Единицей измерения времени в астрономии служат сутки - промежуток времени, в течение которого Земля делает полный оборот вокруг своей оси относительно какой-нибудь точки на небе. В зависимости от этой точки отсчета различают звездные сутки - промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями точки весеннего равноденствия, и истинные солнечные сутки - промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями центра Солнца. Солнечные сутки примерно на 4 минуты длиннее звездных, так как Солнце двигается среди звезд в сторону вращения Земли, и для того, чтобы его догнать, Земле надо сделать относительно звезд чуть больше одного оборота. Для измерения больших промежутков времени используют тропический год - промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия.

Для измерения времени можно использовать как звездные, так и истинные солнечные сутки. Если используются звездные сутки, измеряемое время называют звездным временем , а если истинные солнечные сутки - то истинным солнечным временем . Однако это не означает, что мы измеряем два каких-то независимых друг от друга времени. Фактически, это как бы две разные линейки для измерения времени. Так, расстояние между городами можно выразить и в километрах, и в милях. Ситуация с измерением времени та же самая.

За начало звездных суток на данном географическом меридиане принимается момент верхней кульминации точки весеннего равноденствия. Звездное время - время, протекшее с момента верхней кульминации точки весеннего равноденствия до любого другого ее положения, выраженное в долях звездных суток (звездные часы, минуты и секунды). Таким образом, звездное время s равно по величине часовому углу точки весеннего равноденствия, или сумме часового угла какого либо светила O и его прямого восхождения (см. рис. 17):

Отсюда, в частности, следует, что в момент верхней кульминации какой-либо звезды O звездное время в точности равно ее прямому восхождению .

9.2. Истинное солнечное время

За начало истинных солнечных суток принимается момент нижней кульминации центра Солнца. Истинное солнечное время - это время, протекшее от момента нижней кульминации центра Солнца до любого другого его положения, выраженное в долях истинных солнечных суток (истинные солнечные часы, минуты и секунды). Значит, истинное солнечное время равно часовому углу центра Солнца плюс 12 часов:

К сожалению, продолжительность истинных солнечных суток различна в течение года, т.к.:

1) Солнце движется не по небесному экватору, а по наклонной к нему эклиптике, т.е. изменение прямого восхождения Солнца за один день вблизи солнцестояний больше, чем вблизи равноденствий. Поэтому между нижними кульминациями Солнца вблизи солнцестояний и равноденствий проходят немного разные промежутки времени.

2) Солнце и по эклиптике двигается неравномерно из-за эллиптичности орбиты Земли.

По этим причинам, например, истинные солнечные сутки 22 декабря приблизительно на 50 секунд длиннее, чем 23 сентября. Понятно, что использование истинного солнечного времени неудобно, и поэтому было введено среднее солнечное время.

9.3. Среднее солнечное время

Были введены две фиктивные точки - среднее эклиптическое Солнце и среднее экваториальное Солнце . Среднее эклиптическое Солнце равномерно двигается по эклиптике и совпадает с истинным в момент прохождения Землей перигелия. Среднее экваториальное Солнце двигается равномерно по экватору со средней скоростью истинного Солнца и одновременно со средним эклиптическим Солнцем проходит точку весеннего равноденствия.

Средние солнечные сутки - промежуток времени между двумя последовательными нижними кульминациями среднего экваториального Солнца на одном и том же географическом меридиане. За начало солнечных суток принимается нижняя кульминация среднего экваториального Солнца, и среднее солнечное время T M равно

где t M - часовой угол среднего экваториального Солнца.

Понятно, что среднее солнечное время нельзя непосредственно измерить из астрономических наблюдений, его можно только вычислить. Связь между истинным солнечным временем и средним солнечным временем выражается через уравнение времени :

Заметим, что уравнение времени можно определить не только как разность между средним и истинным солнечным временем, но и наоборот, как разницу между истинным и средним солнечным временем. В Астрономическом Ежегоднике используется второе определение, но мы, вслед за Воронцовым-Вельяминовым, будем использовать первое. Значение изменяется от +14 m (около 11 февраля) до -16 m (около 3 ноября), и его величина на каждый день дается в Астрономическом Ежегоднике (см. также рис. 18).

