Измерение времени

Вся наша жизнь связана со временем и в конечном итоге регулируется периодической сменой дня и ночи, а также времен года. На этих природных повторяющихся явлениях базируются основные единицы измерения времени - сутки, месяц, год. Основная величина для измерения времени связана с периодом полного вращения земного шара вокруг своей оси.

Момент верхней кульминации центра Солнца называется истинным полднем, момент нижней кульминации - истинной полночью. Промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями центра Солнца называется истинными солнечными сутками. Время, прошедшее от момента нижней кульминации центра солнечного диска до любого другого его положения на одном и том же географическом меридиане, называется истинным солнечным временем (\(T_{⊙}\)).

Необходимо отметить, что истинные солнечные сутки периодически меняют свою продолжительность. Это вызывается двумя причинами: во-первых, наклоном плоскости эклиптики к плоскости небесного экватора, во-вторых, эллиптической формой орбиты Земли. Когда Земля находится на участке эллипса, расположенном ближе к Солнцу, то она движется быстрее. Через полгода Земля окажется в противоположной части эллипса и будет перемещаться по орбите медленнее. Неравномерное движение Земли по своей орбите вызывает неравномерное видимое перемещение Солнца по небесной сфере, т. е. в разное время года Солнце перемещается с различной скоростью. Поэтому продолжительность истинных солнечных суток постоянно меняется.

Вследствие неравномерности истинных солнечных суток пользоваться ими в качестве единицы измерения времени неудобно. По этой причине в повседневной жизни используются не истинные, а средние солнечные сутки, продолжительность которых принята постоянной.

Что такое средние солнечные сутки? Вообразим точку, которая в течение года совершает один полный оборот вокруг Земли за такое же время, как и Солнце, но при этом перемещается равномерно по небесному экватору, а не по эклиптике. Назовем такую воображаемую точку средним экваториальным солнцем. Верхнюю кульминацию среднего экваториального Солнца называют средним полднем, а промежуток времени между двумя последовательными средними полднями - средними солнечными сутками. Продолжительность их всегда одинакова. Средние солнечные сутки делят на 24 часа. Каждый час среднего солнечного времени в свою очередь делится на 60 минут, а каждая минута - на 60 секунд среднего солнечного времени. За начало средних солнечных суток принимается средняя полночь, т. е. момент нижней кульминации воображаемой точки небесной сферы, называемой средним солнцем. Время, протекшее от момента нижней кульминации среднего экваториального солнца до любого другого его положения на одном и том же географическом меридиане, называется средним солнечным временем (\(T_{ср}\)).

Разность между средним солнечным временем и истинным солнечным временем в один и тот же момент называется уравнением времени. Оно обозначается греческой буквой \(η\). Тогда можно записать следующее равенство: \[η = T_{ср} - T_{⊙}.\]

Величина уравнения времени \(η\) обычно приводится в астрономических календарях. Приблизительно ее можно найти по графику, из которого можно увидеть, что четыре раза в год уравнение времени \(η\) равно нулю. Это происходит примерно 14 апреля, 14 июня, 2 сентября и 24 декабря. Уравнение времени \(η\) принимает наибольшие численные значения около 14 февраля (\(η\) = +14 мин) и 3 ноября (\(η\) = -16 мин).

Различают также звездные сутки (около 23 ч 56 мин 4 с). Звездные сутки равны промежутку времени между двумя последовательными одноименными кульминациями точки весеннего равноденствия. Момент верхней кульминации этой точки, принимаемый за начало звездных суток, считается 0 часов звездного времени. Время, протекшее от момента верхней кульминации точки весеннего равноденствия до любого другого ее положения на одном и том же географическом меридиане, называется звездным временем.

Читать далее