PrИнтервал между двумя последовательными верхними точками весеннего равноденствия называется боковыми сутками.
СУТКИ И КАЛЕНДАРЬ
В основе единицы времени лежит периодическое природное явление — сутки — период времени, в течение которого Земля полностью вращается вокруг своей оси. Суточное вращение Земли, определяющее регулярность дня и ночи, цикличность многих процессов на Земле и сроки жизни и деятельности человека, является наиболее логичной и удобной основой для измерения времени, данной самой природой и используемой человеком с древнейших времен. Продолжительность дня можно определить по ореолу или точке, определив моменты двух последовательных пиков, если известно их положение на звездном небе.
Однако определение двадцати четырех часов сопряжено с практическими трудностями, вызванными противоречивыми требованиями к выбору единицы времени. В настоящее время для определения дня используются три вспомогательные точки: точка весеннего равноденствия, центр истинного солнца и центр среднего солнца. Продолжительность суток, определяемая по каждой из трех точек, различна, поэтому необходимо использовать все три единицы измерения времени — боковые сутки, истинные солнечные сутки и средние солнечные сутки. Измеряемое ими время называется соответственно боковым, действительным солнечным и средним солнечным временем. Сочетание этих способов определения суток усложняет некоторые арифметические задачи, но делает возможным полное соответствие исчисления времени с практикой человеческой жизни и большую точность в измерении времени астрономическими методами.
День и его части используются для измерения коротких промежутков времени, в то время как понятие года используется для более длительных интервалов. Интервал между двумя последовательными прохождениями текущего солнца через точку весеннего равноденствия ( ^ ) называется тропическим годом. Т^=365 д,2422 с.д. (средний солнечный день).
Из-за смещения земной оси точка весеннего равноденствия медленно движется к Солнцу, поэтому Солнце достигает одной и той же точки на небе не в тропический год, а в боковой (сидерический период).
Период времени, в течение которого Земля совершает один полный оборот вокруг Солнца относительно фиксированного положения, называется сидерическим годом. T = 365 д,2568 д.е.
За последние три десятилетия точность определения продолжительности дня по астрономическим наблюдениям возросла на порядок до 0, с 001 в сутки; это также повысило точность астрономических маятниковых и кварцевых часов. Были разработаны новые часы, молекулярные и атомные, которые показывают время с точностью 5-1 0-8 с в сутки, удовлетворяя тем самым более жестким требованиям некоторых научных учреждений.
ЗВЕЗДНЫЕ СУТКИ И ЗВЕЗДНОЕ ВРЕМЯ
Определение бокового дня происходит в результате видимого вращения точки весеннего равноденствия вокруг Земли. Высшая точка этого пункта считается началом дня. Интервал между двумя последовательными верхними точками весеннего равноденствия на одном и том же меридиане называется боковыми сутками.
Боковые сутки делятся на 24 боковых часа, боковой час — на 60 боковых минут, а боковая минута — на 60 боковых секунд. Время между верхней вершиной весеннего равноденствия и ее положением в данный момент времени, выраженное в долях бокового дня, называется боковым часом.
Часовой угол весеннего равноденствия, выраженный в часовой мере, численно соответствует боковому времени в этот момент. Время, прошедшее с начала суток, соответствует часовому углу весеннего равноденствия. Для его определения используются звезды с точно определенными координатами.
Если определить часовой угол любой звезды M (рис. 1), то боковой час ( Q1Q ) равен сумме двух дуг: дуги Q1D ( прямой восход звезды ) и дуги DQ ( часовой угол звезды ). Из этого следует,
где α — правое восхождение, а t — часовой угол звезды. Когда звезда наблюдается в верхнем апогее, часовой угол равен нулю, а затем:
Эта зависимость используется для определения бокового времени по наблюдениям моментов максимумов звезд с помощью проходящего мимо инструмента. Сидерическое время используется в науке и в некоторых технических работах, но в повседневной жизни используются солнечные часы, которые длиннее, чем сидерическое время, поэтому вводится солнечное время.
