412 钟表时刻与地方经度

时刻不仅因量时天体而不同，对同一量时天体，时刻还因地方经度而不同。因为时刻是以天体的时角度量的，而时角的度量是以午圈为始圈的，那么，地球上不同经度的地方，都有自己的午圈，它们的时刻便各不相同。这一点对恒星时、视时和平时都是一样的。

§412-1 地方时与世界时

按本地经度测定的时刻，统称地方时，包括地方恒星时，地方视时和地方平时。地理教科书上所说的地方时，通常是指地方平时。地方时因经度而不同，较东的地方，有较快（时数较大）的地方时。两地之间地方时刻之差， 就是它们的经度差（倒过来说，这就是经度测量的基础）。经度每隔 15°， 地方时刻相差 1 小时；经度相差 15′，地方时刻相差 1 分。例如，北京和西安的经度，分别是 116°19′E 和 108°55′E，两地的经度差是 7°24′， 时刻相差 29 分 36 秒。当北京地方时刻为正午 12 点时，西安的地方时刻为 11

时 30 分 24 秒。

须要特别指出的是，地球上的东西方向是无限方向。从理论上说，经度不同的两地是互为东西的，因此，在时刻上也是互为迟早的。已知某一经度的地方时，求知另一经度的地方时，在不考虑日期差异的情况下，向东推算和向西推算，其结果都是一样的。例如，已知 120°E 的地方平时为 20 时正， 求知 120°W 的地方平时，向东推算要进 8 时，向西推算则退 16 时，其结果分别都是 4 时。但如果既推算钟点，又考虑日期，就得人为地把东西方向看成有限方向，以免发生日期混乱（详见§412-3）。

地方时的意义是显而易见的。它的时刻同当地的天象相联系，也符合当地人们的起居和生活习惯。人类曾经长期使用地方时。早期使用的是地方视时，以后，地方平时取代了地方视时。随着近代交通事业发展和地区间联系的日益频繁，地方时各自为政的缺陷就显得日益突出。广大地区间需要有时间上的“共同语言”，科学研究工作，特别是天体运行的观测和推算工作， 需要有一种全球通用的时间。这就是世界时，即格林尼治时间。从 1767 年开始，它作为一种国际通用的时间，在最早的天文历书中出现。它首先是为航海定位服务的。世界时本来是格林尼治视时，1834 年改为格林尼治平时。

世界时与地方时之间的换算很简单，因为各地与格林尼治的经度差，即为它们本身的经度。

§ 412-2 标准时

有了世界时，地方时的缺陷并未完全消除。地方时各自为政，固然缺乏其统一性；但世界时全球划一，又缺乏其地方性，不符合广大地区人民的生活习惯。为此，人们需要在全球范围内建立一个既有相对统一性，又保持一定地方性的完善的时间系统。1884 年在华盛顿举行的国际经度会议，在平太阳时范畴内，建立了世界标准时制度，以解决各个地区内部在时间上各自为政的问题。

标准时制度包括两方面的内容：划分标准时区和设立日界线。因为一个标准的时刻，不但要有标准钟点（几时几分），而且还要有标准日期（某月某日）。标准时区的划分，是为了确定标准钟点，以避免钟点的混乱；设立日界线，是为了确定标准日期，避免引起日期混乱。这二者相辅相成，既不能相互代替，也不会彼此矛盾。比较起来，标准时区和标准钟点的问题，涉及到任何时间和地点；而日界线和日期混乱问题，只是标准时推算中的问题。

国际经度会议所划分的标准时区，只作理论性的规定。这样的时区，叫做理论时区。目前世界各国实际采用的标准时区，在具体做法上往往不同于理论时区，称为法定时区。按理论时区确定的标准时，叫做区时；按法定时区确定的标准时，叫做法定时。前者是后者的基础，后者则是对前者的变通。分述如下：

（一）区时 理论时区是按经度划分的。如图 4-41 所示，根据一日分为24 小时的历史传统，全球分为 24 个时区，每一时区跨经度 15°，并编有时区的号码。本初子午线所在的时区为中区（即零区），跨东西经各 7.5°。中区以东依次为东 1 区、东 2 区⋯⋯东 12 区，它们的中央经线分别为东经

