天文如何计算天文时间，通过经纬度计算日出时间 _睿知

天文学的一个月是怎么算来的
天文学中有很多计算月份的方法。关键是看你以什么周期为标准。最常见的是月亮绕地球转，盈亏周期为一个月。这就是所谓的“新月” ，即人眼看到的月亮从看不见的新月，到上弦月，到凸月，到满月(希望) ，到亏凸月，到下弦月，到残月。这个周期是29.53天，但也有其他的农历记法。比如，由于月球周期中地球围绕太阳旋转，当月球360度转动时，月相不会回到初始状态，所以月球还需要再转两天才能形成完整的月球周期。那么这个正好转360度的周期就是以遥远的恒星为基准，这个大约缺两天的农历就叫做“星月” 。此外，还有一种农历，根据月亮绕地球运行的轨道，以从近地点到远地点再回到近地点为一个周期，称为“近地点月亮” 。当近地点月亮与月亮周期重合时，就会出现“超级满月”等现象，根据月亮的轨道和地球的轨道会出现黄道现象。

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用经纬度计算天文时间与北京时间的公式
世界时间是按经度计算的。日界线是从太平洋上的白令海峡和汤加王国等小国的南北开始定义的。日期线以西每隔15度为一个时区，每个时区相差一小时，为东部时区，直到英国格林威治天文台的子午线到达。英国格林威治天文台的子午线是西部时区。北京属于东八区，中国的时间是东八区的时间。跨境线，要加减一天。
求全部天文学公式
星星最亮的时间(北京时间)=(星星的赤经时间一个观测点与北京12点的时差)-当天太阳的赤经时间。选几个大家常用的公式，在观测、学习、天文竞赛中常用：(1)z=90度-hZ是天顶距， H是天体的地平高度；(2)p=90度——赤纬P是天体的极距，是赤道坐标系中的常用公式；(3)s=taSTA分别代表恒星时、天体时角和赤经。这是一个极其重要的问题。它是我们天文时间测量的一个关键公式。(4)北天极水平高度=当地纬度。这是天文地理测量中测量某地纬度的公式。(5)这里有一组天体出现和经过天空的公式。你要记住： cost=-tantancosa=sin/cos是天体上升时角度T当地纬度与天球赤纬的关系。至于天体的上升时间角T和方位角A’ ，则由下式求得：T=-tA’=360度-A ，本地恒星s和S’分别代表上升和下降本地恒星时， s=ta ，所以S=tA’=tA 。天体凌日的相关公式如下：3360 ，当天体有：A=180度t=0 ， z=-或Z.=12: 00 z”=180度–天顶高度公式在天体上还有另一个表达式：天顶南3360 ，天顶北3360h=90- ， 3360h=90-牛顿运动定律(惯性第一定律):任何物体都会保持静止或匀速直线运动，直到其他物体施加的力迫使它改变这一点。牛顿第二定律：当物体受到外力时，物体获得的加速度与外力成正比；加速度的方向与外力的方向相同。牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力在一条直线上，大小相等，方向相反。它们同时产生，同时消失。开普勒三定律第一定律：行星以椭圆轨道绕太阳运行，太阳在椭圆轨道的一个焦点上。第二定律：行星和太阳之间的直线(矢径)在相同的时间内扫过相同的区域。即vrsin=常数(r:是从太阳中心到行星的径向长度；:行星速度与矢量直径的夹角)第三定律：行星公转周期的平方与轨道长半轴的立方成正比。即t2/a3=4 2/GM(m:太阳质量；G:万有引力定律)任何两个粒子之间都存在相互吸引，其大小与两个粒子的质量乘积成正比，与两个粒子之间距离的平方成反比。力的方向是沿着两个质点的连线，表达式为F=GMM/R2 (G3360引力常数，量级为6.67 10-11 Nm2/kg 。3360直接点纬度下半年为正，下半年为负。)河外星系的回归速度公式V=KD(K3360哈勃常数，目前估计值为每秒70公里每百万秒差距秒；D:星系距离)牛顿运动定律牛顿第一定律(惯性定律):任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到其他物体施加的力迫使其改变这种状态。