Определение географической долготы

Измерение времени солнечными сутками связано с географическим меридианом. Время, измеренное на данном меридиане, называется местным временем данного меридиана, и оно одинаково для всех пунктов, находящихся на нем. Кульминация любой точки небесной сферы происходит в разное время на разных меридианах земного шара. Причем, чем восточнее земной меридиан, тем раньше в пунктах, лежащих на нем, происходит кульминация или начинаются сутки. Так как Земля за каждый час поворачивается на 15°, то разность времени двух пунктов в один час соответствует и разности долгот в 15° (в часовой мере 1 час). Отсюда можно сделать вывод: разность местного времени двух пунктов на Земле численно равна разности значений долготы, выраженных в часовой мере. Для пунктов земной поверхности, расположенных на географических долготах \(λ_{1}\) и \(λ_{2}\), получим: \[T_{λ_{1}} - T_{λ_{2}} = λ_{1} - λ_{2}.\]

За начальный (нулевой) меридиан для отсчета географической долготы принят меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию близ Лондона. Местное среднее солнечное время Гринвичского меридиана называется всемирным временем. Все сигналы точного времени соответствуют минутам и секундам всемирного времени. В астрономических календарях и ежегодниках моменты большинства явлений указываются по всемирному времени. Моменты этих явлений по местному времени какого-либо пункта легко определить, зная долготу этого пункта от Гринвича.

Если в данный момент на Гринвичском меридиане всемирное время будет \(T_{0}\), то в местности с географической долготой \(λ\) будет \(T_{λ}\). Следовательно, формула \(T_{λ_{1}} - T_{λ_{2}} = λ_{1} - λ_{2}\) при \(λ_{0} = 0\) примет вид: \[λ = T_{λ} - T_{0}.\]

Данная формула позволяет находить географическую долготу по всемирному времени (\(T_{0}\)) и местному времени (\(T_{λ}\)), которое определяется из астрономических наблюдений.

С другой стороны, зная долготу места наблюдения (\(λ\)) и всемирное время (\(T_{0}\)), можно определить местное время (\(T_{λ}\)): \[T_{λ} = T_{0} + λ.\]

Различие между местным временем даже не очень далеко расположенных друг от друга населенных пунктов создает неудобства в повседневной жизни. Так, например, местное время в Бресте и Витебске отличается на 26 мин. Жители этих городов, приезжая друг к другу в гости, должны были бы постоянно переводить стрелки часов. Отсюда возникла необходимость введения поясной системы счета среднего солнечного времени. Согласно этой системе, весь земной шар разделен на 24 часовых пояса, каждый из которых простирается по долготе на 15° (или 1 ч). Часовой пояс Гринвичского меридиана считается нулевым. Остальным поясам, в направлении от нулевого на восток, присвоены номера от 1 до 23. В пределах одного пояса во всех пунктах в каждый момент поясное время одинаково. В соседних поясах оно отличается ровно на один час. Границы поясов в малонаселенных местах, на морях и океанах проходят по меридианам, отстоящим на 7,5° к востоку и западу от центрального меридиана данного часового пояса. В остальных районах границы поясов для большего удобства проведены по государственным и административным границам, горным хребтам, рекам и другим естественным рубежам.

Зная всемирное время (\(T_{0}\)) и номер пояса данного места (\(n\)), можно найти поясное время: \[T_{n} = T_{0} + n.\]

Исключив \(T_{0}\) из формул \(T_{λ_{1}} - T_{λ_{2}} = λ_{1} - λ_{2}\) и \(T_{n} = T_{0} + n\), получим соотношение, позволяющее определять географическую долготу по поясному времени (\(T_{n}\)) и времени для местности с географической долготой \(λ\) (\(T_{λ}\)): \[T_{n} - T_{λ} = n - λ.\]

Система поясного счета времени устраняет неудобства, связанные с использованием как местного, так и всемирного времени. Часы, поставленные по поясному времени, показывают одно и то же количество секунд и минут во всех часовых поясах, но эти показания различаются только на целое число часов.

В целях экономии и рационального распределения электроэнергии в течение суток на летний период в некоторых странах весной стрелки часов переводят на час вперед - вводят летнее время. Разумеется, осенью часы снова ставят по поясному времени.

Существует 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°).

Более надежным и удобным временем считается атомное время, которое было введено Международным Комитетом мер и весов в 1964 г. За эталон приняты атомные (квантовые) часы. По таким часам секунда - это промежуток времени, за который проходит 9 192 631 770 колебаний электромагнитной волны, излучаемой атомом цезия. С 1 января 1972 г. все страны земного шара ведут счет времени по атомным часам.

Атомное время очень удобно для исследования самой Земли, потому что с его помощью можно изучать неравномерности во вращении нашей планеты. Ошибка хода атомных часов невелика - примерно 1 с за 50 тыс. лет.

Читать далее