В чем заключается различие между звездным и солнечным временем
Солнечное и звёздное время
В прошлой статье я упомянул термин «звёздные сутки». И так как он будет встречаться ещё много раз, а не все знают разницу между звёздными и солнечными сутками, звёздным и солнечным временем, то эта статья будет как раз об этом.
Правда в той статье я ещё говорил о «солнечном ветре», но это будет в следующем посте.
Итак, для любого небесного тела существует два времени. Хотя, может и больше, например, около чёрной дыры со временем вообще чёрте что творится, но мы тут говорим о простых и понятных астрономических понятиях. О звёздном и солнечном времени.
Солнечное время
Солнечные сутки Земли, это всем нам известные сутки. В которых 24 часа. Они равны одному полному вращению Земли вокруг своей оси. За точку отсчёта берётся, естественно Солнце.
Но т.к. Земля не только вращается вокруг своей оси, но и движется вокруг Солнца, то после того как планета обернулась один раз, она прошла некоторое расстояние по своей орбите. А значит сместилась относительно Солнца. В результате чтобы догнать точку отсчёта Земле необходимо повернуться вокруг своей оси ещё чуть-чуть.
Кроме этого, поскольку движение идёт не по кругу, а по элептической орбите, то солнечные сутки отнюдь не являются постоянной величиной. В течении года они могут убывать и прирастать. А 24 часа является просто их средней величиной.
Но для астрономических расчётов, от которых, например зависит как и куда полетит космическая ракета этого усреднённого значения не достаточно. Поэтому было создано, или лучше сказать, утверждено «звёздное время».
Звёздное время
Звёздные сутки это одно вращение планеты, но не относительно Солнца, а относительно неподвижных звёзд. Проще говоря из расчётов убирается то чуть-чуть, на которое Земля доворачивается, чтобы догнать Солнце.
Итак, звездные сутки — это промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями на одном и том же географическом меридиане одной и той же звезды. Или, что больше нравится астрономам, точки весеннего равноденствия.
Точка весеннего равноденствия — это точка пересечения эклиптики с небесным экватором, которую Солнце проходит при переходе из южного полушария в северное, около 21 марта. С этого момента в северном полушарии земного шара начинается весна.
Продолжительность этих звёздных суток составляет 23 часа 56 ми¬нут и 4,090530833 секунды солнеч¬ного времени. Но наша «неподвижная» точка весеннего равноденствия не так уж и неподвижна.
Из-за орбиталь¬ного движения Земли она посто¬янно смещается на небольшую величину. Поэтому астрономы для точки отсчета придумали так называемое небесное эфемеридное начало и сутки относительно этой точки длятся 23 часа 56 минут и 4,0989036 секунды.
Но нам сложные расчёты пока без надобности и мы можем смело сказать, что звёздные сутки Земли равны 23 часа 56 ми¬нут и 4,1 секунды. Обычного, солнечного времени. (Потому что звёздные часы, минуты и секунды отсчитываются от звёздных суток).
Для других планет разница между солнечными и звёздными сутками может быть очень большой.
Солнечное и Звёздное время
Солнечное и Звёздное время
Необходимо знать, что все Жизненные процессы Земли увязываются с двумя Временными системами отсчёта – по Солнечному и по Звёздному времени, причём последнее выступает для первого в качестве ЭТАЛОННОЙ СИСТЕМЫ.
Если Солнечное Время отсчитывается по последовательным кульминациям (нижним) Солнца, то Время Звёздное в виде Звёздных Суток определяется по двум последовательным кульминациям (верхним) Точки Весеннего Равноденствия – это процесс в высшей степени стабильный и может использоваться как эталон для Солнечного Времени. Вот почему расчёт Сетки Домов сделан (привязан) не к Солнечному, а именно к местному Звёздному Времени, что и зафиксировано в таблице Домов Плацидуса.
Звёздное время отражает место и специфику данного дня на протяжении всего Годового Цикла.