15°、30°⋯⋯180°；中区以西依次为西 1 区、西 2 区⋯⋯西 12 区，它们

的中央经线分别是西经 15°、30°⋯⋯180°。其中，东 12 区和西 12 区是

两个半时区，叠加为 12 区。每一时区的东西界线（亦即相邻两时区的界线） 距各自中央经线都为 7.5°。各个时区采用各自中央经线的地方平时，为全区统一的标准时间，这就叫区时。区时同各该时区东西界线上的地方平时的差值，皆为半小时。这样，在每一时区内部，既消除了时间上各自为政的弊端，也不致使钟面时刻与太阳光照严重违失。

图 4-41 理论时区与理论日界线

各地的区时差异，就是它们所属时区的标准经线的地方平时的差异，是地方时问题的一个特例。按区时计算，相邻两时区之间，时刻相差为完整的1 小时；任意两时区的区时之差，等于它们之间相隔的时区数之差。较东的时区，其区时较快。根据这样的关系，只要知道世界时或某一时区的区时， 便能推知其它任何时区的区时。

在时刻同经度的关系上，区时显然不同于地方时。地方时直接决定于经度：任何两地的经度差，都等于它们的地方时刻之差。区时则不然，两地的区时之差，决定于它们的时区之差，而不直接决定于两地的经度。例如，115

° 和 125°E，两地经度相差 10°，但它们属于同一时区（东 8 区），因而有相同的区时；而 110°E 和 120°E 两地，经度同样差 10°，而区时相差 1 小时（因前者属东 7 区）。

（二）法定时 区时是理论上的标准时，时区都以经线分界，适用于海上。在陆地上，时区界线通常被自然或行政疆界所代替。许多国家为了自身的便利，在制定标准时时，要根据具体情况，对理论上的标准时进行各种调整。它们被称为法定时，因为这种时间及其适用范围，通常是由国家的立法机关或政府当局以法令形式制定和颁行的。法定时所采用的标准经度，大多也是区时的标准经度。例如，美国的东部时区，就其东西界线来说，完全不同于理论时区；但它的标准经度与西 5 区相同（75°W）。然而，不少国家的法定时的标准经度，与区时的标准经度迥然不同。这方面的情形是五花八门的（参见《世界时区图》）。

——许多西方国家的法定时，比它们所在时区的区时快 1 小时 如前苏联境内所有时区，都采用各自东邻时区的区时。英国原是格林尼治时间的故乡， 但它曾长期不用中区的标准时；爱尔兰、法国、比利时、荷兰和西班牙等国家，也都采用东 1 区的标准时。

——亚洲某些国家，根据本国所跨的经度范围，采用半时区。它的标准经度同理论时区相差 7.5°。如伊朗采用东 3.5 区，阿富汗采用东 4.5 区，

印度和斯里兰卡采用东 5.5 区，缅甸采用东 6.5 区。此外，如北美加拿大的

纽芬兰也采用半时区。

——澳大利亚的情形较为特殊。它根据本身的地理条件和人口分布特点，同时采用两种不同的标准时。其东部和西部分别采用东 10 区和东 8 区的标准时，并把这两个时区的范围略向中部扩展。中部是干旱的沙漠，人烟稀少（故时区范围缩小），为了使中部地区到人口稠密的东部地区的时间变化不致过于突兀，所以不用东 9 区标准时，而改用东 9.5 区标准时。

——世界上还有少数地方，既不按照本时区的标准时，也不采用半时区的标准时，而是“任意”确定它的标准时。尼泊尔是唯一这样做的主权国家。它的法定时与格林尼治时间相差 5 时 45 分。

——我国实行单一的法定时，即北京时间①。在天文上，北京时间是东 8 区的区时，即 120°E 的地方平时，而不是北京（116°19′E）的地方平时。所以，不能认为它是“北京的”时间。

——此外，高纬度（和中纬度）的许多国家，为了充分利用夏季的太阳光照，节约照明用电，而又不变动作息时间，实行所谓夏令时，即在夏季到来前，通令把时针拨快 1 小时，即采用比区时（或法定时）提早 1 小时的时

间；到下半年秋季来临时，再把时针拨回 1 小时，恢复原状。实行夏令时的

日期，一般是 4—9 月（北半球）或 10—3 月（南半球）。我国曾于 1986 年开始实行夏令时。在夏令期间，北京时间改称北京夏令时。1992 年中止实行。

§ 412-3 日界线和日期进退

日界线也叫国际日期变更线。它的设置是为了避免日期混乱。日期混乱问题，是在下列两种情形下产生的：

——环球航行中发生日期混乱：当年麦哲伦率领他的船队，自西班牙启程向西航行（他的目的地却是东方）。三年后，当幸存者的船只回到始发港时，发现航行日志上记载的日期，比岸上的日期“少”掉 1 日。这在当时曾引起一场轩然大波。造成这一混乱的原因是，船舶在向西行进中，视午的物理时刻逐日推迟，即每天都在推迟中午的到来。按这种被延长了的昼夜来计算日子，在绕行地球一周后，便要减少 1 日。反之，若船舶向东航行，视午

