（二十二）从零开始

日出而作,日落而息。自古以来人们就根据太阳来测定时间,日晷就是根。据太阳来测定白昼时间的工具。由于地球的自转,太阳东升西落,地面上在阳光。一下物体的影子就时刻不停地从西向东移动,因而根据物体影子的位置就可以测得时间.常见的日晷大多都是根据物体影子来测定时刻的,     

天象仪的史前史话（九）星盘及其文化

星盘（Astrolaabe）是古代天文学家、占星师和航海家用来进行天文测量的一种重要的天文仪器,也是机械模拟计算机。其用途非常广泛,包括确定和预测太阳、月亮、金星、火星等天体在天球中的位置,确定本地时间和经纬度,三角测距等。     

时间频率量的特征及其对时频系统建设的影响

分析了物理量测量中时间频率量的特点，主要有：时间的流逝性；其基准是自然基准；时间和频率既密切相关又有区别；时间频率具有最高的测量精细度(分辨率)与准确度；其计量标准可通过电磁波发播；其测量精确度与测量时间有关。另外，从基准、守时、授时、时间频率设备的研制、生产和队伍建设等方面阐发了这些特点对时间频率系统建设的影响。     

国内天文地球动力学中的潮汐研究

简要说明了天文地球动力学范畴内所研究的潮汐现象，包括由日月引潮力引起的固体潮、海洋潮、大气潮和由于地球自转轴的极移引起的极潮，以及这些潮汐对地球自转和地球自转的测量产生的效应。重点阐述中国天文学界在这一领域里的研究成果。这些研究涉及潮汐影响地球自转的机制，也就是各种潮汐效应与极移、自转速率变化和章动的关系，包括构建这类关系的理论模型，分析潮汐对它们的影响，利用中国古代丰富的天象记录计算地球自转的长期减慢，计算弹性或滞弹地球的洛夫数，依据某一地球模型计算潮汐效应或章动序列等等。研究也涉及在测量地球自转参数的不同技术中各种潮汐效应对测量结果产生的影响及其改正，并涉及与潮汐有关的观测方法的优化和数据处理过程的改进。最后介绍了中国学者所发现的脉冲星的周期和周期变率测量中的潮汐效应，尽管它们的量级甚微，但不容忽视。     

基于声表面波色散延迟线激励的高精度时间间隔测量方法的研究

高精度时间间隔测量技术对国民经济与国防建设意义重大.论述了一种新的高精度时间间隔测量方法,单次测量可以达到亚皮秒(＜1 ps)量级的测量精度.该方法利用声表面波色散延迟线作为时间内插器,时间内插器起到时间拉伸的作用,从而可以获得多个测量值,在随后的处理中,由于互相关运算的平均效果,总的测量误差将被大大降低.用窄脉冲去激励声表面波色散延迟线,输出响应为线性调频信号,通过对两次激励的输出响应作互相关运算,对运算结果的相频特性作一阶拟合,便可以精确地得出这两次激励之间的时间间隔.详细推导了测量误差的传播模型,并着重分析了3类主要噪声产生的测量误差,进而提出了减小测量误差的具体措施.     

地球自转变化的重力效应

极移对重力测量的影响在前人的研究和工作中已得到了充分的考虑并有不同形式的改正公式。但是由于地轴转动速率变化的重力效应的量级很小,且限于以前的测量精度以及资料处理方法, 因而常常被忽略。随着重力测量精度的提高以及资料处理方法的改进, 有必要重新讨论该项影响。本文从推导地球瞬时自转极运动对地面台站重力测量值影响的公式入手, 将地球自转角速率变化的重力效应和极移的重力效应分离开来, 并对它们的量级分别作了估计。本文着重讨论自转角速率变化对重力测量的影响。用 Ｉ Ｅ Ｒ Ｓ 的日长变化序列和极移序列分别具体地计算了１９８２ ～１９９６ 年期间对武汉的重力测量值的影响, 结果表明, 自转角速率变化对武汉地区重力值的影响最大可达０ ．２５ ｍｉｃｒｏｇａｌ（ｐｅａｋ －ｔｏ － ｐｅａｋ） , 这在高精度的绝对重力测量和相对重力测量中不应再被忽略     

嵌入式时间间隔计数器的研制

介绍了一种新研制的嵌入式时间间隔计数器，它可作为一种功能模块用于用户的设备或时统中，实现高精度时间测量。从基本原理、硬、软件和功能等不同角度对计数器进行了较为详细的讨论。在该计数器的研制过程中还开发了用来调试计数器和供计数器用户使用的计算机应用软件，对此也作了简要介绍。最后，给出了计数器的设计指标和一些实测数据。     