Рис. 18. Изменение уравнения времени в течение года

9.4. Эфемеридное время

Наблюдения показали, что и средние сутки не являются постоянной величиной. Причина - неравномерность вращения Земли вокруг своей оси. Существует вековое замедление вращения Земли из-за приливного трения, сезонные изменения, связанные с перераспределением воздушных и водяных масс на поверхности Земли. Обнаружены и нерегулярные, скачкообразные изменения скорости Земли, причина которых неизвестна. Величина этих неравномерностей - тысячные доли секунды.

Поэтому было введено равномерное эфемеридное время, которое определяется по движению Луны и планет. В 1956 г. Международный комитет мер и весов принял за основу эфемеридного времени эфемеридную секунду , как 1/31 556 925.9747 часть тропического года на 12 часов эфемеридного времени 0 января 1900 года.

В настоящее время вместо эфемеридного времени используют так называемое земное динамическое время, которое приблизительно соответствует эфемеридному.

9.5. Атомное время

Развитие науки привело к ситуации, когда техническими средствами можно обеспечить измерение времени с большей точностью, чем из астрономических наблюдений. В 1964 г. Международный комитет мер и весов в качестве эталона времени принял атомные цезиевые часы.

В основе атомного времени лежит атомная секунда , как промежуток времени, за который происходит 9 192 631 771 колебание электромагнитной волны, которую излучает атом цезия при переходе с одного фиксированного энергетического уровня на другой.

Атомная секунда немного меньше эфемеридной, и за год разность между атомным и эфемеридным временем достигает 0.9 сек. Поэтому почти каждый год атомные часы переводят на 1 секунду назад. Сигналы точного времени, передаваемые по радио, соответствуют атомному времени. Эти сигналы передаются в виде шести секундных импульсов, причем начало последнего сигнала означает конец часа. Несколько радиостанций мира круглосуточно ведут непрерывную передачу сигналов точного времени.

9.6. Системы счета времени

Местное время - это время, измеренное на данном географическом меридиане.

Разность любых местных времен на двух меридианах в один и тот же физический момент, равна разности долгот этих меридианов:

Всемирное время UT - местное среднее солнечное время гринвичского (=0) меридиана. Если долготу места на Земле выражать в часовой мере и считать положительной к востоку от Гринвича, то имеет место следующее соотношение:

Поясное время. В 1884 г. введена поясная система счета среднего времени. Счет времени ведется только на 24 основных географических меридианах, расположенных друг от друга по долготе точно через 15 o начиная с нулевого меридиана. Границы поясов отстоят, как правило, на от основного меридиана. Номера поясов N от 0 до 23. Местное среднее солнечное время основного меридиана какого-либо часового пояса называется поясным временем T п, по которому и ведется счет времени на всей территории, лежащей в данном часовом поясе. Поясное время связано со всемирным через номер часового пояса:

Декретное время. В 1930 г. декретом правительства СССР стрелки часов переведены на 1 час вперед относительно поясного времени:

Это время и называется декретным временем.

Летнее время. В 1981 г. в СССР, по примеру большинства стран мира, было введено еще и летнее время, на 1 час опережающее декретное. Летнее время вводится с последнего воскресенья марта по последнее воскресенье октября:

Таким образом, то время, которое мы называем московским, зимой является декретным временем второго часового пояса и опережает всемирное время UT на 3 часа. Летом отличие от гринвичского времени составляет 4 часа.

Удобнее всего переходить от звездного времени к среднему через тропический год. Его продолжительность в звездных сутках ровно на одни сутки больше, чем продолжительность в средних солнечных сутках. Связано это с тем, что за год Солнце делает полный оборот на небесной сфере в ту же сторону, в какую вращается Земля. Поэтому за год Земля делает относительно Солнца на один оборот меньше, чем относительно звезд.

Тропический год равен 365.2422 средних солнечных суток и 366.2422 звездных суток. Поэтому связь среднего солнечного времени и звездного времени осуществляется через равенство: 365.2422 ср.суток = 366.2422 зв.суток. Или

Все остальные единицы времени соотносятся друг с другом через эти же коэффициенты, т.е. 1 ср. час = 1.002738 зв. часа, и т.д., т.е.

и

Для удобства вычисления звездного времени на тот или иной момент, определенный по среднему солнечному времени, в Астрономическом Ежегоднике дается значение звездного времени на среднюю гринвичскую полночь S 0 . За средние солнечные сутки величина S 0 увеличивается на 3 m 56 s .555, т.к. звездные сутки короче средних именно на эту величину.

