5. Измерение времени. Секунда. Звёздное, истинное и среднее солнечноевремя. Уравнение времени и аналемма. Тропический год, звёздный год. Связь среднегосолнечного времени со звёздным.

Время

• Время – форма существования материи, выражающаяпорядок изменения объектов и явлений

действительности.

• В классической нерелятивистской физике время течётравномерно.

• В релятивистской физике известен эффект «замедлениявремени».

• В квантовой механике оператор времени отсутствует

Секунда

• Единица измерения времени в СИ – секунда.

• Принято различать атомную секунду, которую воспроизводятцезиевым эталоном частоты и времени; и эфемеридную секунду,длительность которой связана с периодом обращения Земливокруг Солнца

• Атомная и эфемеридная секунды совпадают с точностью 2·10⁻⁹

З вёздное время и звёздные сутки

• Звёздным временем sназывается часовойугол точки весеннегоравноденствия:s = tϒ

• Звёздное время в любоймомент равно прямомувосхождению какого-либо светила плюс егочасовой угол:s = t + α

• Промежуток времени между двумя последовательнымиодноимёнными кульминациями точки ϒ на одном и том жегеографическом меридиане называется звёздными сутками.Начало звёздных суток принято отсчитывать от моментаверхней кульминации точки ϒ

• В повседневной жизни использовать звёздное времянеудобно, т.к. распорядок жизни человека связан свидимым положением Солнца, а не точки ϒ. Кроме того, взаимное положение точки ϒ и Солнца втечение года непрерывно меняется. Центр Солнца и точка ϒсовпадают только один раз в год – в полдень дня весеннегоравноденствия, когда они оба находятся в верхнейкульминации.

• Через одни звёздные сутки точка ϒ опять будет находится вверхней кульминации, а Солнце ещё не дойдёт до верхнейкульминации, т.к. его прямое восхождение увеличилось на3m56s. За звёздные сутки наблюдатель Овместе с Землёй повернётся на 360ºи за счёт движения Земли по своейорбите перейдёт из точки О1 в точкуО2. Однако, чтобы промежуток времениравнялся солнечным суткам, Землядолжна повернуться настолько,

чтобы наблюдатель оказался вположении О3, где Солнце снованаходится на меридианенаблюдателя.

• Поскольку радиус-вектор Землиповорачивается за сутки примернона 1º, а Земля вращается с угловой

скоростью около 1º за 4 минуты, тозвёздные сутки примерно на 4минуты короче, чем средниесолнечные.

Истинное солнечное время и истинные солнечные сутки

• Промежуток времени между двумя последовательными одноимённымикульминациями центра Солнца на одном и том же географическоммеридиане называется истинными солнечными сутками

• За начало истинных солнечных суток принимается нижняя кульминацияСолнца (истинная полночь)

• Время, протекшее от нижней кульминации Солнца до любого другогоего положения, выраженное в долях истинных солнечных суток,называется истинным солнечным временем T, причёмT = t + 12h.

• Продолжительность истинных солнечных суток в течение года плавноменяется в пределах ±25 сек. Это происходит по двум причинам:1) Солнце движется не по небесному экватору, а по эклиптике,

наклоненной к экватору под углом ε = 2326';2) Движение Солнца по эклиптике неравномерно

• Использовать истинное солнечное время также неудобно, как извёздное, поскольку, например, истинные солнечные сутки 22 декабря на50 сек длиннее, чем 23 сентября

Среднее солнечное время и средние солнечные сутки

• Среднее эклиптическое солнце равномерно движется поэклиптике со средней скоростью Солнца и совпадает с ним около3 января и 4 июля

• Среднее экваториальное солнце равномерно движется понебесному экватору с постоянной скоростью среднегоэклиптического солнца и одновременно с ним проходит точку ϒ

• Промежуток времени между двумя последовательнымиодноимёнными кульминациями среднего экваториального солнцана одном и том же географическом меридиане называетсясредними солнечными сутками

• За начало средних солнечных суток принимается момент нижнейкульминации среднего экваториального солнца

• Время, протекшее от нижней кульминации среднегоэкваториального солнца до любого другого его положения,выраженное в долях средних солнечных суток, называетсясредним солнечным временем или просто средним временем Tm

Уравнение времени

Разность между средним временем и истиннымсолнечным временем в один и тот же моментназывается уравнением времени η:η = Tm – T

Аналемма – положение Солнца на небе водно и то же время суток в течение года. Форма аналеммы

зависит от двухфакторов – угланаклона осивращения планетык плоскостиэклиптики иформы (степени

эллиптичности)орбиты

Тропический год, звёздный год

• Тропическим годом называют промежуток временимежду двумя последовательными прохождениями

центра истинного Солнца через точку ϒ

• Установлено, что тропический год содержит 365,2422средних солнечных суток

• Звёздным годом называют промежуток времени, черезкоторый Солнце оказывается в той же точке небаотносительно звёзд

• Из-за медленного движения точки ϒ навстречуСолнцу, тропический и звёздный годы не совпадают, извёздный год длиннее тропического на 20 мин 24 сек исодержит 365,2564 средних солнечных суток

Связь среднего солнечного времени созвёздным

• В момент весеннего равноденствия среднее экваториальное солнце иточка ϒ находятся в верхней кульминации. Спустя одни звёздные суткиточка ϒ снова придёт в небесный меридиан, а среднее экваториальноесолнце не дойдёт до него, т.к. за звёздные сутки оно сместится понебесному экватору к востоку примерно на 1 градус.

• Среднее экваториальное солнце пройдёт верхнюю кульминацию через3m56s. Т.о., средние солнечные сутки продолжительнее звёздных на3m56s, и за один тропический год накопится разность в одни звёздные

сутки.

• Итак, в тропическом году содержится 365,2422 средних солнечных сутоки 366,2422 звёздных