Для определения Местного Звёздного времени рождения данного человека надо вычислить сумму Местного времени (Тм) и Звёздного времени на Полночь по Гринвичу (Sо), которое берется из Эфемерид – из графы «Sid.Time» на день рождения человека.
Этим суммированием мы проецируем известное на каждый день (по таблицам) Звёздное время по Гринвичу на данную Долготу в виде точной разницы Долгот (Гринвича и данной местной Долготы), выраженной в часах и минутах.
В нашем примере
Sм.зв. = Тм + Sо=3ч.18м. + 1ч.50м. = 5ч.08м.
Это значит, что в момент рождения А.Галича местные Звёздные часы показывали 5 часов 8 минут.
Теперь осталось только учесть вторую координату места рождения – Широту, что и делается при помощи Таблицы домов Плацидуса, которые построены на различное Местное Звёздное время (от одной звёздной полночи до следующей с шагом в 4 минуты) и различную Широту местности (от 0; до 60; Северной широты).
Найдя в таблице Домов колонку с рассчитанным Местным Звёздным временем, определяем строку, соответствующую широте места рождения данного человека. В нашем примере – на 48; Северной широты. Из строки выписываются показания куспидов (начала) I,II,III,XI и XII Домов. Данные Куспида Х Дома – Мс – указаны в верхней части этой колонки (над графой Аs) и являются общими для всех обозначенных широт данной Долготы местности, поскольку кульминация Дневного Светила для этой Долготы на всех Широтах происходит в одно и то же время.
В Таблице Домов даются данные только шести Домов (I,II,III,X,XI,XII), потому что остальные – противолежащие указанным (соответственно – VII,VIII,IX,IV,V,VI) – имеют те же координаты, но в противоположных Знаках Зодиака. Все эти данные выписываем в соответствующие графы бланка Гороскопа.
Звёздные сутки
На 2000-й год звёздные сутки на Земле равны 23ч56мин4,090530833сек = 86164,090530833 с.
Звёздные сутки делятся на звёздные часы, минуты и секунды. Звёздные сутки на 3 мин 56 с. короче средних солнечных суток, звёздный час короче общепринятого на 9.86 с. Как единица времени употребляются в редких случаях при организации астрономических наблюдений.
Часовой угол точки весеннего равноденствия равен нулю в момент её верхней кульминации. Полный оборот точки весеннего равноденствия, как и любой другой точки небесной сферы (так называемые звёздные сутки, или «24 часа звёздного времени») происходит за 23 час 56 мин 04 сек. среднего солнечного времени. В году содержится звёздных суток ровно на один больше, чем средних солнечных. Продолжительность звёздных суток слегка меняется вследствие нутации и движения полюсов (то есть покачивания Земли относительно её оси вращения), а также из-за неравномерности вращения Земли вокруг оси. Эти изменения составляют менее 0.001 с.
Можно выделить более мелкие периоды звёздных суток:
Звёздный час — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/24 от звёздных суток. За звёздный час Земля поворачивается на 15° относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздный час равен 0ч59мин50,1704387847сек.
Звёздная минута — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/60 от звёздного часа. За звёздную минуту Земля поворачивается на 15′ относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздная минута равна 0ч0мин59,8361739797451сек.
Звёздная секунда — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/60 от звёздной минуты. За звёздную секунду Земля поворачивается на 15″ относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздная секунда равна 0ч0мин0,9972695663290856сек.
Время в астрономии
На протяжении всей истории человечества времени отводилась важная роль. Время в астрономии, как и в любой сфере, играет важную и интересную роль. В своем роде, это продолжительность любого действия, оценка самой жизнидеятельности. Представьте, если бы его не было, то как бы мы определяли все вокруг.
Сутки Земли
Юлианские дни
Астрономы приняли определенную порядковую нумерацию дней. В ней существует цикл длиной 28 лет. В нём все дни и недели повторяются.
