Съхраняване и предаване на точен час. Астрономия (допълнително обучение)_11

Всяко астрономическо наблюдение трябва да бъде придружено с данни за времето на извършването му. Точността на момента във времето може да варира в зависимост от изискванията и свойствата на наблюдаваното явление. Например при обикновени наблюдения на метеори и променливи звезди е напълно достатъчно да се знае моментът с точност до минута. Наблюденията на слънчевите затъмнения, затъмняването на звездите от Луната и особено наблюденията на движението на изкуствените спътници на Земята изискват маркиране на моменти с точност не по-малка от една десета от секундата. Точните астрометрични наблюдения на денонощното въртене на небесната сфера налагат използването на специални методи за записване на моменти от време с точност до 0,01 и дори 0,005 секунди!

Ето защо една от основните задачи на практическата астрономия е да получи точно време от наблюдения, да го съхранява и да съобщи данните за времето на потребителите.

За да поддържат времето, астрономите разполагат с много точни часовници, които редовно проверяват, като определят моментите на звездните кулминации с помощта на специални инструменти. Предаването на сигнали за точно време по радиото им позволи да организират услуга за световно време, тоест да свържат всички обсерватории, занимаващи се с наблюдения от този вид, в една система.

Отговорността на Time Services, в допълнение към излъчването на точни часови сигнали, включва и предаване на опростени сигнали, които са добре познати на всички радиослушатели. Това са шест кратки сигнала, „точки“, които се дават преди началото на новия час. Моментът на последната „точка“ с точност до стотна от секундата съвпада с началото на новия час. На любителите на астрономията се препоръчва да използват тези сигнали, за да сверят часовниците си. Когато проверяваме часовника, не трябва да го нулираме, тъй като това ще повреди механизма, а астрономът трябва да се грижи за часовника си, тъй като той е един от основните му инструменти. Той трябва да определи „корекцията на часовника“ - разликата между точното време и неговите показания. Тези корекции трябва да се определят систематично и да се записват в дневника на наблюдателя; По-нататъшното им проучване ще позволи да се определи хода на часовника и да се проучат добре.

Разбира се, препоръчително е да имате възможно най-добрия часовник на ваше разположение. Какво трябва да се разбира под понятието „добър часовник“?

Необходимо е те да поддържат прогреса си възможно най-точно. Нека сравним два примера за обикновени джобни часовници:

Положителният знак на корекцията означава, че за получаване на точния час е необходимо да се добави корекция към показанието на часовника.

Двете половини на таблета съдържат записи на корекциите на часовника. Като извадим горната от долната корекция и разделим на броя дни, изминали между определянията, получаваме дневния ход на часовника. Данните за напредъка са дадени в същата таблица.

Защо нарекохме едни часовници лоши, а други добри? За първия часовник корекцията е близка до нула, но скоростта й се променя неравномерно. При второто корекцията е голяма, но щрихът е равномерен. Първият часовник е подходящ за такива наблюдения, които не изискват клеймо за време, по-точно от минутата. Техните показания не могат да бъдат интерполирани и трябва да се проверяват няколко пъти на нощ.

Вторият, „добър часовник“, е подходящ за извършване на по-сложни наблюдения. Разбира се, полезно е да ги проверявате по-често, но можете да интерполирате показанията им за междинни моменти. Нека покажем това с пример. Да приемем, че наблюдението е направено на 5 ноември в 23:32:46. според нашия часовник. Вахтената проверка, извършена в 17:00 часа на 4 ноември, даде корекция от +2 m 15 s. Дневната вариация, както се вижда от таблицата, е +5,7 s. От 17:00 часа на 4 ноември до момента на наблюдението са изминали 1 ден и 6,5 часа или 1,27 дни. Умножавайки това число по дневния цикъл, получаваме +7,2 s. Следователно корекцията на часовника в момента на наблюдение не е равна на 2 м. 15 с., а на +2 м. 22 с. Добавяме го към момента на наблюдение. И така, наблюдението е направено на 5 ноември в 23:35:80 часа.

Определянето на точното време, съхраняването му и предаването му по радиото на цялото население е задача на службата за точно време, която съществува в много страни.

Сигналите за точен час по радиото се получават от навигаторите на флота и военновъздушните сили и много научни и индустриални организации, които трябва да знаят точното време. Познаването на точното време е необходимо, по-специално, за определяне на географски

техните дължини в различни точки на земната повърхност.

