• 一恒星日=24恒星时=1440恒星分=86400恒星秒
•（2）分类：真恒星时和平恒星时。
•
真恒星时等于真春分点的地方时角(LAST)，平恒星时等于平春
分
• 点的地方时角(LMST)
•（3）某一地点的恒星时：在数值上等于春分点相对于这一地方子午
圈
• 的时角。
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第二章坐标系统和时间系统
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第二章坐标系统和时间系统
第二节 时间系统
• 在实际应用中，根据需要选取满足上述条件的周期运动，从而
定义了多种时间系统。
• 例如：
• （1）以地球自转运动为基础，建立了恒星时(ST)和世界时(UT)；
• （2）以地球公转运动为基础，建立了历书时(ET)，并进一步发
展
•
为太阳系质心力学时(TDB)和地球质心力学时(TDT)；
• 1）满足开普勒三大行星 •地球 定律
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•秋分点
第二章坐标系统和时间系统
第一节 地球的运转
① 行星运行的轨道是一个椭圆，该椭圆的一个焦点与 太阳的质心相重合
② 行星质心与太阳质心间的距离向量，在相同的时间 内所扫过的面积相等
③ 行星运动周期的平方与轨道椭圆长半径的立方之比 为一常量
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第二章坐标系统和时间系统
第三节 坐 标 系 统
2) 天球：以地球质心为中心以无穷大为半径的假想球体。
① 天轴与天极：地球自转轴的延伸直线为天轴；天轴与天球的交 点称为天极( 为北天极， 为南天极)。
② 天球赤道面与天球赤道：通过地球质心O与天轴垂直的平面，称 为天球赤道面．它与天球相交的大圆，称为天球赤道。
•（4）国际原子时（TAI）：起点定在1958年1月1日0时0分0秒
• （UT2）即 规定在这一瞬间原子时时刻与世界时刻重
•
合。但事后发现，在该瞬间TAI与世界时的时刻之差为
• 0.0039秒。
• 国际原子时(TAI)的原点由下式确定：AT=UT2-0.0039(s)
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第二章坐标系统和时间系统
•第二节 时间系统
•5 .协调世界时UTC
•（1）协调世界时UTC:由于地球自转速度有变慢的趋势，为了
• 避免世界时和原子时产生过大偏差而采用的一种以原子
• 时秒长为基础，在时刻上尽量接近世界时的一种折衷的
• 时间系统。
•
当二者之差超过±0.9秒时，便在协调世界时UTC加
• 入一闰秒。闰秒一 般在12月31日或6月30日加入。
•
在岁差的影响下，地球自转轴在空间绕北黄极产生缓
慢的旋转(从北天极上方观察为顺时针方向)，形成一个倒
圆锥体，其锥角等于黄赤交角23°27′。
• 岁 差 的 周 期 约 为 25800 年 。 岁 差 使 春 分 点 每 年 西 移
50.3″。
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第二章坐标系统和时间系统
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• 4.国际协定原点CIO：国际天文联合会IAU和国际大地测量与物理 联合会IUGG采用国际上5个纬度服务站的资料，以1900至1905年地球 自转轴瞬时位置的平均位置作为地球的固定极称为国际协定原点CIO。 也称协议地球极CTP。
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第二章坐标系统和时间系统
•第一节 地球的运转
•5.地极坐标系：以CIO为原点，零子午线方向为X轴，以零子午线以 西为了描述90°子午线为y轴。用来描述极移规律。任意瞬时t的极点 位置可用( )表示。
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第二章坐标系统和时间系统
•第 二 节 时 间 系 统
•（5）平太阳日:平太阳连续两次经过同一子午圈的时间间隔. • 一回归年=365.24219879平太阳日 • 一平太阳日=24平太阳小时=1440平太阳分=86400平太阳秒。 • 平太阳时与日常生活中使用的时间系统是一致的，通常钟表所指 • 示的时刻正是平太阳时。
第二章坐标系统和时间系统
第一节 地球的运转
2. 地球自转：绕其自身旋转轴的转动。周期为24小时。 • 2.1 地轴方向相对于空间的变化：由于日月等天体的影响 及地球自身的不规则，地球自转轴方向是不断变化的。
• 1）岁差：在日月引力和其它天体引力对地球隆起部分的作 用下，地球在绕太阳运行时，自转轴的方向不再保持不变 ，从而使春分点在黄道上产生缓慢的西移，这种现象在天 文学中称为岁差。
•第 二 节 时 间 系 统
•(4) 真春分点的格林尼治时角(GAST)、平春分点的格林尼治时角 (GMST)与LAST、LMST的关系：
• 其中，Δψ为黄经章 动 ， ε黄赤交角
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第二章坐标系统和时间系统
•第 二 节 时 间 系 统