Юлианский календарь
Данный способ измерения разработан Джоном Гершелем в 1849 году. Счёт времени начался с полудня 1 апреля с 4713 года до нашей эры. А предложил его использовать Иосиф Скалигер. Кстати, он и назвал его юлианским, в честь отца Юлия
Джон Гершель
«Вселенная и время бесконечны. Значит любое событие неизбежно, даже невозможное»
из фильма Трасса 60
Звёздное время в астрономии
Звёздные сутки соответствуют дистанции между двумя последовательными вершинами.
Такое время в астрономии можно определить как часовой угол точки весеннего равноденствия. Более того, по этому месту отсчитывают звёздное время.
Звёздные сутки подразумевают продолжительность оборота Земли вокруг своей оси. Их делят на часы, минуты и секунды. В одном году звездных суток больше на один, чем в средних солнечных.
Как видно, звёздные сутки короче, чем средние солнечные. Установленная разница составляет 3 минуты 56 секунд.
Притом, время обращения Земли к точке весеннего равноденствия всегда одно и то же. Итак, сутки постоянны.
Солнечное время в астрономии
Применение звёздного времени удобно в астрономии, но не для обыденной жизни человека. Поэтому было принято такое понятие как солнечное время.
Этот отрезок времени зависит от изменения часового угла Солнца.
Данный порядок расчёта времени основан на интервале между двумя последовательными кульминациями Солнца. Кстати, большую роль играет были эти кульминации верхними или нижними. От этого различают полдень сейчас или полночь.
Истинное и среднее солнечное время в астрономии
Солнечное время бывает истинным и средним. Зависит это того, по какому Солнцу его определяют.
Истинные солнечные сутки это время оборота Земли касательно Солнца.
Началом таких суток принято считать истинную полночь, то есть период нижней кульминации Солнца.
Солнечне часы
Передвижение солнца неравномерно. В результате этого, солнечные сутки 22 декабря длиннее, чем 23 сентября почти на одну минуту. Но такая неточность неудобна для расчёта.
В нашей жизни сутки составляют 24 часа. Как правило, измеряют всё в секундах. Кроме того, для определения времени человек различает утро, день, вечер и ночь. Это зависит, прежде всего, от того, где расположено Солнце относительно отдельного меридиана.
А вот средние солнечные сутки используются для точного определения времени.
Это время между двумя относительными кульминациями среднего экваториального Солнца на одном меридиане. Лучше сказать, что средние солнечные сутки соответствуют среднему значению истинных солнечных.
Эклиптическое Солнце размеренно двигается со средней скоростью Солнца. Сходятся они примерно 3 января и 4 июля.
Экваториальное также равномерно, но совпадает с эклиптическим солнцем в точке весеннего равноденствия. Среднее экваториальное солнце постоянно и равномерно относительно истинному солнечному времени.
Эклиптика
Поясное время
В общем, используется оно в основном в географии.
Из школьных знаний нам известно, что Земля делится на меридианы. Всего их 24 и они отстают друг от друга на 15 градусов долготы.
Принято считать, что начальный меридиан с нулевой долготой является основным. Его ещё называют всемирным.
Меридианы простираются с запада на восток.
Такое время в соседних поясах отличается на один час. Для того, чтобы вычислить время отдельного пояса, необходимо узнать номер пояса.
Меридианы
Собственно говоря, поясное время это время часового пояса. Принято считать, что день состоит из 24 часов и начинается в полночь.
Декретное время
Например, на территории России выделено на 9 часовых поясов. В 1930 году определили понятие декретного времени. К поясному добавили один час.
Чаосвые пояса мира
Декретное время также называют московским.
Это определение времени по подразумевает использование времени соседнего пояса. Иначе говоря, декретное время это поясное время плюс один час.
По новым понятиям его называют местным временем.
Эфемеридное время
Это шкала времени, определяющая секунды. Расчёт такого времени не зависит от скорости вращения Земли.
