4.計時方法

我們應該已經熟悉了身邊各種各樣的鐘表，但是它所指的時間到底有什么意義呢？我個人認為，只有很少一部分人能夠解釋“現在是晚上19點”到底什么意思。難道就是說指針指向“7”？那么“7”究竟有何意義？它代表著從中午之后已經過去了一天的。然而，這個中午又是什么意思？一個晝夜又是什么意思？

俗話說的白天和黑夜就是一晝夜，也就是地球以太陽為參照物，自轉一圈的時間：以天頂（觀測者正上方）和地平線正南連線，觀測太陽中心連續兩次經過連線的時間。這個時間并非一成不變，時早時晚，所以依據這個時間斷定正午并且校驗鐘表顯然不可取，經驗豐富的鐘表匠也無法使鐘表時間和太陽運行時間完全一致。100年前，巴黎的鐘表匠們還曾在招牌上寫著“太陽的指示欺騙人”。

當然，我們的鐘表是按照想象的太陽來校準的，這個太陽沒有太陽的功能，只是幫助我們校準鐘表而已。現在假設有一個這樣的天體，它繞地球做勻速圓周運動的時間正好和太陽繞地球一周（實際上并不是這樣，只不過需要假設成這種情況）的時間相同，我們把這個假設天體叫作“平均太陽”。于是，它在經過上述的連線時的時刻被叫作“平均中午”，兩個“平均中午”的間隔就是“平均太陽日”，自然，這些時間都叫作“平均太陽時間”，我們所使用的鐘表都是參照這個時間來的。當然，日晷等依靠影子來計時的物品自然不是利用了“平均太陽時間”，而是實際的太陽時間。

當看到上邊關于“太陽經過連線時間不同”一說，讀者們可能會覺得地球自轉速度不均勻，不然為何太陽日不相等呢？然而，地球自轉確實是均勻的，太陽日不等是由于地球的公轉，地球的公轉不是勻速的。

如圖6，我們可以來看一下公轉為何會影響晝夜的長短。

左邊位置箭頭表示地球自轉的角速度方向。此刻可以看出A點正對太陽，是處在中午的。然而，在右邊的位置，A點相對地球來說是和左邊位置相同的，但是A點此刻并不是正午，太陽也沒有在A的正上方。如果A點要等到正午，須得再過一段時間。

這就說明，兩個真正的“太陽中午”之間的間隔比地球自轉周期長。當然，如果地球公轉是勻速圓周運動，那么二者就應該一致了，然而并不是，差額也能計算出來。雖然說這個差額很短，但是累積起來就顯得很重要了。現在我們規定1太陽日（也就是平均太陽時間）為24小時，則1個地球公轉周期內，包含了太陽日。然而，在1個地球公轉周期內，地球卻自轉了周，于是，每個自轉周期真正的時間為：

其實這個周期正好是地球繞恒星（任何恒星）真正的一晝夜，這樣的一晝夜被稱作“1恒星日”。

于是，每個恒星日比太陽日都短3分56秒，約4分鐘。

當然，這個時間差值也并非一成不變，由于地球的公轉并非勻速且地球自轉軸和公轉軌道平面并非垂直，導致不同日子里，實際太陽時間和平均太陽時間差值不同，某些時候甚至相差大約15分鐘。而且，一年之中，實際太陽時間和平均太陽時間相同的日子只有4天，分別為4月15日、6月14日、9月1日、12月14日。

除此之外，實際太陽時間和平均太陽時間相差最長的日子是2月11日、11月2日。

這兩天內，二者相差大約15分鐘。圖7中可以很明顯地看出二者之間的差值變化情況。

此圖7名為“時間方程圖”，顯示了實際太陽中午和平均太陽中午之間的時差。平均中午為12時，但是4月1日的實際中午卻比這個時間晚了5分鐘，為12時5分。也就是說，這條曲線表示了實際太陽中午的平均時間。

1919年，蘇聯不再使用“地區時間”，而是啟用了“時區時間”，就是將地球按照經線平均劃分成24個時區，以時區中間經線的平均太陽時間為準，同一時區都應用同一時間。于是，在一個時間節點，地球上將只有24個不同的時間。當然，在啟用“時區時間”之前，地球上存在著非常多的不同時間。

在這之前，蘇聯一直使用當地的實際太陽時間。由于在不同經線上，平均中午的時間不同，實際中午的時間也不相同，這導致除了火車運行的時間使用全國通用的圣彼得堡地方時間外，其他時候每個城市都擁有自己的當地時間。于是人們根據當地平均時間以及圣彼得堡平均時間，區分了“城市時間”以及“火車時間”。當然，現在火車運行都依靠莫斯科時間了。

在關于蘇聯的這兩段內容中，我們談到了三種不同的計時方法：“實際太陽時間”，“當地平均太陽時間”，“時區時間”。其實除了這些之外，計時方法還有天文學家使用的“恒星時間”以及“法令規定時間”。

恒星時間使用恒星日計算，比平均太陽日短3分56秒。在3月22日的時候二者相同，然而這天一過，恒星時間就又比平均太陽時間長3分56秒了。

法令規定時間簡稱法定時，這種計時方法在蘇聯全年通用，然而很多西方國家卻只在夏季使用這種計時方法。法定時相對時區時間要早1小時，可以在白天較長的日子里提前作息時間，減少黑暗提早來臨時的照明消耗。這種法定時的規定非常簡單，只需要將時針統一調快1小時即可。我們提到，西方國家這種計時方法也有使用，不過他們會在春季時調快1小時，秋季時調慢1小時。

這種法定時在蘇聯一年當中都有使用，冬季同樣需要。雖說不能明顯減少照明所需能量，但是可以均衡電站的負荷，作用同樣很大。這一“法定時”是從1917年開始使用的[4]，有時甚至會調快2個甚至3個小時。當然，中途這個法令斷掉了一段時間，不過在1930年重新啟用并改成了調快1個小時。