天文台的一项重要工作就是在每个晴夜进行时间和纬度测量。通过测量几十颗、上百颗恒星的位置，求出准确的时刻和纬度，并把测量结果报送给设在巴黎的国际时间局，国际时间局对全部观测资料进行综合评定后，得出世界公认的准确时间。
任何一个天文台（站）测得的时刻和纬度都与国际时间局公布的结果有微小的差别，这种差别叫时纬残差。一般认为，时纬残差主要是大气对星光的扰动影响观测所造成的。
地球是一颗地质活动十分活跃的星球，地震是由积聚在岩石圈内部的能量突然释放而引起的。据统计，全世界每年大约发生几百万次地震，人们有所感觉的仅占1%，7级以上的灾害性地震每年多则二十几次，少则三五次。1976年7月28日，我国唐山发生了举世震惊的大地震。事后，北京天文台的科学家发现在唐山大地震之前的几个月，时纬残差有异常变化，不是突然变大，就是突然变小，而在地震发生前，又恢复到正常值。考虑到此次地震震中距观测地点北京天文台沙河站仅160千米，推测这种异常波动可能与地震有关。他们找出1966年3月邢台地震前的时纬残差资料，发现也有类似的情况。为了验证此现象的可比性，他们进一步收集了全球十几所天文台附近发生过地震的时纬残差资料，对数十万个数据进行统一处理。结果发现，凡在天文台附近发生过6级以上地震的时纬残差资料，震前均出现异常的变化。在北京天文台科学家的建议下，云南天文台依据天文时纬残差方法，向云南地震局提出过6次地震预测建议，结果屡试不爽。时纬残差异常为什么与地震有关系呢？
原来时纬残差变化反映了天文台（站）所在地的地块有移动，所以他们测量的恒星仿佛在天空中改变了位置。唐山地震前，北京天文台和天津纬度站观测的结果说明东北地块正向东北方向移动。正是这种移动，导致了地震的发生。
一架时纬观测仪器震前有完整的观测资料，大约可反映出观测点附近100千米内6级以上或300千米以内7级以上强震。受大气扰动噪声的限制，小级别的地震一般反映不出来。
我国是一个多地震的国家，大地震、灾害性地震频繁发生，近三千年的历史资料中，共记载了几千次地震。远的不说，1976年的唐山地震和2008年的汶川地震使我们痛失几十万同胞。人类无法抗拒地震的发生，能做到的是如何设法减轻地震造成的灾害，一个重要的措施是提高预测预报的水平。现代科学早已将气象卫星送上太空，大范围地探测大气层的变化，弥补地面观测的不足，为天气预报的改进起到了决定性作用，可是探测地下物质的活动却很艰难，尤其是探测地震孕育过程，因此地震预报成为世界性的科学难题。时纬残差异常出现的时间先于地震，且与地震发生的时间和范围有着相对明确的关系，这个特点使它有可能用于地震短期预测。
目前的研究表明，影响地震过程的因素很多，几乎涉及每个自然科学学科。我国天文学界近年来一直在开展天文因素与地球环境变化及自然灾害关系的研究，并得到国家自然科学基金的支持。