牛顿第二定律：当物体受到外力时，物体获得的加速度与外力成正比；加速度的方向与外力的方向相同。牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力在一条直线上，大小相等，方向相反。它们同时产生，同时消失。开普勒三定律第一定律：行星以椭圆轨道绕太阳运行，太阳在椭圆轨道的一个焦点上。第二定律：行星和太阳之间的直线(矢径)在相同的时间内扫过相同的区域。即vrsin=常数(r:是从太阳中心到行星的径向长度；:行星速度与矢量直径的夹角)第三定律：行星公转周期的平方与轨道长半轴的立方成正比。
即t2/a3=4 2/GM(m:太阳质量；G:万有引力定律)任何两个粒子之间都存在相互吸引，其大小与两个粒子的质量乘积成正比，与两个粒子之间距离的平方成反比。力的方向是沿着两个粒子的连线，表达式为F=GMM/R2 (G3360引力常数，量级为6.6710-11nm^ 2/ 。
阳高度计算公式H=90°-|φ-δ|(φ:当地地理纬度，永远取正值；δ:直射点的纬度，当地下半年取正值，冬半年取负值)河外星系退行速度公式 V=KD(K:哈勃常数，当前的估算值为每百万秒差距每秒70千米；D:星系距离)0天体中天的相关公式天体上中天时: A=180度 t=0时 z=φ-δ 或 z =δ-φ 天体下中天时: A”=0度 T=12时 z”=180度-φ-δ 天体上中天的高度公式还有另一种表达式: 在天顶之南上中天: h=90-φ+δ 在天顶之北上中天: h=90+φ-δ0相对论狭义相对论就是狭义相对论是建立在四维时空观上的一个理论，因此要弄清相对论的内容，要先对相对论的时空观有个大体了解。在数学上有各种多维空间，但目前为止，我们认识的物理世界只是四维，即三维空间加一维时间。现代微观物理学提到的高维空间是另一层意思，只有数学意义，在此不做讨论。四维时空是构成真实世界的最低维度，我们的世界恰好是四维，至于高维真实空间，至少现在我们还无法感知。一把尺子在三维空间里（不含时间）转动，其长度不变，但旋转它时，它的各坐标值均发生了变化，且坐标之间是有联系的。四维时空的意义就是时间是第四维坐标，它与空间坐标是有联系的，也就是说时空是统一的，不可分割的整体，它们是一种”此消彼长”的关系。四维时空不仅限于此，由质能关系知，质量和能量实际是一回事，质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，比如速度越大，质量越大。在四维时空里，质量（或能量）实际是四维动量的第四维分量，动量是描述物质运动的量，因此质量与运动状态有关就是理所当然的了。在四维时空里，动量和能量实现了统一，称为能量动量四矢。另外在四维时空里还定义了四维速度，四维加速度，四维力，电磁场方程组的四维形式等。值得一提的是，电磁场方程组的四维形式更加完美，完全统一了电和磁，电场和磁场用一个统一的电磁场张量来描述。四维时空的物理定律比三维定律要完美的多，这说明我们的世界的确是四维的。可以说至少它比牛顿力学要完美的多。至少由它的完美性，我们不能对它妄加怀疑。相对论中，时间与空间构成了一个不可分割的整体——四维时空，能量与动量也构成了一个不可分割的整体——四维动量。这说明自然界一些看似毫不相干的量之间可能存在深刻的联系。在今后论及广义相对论时我们还会看到，时空与能量动量四矢之间也存在着深刻的联系。物质在相互作用中作永恒的运动，没有不运动的物质，也没有无物质的运动，由于物质是在相互联系，相互作用中运动的，因此，必须在物质的相互关系中描述运动，而不可能孤立的描述运动。也就是说，运动必须有一个参考物，这个参考物就是参考系。伽利略曾经指出，运动的船与静止的船上的运动不可区分，也就是说，当你在封闭的船舱里，与外界完全隔绝，那么即使你拥有最发达的头脑，最先进的仪器，也无从感知你的船是匀速运动，还是静止。