НАСТОЯЩЕЕ СОЛНЕЧНЫЕ СУТКИ И НАСТОЯЩЕЕ СОЛНЕЧНОЕ ВРЕМЯ
Фактический солнечный день определяется центром Солнца. Интервал времени между двумя последовательными нижними пиками центра солнечного диска на одном и том же меридиане называется истинным солнечным днем.
Таким образом, в отличие от боковых суток, начало солнечных суток сдвигается на ночное время, так что весь день относится к одной и той же календарной дате.
Время, которое проходит от самой низкой точки центра Солнца до его положения в данный момент времени, выражается в долях истинных солнечных суток и называется истинным солнечным временем. Он обозначается буквой T. Он измеряется от часового угла центра Солнца.
Часовой угол t измеряется от южной точки экватора и поэтому увеличивается на 12 часов при переходе от нижнего к верхнему зениту. Поэтому,
Солнце всегда достигает своей высшей точки через 12 часов после текущего времени, т.е. t = 0. Продолжительность сегодняшнего солнечного дня непостоянна, поэтому вводится средний солнечный день.
ЗВЕЗДНОЕ ВРЕМЯ
Сидерическое время — это время, связанное с вращением Земли не относительно Солнца, а относительно определенной точки на небесной сфере — точки весеннего равноденствия. Период между двумя последовательными пиками этой точки образует сидерические сутки, которые нам давно известны.
Поэтому звездное время является фундаментом, на котором покоится вся система отсчета времени, даже если многие люди не знают об этом, потому что солнечное время является основой нашей жизни.
СОЛНЕЧНОЕ ВРЕМЯ
Термин «солнечное время» не совсем корректен, поскольку существует два солнечных часа: фактическое солнечное время и среднее солнечное время. Особым видом последнего является зональное время. Чтобы понять, что такое поясное время, мы должны сначала узнать, что такое фактическое солнечное время.
Это время определяется по солнечным часам. На солнечных часах полдень наступает, когда солнце пересекает меридиан. Интервал времени между двумя последовательными пересечениями меридиана составляет фактические солнечные сутки.
ИСТИННЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ СУТКИ
Солнечный день начинается и заканчивается в полдень. Это простой и естественный способ измерения времени, который используется на протяжении веков. Однако в наше время, когда необходимо знать точное время и поддерживать равномерное времяисчисление, такой способ ведения времени не подходит, поскольку фактические солнечные сутки имеют другую продолжительность.
Сегодня единица времени — секунда — измеряется промежутком времени, за который происходит 9192631770 колебаний электромагнитного излучения, частота которых соответствует частоте определенной линии поглощения в спектре атомов цезия. Такое измерение секунды гораздо точнее, чем расчет по астрономическим наблюдениям.
Фактическое суточное движение солнца по небу неравномерно в течение года. Иногда кажется, что солнце движется немного быстрее, иногда немного медленнее, и временные интервалы между двумя последовательными полуднями различны. Они могут отличаться почти на целую минуту. Таким образом, если бы наши часы управлялись солнцем, их пришлось бы каждый день переводить немного вперед или назад в зависимости от положения солнца, что, конечно, было бы очень неудобно с практической точки зрения.
В основном это связано с тем, что орбита Земли представляет собой не обычный круговой путь, а эллипс, в одном из узлов которого находится Солнце. Поэтому Земля иногда находится ближе, а иногда дальше от Солнца. Когда Земля ближе к Солнцу, оно движется по орбите быстрее, поэтому кажется, что Солнце движется по небу немного быстрее. Отклонение от цикла невелико, всего около 3 %. Земля находится на 5 миллионов километров ближе к Солнцу в самой близкой к нему точке, перигелии (греч. peri означает около, helios означает Солнце), чем в афелии (лат. apo означает от), а среднее расстояние до Солнца составляет около 150 миллионов километров. В северном полушарии между весенним равноденствием и осенним равноденствием проходит около 186 дней, а между осенью и весной — 179 дней (разница около 3%). В нашем полушарии лето длится примерно на неделю дольше, чем зима.
Кроме того, время Солнца меняется в зависимости от того, где мы его наблюдаем. Фактический полдень смещается примерно на минуту на каждую четверть градуса изменения долготы. Чтобы избежать первого из этих двух раздражителей — неодинаковой продолжительности фактических солнечных суток — астрономы ввели среднее солнечное время.