Зная S 0 , можно вычислить звездное время s 0 в среднюю полночь на данном меридиане . Так как на этом меридиане полночь наступит на раньше, чем в Гринвиче, то и величина s 0 , будет несколько меньше, чем S 0:

Для Казани () s 0 =S 0 - 32 s .

Пример. Необходимо найти звездное время в Казани на момент 3 h среднего солнечного времени. Для этого надо найти звездное время в местную среднюю полночь s 0 , и прибавить к нему промежуток времени в средние 3 h , переведенный в промежуток звездного времени:

9.8. Календарь

Календарь - это система счета длительных промежутков времени.

Природа предоставила нам 3 естественных периодических процесса: смена дня и ночи, смена лунных фаз, смена времен года. В разное время у разных народов в основе календаря лежали разные процессы, поэтому существовали солнечные, лунные, лунно-солнечные календари. В основе солнечных календарей лежит продолжительность тропического года, в основе лунных календарей - лунного месяца, лунно-солнечные календари сочетают оба периода.

Мы живем по солнечному календарю. Из практических соображений календарь должен удовлетворять следующим условиям:

1) Календарный год должен содержать целое число суток.

2) Продолжительность календарного года должна быть как можно ближе к продолжительности тропического года.

9.8.1. Юлианский календарь

Как мы уже знаем, тропический год содержит 365.2422 солнечных суток или 365 d 5 h 48 m 46 s 365 d 6 h . На основе этого факта александрийский астроном Созиген разработал, а римский император Юлий Цезарь в 46 г. до нашей эры ввел календарь, называемый ныне юлианским . Суть его заключается в следующем. Продолжительность простого календарного года устанавливается в 365 d . При этом за 4 года накапливается разница почти в 1 сутки, поэтому каждый четвертый год содержит 366 d и называется високосным. Принято считать високосными те годы, номера которых делятся на 4 без остатка (например, 2004 г.).

Юлианский год длиннее тропического на 0 d .0078 и за 128 лет расхождение начинает составлять 1 сутки. Юлианским календарем пользовались около 16 столетий, и за это время накопилась разница в 10 суток. Это приводило к путанице в определении дат церковных праздников.

Например, по правилам христианской церкви праздник Пасхи должен наступать в первое воскресенье после первого полнолуния после дня весеннего равноденствия. В 325 г. день весеннего равноденствия приходился на 21 марта, а в 1582 г. - на 11 марта, что и приводило к трудностям в определении даты Пасхи.

9.8.2. Григорианский календарь

Реформа юлианского календаря стала необходимостью и в 1582 г. была проведена римским папой Григорием XIII, поэтому новый календарь носит название григорианского . Проект нового календаря был разработан итальянским математиком и врачом Лилио и направлен на приближение средней продолжительности календарного года к продолжительности тропического года. Суть реформы состоит в следующем.

1) Было устранено накопившееся расхождение в 10 суток юлианского календаря с счетом тропических лет (после 4 октября постановили считать 15 октября).

2) В юлианском календаре за 400 лет расхождение с реальным временем составляет почти ровно 3 суток. Поэтому в григорианском календаре принято не считать високосными те годы столетий, у которых номера не делятся без остатка на 400. Например, 2000 год был високосным, а 1900 - нет.

В результате средняя за 400 лет продолжительность календарного года в григорианском календаре составляет 365 d .2425, расхождение всего 0 d .0003, что даст расхождение в 1 сутки лишь через 3300 лет.

В России григорианский календарь был введен только в 1918 году (после 1 февраля постановили считать сразу 14 февраля), а православная церковь до сих пор пользуется юлианским.

Григорианский календарь называют еще новым стилем, а юлианский - старым стилем.

Начало календарного года (1 января), начало счета лет (от рождества Христова), деление года на 12 месяцев и недели по 7 дней - это условность, принятая по соглашению, традиция.

9.9. Линия перемены даты

При счете календарных дней необходимо условиться, на каком меридиане начинаются новые сутки. По международному соглашению таким меридианом является меридиан, отстоящий от гринвичского на 180 o . Линия перемены даты , в океане проходит по этому меридиану, и огибает острова. Так что линия перемены даты всюду проходит по акватории океана.

