Измерения времени, календарь

Координаты всех светил меняются с течением времени. Высокая точность наведения на светила современных телескопов требует отсчета времени с точностью до 0.1 секунды в течении нескольких лет. Еще более высокие требования к определению координат объектов и времени предъявляют работы по вычислению орбит космических аппаратов и высокоточное ориентирование баллистических ракет с использованием высокоточных координат звезд. Ранее за 1 сек была принята 1/86400 периода оборота Земли или 1/31556925 доля периода обращения Солнца от точки весны до нее. В настоящее время принята атомная секунда, равная 9192631770 периода колебания электромагнитной волны 133 CS, находящаяся в основном состоянии. В астрономии используется звездное, истинно солнечное и средне солнечное время.

Тропическим годом называют промежуток между двумя последовательными прохождениями центра истинного Солнца через точку весеннего равноденствия. Тропический год содержит 365.2422 средних солнечных суток. Но сама точка весеннего равноденствия движется из-за процессии навстречу Солнцу проходя 20 минут 24 секунды в год. Поэтому тропический год измеренный по звезде на 20 минут 24 секунды длиннее, и составляет 365.2564 средних солнечных суток.

Часовой угол точки весеннего равноденствия называется звездным временем. S=t_зв.. Поскольку измерять звездное время лучше по конкретным звездам с прямым восхождением α, то для любой звезды выполняются формулы (15)

(15) S=t+α, S=α в момент кульминации, S=α+12^h в нижней кульминации.

Звездные сутки на 3^m56^s короче солнечных, за счет обращения Земли вокруг Солнца солнечный год на 1 сутки короче. Поэтому 365.2422=366.2422 звездных суток. Для переводы среднесолнечных суток в звездные служит .

Итак за каждые солнечные сутки звездное время уходит вперед на 3^m56^s. Звездное время удобно для вычисления координат, но не удобно для повседневной жизни, сориентированной на Солнце.

Из астрономических наблюдений непосредственно получается местное время на данном географическом меридиане. На другом меридиане время будет вычисляться из уравнения (19).

(19) , где Т_о – Всемирное время на Гринвичевском меридиане, Т_М – местное время, λ – долгота дня в часах, минутах, секундах, отсчитываемая на восток.

Поясное время Т_П и местное Т_М связаны очевидной формулой Т_М-Т_П= λ-h, где h – номер часового пояса от Гринвича к востоку. Кроме того, в летнее время все стрелки часов переводятся на 1 час вперед. Это так называемое декретное время.

Календарь.

Длина тропического года была определена египетскими жрецами, сначала 360, а затем 365 дней. У римлян была большая путаница в определении дат и сроков событий из – за отсутствия календаря. Поэтому в 46 г. До н.э. император Ю. Цезарь приказал ввести календарь, разработанный астрономом Созигеном. Год Юлианского календаря был 365 дней и каждый четвертый год – високосный. Фактически тропический год можно записать формулой . Таким образом, Юлианский год был длиннее фактического на дня. Из – за этого каждые 400 лет день весеннего равноденствия наступал на три дня раньше. За 1600 лет набежало 12 дней. Поэтому папа римский Григорий XIII в 1582 ввел новый календарь. Из високосных годов исключаются столетия, которые не делятся на 4 без остатка (1700, 1800, 1900, 2100). В результате 3 дня накапливаются теперь за 10000 лет или 1 день в 3300 году. В России новый календарь введен с приходом Советской власти, в 1918 году был сделан сдвиг на 13 суток вперед (новый стиль). Начало нового года в России было 25 марта, 25 декабря, 1 марта затем до 1700 г. 1 сентября. Только позднее с 1-го января. Новое столетие начинается 1 января текущего столетия. Например 1 января 2001г. Разбиение года 12 месяцев и 7 дней недели сложилась исторически, астрономия тут не влияла.

Григорианский календарь достаточно точен и вряд ли его следует менять. Есть проекты сделать 4 квартала по 91 дня, 1 месяц 31 день – первый, а два других по 30. Тогда начало квартала будет в один день недели, а два рабочих дня (91*4=364) лучше сделать не рабочими. Возможно, такой календарь введут.

В астрономии часто нужно количество суток между датами. Для этого удобно использовать юлианские дни, считаемые непрерывно с 1 января 4713 до н.э.

Длинна солнечного года составила в 2000 г. 365.242186 средних солнечных суток. Она убывает со скоростью 1.12 с за столетие, или 11 200 000 сек за 1 млрд. лет. Экстраполируя этот процесс на 4 млрд лет назад получим длину года около 900 нынешних суток, а через 3 млрд. лет дина года будет менее 1 суток, что означает падение Земли на Солнце!

Длинна суток медленно возрастает со скоростью 1.5 с за 100000 лет. Это может привести существенному сдвигу времени суток, около 0,7 часа за 1000 лет и около 3 суток за 10000 лет! При точном определении времени исторических событий по затмениям Солнца или Луны с этим надо считаться.

Смена фаз Луны происходила в 2000 году за 29.530589 суток и увеличивается на 0.014 секунд за 100 лет. Это составляет более 2 минут за 1 млн. лет и около 30 часов за 1 млрд. лет. Под действием приливных сил Земли орбитальная скорость Луны растет и она постепенно удаляется от Земли. Через миллиарды лет Луна может выйти из зоны притяжения Земли и ее движение будет определятся притяжением Солнца.

Повышение точности измерения времени с помощью атомных часов до 1 · 10^-13 сек., и измерений расстояние с точностью до 30 см., выявило целый ряд новых данных по характеристикам Земли, ее гравитационного поля, атмосферы, поверхности. Обнаружено неравномерное, сезонное изменение суток на 0.001⁵ и вековое замедление вращения Земли 0.023 сек за последние 2000 лет и современная 0.015 сек за последние 250 лет. Это дает 23 сек, за 1 млн. лет и 23000 сек за 1 млрд. лет. Можно предположить, что сутки на Земле 4 млрд. лет назад были от 1 до 10 часов.

В некоторых странах разрабатывался и применялся лунный календарь. Но нет кратного соответствия лунного и солнечного периодов и календари не совместимы и изменчивы. На практике лунные календари не имеют большого значения, это дань истории и традиции.

Дата добавления: 2014-01-06