Время и календарь © Гиенко Е.Г., кафедра астрономии и гравиметрии СГГА

В основе астрономических шкал времени: суточное вращение Земли вокруг оси Звездное время Солнечное

Звездное время s Звездные сутки – промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки гамма на меридиане наблюдателя (время оборота Земли вокруг оси относительно точки гамма (или звезд))

Начало звездных суток – верхняя кульминация точки гамма Способ отсчета: формула звездного времени s = t = + t - известно из каталога, t – измеряется. Для верхней кульминации звезды t=0, s вк =.

Звездное время s применяется в астрономии: при наблюдениях, при установлении других шкал времени. В повседневной жизни - не удобно.

Истинное солнечное время m Истинные солнечные сутки - промежуток времени между двумя последовательными нижними кульминациями центра диска истинного Солнца на меридиане наблюдателя (время оборота Земли вокруг оси относительно истинного Солнца)

Начало истинных солнечных суток – истинная полночь – момент нижней кульминации центра диска истинного Солнца Способ отсчета: m = t +12 h t - часовой угол истинного Солнца (измеряется)

Солнечные часы

Недостаток истинного солнечного времени: продолжительность истинных солнечных суток не постоянна. Для равномерной шкалы времени переходят к среднему экваториальному Солнцу. Ср. экв. Солнце – фиктивная точка, равномерно движущаяся вдоль экватора.

Среднее солнечное время m Средние солнечные сутки - промежуток времени между двумя последовательными нижними кульминациями среднего экваториального Солнца на меридиане наблюдателя (время оборота Земли вокруг оси относительно среднего экваториального Солнца)

Начало средних солнечных суток – средняя полночь – момент нижней кульминации среднего экваториального Солнца Способ отсчета: m = tср.экв. +12 h tср.экв. - часовой угол среднего экваториального Солнца

Уравнение времени разница между истинным и средним солнечным временем: m - m (значение публикуется на дату в астрономических справочниках)

График уравнения времени

Местное время на различных меридианах (время на меридиане пункта с долготой ) Теорема о разности часовых углов светила: t A – t B = A – B В качестве светила: точка, ист.солнце, ср.экв.солнце экв

t A – t B = s A – s B = A – B (звездное время) t A – t B = m A – m B = A – B (истинное солнечное время) t эквA – t эквB = m A – m B = A – B (среднее солнечное время)

Разность местных времен в двух пунктах равна разности долгот этих пунктов.

На меридиане Гринвича c = 0: (большие буквы) S – звездное время, M - истинное солнечное время, M = UT (Universal Time) – -Всемирное время – среднее солнечное время на меридиане Гринвича. s – S =, m – M =, m – UT =

Поясное время T n Поясное время Tn – система измерения времени по часовым поясам. =0 h 23 h 1h1h 2 h 15 0 n=0 T 0 =UT n=23 T 23 n=1 T 1 n=2 T 2 30 m Номер часового пояса n равен долготе осевого меридиана

В границах всего часового пояса Tn равно среднему солнечному времени на осевом меридиане: T n = m( n ) Разность поясных времен: T n1 - T n2 = n1 - n2 =n 1 - n 2 UT =T 0, T n - UT = n.

Карта часовых поясов

Впервые поясное время введено в США, 1881г. Россия: с 1918 г – поясное время. Новосибирск: = 5 h 32 m n = 5

Декретное время D n 1930 г., Декрет правительства СССР: стрелки часов – на 1 час вперед г. Переход на летнее время. (последнее вс. марта – посл. вс. октября) Декретное время: D n = T n + k, k=1 h (зимнее время), k=2 h (летнее время), D n = UT + (n+k)

В России часы установлены по декретному времени Всемирное время UT, Поясное время Tn, Декретное время Dn - варианты среднего солнечного времени m, образованные смещением шкалы на постоянную величину

Связь между звездным и средним солнечным временем Конец звездных суток Одновременное начало звездных и солнечных суток Конец солнечных суток 1 0 Звездные сутки короче солнечных на 3 мин. 56,5 сек

Тропический год (тр.год)– промежуток времени между последовательными прохождениями Солнца через точку (время оборота Земли вокруг Солнца относительно точки ) 1 тр.год = 365,2422 ср.солн. сут. 1 тр.год = 366,2422 зв. сут.