К западу от линии перемены даты, называемой еще демаркационной линией, число месяца всегда на единицу больше, чем к востоку от нее (например, к западу, на Чукотке, 15 сентября, а к востоку, на Аляске, 14 сентября), поэтому при пересечении демаркационной линии это небходимо учитывать. При пересечении этой линии с запада на восток надо уменьшить число месяца на единицу, а с востока на запад - прибавить. На морских судах такое изменение производят в ближайшую полночь после пересечения линии перемены даты. Суда, плывущие на восток, (из Китая в Калифорнию) дважды считают одну и ту же дату (после 15 сентября вновь наступает 15 сентября), а плывущие на запад (из Калифорнии в Китай) - пропускают одну дату (после 14 сентября сразу считают 16 сентября). Очевидно, что Новый год и новый месяц также начинаются на линии перемены даты.

9.10. Юлианские дни

В астрономии часто возникает задача определения числа суток, прошедших между двумя далеко отстоящими датами (наблюдения комет, переменных звезд, вспышки Новых и Сверхновых звезд).

Для удобства решения этой задачи в XVI веке н.э. Скалигер ввел понятие юлианского периода длиной 7980 лет, предложил считать за его начало 1 января 4713 года до н.э. и вести непрерывный счет дней, называемых юлианскими днями JD , начиная с этой даты. Началом юлианского дня считается средний гринвичский полдень. Юлианские даты дней текущего года даются в астрономических календарях и Астрономическом Ежегоднике. Например, 0 часов 1 января 2000 г. в Гринвиче это JD 2451544.5. Часто первые две цифры юлианской даты опускаются.

Период и дни названы Скалигером юлианскими в честь его отца Юлия, и не имеют отношения к Юлию Цезарю.

Задачи

35. (269) Звезда Малой Медведицы () наблюдалась в нижней кульминации, причем звездные часы в это время показывали 3 h 39 m 33 s . Какова поправка часов?

Решение: Поправкой часов называется разность между правильным временем и показанием часов . В момент нижней кульминации в соответствии с формулой () звездное время равно 3 h 20 m 49 s , следовательно поправка часов .

36. (228) В Орле по часам, идущим по киевскому звездному времени, в 4 h 48 m наблюдалась верхняя кульминация Капеллы (). Какова разность долгот этих двух городов?

Решение: Разность долгот двух пунктов равна разности двух любых местных времен, в данном случае звездных. В Орле звездное время равно прямому восхождению звезды в момент верхней кульминации, поэтому разность долгот составляет .

37. (233) Затмение Луны 2 апреля 1950 г. началось в 19 h 03 m по всемирному времени. Когда оно началось в Алма-Ате (, V часовой пояс) по поясному, декретному и местному солнечному времени?

Примем, что поворот сферы отсчитывается по точке Овна. При этом полу­чим звездные единицы и системы счета времени.

Звездными сутками называется промежуток времени между двумя по­следовательными одноименными кульминациями точки Овна на одном и том-же меридиане. За начало звездных суток принимается момент верхней куль­минации точки Овна. Звездные сутки делятся (в звездных единицах) на 24 ч, час -на 60 мин и минута - на 60 с.

Звездным временем S называется промежуток времени (в звездных еди­ницах), протекший от момента верхней кульминации точки Овна до дан­ного момента. Изобразим сферу на плоскости экватора (рис. 43): внутри изо­бражена Земля и связанные с ней меридиан EQ и зенит места г. При вращении сферы Земля и меридиан EQ остаются неподвижными. По определению звезд­ного времени оно равно времени поворота точки Овна от Е до γ. т. е. дуге Ev, но эта дуга измеряет часовой угол точки Овна t v , следовательно, звезд­ное время численно равно.часовому углу точки Овна, т. е. S = t γ . На этом основании звездное время можно выражать в часовых или градусных единицах, например S = 8 Ч 44 М 16 С или t v = 131 о 04.0"; обычно его выражают в градусных единицах. Звездное время даты не имеет, так как промежутки времени больше суток в нем не выражают. Звездное время на данном мери­диане воспроизводится на звездном хронометре. Это время удобно при на­блюдениях звезд и обработке звездных наблюдений.

Точка Овна перемещается по сфере вследствие прецессии и нутации. Если учесть прецессию точки Овна - на 46,1" в год навстречу суточному движению, то оказывается, что звездные сутки короче полного оборота сферы на 0,0084 е Это равномерное среднее звездное время и применяется в мореходной астрономии. Если учесть еще нутацию, получается неравномерное (истинное)

звездное время.