的物理时刻逐日提早，昼夜缩短，环球一周后，日期便会“多”出 1 日。如

果没有适当的措施，每绕行地球一周，日期便差 1 日。这就造成日期的混乱。

——时刻换算中出现日期混乱：时刻换算不可避免地要涉及日期问题。已知一地的时刻，推算另一地点的时刻，向东推算和向西推算的结果，虽然得到的钟点相同，但日期却相差 1 日。例如，己知北京时间（东 8 区）为 6

时，求当时的华盛顿（西 5 区）时间？向东推算进 11 时，华盛顿时间为同

日 17 时；向西推算退 13 时，华盛顿时间为昨日 17 时。若不采取适当措施，

① 我国标准时制始于 1901 年，当时采用东 8 区区时为沿海各地通用时间，名为海岸时。其后，内地各铁路如京津、京汉等线与长江一带地方也相继采用。1919 年始定标准时区。全国分五个时区：（1）中原时区，以 120°E 经线时刻为准，（2）陇蜀时区，以 105°E 经线时刻为准，（3）新藏时区，以 90°E 经线时刻为准；此外，在东西边缘地区加设两个半时区：（4）长白时区，以 127°30 ′E 经线时刻为准，（5）昆仑时区，以 82°30 ′E 经线时刻为准。 现在全国通用北京时间，不分时区。采用单一时间的优点是，统一各地区时间，不必互相换算；但也有不便之处，即在同一钟表时刻，东西各地太阳光照差异太大，因而有不同作息时间。 经国家有关部门批准，新疆维吾尔自治区自 1986 年 2 月起，实行“新疆时间”，即东 6 区区时或 90°E 的地方平时；当地称“乌鲁木齐时间”，主要用于民用的作息时间，铁路、民航和邮电等部门，仍用北京时间。

向东推算总比向西推算超前 1 日。这也引起日期的混乱。

为了避免在环球航行中发生日期混乱，必须在向东航行一周中，把日期退回 1 日；在向西航行一周中，把日期推进一日。为避免在时刻换算中发生

日期混乱，必须在向东推算时把日期退回 1 日；或者在向西推算时把日期推

进 1 日。日期进退的界线，就叫日界线或国际日期变更线。如果仅仅为了解决日期混乱的问题，日界线可以安在任何一条经线上。显而易见，180°经线是它的最佳选择。180°经线纵贯太平洋中部，为了避免它通过岛屿，给当地居民带来日期变更的麻烦，日界线有三处偏离 180°经线：在俄罗斯西伯利亚的东端向东偏离；在美国阿留申群岛以西向西偏离；在 5°S－51°30°S 之间向东偏离，使斐济群岛和汤加群岛等全部属于东 12 区。这是因为，西伯利亚采用俄罗斯的日期，而阿留申群岛采用美国阿拉斯加的日期；斐济和汤加历来采用新西兰的日期。（参见《世界时区图》）

日界线的设置，把时区的排列，变无限方向为有限方向，分出了最东时区和最西时区。日界线西侧的东 12 区，成了全球最东的时区，它的时刻最

早；日界线东侧的西 12 区，则成了全球最西的时区，它的时刻最迟①。

经日界线划分之后，东 12 区和西 12 区之间发生了微妙的变化：二者既属于同一时区（它们有相同的钟点），又是相隔最远的二个时区（一个在极东，一个在极西，它们相隔 24 个时区，日期相差 1 日）。东 12 区比西 12

区要早 1 日。因此，船舶和飞机在越过日界线时，要变更日期：自东 12 区向

东经过日界线，日期要退回 1 日；反之，自西 12 区向西经过日界线，日期要

跳过 1 日。（参见《世界时区图》）

有了日界线，并在过日界线时进行日期进退，环球航行和时刻换算就可以避免日期混乱。在上例中，华盛顿所在的西 5 区，只能被看作位于北京所

在的东 8 区之西。因此，华盛顿的时刻，只能是迟于北京时间 13 小时，而不

是早于北京时间 11 小时。但是，推算的方法可以有两种：既可以向西推算， 也可以向东推算，只要在越过日界线进行日期进退，其结果完全相同。例如， 自北京向西推算，退 13 时，不经过日界线，华盛顿时间为昨日 17 时；若向

