时间与经度的关系
我们都知道,一条由北而南通过某地的线叫做该地的子午圈。更确切些说,地球表面上的子午圈便是由北极至南极之间所作的半圆。这种半圆从北极向各方散开,因此我们可以把这线画到任何地方去。格林威治皇家天文台(Royal Obser-vatory at Greenwich)的子午圈是当今国际公认的经度计算的起点,而欧美大部分的钟表时间也是依此标准而定的。
相对于某地地上子午圈的还有天上的子午圈(即地上的子午圈在天球上的投影),从天的北极起始通过天顶,在最南一点与地平相交,再往南直达南极。既然地球绕着轴旋转,它也就把地上的跟天上的子午圈一起连带着旋转,因此,天上的子午圈在一日之内经过整个天球。在我们看来的现象却是天球上的每一点在一日之内都要经过子午圈。
中午便是太阳通过子午圈的时刻。在现代计时工具出现以前,大家都依照太阳定钟表。可是因为黄道的倾斜角与地球绕日轨道的偏心率,太阳每次经过同一条子午圈前后所间隔的时间是不完全相等的。结果,假如钟的时间准确,太阳便有时在正午12点钟以前,有时又在以后通过子午圈。如果明白了这个道理,便不难区分视时(apparent time)与平时(mean time)了。视时是依太阳而定的每日长短不等的时间;平时是依钟表定的每日之内完全不差的时间。两者之间的差别便叫做时差(equation of time)。它们相差最多的时候约发生在每年11月初和2月中。11月初,太阳在12点前16分钟经过子午圈;在2月中,却又在12点以后14分钟经过子午圈。
为了定出平时,天文学家想象出一个平太阳(mean sun)的概念。平太阳是永远顺着天球赤道运行,因此每次经过同一子午圈间隔的时间完全一致,也因此有时在真太阳之前,有时又落后了。这个想象出的平太阳就可以确定每天的时间。如果不管真实情形,只按照眼见的景象说起来也许更为明了,那么我们先想象地球是静止不动的,平太阳绕着地球转,陆续经过各地的子午圈。这样我们便要想象着“中午”永远环绕世界周游了。在我们的纬度上,它的速度只不过是每秒300米左右;这就是说,假如我们所在的地方正是中午,1秒钟后,向西300米的地方便是中午,再过1秒钟又西移300米,依此类推下去,过了24小时后中午又回到我们这儿来了。这种情形的最显著的结果便是:任何两个在不同子午圈上的人不可能处在相同的时间。我们向西方旅行,便要不停地觉得我们的表比当地的表走得快,反之,向东方旅行,我们的表又太慢了。这种不同的时间便叫做“地方时”(local time)。