Истиное солнечное время

План.

Введение. 3

1. Основы измерения времени. 4

2. Истинное солнечное время и среднесолнечное время. 6

2. Астрономическое часы и хронометры. 13

Заключение. 18

Список использованной литературы. 22

Введение.

ИСТИННОЕ СОЛНЕЧНОЕ ВРЕМЯ это время, определяемое по изменению часового угла Солнца. За точку, определяющую своим движением течение истинного солнечного времени, принимается центр Солнца; отсчет ведется от момента верхней кульминации Солнца (истинного полудня).

Промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями Солнца (точнее, центра солнечного диска) на одном и том же географическом меридиане называется истинными солнечными сутками. За начало истинных солнечных суток на данном меридиане принимается момент нижней кульминации Солнца (истинная полночь).

Время, протекшее от нижней кульминации Солнца до любого другого его положения, выраженное в долях истинных солнечных суток (в истинных солнечных часах, минутах и секундах), называется истинным солнечным временем TЅ.

Истинное солнечное время TЅ на данном меридиане в любой момент численно равно часовому углу Солнца tЅ, выраженному в часовой мере, плюс 12h, т.е.

TЅ= tЅ + 12h(1.18)

Часовой угол Солнца, когда оно находится над горизонтом и не закрыто облаками, всегда можно измерить непосредственно. В момент верхней кульминации Солнца (в истинный полдень) tЅ = 0h, и следовательно, истинное солнечное время в полдень всегда равно 12 часам.

Измерение времени истинными солнечными сутками просто, но пользоваться истинным солнечным временем в повседневной жизни так же неудобно, как и звездным.

Неудобство возникает потому, что продолжительность истинных солнечных суток - величина непостоянная. Следовательно, различна и продолжительность истинных солнечных суток.

1. Основы измерения времени.

На наблюдениях суточного вращения небесного свода и годичного движения Солнца, т.е. на вращении Земли вокруг оси и на обращении Земли вокруг Солнца, основано измерение времени.

Вращение Земли вокруг оси происходит почти равномерно, с периодом, равным периоду вращения небесного свода, который достаточно точно может быть определен из наблюдений. Поэтому по углу поворота Земли от некоторого начального положения можно судить о протекшем времени. За начальное положение Земли принимается момент прохождения плоскости земного меридиана места наблюдения через избранную точку на небе, или, что одно и то же, момент верхней (или нижней) кульминации этой точки на данном меридиане.

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

а) точка весеннего равноденствия;

б) центр видимого диска Солнца (истинное Солнце);

в) "среднее солнце" - фиктивная точка, положение которой на небе может быть вычислено теоретически для любого момента времени.

Определяемые этими точками три различные единицы времени называются соответственно звездными, истинными солнечными и средними солнечными сутками, а время, ими измеряемое, - звездным, истинным солнечным и средним солнечным временем.

Здесь совершенно необходимо отметить, что эти различные названия времен, так же как и все другие, с которыми мы познакомимся в дальнейшем, относятся к одному и тому же реальному и объективно существующему времени. Иными словами, никаких различных времен не существует, есть лишь различные единицы измерения времени и различные системы его счета.

Сутки и их доли (часы, минуты и секунды) используются при измерении коротких промежутков времени. Для измерения больших промежутков времени служит другая единица меры, основанная на движении Земли вокруг Солнца, - тропический год.

Тропическим годом называется промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра истинного Солнца через точку весеннего равноденствия.

2. Истинное солнечное время и среднесолнечное время.

Промежуток времени между двумя последовательными (верхними или нижними) кульминациями центра солнечного диска называется истинными солнечными сутками. Пользоваться этой единицей времени неудобно по двум причинам. Видимое движение Солнца происходит не по небесному экватору, а по эклиптике, наклоненной к нему на , и это движение неравномерно, так как орбита Земли имеет эллиптическую форму, из-за чего скорость ее движения в разное время года неодинакова. Поэтому продолжительность истинных солнечных суток ото дня ко дню несколько меняется.

В практической жизни (в науке, технике и производстве) за основную единицу времени принимают средние солнечные сутки.