东推算，进 11 时，为同日 17 时，因向东越过日界线，退 1 日，华盛顿时间

仍为昨日 17 时。两种推算途径结果相同，避免了日期混乱。

§ 412-4 地球上的日期

世界通常同时存在两个不同的日期：一部分已进入“今天”，另一部分仍滞留在“昨天”。划分昨天和今天的是另一条日期分界线——夜半线，即正在经历 24 时（或 0 时）的那条经线。夜半线随地球的自转而向西漂移，它所到之处，即由昨日的午夜进入今天的凌晨。如果说，日界线是人为的日期分界线，那么，夜半线便是日期的自然增进线。以夜半线为界，世界分为不同日期的东西两部分：夜半线以东，日界线以西是“今天”；夜半线以西， 日界线以东是“昨天”。任何时刻，前者总比后者超前 1 日。试列表比较如下：

图 4-42 世界①本图曾先后发表于《地理教学》1984 年第 5 期 和《地理教育》1986 年第 6 期 。时间资料订正至 1990 年。②上缘所注理论时区，“+”表示东时区，“-”表示西时区。③适用于陆上的网种符号，表示各国实际采用的标准时——法定时。④下缘所列的钟面，表示不同理论时区在格林尼治

① 这里所说的最东和最西，是人为的，且仅指时区而已。日界线并不改变东西方向是无限方向的实质。

平时为正午时的区时。⑤我国新疆维吾尔自治区的民用时为+6 区时。⑥俄罗斯东端原采用+ 13 区，据《苏联教师地图集》（1983）所载时区图，已并入

+12 区。

当夜半线降临日界线时，新的一天从这里诞生。如果我们把这一天叫做“今天”，那么，随着夜半线的西移，“今天”的地盘不断扩大，“昨天” 的范围逐渐缩小。等到夜半线再度与日界线重合的瞬间，“昨天”宣告结束， 全世界同属“今天”：日界线西侧（东 12 区）是今晚 24 时；日界线东侧（西

12 区）是今晨 0 时。就在这同一瞬间，又开始了新的一天⋯⋯如此往复循环。

我国位于世界的东方。我们使用的北京时间是东 8 区区时。在我们以东

是浩瀚的太平洋，只有 4 个时区，即东 9 区至东 12 区。除了每天夜间 20 时

至 24 时外，我们都处在夜半线以东。所以，除了朝鲜、日本、澳大利亚和新西兰等国的日期，有可能比我们早进入“明天”外，其它国家的日期，不是今天就是昨天，而不会是明天。

§412—5 从世界时到协调世界时

世界时（universal time， UT）是全球通用的时间。从 1925 年以后， 各国《天文年历》都以格林尼治子午线为准，其地方平时在天文测量中具有特殊的作用。

世界时是以地球自转为基准的。自从石英钟问世后，地球自转的不均匀性逐渐表现出来。这种不均匀性给许多需要高精密时间的部门带来了麻烦。例如，《天文年历》中计算天体位置用的是均匀的时间，因为在力学定律中， 作为自变量的时间是均匀的。但是实际观测中用的却是非均匀的平太阳时。这样一来，理论计算同观测结果就不能完全符合。为了解决这个问题，国际上在 1956 年就对原来的世界时进行了一系列改革。改革后的世界时分为三种：直接根据地球自转的世界时称为 UTO，UTO 经过极移订正后成为 UT1，UT1 再经过地球自转的季节变化订正便成为 UT2。这些改革都是有成效的，但没有解除世界时同地球自转的联系。

为了摆脱地球自转不均匀性对时间的影响， 1958 年，国际天文学联合会决定，自 1960 年开始，用历书时（ephemeric time，ET）取代世界时，作为基本的时间计量系统。历书时以地球公转为基准，以历书秒为单位。它的优点在于，采用不变的历书秒长，天文推算和天文观测结果相一致。但是， 用天文方法测定历书时，其精度不高。它仅通用 7 年，到 1967 年又被原子时所取代。

原子时（atomic time， AT）是由原子钟导出的时间，它以物质内部的原子运动为基准，是空前精密的时间系统。国际天文学界于 1967 年定义了原子秒，并在此基础上建立国际原子时（LAT）。