Основная формула времени . Пусть P N D (см. рис. 43) - меридиан свети­ла С, тогда γD - его прямое восхождение a, a ˇED - часовой угол t. Из рис. 43 видно, что сумма дуг ED и γD равна дуге Ev, т. е. t v == S, или S = t + a. (69)

Звездное время в данный момент равно сумме вестового часового угла -светила и его прямого восхождения. Эта формула справедлива для любого светила (на один момент), т. е.

S = t + α* = t סּ + α סּ = t - α = ....

Для момента верхней кульминации t= 0 и S = α . Отсюда, зная α* , можно определить звездное время или поправку часов, и наоборот - по S определить а*.

Формула часового угла. Решая формулу (69) относительно t, получим t = S - а. (70) Добавив к обеим частям по 360° (24 Ч), получим t + 360° = S + 360 o - а.

Но величина 360° - а * есть звездное дополнение τ*, а от часового угла период 360° отбрасывается, поэтому для звезд имеем: t* = S - τ* (71)

По этой формуле рассчитываются часовые углы звезд; применяется она также в машинных алгоритмах для часовых углов светил (см. § 31).

Звездное время неудобно для повседневной жизни, так как начало звезд­ных суток приходится на разное время суток солнечных. Так, 21/111 Солн­це (положение 1 на рис. 44, показывающее Солнце в момент кульминации γ) расположено в точке у, при этом звездные сутки начнутся в полдень. Через сутки Солнце переместится по эклиптике примерно на 1° = 4 м и будет куль­минировать через 4 м после точки Овна. Через три месяца - 22/VI Солнце

переместится в положение 3 - кульминация точки Овна произойдет утром, Через полгода 4 звездные сутки начнутся в полночь, еще через три месяца - 22/XII - вечером и через тропический год - снова в полдень. И рис. 44, кроме того, вытекает, что тропический год, равный 365, 2422 средних суток, содержит звездных суток больше ровно на 1, т. е. 366, 2422 звездных суток.

Для повседневной жизни время удобнее считать по Солнцу .

Истинными солнечными сутками называется промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями Солнца на одном и том же меридиане. За начало солнечных суток обычно принимается нижняя кульминация Солнца, поэтому истинным солнечным временем (Т &) называет­ся промежуток времени, протекший от нижней кульминации Солнца до дан­ного момента.

Однако величина истинных суток в течение года изменяется. Из рис. 44 видно, что солнечные сутки продолжительнее звездных на Да 0 . При изучении координат Солнца в § 14 отмечалось, что вследствие неравномерности движе­ния Солнца и наклона эклиптики е величина Аа 0 меняется в течение года не­равномерно: около 22/ХП имеем наибольшее Да© = 66,6" в сутки, а около 18/IX - наименьшее Дсс 0 = 53,8" в сутки. Поэтому зимой сутки длиннее, а летом - осенью короче. Разность в продолжительности солнечных суток в эти даты составит 12,8"-4 =51,2°. В среднем Да 0 = 59,14". Переменность длительности истинных суток делает их неудобными в качестве единицы из­мерения, и истинное солнечное время применяется теперь только как часо­вой угол Солнца

№5. Местное, гринвичское, поясное время.

1 Годовое движение Солнца и эклиптическая система координат

Солнце наряду с суточным вращением медленно в течение года перемещается по небесной сфере в противоположном направлении по большому кругу, называется эклиптикой. Эклиптика наклонена к небесному экватору под углом Ƹ, Величина которого в настоящее время близка к 23 26´. Эклиптика пересекается с небесным экватором в точке весеннего ♈ (21 марта) и осеннего Ω (23 сентября) равноденствий. Точки эклиптики, отстоящие от равноденственных на 90 , есть точки летнего (22 июня) и зимнего (22 декабря) солнцестояний. Экваториальные координаты центра солнечного диска непрерывно изменяются в течении года от 0h до 24 h (прямое восхождение) - эклиптическая долгота ϒm, отсчитывается от точки весеннего равноденствия до круга широты. И от 23 26´ до -23 26´ (склонение) - эклиптическая широта, отсчитывается от 0 до +90 к северному полюсу и 0 до -90 к южному полюсу. Зодиакальными созвездиями называются созвездия, которые находятся на линии эклиптики. Находится на линии эклиптики 13 созвездий: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей, Рыбы и Змееносец. Но созвездие Змееносца не упоминается, хотя Солнце и находится в нём большую часть времени созвездий Стрельца и Скорпиона. Сделано это для удобства. При нахождении Солнца под горизонтом на высотах от 0 до -6 - длятся гражданские сумерки, а от -6 до -18 - астрономические сумерки.

