地球自转作为时间基准，并且选择太阳作为参考点来测量地球自转的周期。

1.平太阳时(mean solar time，MT)

以真实运动的太阳连续两次上(下)中天所经历的时间间隔作为基本单位，记为一天，称为真太阳日。但太阳在黄道上的运行速度并不均匀，这造成每个真太阳日的长度会有所不同，一年中最长和最短可差51s。这不符合测量时间所用周期性运动必须速度均匀的基本要求。为了使得一天的长度不变，假想了一个太阳，其运行在赤道上而不是黄道上，且视运动的速度是均匀的，等于真太阳视运动速度在一年中的平均值，该设想的太阳称为平太阳。平太阳连续两次上(下)中天所经历的时间间隔，称为一个平太阳日(mean solar day)。平太阳日由平正午(平太阳处于上中天)起算，即平正午为0时，平子夜为12时。1925年国际天文联合会决定，改平太阳日由平子夜为0时，平正午为12时。至此确定了时间的单位和原点，称为平太阳时。平太阳时是以平太阳经过本地子午圈的时刻为原点，这意味着子午圈(经度)不同的地方，同一时刻的平太阳时各异。所以平太阳时具有地方性，故常称为地方平太阳时或地方平时。这在日常使用中十分不方便。

2.世界时(universal time，UT)

以平子夜为零时起算的格林威治平太阳时，称为世界时。世界时与平太阳时的尺度基准相同，两者差异仅在于起算点不同。

3.区时(zone time)

在日常生活中采用世界时是不方便的，如北京若采用世界时，则太阳在22时左右升起，2小时后将变更日期，然后太阳约在4时到达天顶，10时左右落山。一个折中的方法是部分地统一，即在一个经度相差不很大的区域内采用统一的时间。1884年国际经度会议决定，全世界按统一标准分时区，实行分区计时。每隔经度15°为一个时区，全球共划分成24个区；其中以0°经线为中央经线的时区为零时区或中时区，东西各跨经度7.5°；零时区以东为东时区，分为东一区至东十二区；零时区以西为西时区，分为西一区至西十二区；东、西十二区合为一个时区，以180°经线为中央经线。各时区均以本时区中央经线上的地方平太阳时作为本时区共同使用的时刻，称为区时，又称为标准时。如我国采用的北京时为东8区区时，对应于东经120°的平太阳时，中午12点时平太阳对于东经120°的地点才是上中天，其他地点不是。

采用区时系统时，实际上的同一时刻，相邻两个时区的区时相差1小时。较东的时区，区时较早。这与地球自转方向为自西向东有关，较东的地方，太阳升起得较早。如我国北京时(东8区)6点时，东侧的日本(东9区)为7点。24个时区累积起来将相差一天，国际上规定，原则上以180°经线为国际日期变更线，简称日界线。对同一时刻，日界线两旁的日期将相差一天。为了避免日界线穿过陆地，日界线与180°经线并不完全一致，而是增加了几处曲折。

4.转换关系(www.xing528.com)

平太阳时、世界时与区时在时间尺度基准上都是平太阳日，世界时与区时是在平太阳时基础上，为了使用的方便而人为规定了时间的起算点，而且世界时对应于零时区的区时，只是时区覆盖了全球。假设位于东经L的某地采用东N时区的时间，则该地的地方平太阳时tM、世界时tU与区时tZ的关系如下:

对于西经L或西N时区，式(2.1)中的L或N都取负值。

2.2.2.2　太阳运动的主要周期

以平太阳日为时间单位，计量太阳视运动的周期。选择不同的参考点而有长度不同的年。

1.恒星年

以天球上某恒星为参考点，太阳在黄道上运动，连续两次经过该恒星方向的平均时间间隔，称为一恒星年，等于365.2564平太阳日，这是地球绕太阳运动的真正周期。

2.回归年

以天球上的春分点为参考点，太阳在黄道上运动，连续两次经过春分点的平均时间间隔，称为一回归年，等于365.2422平太阳日，这是四季变换的周期，也是目前采用的公历——格里历(Gregorian calendar)的基础:取365天为一平年，则每4年将少0.9688天，因而每4年取366天为一个闰年，即凡年数能被4整除的年份为闰年，如2012年，2016年等。但这又造成每400年将多出3.11天，因此又规定凡世纪年只有当年数能被4整除时才是闰年，即只有400整数倍的年份才是闰年，如1800年，1900年，2000年，2100年中只有2000年才是闰年。

3.近点年

以太阳近地点为参考点，太阳连续两次经过近地点的平均时间间隔，称为一近点年，等于365.2596平太阳日。近地点相对于春分点是移动的，约每20940年自西向东移动一周(实际上是春分点向西退行)，也就是近地点相对春分点的位置每年向前移动0.017°，因而近点年略长于回归年。