原子时的秒长有极高稳定性，但它的时刻却没有实际的物理意义。与此

相反，世界时的秒长虽不固定，但它的时刻对应于太阳在天空中的特定位置， 反映瞬时地球在空间的角位置。这不仅同日常生活相关，而且对于大地测量、天文导航，以及对人造卫星和宇宙飞船的跟踪观测等工作，具有重要的实际应用价值。这些部门需要世界时的时刻；而精密校频等物理学测量，则要求有稳定的时间间隔，即原子秒长。时间服务部门要同时满足性质迥异的两种要求，需要寻找一个两全其美的办法。最终是物理学家向天文学家作了让步， 同意用一种介乎原子时和世界时之间的时间标准来播发时号。它以原子时为基础，但在时刻上尽量接近世界时。这就是说，“地球钟”不能随意拨动， 只好拔动原子钟，让它尽量靠近地球钟。这种时间标准，实际上是原子时的秒长与世界时的时刻相互协调的产物，故称为协调世界时（coor dinated universal time， UTC）。具体的协调方法有两种：

一种方法是调整原子钟的速率，将原子秒长每年订正一次，使它的长度接近当年的平太阳秒长，在一年内保持不变，并使协调世界时与世界时的时刻差值，保持在 0.1 秒以内。

60 年代采用的是这种方法。但调整原子钟速率，意味着协调世界时的秒长还是不固定。每年要改变秒长的值，也太不方便。这是物理学家和计量学家所坚决反对的。于是， 1972 年起改用新的协调法。

另一种方法是拨动原子钟的指针。它保持原子时的秒长不变，而对它的时刻则按实际情形适当进行调整。一方面，协调世界时同原子时的差值总是完整的秒数，秒以下的小数始终保持同原子时一样。做到这一点，协调世界时的秒长，严格地等于原子秒。另一方面，协调世界时与世界时的差值，始终保持在±0.9 秒以内。超出这个限度时，便仿照历法上的置闰，在协调世界时中插入一个跳秒，即它对原子时的差值跳过 1 秒。跳秒也叫闰秒，或增

加 1 秒（正闰秒），或减少 1 秒（负闰秒），以适应地球自转速度的变化。

闰秒一般被安排在当年 12 月 31 日或 6 月 30 日的最后一分钟的末尾。由于地球自转总趋势是不断变慢，平太阳秒变长，所以，通常情形下的闰秒是正闰秒。通过闰秒的安排，协调世界时的时刻始终接近世界时；而它同原子时的差值，则跳跃式地增大。用这样的办法，既保持“秒长均匀”，又达到“时刻接近”。具体调整工作由国际时间局根据观测资料确定，并提前发出通知。从 1979 年起，国际上决定用协调世界时取代格林尼治时间，作为国际无线电通讯业务中的标准时间。

复习与思考

●某恒星的时角为 14h22m，它的赤经是 13h02m，试求观测时刻的恒星时。

●比较视太阳时和平太阳时。何谓时差？时差为什么有周年变化？具体如何变化？为什么视太阳日长度的最大差值仅为＋30 秒至－21 秒，而时差的极值可达＋16.4 分至－14.4 分？

• 11 月 1 日，时差为＋16m，问：这一天从日出（视太阳）到正午（平午）和从正午到日落，这两段时间的长度相差多少？

●两地的经度差，等于太阳时之差呢？还是等于恒星时之差？（两者都是）

●乌鲁木齐（87°31＇E）与北京（116°19＇E）的地方时刻之差是多少？

●当北京的恒星时为 8h45m 时，某地的恒星钟指在 5 时 30 分，问：该地的经度是多少？

●为什么要建立世界标准时制度？它包括哪些方面内容？如何划分时

区？什么是区时？在时刻与经度的关系方面，区时如何不同于地方时？

●什么是法定时？什么是“北京时间”？它是否就是“北京的”地方平时？

●何谓日界线？它为什么要按在 180°经线上？怎样在日界线上进行日期进退？

●一艘航轮在 11 月 6 日（星期六）驶离上海，于 11 月 23 日（星期三） 抵达旧金山，问：这艘航轮在海上过了几昼夜？另一艘航轮在 10 月 12 日（星期三）早晨离开旧金山，刚好经过 16 昼夜到达上海，问：这艘轮船到达之日是几月几日，星期几？

●什么是协调世界时？它同谁“协调”？为何要“协调”？如何“协调”？