365,2422 ср.солн.сут.= 366,2422 зв. сут. Делим обе части на 365,2422: 1ср.солн.сут.=(365,2422+1)/365,2422 = = 1 + 1/365,2422 = (1+ )зв.сут, – масштабный коэффициент перехода от средних солнечных единиц к звездным

Делим обе части на 366,2422: 1зв.сут.=(366, )/366,2422 = = 1 - 1/366,2422 = (1- )ср.солн.сут, – масштабный коэффициент перехода от звездных единиц к средним солнечным

Звездное время в среднюю полночь s 0 (показания часов, идущих по звездному времени, в момент средней полночи) Средняя полночь – момент нижней кульминации ср. экв. Солнца: ( tср.экв. = 12 h ), s 0 =ср.экв. + tср.экв. =ср.экв h

Звездное время в средн. полночь на Гринвиче: S 0 (большая буква) – публикуется на дату в астрономических ежегодниках и календарях; Звездное время в местную средн. полночь (на местном меридиане с долготой ): s 0 = S 0 - (к востоку от Гринвича) s 0 = S 0 + (к западу от Гринвича)

Переход от среднего солнечного времени к звездному и обратно Время Среднее солнечное Звездное m=0 m s0s0 s0s0 s s = s 0 + m(1+ )= = s 0 + m + m m = (s - s 0 )(1– ) = =(s-s 0 )-(s-s 0 ) На Гринвиче: S = S 0 + UT(1+ ) UT = (S - S 0 )(1– )

Точность шкал времени, основанных на суточном вращении Земли (звездного, солнечного, среднего солн.) соответствует равномерности вращения Земли: ~10 -3 сек Для многих современных приложений такой точности не достаточно.

Атомное время TAI время, в основу измерения которого положены электромагнитные колебания, излучаемые атомами или молекулами при переходе из одного энергетического состояния в другое.

1атомная секунда=1сек(СИ) примерно периодов колебаний атома цезия. Точность воспроизведения – сек Атомные стандарты частоты, в частности, установлены на спутниках навигационных систем (GPS,ГЛОНАСС и др.) Водородный стандарт частоты

Всемирное координированное время UTC Комбинация атомного и среднего солнечного времени: UTC = TAI + b, где b = 0, если |UTC - UT|

В системе UTC передаются сигналы точного времени. Установлением шкал времени занимаются национальные службы времени и Международное Бюро времени.

Календарь Система счета длительных промежутков времени В основе современных календарей: годичное движение Солнца (солнечный) движение Луны (лунный) движение Солнца и Луны (лунно-солнечный)

1 тропический год : 365,2422 ср.солн.сут. 1 месяц (смена фаз Луны): 29,5 ср. солн.сут.

Требования к гражданскому календарю: 1. В году должно быть целое количество суток 2. Простая система високосных лет 3. Минимальная погрешность календаря

Юлианский календарь (старый стиль) Предложил Созиген (гр. астроном, Александрия) Узаконил Юлий Цезарь в 45 г. до н.э.

Расчет юлианского календаря: 365, ,25 = (365+0,25)ср.солн.сут. Обычный год: 365 сут. Високосный год: 366 сут. (29 февраля) Високосные года: кратные 4. Погрешность календаря: 365, ,25 = сут. за 1 год = 1.17 сут за 150 лет!!! (1 сут за 128 лет) 0,25 4 =+ 1сут. за 4 года

Григорианский календарь (новый стиль) 1582 г., Римский Папа Григорий XIII: исправление календаря – Григорианский календарь

Расчет григорианского календаря: 365, , –0.0075= Обычный год: 365 сут. Високосный год: 366 сут. (29 февраля) Високосные года: кратные 4 и 400; исключение – года, кратные сут. за 4 года -1сут. за 100 лет +1сут. за 400 лет

Пример: 1900, 2100 – не високосные, 2000 – високосный Погрешность григорианского календаря: 365,2422 – 365,2425 =-0,0003 сут. за 1 год 3 суток за лет

Россия: переход на новый стиль – 1918 г., (Декрет СНК от г) 1 февраля по старому стилю - 14 февраля по новому стилю

Летоисчисление: Эра (лат. aera - букв. начальное число) - в хронологии начальный момент системы летоисчисления. От рождества Христова От сотворения Мира От основания Рима … (около 200 различных эр)

Восточный календарь составлен в середине третьего тысячелетия до нашей эры. 60-летняя циклическая система основана на астрономических циклах Солнца, Земли, Луны, Юпитера и Сатурна. В 60-летний цикл входят 12-летний юпитерный и 30-летний сатурный циклы 12 животных, 5 цветов (12*5=60=30*2)

Новый год по восточному календарю: в первое новолуние, происходящее в зодиакальном знаке Водолея. Солнце вступает в знак Водолея 20 или 21 января. Как только его догонит Луна и их пути на небе пересекутся, на Востоке празднуют наступление Нового года. И один из календарных зверей уступает власть другому.