2 Измерение времени

Измерение времени основано на наблюдениях суточного вращения свода и годичного движения Солнца, т.е. вращения Земли вокруг своей оси и на обращении Земли вокруг Солнца.

Продолжительность основной единицы времени, называемой сутками, зависит от избранной точки на небе. В астрономии за такие точки принимаются:

Точка весеннего равноденствия ♈ (звёздное время );

Центр видимого диска Солнца (истинное Солнце , истинное солнечное время);

- среднее Солнце - фиктивная точка, положение которой на небе может быть вычислено теоретически для любого момента времени (среднее солнечное время )

Для измерения длинных промежутков времени служит тропический год, основанный на движении Земли вокруг Солнца.

Тропический год - промежуток времени, между двумя последовательными прохождениями центра истинного центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Он содержит 365,2422 средних солнечных суток.

Из-за медленного движения точки весеннего равноденствия навстречу Солнцу, вызванного прецессией , относительно звёзд Солнце оказывается в той же точке неба через промежуток времени на 20 мин. 24 сек. больший, чем тропический год. Он называется звёздным годом и содержит 365,2564 средних солнечных суток.

3 Звёздное время

Промежуток времени между двумя последовательными кульминациями точки весеннего равноденствия на одном и том же географическом меридиане называется звёздными сутками .

Звёздное время измеряется часовым углом точки весеннего равноденствия: S=t ♈ , и равно сумме прямого восхождения и часового угла любой звезды: S = α + t.

Звёздное время в любой момент равно прямому восхождению какого - либо светила плюс его часовой угол.

В момент верхней кульминации светила его часовой угол t=0, а S = α.

4 Истинное солнечное время

Промежуток времени между двумя последовательными кульминациями Солнца (центра солнечного диска) на одном и том же географическом меридиане называется истинными солнечными сутками .

За начало истинных Солнечных суток на данном меридиане принимают момент нижней кульминации Солнца (истинная полночь ).

Время, протекающее от нижней кульминации Солнца до любого другого его положения, выраженное в долях истинных солнечных суток называется истинным солнечным временем Т ʘ

Истинное солнечное время выражается через часовой угол Солнца, увеличенный на 12 часов: Т ʘ = t ʘ + 12 h

5 Среднее солнечное время

Для того, чтобы сутки имели постоянную продолжительность и при этом были связаны с движением Солнца, в астрономии введены понятия двух фиктивных точек:

Средне эклиптического и средне экваториального Солнца.

Среднее эклиптическое Солнце (ср.эклип.С.) равномерно движется по эклиптике со средней скоростью.

Среднее экваториальное Солнце движется по экватору с постоянной скоростью среднего эклиптического Солнца и одновременно с ним проходит точку весеннего равноденствия.

Промежуток времени между двумя последовательными кульминациями среднего экваториального Солнца на одном и том же географическом меридиане, называется средними солнечными сутками .

Время, протекающее от нижней кульминации среднего экваториального Солнца до любого другого его положения, выраженное в долях средних солнечных суток называется средним солнечным временем Т m .

Средне солнечное время Т m на данном меридиане в любой момент численно равно часовому углу Солнца: Т m = t m + 12 h

Среднее время отличается от истинного на величину уравнения времени : Т m = Т ʘ + n .

6 Всемирное, поясное и декретное время

Всемирное:

Местное среднее солнечное время гринвичского меридиана называется всемирным или мировым временем Т 0 .

Местное среднее солнечное время любого пункта на Земле определяется: Т m = Т 0 + λ h

Поясное время :

Счёт времени ведётся на 24 основных географических меридиана, расположенных друг от друга на долготе точно через 15 (или 1 час) приблизительно посредине каждого часового пояса. Основным нулевым меридианом считается гринвичский. Поясное время есть всемирное время плюс номер часового пояса: Т П = Т 0 + n

Декретное:

В России в практической жизни до марта 2011 г. использовалось декретное время:

Т Д = Т П + 1 h .

Декретное время второго часового пояса, в котором располагается Москва, называют московским временем. В летний период (апрель-октябрь) стрелки часов переводились на час вперёд, а в зимний возвращались на час назад.

