内容简介
本书介绍了时间的基本概念，从太阳时、历书时开始，逐渐深入到地球的自转、极移等，介绍了时间及其相对性原理等，介绍了钟的发展，特别是微波钟和光钟的相关知识，介绍现代秒的定义、TAI与UTC的实现，时间频率的传递和时间的应用等知识，是一本描述时间相关知识的最为全面的专著。
目录
目录
第 1 章 20 世纪之前的时间
1.1 起源
1.2 时间的描述
1.3 历法
1.4 天文观测
1.5 计时
1.6 时间历元
1.7 时间传递
1.8 地球自转
1.9 20 世纪初
参考文献
第 2 章 太阳时
2.1 视太阳时
2.2 平太阳时
2.3 恒星时
2.4 1884 年华盛顿会议
2.5 世界时
2.6 平均太阳时 UT1
2.7 协调世界时
2.8 格林尼治平时
2.9 时区
2.10 夏令时
参考文献
第 3 章 星历
3.1 星历与时间
3.2 开普勒与牛顿之前
3.3 开普勒与牛顿定律
3.4 星表、通用行星理论和星历
3.5 月球理论
3.6 计算机的到来
3.7 数值积分
3.8 观测数据
3.8.1 雷达观测
3.8.2 激光测月
3.8.3 宇宙飞船观测
3.9 现代星历
3.10 参考系
3.11 贝塞尔年
3.12 时间参数
3.13 天文常数
3.14 天文单位的重新定义
3.15 人造卫星理论
3.16 相对论
参考文献
第 4 章 地球自转及其变化
4.1 19 世纪之前
4.2 长期变化
4.3 地球自转的不规则变化
4.4 早期对于地球自转的解释
4.5 地球自转变化的当前理解
4.6 小结
参考文献
第 5 章 地球定向
5.1 参考系
5.1.1 天球参考框架
5.1.2 地球参考框架
5.1.3 中间参考系
5.2 地球指向的变化
5.2.1 进动 / 章动
5.2.2 极移
5.2.3 1 类世界时
5.3 地球定向变化动力学
5.4 参考框架之间的变换
5.5 地球指向测定
5.6 地球指向数据
参考文献
第 6 章 历时书
6.1 均匀时标的需求
6.2 丹容提案
6.3 克莱门斯提议
6.4 采纳和定义
6.5 观测
6.6 历书秒和原子时
6.7 ΔT 的变化历史
6.8 历时书存在的问题
6.9 相对论
6.10 力学时
参考文献
第 7 章 相对论与时间
7.1 牛顿参考系
7.2 狭义相对论
7.3 洛伦兹变换
7.4 坐标时与原时
7.5 闵可夫斯基时空图
7.6 狭义相对论中的时间
7.7 广义相对论
7.7.1 广义相对论度规
7.7.2 等效性原理
7.8 国际天文学联合会决议
7.9 时标
7.9.1 国际原子时
7.9.2 动力学时标
7.10 时间传递中的相对论效应
参考文献
第 8 章 时间与宇宙学
8.1 引言
8.2 时空度量
8.3 膨胀的宇宙
8.4 宇宙的年龄
8.5 宇宙演化
8.6 宇宙时间
8.7 时间之箭
8.8 宇宙的未来
参考文献
第 9 章 力学时与坐标时
9.1 替换历时书时
9.2 地球力学时和质心力学时
9.3 地球力学时和质心力学时的问题
9.4 新的参考系
9.5 新时标
9.5.1 地球时
9.5.2 地心坐标时
9.5.3 质心坐标时
9.5.4 质心力学时重定义
9.5.5 质心历时书时
9.6 ΔT 和历时书时改进
9.7 坐标时之间的关系
参考文献
第 10 章 时钟的发展
10.1 引言
10.2 古代计时
10.2.1 滴漏与水钟
10.2.2 其他计时设备
10.3 第一个机械时钟
10.4 摆钟
10.4.1 伽利略
10.4.2 惠更斯
10.4.3 摆钟的发展
10.4.4 小型精密计时器
10.5 石英晶体钟
10.6 时钟的性能
10.6.1 品质因子
10.6.2 精密度
10.6.3 准确度
10.6.4 稳定度
参考文献
第 11 章 微波原子钟
11.1 超越石英晶体振荡器
11.2 原子钟物理
11.3 原子钟的一般结构
11.4 原子钟的发展
11.4.1 铯
11.4.2 氢
11.4.3 铷
11.5 囚禁离子钟
11.5.1 汞
11.5.2 其他离子