更无从感知速度的大小，因为没有参考。比如，我们不知道我们整个宇宙的整体运动状态，因为宇宙是封闭的。爱因斯坦将其引用，作为狭义相对论的第一个基本原理：狭义相对性原理。其内容是：惯性系之间完全等价，不可区分。著名的麦克尔逊–莫雷实验彻底否定了光的以太学说，得出了光与参考系无关的结论。也就是说，无论你站在地上，还是站在飞奔的火车上，测得的光速都是一样的。这就是狭义相对论的第二个基本原理，光速不变原理。由这两条基本原理可以直接推导出相对论的坐标变换式，速度变换式等所有的狭义相对论内容。比如速度变幻，与传统的法则相矛盾，但实践证明是正确的，比如一辆火车速度是10m/s ，一个人在车上相对车的速度也是10m/s ，地面上的人看到车上的人的速度不是20m/s ，而是(20-10^(-15))m/s左右。在通常情况下，这种相对论效应完全可以忽略，但在接近光速时，这种效应明显增大，比如，火车速度是0 。99倍光速，人的速度也是0 。99倍光速，那么地面观测者的结论不是1 。98倍光速，而是0 。999949倍光速。车上的人看到后面的射来的光也没有变慢，对他来说也是光速。因此，从这个意义上说，光速是不可超越的，因为无论在那个参考系，光速都是不变的。速度变换已经被粒子物理学的无数实验证明，是无可挑剔的。正因为光的这一独特性质，因此被选为四维时空的唯一标尺。广义相对论爱因斯坦的第二种相对性理论（1916年）。该理论认为引力是由空间——时间几何（也就是，不仅考虑空间中的点之间，而是考虑在空间和时间中的点之间距离的几何）的畸变引起的，因而引力场影响时间和距离的测量. 广义相对论：爱因斯坦的基于科学定律对所有的观察者（而不管他们如何运动的）必须是相同的观念的理论。它将引力按照四维空间—时间的曲率来解释。广义相对论（General Relativity?）是爱因斯坦于1915年以几何语言建立而成的引力理论，统合了狭义相对论和牛顿的万有引力定律，将引力改描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空，以取代传统对于引力是一种力的看法。因此，狭义相对论和万有引力定律，都只是广义相对论在特殊情况之下的特例。狭义相对论是在没有重力时的情况；而万有引力定律则是在距离近、引力小和速度慢时的情况。背景爱因斯坦在1907年发表了一篇探讨光线在狭义相对论中，重力和加速度对其影响的论文，广义相对论的雏型就此开始形成。1912年，爱因斯坦发表了另外一篇论文，探讨如何将重力场用几何的语言来描述。至此，广义相对论的运动学出现了。到了1915年，爱因斯坦场方程式被发表了出来，整个广义相对论的动力学才终于完成。1915年后，广义相对论的发展多集中在解开场方程式上，解答的物理解释以及寻求可能的实验与观测也占了很大的一部份。但因为场方程式是一个非线性偏微分方程，很难得出解来，所以在电脑开始应用在科学上之前，也只有少数的解被解出来而已。其中最著名的有三个解：史瓦西解(the Schwarzschild solution (1916)), the Reissner-Nordstr?m solution and the Kerr solution 。在广义相对论的观测上，也有著许多的进展。水星的岁差是第一个证明广义相对论是正确的证据，这是在相对论出现之前就已经量测到的现象，直到广义相对论被爱因斯坦发现之后，才得到了理论的说明。第二个实验则是1919年爱丁顿在非洲趁日蚀的时候量测星光因太阳的重力场所产生的偏折，和广义相对论所预测的一模一样。这时，广义相对论的理论已被大众和大多的物理学家广泛地接受了。之后，更有许多的实验去测试广义相对论的理论，并且证实了广义相对论的正确。另外，宇宙的膨涨也创造出了广义相对论的另一场高潮。从1922年开始，研究者们就发现场方程式所得出的解答会是一个膨涨中的宇宙，而爱因斯坦在那时自然也不相信宇宙会来涨缩，所以他便在场方程式中加入了一个宇宙常数来使场方程式可以解出一个隐定宇宙的解出来。