7 Рефракция

Видимое положение светил над горизонтом отличается от вычисленного по формулам. Лучи от небесного объекта, прежде чем попасть в глаз наблюдателя, проходят сквозь атмосферу Земли и преломляются в ней. И так ка плотность увеличивается к поверхности Земли, то луч света всё более отклоняется в одну и ту же сторону по кривой линии, так что направление ОМ 1 , по которому наблюдатель видит светило, оказывается отклонённым в сторону зенита и не совпадает с направлением ОМ 2 , по которому бы он видел светило при отсутствии атмосферы.

Явление преломления световых лучей при прохождении земной атмосферы называется астрономической рефракцией . Угол М 1 ОМ 2 называют углом рефракции или рефракцией ρ .

Угол ZOM 1 называется видимым зенитным расстоянием светила zʹ, а угол ZOM 2 - истинным зенитным расстоянием z: z - zʹ = ρ, т.е. истинное расстояние светила больше видимого на величину ρ.

На линии горизонта рефракция в среднем равна 35ʹ.

Вследствие рефракции наблюдаются изменения формы дисков Солнца и Луны при их восходе или заходе.

В мореходной астрономии важную роль играет звездное время. Звездным сутками называется промежуток времени полного оборота Земли относительно точки Овна. За начало звездных суток принимается момент верхней кульминации точки весеннего равноденствия.
Следовательно, промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия называется звездными сутками . Промежуток времени в звездных единицах, протекший от начала звездных суток до данного физического момента, называется звездным временем. Звездное время принято обозначать буквой S. Поскольку начало звездных суток совпадает с началом счета часовых углов светил, то, следовательно, звездное время в данный момент есть часовой угол точки весеннего равноденствия, т.е.

Изобразим небесную сферу на плоскость небесного экватора.Пусть точка C представляет положение какой-либо звезды на сфере в данный момент времени; – положение точки весеннего равноденствия (точка Овна); t – западный часовой угол и – прямое восхождение звезды. Из рисунка видно, что звездное время в данный момент равно сумме, прямого восхождения и часового угла звезды в тот же самый момент, т.е.

S = t + (2.1)

Это выражение называется основной формулой времени . Оно связывает координаты светил со временем, позволяет переходить от звездного времени к солнечному и решать другие важные задачи. В мореходной астрономии эту формулу часто применяют для расчета часовых углов звезд:

t * W = S –

Чтобы упростить расчеты, заменим вычитание более удобным сложением, введя звездное дополнение:

= 360° – .

t * W = S + .

Звездное дополнение – это дуга небесного экватора от точки Овна до меридиана светила, отсчитываемое в сторону суточного вращения небесной сферы.

Т.к. звездное дополнение очитывается в ту же стороны что и западные часовые углы, то в английских пособиях по мореходной астрономии эта координата обозначается как SHA – абривиатура от Sideral Hour Angle, что дословно переводится как звездный часовой угол.

Основное достоинство звездного времени – его равномерное изменение. Но в повседневной жизне звездное время не используется, т.к её основной недостаток – начало звездных суток приходится на разное время солнечных суток. Так 21-го марта Солнце (положение 1 на рисунке) расположено в точке Овна, при этом звездные сутки начинаются в полдень. Через сутки Солнце переместится по эклиптике примерно на 1° = 4 м и будет кульминировать через 4 м после точки Овна. Через три месяца – 22-го июня Солнце переместится в положение 3 – кульминицая точки Овна произойдет в 6 ч утра. 23-го сентября, когда Солнце будет в положении 4, звездные сутки начнутся в полночь. 22-го декабря Солнце будет в положении 4, поэтому звездные сутки начнутся вечером в 18 ч.

Среднее время

Солнечным , или истинным сутками называется промежуток времени между двумя последовательными верхними или нижними кульминациями центра Солнца на одном и том же меридиане. За начало солнечных суток обычно принимается нижняя кульминация Солнца, поэтому истинным солнечным временем (Т)называется промежуток времени от нижней кульминации Солнца до данного момента.

Для того чтобы сутки были одинаковой продолжительности их отсчет ведется по так называемому среднему Солнцу. Средним Солнцем называется фиктивная точка, которая в отличии от истинного Солнца движется равномерно по небесному экватору.
Средними сутками называется промежуток времени между двумя последовательными нижними кульминациями среднего Солнца на меридиане наблюдателя.