•2.平太阳时（MT） •（1）真太阳时:以真太阳作为参考点，由它的周日视运动所确定 的 • 时间； •（2）平太阳:由于真太阳的视运动速度是不均匀的，因而真太阳 时 • 不是均匀的时间尺度。为此引入虚拟的在赤道上匀速运行的 • 平太阳，其速度等于真太阳周年运动的平均速度。 •（3）平太阳时:以平太阳作为参考点，由它的周日视运动所确定 的 • 时间。 •（4）计量时间单位：平太阳日、平太阳小时、平太阳分、平太阳 • 秒；
• （3）以物质内部原子运动特征为基础，建立了原子时(TAI)。
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第二章坐标系统和时间系统
•第二节 时间系统
•1. 恒星时（ST）
• 定义：以春分点为参考点，由它的周日视运动所确定的时间称为恒
星时。
• 计量时间单位：恒星日、恒星时、恒星分、恒星秒；
•（1）恒星日：春分点连续两次经过同一子午圈上中天的时间间隔。
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第二章坐标系统和时间系统
第三节 坐 标 系 统
•1.基本概念 • 1）大地基准(Geodetic Datum):用来代表地球形体的旋转椭球， 建立大地基准就是求定旋转椭球的参数及其定向和定位，即地球椭 球。 • a) 椭球参数:长半径和扁率 • b) 椭球定向:椭球旋转轴平行于地球旋转轴,椭球起始子午面平 • 行于地球起始子午面. • c) 椭球定位:确定椭球中心与 • 地球中心的相对位置.
第二章坐标系统和时间系统
பைடு நூலகம்
•第二节 时间系统
•4.原子时（AT）
•（1）原子时：是以物质内部原子运动的特征为基础建立的时
•
间系统。
•（2）原子时的尺度标准：(在海平面实现的原子秒)国际制秒
• （SI）。
•（3）原子秒：在零磁场下，铯-133原子基态两个超精细能级
• 间跃迁辐射9192631770周所持续的时间。
• ⑥ 春分 • :当太阳在黄道上从天球南半球刚北半球运行时，
点
黄道与天球赤道的交点r。
• 3）黄道• ：太阳公转的轨道，是一椭圆，称为黄道。但由 于其它星球的影响，使轨道产生摄动，并不严格
的椭圆。
• 4）黄 极
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第二章坐标系统和时间系统
•天 球
•黄道
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•黄赤交角23°27′
• 协调世界时UTC的秒长与原子时秒长一致。
•（2）协调时与国际原子时之间的关系，如下式所示：
•
TAI=UTC+1s×n
•
式中n为调整参数
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第二章坐标系统和时间系统
•第二节 时间系统
•6.GPS时间系统GPST
•（1）定义：基于美国海军观测实验室维持的原子时的时间系统。
• GPST属于原子时系统，它的秒长即为原子时秒长，GPST的原点
第二章坐标系统和时间 系统
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2020/12/10
第二章坐标系统和时间系统
第一节 地球的运转
1.地球公转：围绕太阳的旋转
★ 公转一周的周期为一恒星年，为365.256354个太阳日
★ 地球连续两次经过春分点所需的时间为一回归年，长
度为365.24219个太阳日。
•春分点
•远日 点
•近日点
•第 二 节 时 间 系 统
•7.历书时(ET)与力学时(DT)
•（1）历书时(ET)：以地球公转运动为基准的时间系统.起始历
• 元为1900年1月1日12时.秒长为1900年1月1日12时整回归
•
年长度的1/31556925.9747.
•（2）力学时(DT):天体运动力学理论建立的运动方程所采用的
•3.世界时UT • （1）定义：以平子午夜为零时起算的格林尼治平太阳时定义为世 界时UT。
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第二章坐标系统和时间系统
•第 二 节 时 间 系 统
•UT0:未经任何改正的世界时 •UT1:经过极移改正的世界时 •UT2:在UT1的基础上经过地球自转速度的季节性改正的世界时
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•岁差
第二章坐标系统和时间系统
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第二章坐标系统和时间系统
第一节 地球的运转
2）章动：在日月引力等因素的影响下，瞬时北天极将绕瞬时 平北天极产生旋转，大致成椭圆形轨迹，其长半径约为 9.2″，周期约为18.6年。这种现象称为章动。
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第二章坐标系统和时间系统
第一节 地球的运转
③ 天球子午面与子午圈：包含天轴并通过地球上任一点的 平面，称为天球子午面，它与天球相交的大圆，称为天 球子午圈。
④ 时圈：通过天球的平面与天球相交的半个大圆。
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第二章坐标系统和时间系统
•第一节 地球的运转
•⑤
• :地球公转的轨道面与天球相交的大圆，黄道面
黄道
与赤道面的夹角，称为黄赤交角，约为 。
•6.平春分点：相应于平极的春分点。
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第二章坐标系统和时间系统