但是这个解有两个问题。在理论上，一个隐定宇宙的解在诉学上不是稳定。另外在观测上， 1929年，哈伯发现了宇宙其实是在膨涨的，这个实验结果使得爱因斯坦放弃了宇宙常数，并宣称这是我一生最大的错误(the biggest blunder in my career) 。但根据最近的一形超新星的观察，宇宙膨胀正在加速。所以宇宙常数似乎有败部复活的可能性，宇宙中存在的暗能量可能就必须用宇宙常数来解释. 基本假设等效原理：引力和惯性力是完全等效的。广义相对性原理：物理定律的形式在一切参考系都是不变的。主要内容爱因斯坦提出“等效原理” ，即引力和惯性力是等效的。这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上。根据等效原理，爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程。测地线方程与物体自身固有性质无关，只取决于时空局域几何性质。而引力正是时空局域几何性质的表现。物质质量的存在会造成时空的弯曲，在弯曲的时空中，物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动——在欧氏空间中即是直线运动) ，如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动，实际是绕着太阳转，造成引力作用效应。正如在弯曲的地球表面上，如果以直线运动，实际是绕着地球表面的大圆走。0德雷克公式德雷克公式（Drake equation ，又称萨根公式（Sagan equation）或格林班克公式（Green Bank equation）) ，是由天文学家法兰克·德雷克（Frank Drake）于1960年代提出的一条用来推测“可能与我们接触的银河系内外星球高智文明的数量”之公式。德雷克公式如下：这个公式看起来有点庞杂，它以一连串可能性的乘积来计算我们银河系中可能存在多少个文明社会（N）。R*代表我们银河系内一年之间新诞生的恒星数。宇宙空间是由超新星爆发飞散的碎片（平均每30年发生一次）和形成宇宙的大爆炸的副产品——氢气构成。渐渐地，受重力和新的超新星爆发冲击力的影响，这些物质集中于一个地方，慢慢聚积，最后变成一个恒星。这个过程不断重复。Fp指这样形成的新恒星，平均拥有多少行星的数值。恒星当中，有称为二重星、三重星的，拥有两三个一样大小的太阳，互相交替包围。有人认为这种情况下无法形成行星。但是在我们太阳系里，不是有木星和土星这样的巨大行星吗？这可以视为三重星，同时二重星、三重星有可能有行星。但是，恒星通常有几颗行星，这一点无法确定。Ne表示在这些行星中，具备有生命发生、进化条件的几率。要使生命产生，就必须有很多液态水。但是，如果行星离恒星太远，水就会冻结成冰；太近则会变成水蒸气。为了使生命进化，又必须拥有岩古构成的陆地。如果行星体积过大，就无法拥有这些条件。此外，还要有大气，小行星有可能因重力不足而飘走，失去大气层。而且，自转周期太长的话，不仅昼夜温差太大，强风的不断吹袭，也使生命很难产生。Fl表示在满足这些条件的行星中，实际上有生命存在、进化演变的比例。进化必须具有DNA ，这是极其复杂、巨大的化合物所产生的遗传方法，这个形成的可能性微乎其微。Fi表示形成生命进化到智慧的几率。细菌、树木、草是无法进化成具有智能的生物。它们没有脑神经系统，也没有成长到一定大小所必备的脊椎。拥有神经系统和脊椎的最原始的动物是鱼。而鱼如果总是待在水里，一定无法进化成智慧生物。首先鱼要变成有四只脚，可以在陆地上走路，然后爬树，再学会用手指抓取东西，还要进化到直立行走。这样，脚和手分工，再经过一段漫长的时间，就拥有充足的智慧了。但是，过程并不一定这样顺利。有生物存在的行星相当多，但如果只有细菌、植物、贝类这些生物，那么就难产生智慧生物。Fc表示，智慧生物能够与外界进行联系的比例。现在地球主要以电波为星际间通讯方式，但在南美亚马逊流域深处，在新几内亚的深山里，有着未开化的原始人。