При установлении продолжительности средних солнечных суток вместо центра истинного Солнца пользуются точкой, которая равномерно перемещается по небесному экватору, совершая полный оборот в течение года. Такую воображаемую точку называют средним солнцем. За средние солнечные сутки принимают промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями среднего солнца; их длина всегда одинакова и равна 24 средним часам, составляя приблизительно 1/365,24 часть года. Солнце – одна из самых обычных звезд, составляющих нашу галактику. Ее отличие от всех остальных звезд состоит в том, что она неизмеримо ближе к нам. Поэтому из-за движения Земли за одни сутки Солнце смещается на фоне остальных, «неподвижных» звезд, и Земле нужно еще довернуться, чтобы Солнце «пришло» на тот же самый меридиан. Вследствие этого средние солнечные сутки длиннее звездных на 3 минуты 56 секунд (звезда возвращается на тот же меридиан раньше Солнца). Так же, как и в звездных сутках, каждый час средних солнечных суток длится 60 минут, а минута – 60 секунд.

До 1956 г. значение секунды принималось равным 1 : 86400 части средних солнечных суток, определяемых по вращению Земли вокруг своей оси. Для более точного определения секунды в 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам утвердила рекомендованную IX конгрессом МАС в 1955 г. ее значение как 1 : 31556925,9747 часть тропического года, каким он был на начало 1900 г. Такая секунда была названа эфемеридной; она определяется с погрешностью до . За начало средних солнечных суток принимают момент нижней кульминации среднего солнца . Такой счет времени называют гражданским временем.

В России гражданским временем в народном хозяйстве пользуются с 1919 г., а в астрономии – с 1925 г. Часы, которыми мы пользуемся отрегулированы не по истинному, а по среднему солнечному времени. Так как скорость среднего солнца одинакова и через меридиан оно проходит раньше или позднее истинного Солнца, то, следовательно, средние сутки могут наступать раньше или позже истинных.

Разница между истинным и средним солнечным временем η называется уравнением времени. Следовательно, в любой момент среднее солнечное время равно истинному солнечному времени плюс уравнение времени η, т. е.

,

где η имеет положительное значение, когда истинное Солнце находится на эклиптике впереди среднего, и отрицательное – когда среднее Солнце находится впереди истинного. (Знаком в астрономии обозначается Солнце.)

На рис. 1 приведен график изменения уравнения времени в течение года через полмесяца. Уравнение времени бывает равно нулю около 15 апреля, 14 июня, 31 августа и 25 декабря, когда истинное время почти совпадает со средним солнечным; в эти дни часы, установленные по среднему солнечному времени, будут показывать в полдень 12. Наибольшее (по абсолютной величине) отрицательное значение уравнения времени (см. рис. 4), η= -16,5 минуты, бывает около 4 ноября, а наибольшее положительное, η= +14,3 минуты, - 12 февраля.

Из определения среднего солнечного времени следует, что оно относится к тому месту, где производятся наблюдения. Следовательно, среднее солнечное время имеет свое собственное значение для каждого меридиана на Земле и поэтому его называют еще местным средним временем.

Для любой точки одного и того же меридиана местное время сохраняет постоянное значение, но с изменением долготы места наблюдений меняется и местное среднее время. Когда в Москве полдень, то на противоположной стороне земного шара, т. е. На 180° к западу или к востоку от Москвы, в этот момент будет полночь. В течение одного часа небесная сфера в своем видимом движении поворачивается на 1/24 часть ее полного оборота, что в угловых единицах соответствует 360° : 24 = 15°. Поэтому два пункта на Земле, имеющие разность долгот в 15°, будут иметь местное время, отличающееся на 1 час. Если от первоначального места наблюдения передвинуться по долготе, например, на 30° (т. е. на два часа) к востоку или западу, то в первом случае Солнце, очевидно, пройдет через меридиан нового места наблюдения на два часа раньше, а во втором случае, наоборот, на два часа позднее, чем в первоначальном пункте. Следовательно, по разности показаний часов, идущих по местному времени в разных пунктах Земли, можно судить о разности долгот этих пунктов.

В соответствии с международным соглашением (Рим, 1883 г.) за начальный меридиан для счета географических долгот на нашей планете принят Гринвичский меридиан с долготой, равной , а местное гринвичское время, отсчитываемое от полуночи, условились называть всемирным или мировым временем ( ). Поэтому, когда в Гринвиче (около Лондона) наступает полночь, т. е. 00 ч 00 мин 00 с среднего местного времени, местное время любого пункта на нашей планете будет равно