IERS1996规范中地球引力势模型和测量模型的改进

简要而系统地介绍ＩＥＲＳ１９９６规范采用的地球引力势模型和各种测量模型,着重叙述了其与ＩＥＲＳ１９９２标准相比所作的改进。规范用ＪＧＭ－３地球引力势模型取代ＧＥＭ－Ｔ３模型,在计算地球潮汐形变产生的附加势时展开到３阶,并考虑了地幔的滞弹效应。在测站位移的计算中,规范引入了３倍洛夫数,计及地幔的滞弹性,引入了计算冰后期回弹的ＩＣＥ－４Ｇ模型,列出了改正ＶＬＢＩ观测中天线形变改正的公式。关于地球自转和     

时间间隔计数器的研制

介绍了一种新研制的时间间隔计数器,并给出了实验结果和误差的定性分析。通过斜坡发生器,高速采样保持,A／D转换和器件时延平衡等电路的使用,该计数器在5MHz频标下可达到较高的测量精度和分辨率,该计数器亦可用于频率的精确测量。     

基于高斯过程的日长变化预报

由于日长(length-of-day,LOD)变化具有复杂的时变特性,传统线性模型如最小二乘外推模型、时间序列分析模型等的预报效果往往不甚理想,所以将一种新型的机器学习算法—高斯过程(Gaussian processes,GP)方法用于LOD变化预报,并将预报结果同利用反向传播神经网络(back propagation neural networks,BPNN)和广义回归神经网络(general regression neural networks,GRNN)的预报结果以及地球定向参数预报比较竞赛(Earth Orientation Parameters Prediction Comparison Campaign,EOP PCC)的预报结果进行对比.结果表明,GP用于LOD变化预报是高效可行的.     

用于守时工作的时间间隔计数法与双混频时差测量比对法的比较

为了比较用于守时工作的时间间隔计数法和双混频时差测量法,分析了国家授时中心时频基准实验室的两种测量比对设备(SR620时间间隔计数器和PCOMP多通道相位比较仪)对同一组原子钟进行测量时所得到的结果(钟的速率、RMS、测量精度和稳定度)。分析所得的主要结论是:双混频时差测量法具有更高的比对精度,更适用于氢原子钟短期(τ≤5 d)稳定度的测量。     

近地小行星Apophis的天体测量试验观测

Apophis是一颗对地球具有高潜在威胁的小行星（Potentially Hazardous Asteroid,PHA）．对其开展高精度定位观测可为精确计算其轨道提供基本数据。2013年2月4～7日,使用云南天文台2．4m望远镜云南暗弱天体光谱及成像仪（YunnanFaint-Obiect Spectrograph and Cainera．YFOSC）对Apophis进行观测,采用天体测量软件Astrometrica处理原始CCD图像,获得了一批定位结果,并与JPL历表和IMCCE历表进行了外部比较,结果表明,当与JPL历表比较时,赤经、赤纬两个方向的观测位置减去计算位置（0一C）不大于O．1arcsec,每个方向单次测量精度约为0．1arcsec。     

GPS二次差数据分析

根据在加拿大国家研究院（NRC），美国国家标准局（NBS）和美国海军天文台（USNO）之间通过不同GPS卫星和不同跟踪时间和共视测量数据，计算和分析了“一般二次差”和“时刻间二次差”观测量，借助于一些有意义的结果，人们可以加深对GPS各项误差源的认识，本文提出了利用单通道接收机得到“卫星间二次差”的“伪同步”方法，并建议了一种把两台站间所有时间比对共视测量数据结合在一起的无偏差权平均计算方法。     

基于GPS实现测频等功能的虚拟仪器的研制

设计和研制了一种适用于大专院校示范教学实验的虚拟仪器。该虚拟仪器以GPS接收模块输出的1PPS(秒脉冲)信号为基准,测量无源石英晶体振荡器频率,同时利用GPS信号实现了仪器的时间同步与测距功能。从硬件和软件两方面描述了该虚拟仪器的构成及设计方法,主要介绍和讨论基于GPS和虚拟仪器技术实现多功能测量的途径。     

北斗亚欧全视时间比对试验

基于卫星导航双频时间传递型接收机的伪码观测量,利用国际全球卫星导航系统服务组织(International Global Navigation Satellite System (GNSS) Service, IGS)提供的高精度卫星轨道和钟差产品,实现了北斗全视法时间比对.以IGS提供的时间尺度为两个待比对站的公共参考时间,首先使用双频组合法消除电离层对伪距观测的影响,然后将对流层和地球自转效应带来的时延利用理论模型在伪码观测量中进行扣除,分别获得两个比对站时间与公共参考时间之差后,将2者再做差,便得到了北斗全视时间比对结果.以中国科学院国家授时中心(NTSC)、德国物理技术研究院(PTB)和西班牙海军天文台(ROA)所保持的国家标准时间作为比对对象,开展了长基线北斗全视时间比对试验,获得北斗全视时间传递结果,最后利用阿伦方差和时间方差两项关键性能指标以及卫星双向时间比对对其进行性能评估.结果表明:北斗全视时间比对的天稳为10-14量级,可以满足国际时间比对需求.     