他们不知道农耕和畜牧，制作铁器等金属用品的技术也很缺乏，只能使用简单的弓箭和棍棒进行狩猎。他们并非是最近才从猿人进化到人类的，他们和我们一样，是几十万年以前就进化了的。要有先进的科学技术，也要具备一定的条件，足以容纳无数次变革和经验积累。因此，拥有智慧生命的星球，未必都能达到高度文明，也就未必都能与外界联系，从而使我们感知到他们的存在。L代表的是文明的平均寿命。地球文明还不算高度发达，却已经面临核子战争和公害等问题的威胁。文明程度越高，遭受毁灭性打击的可能性越大，因为推动它进步和摧毁它的力量都很大，一个意外事件就可能使文明寿终正寝。假如所有的发达文明的寿命都很短，那么如果其他星球上有发达文明，现在早就可能有灭亡了。我们无法推算L和Fc ，因此对于N的数值，科学家们有着不同意见。卡尔·萨根计算出，在银河系中，每100万个恒星里，就有一个高度发达的外星文明存在，而且他最多推算到每10万个恒星就有一个文明星球。所以萨根人为，在特华塞奇和杰特雷特居礼Ⅰ、Ⅱ这样距离很近的恒星上，有可能存在生命。德雷克根据这一公式预言有4000个有交流能力的文明社会。阿西莫夫在《外得文明》一书中算出了53万个。也有人对这个外星文明方程式提出疑义，从而否认银河系内除地球外还有发达文明。如前苏联的修克罗斯基，他认为其他星球拥有核武器，会因核战争而灭亡，因此发达文明的寿命非常短，银河系除地球外可能没有其他文明。另一种意见是认为方程式预测值太多，不可靠。如美国天文学家麦凯尔·哈特，他认为假如银河系以内还有发达文明存在，那么它早就把银河系等殖民化了，不可能我们至今仍未发现它。这表明，银河系内除地球外没有其他文明，而银河系外可能有。星星中天时间的公式以往人们在夜晚观星得通过卫星图才能确定最佳时间，现在，长延堡村的一位老人经过40多年的潜心探索，终于研究出一个公式，只要稍有天文知识的人，都可用这个公式轻易测算出某恒星出现的最佳时间。今年64岁的孙铭老人是一位地地道道的农民，仅有小学文化。20世纪六十年代时，村生产队派人夜间巡逻时，都是看星星定时间交接班，极不准确。于是他就对星星什么时刻最亮产生了兴趣。尽管他只上过小学，但他刻苦自学了中学和大学的课程，并潜心钻研天文学知识，经过40多年研究，终于得出了一个准确测算恒星何时最亮（即星星中天时间）的公式。该公式是：某星最亮时间（北京时间）＝（某星赤经时间＋某地观测点与北京的时差+12时）－当天的太阳赤经时间。此公式可以计算出每时每刻经过当地的是什么恒星，给喜爱观星的爱好者提供了极大的方便。3月19日晚上哪颗星最亮呢？孙老用他的公式给采访人员演示了一遍牧夫座大角星最亮的时间。其步骤如下：先求出大角星的赤经为14时12分，再求出当日的太阳赤经为23时48分。然后用公式一算：大角星最亮的时刻＝（14时12分+44分+12时）－23时48分＝凌晨3时零8分。也就是说在19日凌晨3点零8分是大角星离我们最近最亮。昨日，采访人员就孙铭老人的公式向中国科学院国家授时中心（原陕西天文台）求证。经有关专家验证后认为：该公式基本正确。专家还告诉采访人员：“一个只有小学文化的农民能研究出这个公式实在是难能可贵，这个公式放在大学的课堂上，也完全值得给学生讲。”

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古代计算时间的几种方法（除日晷）中国古代计时器time measuring or indicating apparatus in ancient China人类最早使用的计时仪器是利用太阳的射影长短和方向来判断时间的。前者称为圭表，用来测量日中时间、定四季和辨方位；后者称为日晷，用来测量时间。二者统称为太阳钟。公元前1300～前1027年，中国殷商时期的甲骨文，已有使用圭表的记载。《诗经·国风·定之方中》篇有， “定之方中，作于楚宫。揆之以日，作于楚室……” 。确切记载使用圭表的时间为公元前659年。