Вдобавок, оно является основной единицей времени. Ввел это понятие в 1952 году Дж. М. Клеменс.
Эфемеридное время постоянно и применяется, на самом деле, для удобства исчисления.
«Отнять у человека час времени, отнять у человека жизнь-разница в масштабах»
Франк Герберт
Как видно, время отражает продолжительность чего-либо. Надо полагать, это самое уникальное течение и величина, которую определил человек. Помимо всего, для его расчёта придумали множество способов.
Время
Безусловно, время очень много значит для человека. Так как это одна из основных составляющих его жизни.
Что будет дальше покажет нам время.
§ 5. Измерение времени. Определение географической долготы
1. Чем отличаются истинные солнечные сутки от средних солнечных суток?
Истинные солнечные сутки — промежуток времени между двумя последовательными одноимёнными кульминациями центра Солнца.
Средние солнечные сутки — промежуток времени между двумя последовательными средними полднями.
Истинными солнечными сутками пользоваться для измерения времени неудобно из-за их неравномерности. Для этого используются средние солнечные сутки. При определении истинных солнечных суток рассматривается движение центра солнечного диска, а при определении средних солнечных суток — движение среднего экваториального Солнца.
2. Что называют звёздными сутками?
Звёздные сутки — промежуток времени между двумя последовательными одноимёнными кульминациями точки весеннего равноденствия.
3. Что понимают под уравнением времени?
Уравнение времени — разность между средним солнечным временем и истинным солнечным временем в один и тот же момент.
4. Что понимают под всемирным временем?
Всемирне время — местное среднее солнечное время Гринвичского меридиана.
5. Что понимают под линией перемены дат? Где она проходит?
Линия перемены дат — граница, открывающая новую дату и день недели.
Международная линия перемены дат проходит через Берингов пролив между островами Тихого океана от Северного полюса до Южного полюса (меридиан 180°).
6. Назовите календарные системы. На каких принципах они строятся?
Любая календарная система опирается на три основные единицы измерения времени, а именно: средние солнечные сутки, синодический (или лунный) месяц и тропический (или солнечный) год.
Существует 3 типа календарных систем: лунные календарь, лунно-солнечные календари исолнечные календари.
В лунном календаре год делится на 12 месяцев, содержащих попеременно 30 или 29 суток. Всего в лунном календаре 354 или 355 средних солнечных суток, т.е. он короче солнечного года примерно на 10 суток.
В лунно-солнечных календарях сумма некоторого количества лунных месяцев приблизительно соответствует продолжительности тропического года.
По солнечному календарю год состоит из 12 месяцев по 30 дней в каждом, а в конце года добавляется ещё 5 праздничных дней.
7. В чём состоит отличие григорианского календаря от юлианского?
В григорианском календаре отличается правило високосных лет. В юлианском календаре каждый четвёртый год — високосный. В григорианском введено новое правило: если год заканчивается на два нуля, то он високосный только тогда, когда число сотен в нём кратно четырём. В остальных случаях год считается не високосным.
8. Почему нельзя создать абсолютно точный календарь?
Потому что астрономические циклы, на которых основан календарь, точно не согласуются между собой. Год не содержит целое число суток и равных месяцев.
9. Найдите разницу в среднем солнечном времени для городов Гродно и Могилёв.
Среднее солнечное время находится по формуле:
10. В местный полдень капитан корабля отметил 14 ч 13 мин 46 с по хронометру, идущему по гринвичскому времени. Определите географическую долготу корабля.
Дано:
Найти:
Решение:
11. 22 июня наблюдатель определил, что средний местный полдень наступил в 8 ч 40 мин всемирного времени, а высота Солнца в этот момент была равна 62°10′. Склонение Солнца в этот день δ = +23°26′. Определите географические координаты наблюдателя.
Дано:
Найти:
Решение:
Используя формулу для нахождения верхней кульминации и из рисунка, получим, что:
Выразим широту пункта наблюдателя из формулы, получим: