时间和坐标系统课件
39页1、授课内容,时间系统 坐标系统,1.1 时间是什么,时间是上天赐予每个人最宝贵、最公平的财富!,1.1 时间是什么,物理学中的时间:事件过程长短和发生顺序的度量,包括时段和时刻两个概念。,爱因斯坦的相对论认为:时间与空间一起组成四维时空,构成宇宙的基本结构。广义相对论预测质量产生的重力场将造成扭曲的时空结构,并且在大质量附近的时钟之时间流逝比在距离大质量较远的地方的时钟之时间流逝要慢。,相对论成功解释了水星近日点进动现象。星近日点进动又成为广义相对论最有力的三个天文学验证之一。,1.2 时间的度量,时刻 = 时间基准原点 + 时间步长*步数,时段 = 时刻n 时刻m,时间基准原点的选取:公元,时间步长的选择的基本要求:精确,均匀,时间步长的选择:基本方法是测量物体的运动。随着人类科学技术的发展,观测手段的变化,在不断更新。,1.3 航天中时间的重要性,时间的准确。航天器运动速度快,差之毫厘,失之千里,时间的均匀。航天器在轨运行时间长,小错积累成大错,时间的同步。航天系统包括在轨航天器和多个地面测控站,需要天地大系统的时间同步。,1.4 航天中的时间,航天中常用的四个时间:恒星时,太阳时(
2、协调时),动力学时,原子时,恒星时(太阳时)都是以地球自转为基础定义的时间系统,一天为基本单位,一天为当地子午面连续经过恒星(太阳)的时间间隔。,1.4 航天中的时间,讨论问题1:恒星时和太阳时是否相同?,恒星时和太阳时是不同的。因为恒星在天空中的位置是固定不动的,太阳相对地球的位置是变化的(地球的公转)。,1个太阳日 = 1个恒星日+3分56秒。,1.4 航天中的时间,如果地球自转速度均匀恒定的,则恒星时和太阳时都可以作为一个完美的时间间隔。,岁差:太阳和月球对地球赤道隆起的引力作用造成的,引发地轴相对于惯性空间的转动,称为日月岁差。周期大约为26000年。同时太阳系行星也会造成黄道面相对惯性空间的转动,称为行星岁差。日月岁差约为行星岁差的500倍。 仅考虑岁差的地球自转轴称为平天极,对应的赤道面为平赤道面。,1.4 航天中的时间,章动:月球围绕地球公转导致地球自转轴绕平天极左右摇摆的现象,周期约为18.6年,振幅为9.21秒。 考虑岁差和章动的地球自转轴称为真天极,对应的赤道为真赤道。,岁差和章动描述了地球自转轴在惯性空间的不稳定。,1.4 航天中的时间,极移:地球瞬时自转轴在地球
3、本体内的运动。 1765年,欧拉在假定地球是刚体的前提下,最先从力学上预言极移的存在。 1888年德国的屈斯特纳才从纬度变化的观测中发现极移。,1.4 航天中的时间,天阳时:当地子午面连续通过太阳的时间为一个天阳日。 1day = 24h 1h = 60min = 3600 s 1day = 360 1h = 15,视天阳时:当地子午面连续通过真实的太阳的时间。(不均匀,为什么?),平天阳时:当地子午面连续通过虚拟太阳(运行在赤道,速度均匀)的时间。,时间时(universal time,UT):格林尼治的平太阳时。UT0(通过全球多个地面站测量得到),UT1(考虑了极移的修正),UT2(考虑了季节的修正),1.4 航天中的时间,恒星时:当地子午面连续通过恒星为一个恒星日。,恒星时(Sidereal Time,ST)通过与春分点之间的角度来计算。与平春风点的角度为平恒星时(Mean Sidereal Time,MST),与真春风点的角度为真恒星时。,相对于2000年1月1日12时(J2000)儒略日,1.4 航天中的时间,儒略日:由公元前4713年1月1日中午12时开始所经过的天数,多
4、为天文学家采用,用以作为天文学的单一历法,把不同历法的年表统一起来。儒略日是由法国学者Joseph Justus 于1582年所创。,(year,mon,d,h,min,s)-JD 1900到2100,1.4 航天中的时间,课堂练习:已知1996年10月26日下午2:20(UT1),计算儒略日JD。,JD= 2450383.097222222,JD = 367*yr - floor(7*(yr+floor(mo+9)/12)/4) + floor(275*mo/9) + d + 1721013.5 + (s/60+min)/60+h)/24,J2000 = 2451545,1.4 航天中的时间,课堂练习:计算东经50在1996年10月26日下午2:20(UT1)的恒星时。,MJD = (JD - 2451545.0)/36525; GMST = 67310.54841 + (876600*3600 + 8640184.812866)*MJD + 0.093104*MJD2 -6.2e-6*MJD3 tem = mod(GMST,86400); thita = tem/240+ 50,T
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