圭表等太阳钟在阴天或夜间就失去效用。为此人们又发明了漏壶和沙漏、油灯钟和蜡烛钟等计时仪器。中国古代应用机械原理设计的计时器主要有两大类，一类利用流体力学计时，有刻漏和后来出现的沙漏；一类采用机械传动结构计时，有浑天仪、水运仪象台等。此外，还有应用天文原理（大都根据日影方向测定时间）计时的日晷，它也是中国最古老的计时器之一。[编辑本段]圭表1.圭表圭表中的“表”是一根垂直立在地面的标竿或石柱；“圭”是从表的跟脚上以水平位置伸向北方的一条石板。每当太阳转到正南方向的时候，表影就落在圭面上。量出表影的长度，就可以推算出冬至、夏至等各节气的时刻。表影最长的时候，冬至到了；表影最短的时候，夏至来临了。它是我国创制最古老、使用最熟悉的一种天文仪器。2.刻漏又称漏刻、漏壶。漏壶主要有泄水型和受水型两类。早期的刻漏多为泄水型。水从漏壶底部侧面流泄，格叉和关舌又上升，使浮在漏壶水面上的漏箭随水面下降，由漏箭上的刻度指示时间。后来创造出受水型，水从漏壶以恒定的流量注入受水壶，浮在受水壶水面上的漏箭随水面上升指示时间，提高了计时精度。漏刻为了获得恒定的流量，首先应使漏壶的水位保持恒定。其次，向受水壶注水的水管截面面积必须固定，水管采用“渴乌”（虹吸）原理，便于调整和修理。有两种保持水位恒定或接近恒定的方法，均见于宋代杨甲著《六经图》（刊于1153年）中的“齐国风挈壶氏图” 。图中“唐制吕才（约公元600～650）定”刻漏是在漏壶上方加几个补偿壶， “今制燕肃(1030)定”刻漏采用溢流法，深四寸。多余的水由平水壶（下匮）通过竹注筒流入减水盎。燕肃创制的漏壶叫莲花漏，北宋时曾风行各地。《全上古三代秦汉三国六朝文·全后汉文》中在桓谭（卒于公元56年）的文章里说刻漏度数因干、湿、冷、暖而异，在白天和夜间需要分别参照日晷和星宿核对。当时已认识到水温和空气湿度对刻漏计时精度的影响。刻漏的最早记载见于《周礼》。已出土的文物中最古老的刻漏是西汉遗物，共3件，均为泄水型。其中以1976年内蒙古自治区伊克昭盟杭锦旗出土的青铜漏壶最为完整，并刻有明确纪年。比较完整的传世刻漏有两个，均为受水型：一个在北京中国历史博物馆，是元代延佑三年(1316)造；一个在北京故宫博物院，是清代制造。3.沙漏史料记载沙漏因刻漏冬天水易结冰，故有改用流沙驱动的。《明史·天文志》载明初詹希元创造了“五轮沙漏” 。后来周述学加大了流沙孔，以防堵塞，改用六个轮子。宋濂(1310～1381)著《宋学士文集》记载了沙漏结构，有零件尺寸和减速齿轮各轮齿数，并说第五轮的轴梢没有齿，而装有指示时间的测景盘。4.浑天仪浑天仪古代文献中有汉武帝时(公元前140～前87)洛下闳、鲜于妄人作浑天仪之说，但未提到它的结构。《晋书·天文志》记载东汉张衡 (公元78～139)制造浑天仪，说在密室中用漏水驱动，仪器指示的星辰出没时间与天文观察的结果相符。《新唐书·天文志》对唐开元十三年(725)僧一行和梁令瓒设计的浑天仪有较详细的记述。仪器上分别装有日、月两个轮环，用水轮驱动浑象。浑象每天转一周，日环转1/365周，仪器还装有两个木偶，分别击鼓报刻，是一座上狭下广的木建筑。5.水运仪象台为北宋元佑三年(1088)苏颂、韩公廉等人所制。他们于绍圣(1094～1097)初年著《新仪象法要》，载有总图和部件图多幅。这台水运仪象台高三丈五尺余，宽二丈一尺，是一座上狭下广的木建筑。台的下层有提水装置，由人力推动河车，带动升水上轮和下轮（筒车），将水提到天河（受水槽），注入天池（蓄水池）。台中平水壶保持水位恒定，并通过一定截面的水管向枢轮（水轮）上的受水壶流泄恒定流量的水，推动枢轮。枢轮通过传动齿轮带动昼夜机轮、浑象和浑仪。水运仪象台水运仪象台有一套比较复杂的齿轮传动系统。在枢轮的上方和圆周旁有“天衡”装置——擒纵机构，这是计时机械史上一项重大创造，它把枢轮的连续旋转运动变为间歇旋转运动。在枢轮的上方和圆周旁有”天衡”装置——擒纵机构。这是计时机械史上一项重大创造。它把枢轮的连续旋转运动变为间歇旋转运动。