11.6 PHARAO 激光冷却微重力原子钟
11.7 原子钟表征
参考文献
第 12 章 光学原子频率标准
12.1 光跃迁频率
12.2 离子光钟
12.3 中性原子光钟
12.4 量子逻辑钟
12.5 稳频激光器
12.6 光频率标准表征
参考文献
第 13 章 秒的定义和作用
13.1 秒定义的历史
13.2 历书秒
13.3 国际单位制秒
13.4 国际单位制秒的采纳
13.5 对秒的重新定义
参考文献
第 14 章 国际原子时
14.1 原子时标的建立
14.2 国际原子时的历史
14.3 国际原子时的形成
14.3.1 自由原子时
14.3.2 频率基准驾驭自由原子时
14.4 国际原子时稳定度
14.5 国际原子时的发布
14.6 国际原子时与地球时的关系
参考文献
第 15 章 协调世界时
15.1 1972 年以前的世界时
15.2 1972 年以后的协调世界时
15.3 闰秒
15.4 1 类世界时偏差
15.5 全球范围的协调世界时
15.6 时间发播
15.7 协调世界时的未来
参考文献
第 16 章 太阳系中的时间
16.1 太阳系
16.2 追求均匀性
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前言/序言
译者序
时间是国际单位制 7 个基本物理量之一，也是目前测量精度最高的物理量。时间与人们的日常生活息息相关，更是卫星导航、航天发射、交通通信、电力金融、科学研究和国防领域众多设施运行的基础，时间的精密测量、保持、传递和应用对于现代生活、科技发展和国家安全具有极其重要的作用。
本书是一本系统性介绍计时学的著作，涉及的内容主要包括以天文学为基础的天文计时系统，以相对论为基础的现代时间坐标系理论，以量子力学为基础的精密量子时钟以及现代标准时间的产生、传递与应用四个部分的内容。第 2~6 章在介绍人类社会有关时间的发展历史后，详细阐述了以地球自转、公转为基础的世界时和历书时计时系统，给出地球极移、章动等自转非均匀性象及其在世界时中的修正，整体给出了人类社会天文计时的发展脉络。第 7~9 章主要介绍相对论时间效应以及基于现代天文观测定义的动力学时间坐标，给出了现代计时学的理论框架。第 10~12 章主要介绍了钟表的发展，详细介绍了各种微波钟、光钟的原理和最新进展。第 13~21 章介绍了秒定义、国际原子时、协调世界时和时间频率传递与应用等内容。本书系统展现了时间频率学科的全貌，融合了天文学、地球物理学、量子力学和相对论等基础学科，也展示了近年来国际上在世界时测量、原子钟、精密时频传递研究和应用等方面的最新进展。本书涉及的知识面广、技术先进，适合从事研究时间频率的专业人员学习参考，也适合非时间频率专业人员了解时间频率学科的知识体系。
近年来，随着我国卫星导航系统建设的不断深入以及武器装备信息化对高精度时间统一需求的增加，时间频率专业技术发展迅速，但国内还缺乏系统介绍时间频率学科发展的著作，本书的翻译出版有利于促进我国时间频率学科的发展和相关专业人才的培养。
Dennis D. McCarthy 曾任美国海军天文台时间部主任，领导或任职多个国际委员会，负责美国军用标准时间系统的运行维护和美国全球定位系统（GPS）时间的溯源。P. Kenneth Seidelmann 是美国弗吉尼亚大学天文系教授，曾任美国海军天文台天文部主任，领导或任职多个国际委员会。
全书的翻译工作由北京无线电计量测试研究所和计量与校准技术重点实验室科研人员共同完成。张升康负责全书的统稿工作，翻译了前言、缩略语、术语表和第 7、10 章的内容；葛军负责全书的校阅工作，翻译了第 1、18、21 章；王学运翻译了第 13、14、15 章；王宏博翻译了第 11、12 章；王海峰翻译了第 17、19、20 章；易航翻译了第 3、6、9 章；杨文哲翻译了第 4、5 章；王淑伟翻译了第 2、16 章；陈煜翻译了第 8 章。陈煜、赵伟楠对书稿初稿进行了校对。
由于译者水平有限，书中难免出现不妥和疏漏之处，恳请读者批评指正！
译者2025 年 5 月