一种单站精确测量通信卫星本振频率的方法

星载振荡器频率的测量对利用通信卫星进行标准时间和频率传递有重要的意义,测量的难点是多普勒频移的处理。提出了一种只需要一个地面站而不需要定轨系统就可以精密测量卫星本振频率的方法。根据卫星两个下行信号的频差与多普勒频移的关系,可以计算得到卫星相对于主控站的径向速度。然后测量其中一个下行频率后,就能计算星载振荡器的频率值。实际测量结果表明,这种方法的测量精度优于2.4×10-10。     

双混频时差测量技术在搬钟时间同步实验中的应用

本介绍了1985年国际搬钟时间同步实验和1987年国内搬钟时间同步实验中使用双混频时差（DMTD）测量技术的结果。实验结果表明：DMTD测量技术在搬钟时间同步实验中，对于确定钟速和同步精度以及严密监视钟的相位、频率跳变等方面是很有用的。它与秒脉冲（1PPS）时差测量技术可同时使用和相互补充。     

GPS国际时间比对结果的分析

根据国际计量局（BIPM）时间部和国内外一些实验室（USNO，CRL，TAO，CSAO，SO）的时间公报上公布的GPS时间比对数据，我们用三种方法（单站、飞越、共视）对GPS时间比对的时间测量精度和频度测量精度进行了比较分析，得到了如上一些结果。1、最近三年（1989－1991）的GPS时间比对精度的平均值（数据取样时间为1天，按月单星计算结果后再多星结果平均，然后每年12个月平均）从40－60ns提高到20－30ns。2、在实验室设备（接收机和钟）性能优良的条件下，1991年的GPS时间比对精度的结果是很好的：（1）单站法的结果为12.6－44.0ns，平均值为21.6ns；（2）飞越法的结果为14.4-33.8ns，平均值为18.5ns。（3）共视法的结果为7.7-25.4ns，平均值为13.5ns。3、取样时间为1天和10天的GPS时间比对的频率测量精度分别为1－3×10^－13和3－8×10^－14。在频率稳定度模型中，取样时间为1－4天时的贡献主要是调频白噪声，取样时间为5－10天时的贡献主要是调频闪变噪声。     

二阶后牛顿光线方程

近来相继提出一系列的空间天体测量计划，要求考虑在多参考系中二阶后牛顿部分对光线传播的贡献，也就是说，必须讨论在最近完成的扩展的DSX体系下的二阶后牛顿(2PN)光线方程．DSX体系是在20世纪90年代初建立的，用来讨论对N个任意形状和组成、自转可变形物体的一套完整的一阶后牛顿(1PN)天体力学理论．在此建议采用迭代的方法来推导2PN光线方程．从度规和Christoffel记号出发推导太阳系中的2PN光线方程．当忽略掉更高阶的项时，2PN光线方程将回到在很多教科书中广泛出现的1PN光线方程．利用这套方程就可以计算太阳系的光线传播．     

第七届巴西天文奥林匹克竞赛2004年第4等级试题(续)

5.科学史上最著名的传说之一是关于牛顿的:苹果落在他头上使他悟出了:使物体落向地面的力与使月球环绕地球以及行星环绕太阳的力是相同的。他将这一认识用众所周知的万有引力定律确定下来。此定律描述了两物体间的重力与它们质量的乘积以及它们之间距离的平方成比例。见等式:F_G=G Mm/R~2其中 G 称为万有引力常数。在地球表面各地,引力通常是不同的,这是由地球半径的微小不同引起的。地球自转也会产生某些影响,但这与半径的影响相比就要小得多了。简而言之,在地球表面附近重力使物体产生一个加速度,其表达式如下:g=GM_T/R_T~2这里 M_T 为地球质量,R_T 为其平均半径。我们在举起物体时能“感觉”到它的重量,这是由于我们正在施加一个与引力反向的力。下面有两个问题。下图中的球代表地球,四个人位于地球表面,分别处于北极(A)、南极(C)、巴西(B)和新几内亚(D)。他们每人手持一石块并将同时松手。