《新仪象法要》所载”天衡”图未绘出枢轮和装在枢轮上的受水壶,而书中的文字描述又仅寥寥数语:”枢轮直径一丈一尺,以七十二辐双植于一毂为三十六洪,束以三辋。每洪夹持受水壶一，总三十六壶，每壶长一尺，阔五寸，深四寸。于壶侧置铁拨牙以拨天衡关舌。”因此对受水壶的结构，特别是它的工作原理有不同的推测，其中有一种方案采用了可倾式受水壶。当枢轮圆周上接受注水的受水壶积水不到一定的重量时，左天锁挡住枢轮的一个轮辐，使枢轮不能转动。当积水到达一定的重量时，枢权（重锤）不足以平衡受水壶重力时，受水壶围绕转轴向下倾转。装在壶侧的铁拨牙压迫格叉和关舌下降，关舌通过天条带动杠杆,使天关和左天锁上提,枢轮得以转动。转过一个受水壶后,格叉和关舌又上升,天关连同左天锁下落，枢轮的下一对轮辐又被挡住。右天锁的作用是防止枢轮转动时回弹。天权和枢权是两个平衡重锤。天权用于平衡左天锁和天关的一部分重力，可调整天衡机构的工作灵敏度。枢权用于调整枢轮转动一对轮辐时受水壶所需的受水量，即间歇运动的周期，从而校正计时的误差。6.大明灯漏1276年，中国元代的郭守敬制成大明灯漏。它是利用水力驱动，通过齿轮系及相当复杂的凸轮机构，带动木偶进行“一刻鸣钟、二刻鼓、三钲、四铙”的自动报时。
【天文如何计算天文时间，通过经纬度计算日出时间】一天的时间怎么计算？计算一天时间的方法，主要有恒星日和太阳日两种。恒星日是某一恒星（或春分点）连续两次经过同一子午线平面的时间间隔。这是地球自转的真正周期。所需的时间是23时56分4秒。这叫做一个恒星日，是以恒星为标准来测定的，长度没有明显的变化，在天文观测上很重要。但是，恒星日同人们日常生活、昼夜变化的节律不很适应。同人类生活关系最密切的是太阳，人们最关心的时间是太阳时。人们平常说，一天24小时，是太阳连续两次经过同一子午线平面的时间间隔，叫做一个“真太阳日” 。将一个真太阳日分为24等分，每一等分即为一真太阳时（或称视时）。由于地球在自转的同时还在绕日公转，一个太阳日，地球要转360°59′ ，比恒星日多59′ ，所以时间上比恒星日多分56秒钟。地球公转的轨道为椭圆形，地球距离太阳有时近，有时远；公转的速度有时快些，有时慢些。这样，一天就有长有短了。一天有时超过24小时，有时却不到24小时，在使用上很不方便。人们在一年中长短不等的太阳日中，求得一个平均数来，这叫平“太阳日” ，一般叫它“太阳日” 。一个太阳日的24等分之一为一“平太阳时” 。日常钟表所示的时间就是平太阳时。每小时分为60分，每分钟为60秒。这是人们日常使用的时间单位。平太阳日和真太阳日两次经过同一子午线平面的时间间隔是不同的。最多能相差16分钟。一年中只有4天的时间间隔才一样。因此，很早以前巴黎的钟表匠在自己的招牌上写道：“太阳所指示的时间是骗人的。”

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天文学家用什么测量时间和年份自古以来，历算是和天象息息相关的。地球自转（太阳东升西落一周）为一日，月球环绕天球一周为一月，太阳在恒星背景中运动一周为一年。举一个例子，比如今天太阳上中天（位于正南方），那就定义为太阳时的12点，第二天在此升起又是12点，那把两次太阳中天的间隔按一定的规则命名，就有了一日当中的时间。具体的计算实在太庞杂，在此按下不表，如果有兴趣还请追问。月和年大体的思路也是一致的~但是，随着科学的发展，历法和天象也在逐渐脱钩。比如我们熟悉的公历，月已经只是一个时间单位，而和月相无关了，和依然考虑月相的农历的差距显而易见。因为在现代生活中，月相如何对绝大多数人已经无足轻重，能够说出今天农历初几的，除非春节几天绝对是寥寥可数的吧。因为地球自转在不断减慢，所以以此为基础指定的天文历的秒并不完全固定。这对于日常生活当然毫无影响，但是对于精密的仪器这点偏差是非常要命的。所以，现在已经把秒的标准交给了原子。但是，由于天文学依然在人类生活中起着举足轻重的作用，引入了闰秒这一概念使得原子钟可以和天文钟保持一致。