T = t ± 12 ч (2.2)

Так как среднее Солнце движется равномерно, а истинное Солнце неравномерно, то истинное Солнце будет то обгонять, то отставать от среднего Солнца.

Уравнение времени и связь среднего и истинного времени.

Уравнением времени называется разность среднего и истинного времени, численно равная разности часовых углов среднего и истинного Солнца, т.е.

= t – t (2.3)

1. Получение часового угла Солнца по известному времени.
   t = T ± 12 –
2. Получение времени времени кульминации Солнца.
   Для верхней кульминации t = 0, поэтому из последней формулы имеем
   Т в.к = 12 ч +
   Эту взаимосвязь наглядно можно увидеть на представленном фрагменте МАЕ (внизу на правом развороте ежедневных страниц).

Связь среднего и звездного времени

Применяя основную формулу времени к среднему Солнцу S = t + , но из формулы времени t = T ± 12 ч, поэтому

S = T ± 12 ч + (2.4)

Скачать одним файлом (word) с иллюстрациями.

Все файлы доступны только для зарегистрированных пользователей.Регистрация занимает не более пары минут.

zvezdnoe_vremia.doc (147,0 KiB, 44 hits)
У Вас нет доступа для скачивания этого файла.

Звездными сутками называется промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки Овна на одном и том же меридиане.

Звездным временем S называется промежуток времени от момента верхней кульминации точки Овна на заданном меридиане до данного момента.

Но угол поворота точки ¡ от полуденной части меридиана наблюдателя (рис. 3.15.) - есть часовой угол Овна*, поэтому звездное время, протекшее от верхней кульминации точки Овна, численно равно вестовому часовому углу этой точки, т.е. ¡ .

Если t¡ или S отсчитывается от местного меридиана, то получаем местное

звездное время S м = t м ¡ , если от гринвичского, получаем гринвичское звездное время S гр = t гр ¡ .

Большие промежутки времени в звездных сутках не выражаются, поэтому звездное время даты не имеет, и если S или t¡ превысит 24 ч (360°), то этот период отбрасывается, например, S = 375°20¢,0 = 15°20¢,0.

Основная формула времени. На рис. 3.15 показано изображение сферы на плоскости экватора, построенное так, как мы видели бы сферу со стороны Р N . Землю в центре вместе с меридианом P N E и отвесной линией ZO считаем неподвижными, а сферу – вращающейся с Е на W; полуночная часть меридиана наблюдателя (P N Q) изображена волнистой линией. Часовой угол точки ¡ изображается ÈЕ¡, местный часовой угол светила С - ÈED, а прямое восхождение - È¡D. Из рисунка видно, что

т.е. звездное время в любой момент равно вестовому часовому углу светила плюс его прямое восхождение.

Равенство (*), называемое основное формулой времени, справедливо для любого светила и точки сферы, например:

Из формулы (*) можно определить часовой угол светила

К правой части равенства (*) можно по надобности добавлять 360° (24 ч). С учетом этого формула примет вид

где t * = 360° - a * - звездное дополнение, считаемое от ¡ до меридиана

светила к W.

Формула (*) применяется для расчета часовых углов звезд, причем t * и S выбираются из Ежегодника. Формулы позволяют решать ряд задач на измерение времени. Например, для частных положений светила: в верхней кульминации t = 0 и S = a; в нижней t = 180° и S = 180° + a. Для верхней кульминации ¡ получим: S = 0 и t = t * .

Звездное время удобно при наблюдении объектов звездного неба и при решении астрономических задач, но не пригодно для применения в повседневной жизни. Это объясняется тем, что начало звездных суток приходится на разное время дня и ночи, т.е. солнечных суток.

Истинными солнечными сутками называется промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями центра видимого диска Солнца на одном и том же меридиане.

За начало истинных суток принимается истинная полночь, т.е. нижняя кульминация Солнца.

Истинным солнечным временем называется промежуток времени от момента нижней кульминации центра видимого диска Солнца до данного момента, выраженный в частях солнечных суток. Разность в продолжительности солнечных суток равна 12¢,8, или 51 с,2; зимой истинные сутки длиннее, а в конце лета – короче. Очевидно, что переменная единица неудобна. В жизни и технике требуется постоянная единица, за которую можно принять среднюю величину солнечных суток.