秒定义及时频计量单位

秒定义及时频计量单位第一次科学的定义秒长是 1820年从地球自转周期导出的平太阳秒，一直使用到 1960年。随后是从地球公转周期导出的历书秒，仅仅使用到 1967年就被原子秒取代了。每次定义的变迁，都是由于找到了更稳定的周期性运动。本节重点介绍原子秒。一、平太阳秒平太阳秒是以地球自转周期为基础导出的时间基本单位。 其准确性取决于地球自转的稳定性。以真太阳为参照物观测地球的转动得出的秒称为真太阳秒。地球上的观测者所在点与地球自转轴所在的平面称为子午面。 地球自转期间真太阳穿过子午面的时刻称为太阳对该观测者的中天。显然，地球每自转一周，中天将出现两次。观测者上方的中天称为上中天，下方（在地球的另一面）的中天称为下中天。真太阳连续两次上(下)中天的间隔称为一个真太阳日。由此得：86400真太阳日真太阳秒=如果地球除自转外，再无其他运动，则一个真太阳日就等于地球自转的周期。但实际上，地球在自转的同时还绕太阳公转，这样在第一次上中天开始地球自转一周后，第二次上中天尚未到来，地球还需继续转一个角度才到达第二次上中天。由此造成下列结果：真太阳日=地球自转周期+ΔT（θ）其中θ即为多转的角度，近似等于地球在公转轨道上在地球自转周期内相对太阳扫过的圆心角，ΔT(θ)为转过此圆心角所用的时间。如图 2-1所示。图 1-1真太阳日与地球自转周期的关系地球公转的轨道是一椭圆，故其公转的角速度是不断变化的，这就造成每一真太阳日内的ΔT(θ)值均不一样，在近日点处最大，远日点最小，两者之差约51秒。由此得出的真太阳秒也就不够均匀，即不够稳定。1820年，法国科学院决定用一年内真太阳秒的平均值作为时间基本单位，称为平太阳秒，即平太阳日=一年内所有真太阳日的平均值=地球自转周期+)(θT∆)(θT∆为ΔT(θ)在一年内的平均值86400平太阳日平太阳秒 =这是历史上第一次给秒进行科学定义。显然，平太阳秒比真太阳秒稳定，且取决于地球自转周期的稳定性。但这样定义的秒在复现上比较困难。一是需观测一年，二是观测误差较大，因为真太阳对观测者是一大的发亮的圆面，很难对准圆心。到 1886年国际天文学会对平太阳秒的定义进行修正，其量值与上述的定义值完全一样，但易于复现。其含意如下。假定空间还存在另一个太阳，地球自转的同时，在一个圆形轨道上绕其公转，公转轨道的平面与地球赤道平面重合，公转的角速度等于绕真太阳公转时一年内角速度的平均值。这一假想的太阳称为平太阳。于是：平太阳...