那些想要更精确的时间测量的人不得不观测太阳在天空中的位置。地球上几乎所有的人在天黑的时候睡觉,天亮的时候活动。太阳告诉我们这一切何时发生。记录这一点的最好的发明之一是日规。它的目的是帮助那些使用它的人保持极高的精确度。在很大程度上,它都是极其准确的。几乎相当于我们现在的手机和闹钟。
为了获得几乎精确的时间测量,天文学家们会将目光投向子午线。所谓子午线,就是在递球上穿过两极和天顶的圆圈。当你能够辨认出穿过地平线上的子午线的太阳时,你就能知道已经是中午了。当同样的事情发生在相反的方向,但低于地平线时,午夜就已悄悄到来。
8. 人们意识到太阳并不是最准确的计时方式。原因有如下几个:地球的轨道是日食,不是圆圈。太阳是你会聚焦的一个点且被遮挡的原因。正因为如此,地球在轨道的一部分会靠近太阳,在另一部分会移动得更远。然后,地球会在离太阳最近的那段时间继续加速,当它在轨道上离太阳最远的那部分时,它则会放慢速度。
另一个原因则需要我们关注黄道,因为它倾斜了23.5度。这是与赤道有关的。大部分太阳围绕秋分的运动方向是南北方向,而不是东西方向。冬至期间逐日向东移动的速度比春分时快。正因为如此,它更像是地球在正常自转,而不是在黄道运动中。巨蟹座的北回归线和摩羯座的北回归线就是很好的例子。当太阳在赤道上空时,它的运动速度很慢。当它越过上面提到的两个热带地区时,它开始移动得更快。
他们能够通过创造“平均太阳”来解决这个问题。平均太阳是指如果太阳是均匀的,太阳围绕地球旋转的速率。它以恒定的速度移动,是一种更好的保持准确时间的方法。这样,人们就可以保持时间,而不必考虑所有会导致时间略微改变的变量。当然,要想找到一种方法来跟踪所有这些变量是不可能的。
你可能听说过这个术语:太阳日。这是太阳相继穿过平均太阳的子午线的时间间隔。这一时间被测得恰好是24小时。这一天应该完全等同于太阳系正常的一天。我们对时间的感觉可以与太阳日联系在一起。
9.不同季节的平均太阳系时间和表观太阳系时间可以相差15分钟。时间方程式就是所说的这种差别。天文学家已经绘制出图表,让你可以修正这个时间方程式。要做到这一点,你必须使用日规。它将是表观太阳系时间减去平均太阳系时间。这应该会给你一个误差范围,你可以用日规来计算出合适的时间。
时区的发明是为了帮助那些处理商业和运输事务的人更容易做到这一点。这对那些正在交流的人也是一个很大的帮助。所有的时钟都设置为太阳系的平均时间。不过,首先,你必须确保子午线穿过该时区的中心,才能准确。地球由24个时区组成。其中四个时区位于美国各地。这四个时区导致西海岸和东海岸之间有3小时的时差。
恒星时是你根据恒星而不是太阳来测量时间的时候。天文学家一直在关注这一点,而不是用太阳来测量时间。在你凝视天空之前,你可以利用这个恒星时来帮助你瞄准望远镜。几乎每个天文学家在观星时都会有一个恒星钟可用。所谓恒星时,就是一个物体在子午线上的正确升角。除了天文学家,航海家一直受益于恒星时。他们在长久的旅行中已有它的陪伴很久了。它可能对你我没有多大用处,但这并不意味着它没有一个非常明确和有用的目的。