Отчитане на времето. Определяне на географска дължина. Календар

От курса по физическа география на СССР знаете понятията местно, зоново и майчинско време, както и че разликата в географската дължина на две точки се определя от разликата в местното време на тези точки. Този проблем се решава с астрономически методи, използващи наблюдения на звезди. Въз основа на определяне на точните координати на отделни точки се картографира земната повърхност.

За отчитане на големи периоди от време хората от древни времена са използвали продължителността или на лунния месец, или на слънчевата година, т.е. Продължителността на въртенето на Слънцето по еклиптиката. Годината определя честотата на сезонните промени. Една слънчева година продължава 365 слънчеви дни, 5 часа 48 минути 46 секунди. Той е практически несъизмерим с денонощието и с продължителността на лунния месец - периода на смяна на лунните фази (около 29,5 дни). Това е трудността при създаването на прост и удобен календар. През многовековната история на човечеството са създадени и използвани много различни календарни системи. Но всички те могат да бъдат разделени на три вида: слънчеви, лунни и лунно-слънчеви. Южните пастирски народи обикновено са използвали лунни месеци. Една година, състояща се от 12 лунни месеца, съдържа 355 слънчеви дни. За да се координира изчисляването на времето от Луната и Слънцето, беше необходимо да се установят 12 или 13 месеца в годината и да се вмъкнат допълнителни дни в годината. Слънчевият календар, използван в Древен Египет, беше по-прост и удобен. В момента повечето страни по света също приемат слънчев календар, но по-усъвършенстван, наречен Григориански календар, който е обсъден по-долу. ААААААААААААААААААААААА

При съставянето на календар е необходимо да се вземе предвид, че продължителността на календарната година трябва да бъде възможно най-близка до продължителността на въртенето на Слънцето по еклиптиката и че календарната година трябва да съдържа цял брой слънчеви дни, тъй като неудобно е да започваш годината по различно време на деня.

Тези условия са удовлетворени от календара, разработен от александрийския астроном Сосиген и въведен през 46 г. пр.н.е. в Рим от Юлий Цезар. Впоследствие, както знаете, от курса по физическа география, той получи името Юлиан или стар стил. В този календар годините се броят три пъти подред за 365 дни и се наричат ​​прости, като следващата година е 366 дни. Нарича се високосна година. Високосни години в Юлианския календар са тези години, чиито числа се делят на 4 без остатък.

Средната продължителност на годината според този календар е 365 дни 6 часа, т.е. той е с приблизително 11 минути по-дълъг от истинския. Поради това старият стил изостава от действителния поток на времето с около 3 дни на всеки 400 години.

В григорианския календар (нов стил), въведен в СССР през 1918 г. и дори по-рано приет в повечето страни, годините завършват с две нули, с изключение на 1600, 2000, 2400 и т.н. (т.е. тези, чийто брой стотици се дели на 4 без остатък) не се считат за високосни дни. Това коригира грешката от 3 дни, която се натрупва за 400 години. Така средната продължителност на годината по новия стил се оказва много близка до периода на въртене на Земята около Слънцето.

До 20 век разликата между новия стил и стария (юлиански) достига 13 дни. Тъй като у нас новият стил е въведен едва през 1918 г., Октомврийската революция, извършена през 1917 г. на 25 октомври (стар стил), се чества на 7 ноември (нов стил).

Разликата между стария и новия стил от 13 дни ще остане и в 21 век, и в 22 век. ще се увеличи до 14 дни.

Новият стил, разбира се, не е напълно точен, но грешка от 1 ден ще се натрупа според него едва след 3300 години.

Методика на урок 5
„Време и календар“

Целта на урока: да се формира система от понятия на практическата астрометрия относно методите и инструментите за измерване, отчитане и съхраняване на времето.

Цели на обучението:
Общообразователна: формиране на понятия:

Практическа астрометрия за: 1) астрономически методи, инструменти и мерни единици, отчитане и съхраняване на времето, календари и хронология; 2) определяне на географските координати (дължина) на района въз основа на астрометрични наблюдения;

За космическите явления: въртенето на Земята около Слънцето, въртенето на Луната около Земята и въртенето на Земята около оста си и за последствията от тях - небесни явления: изгрев, залез, дневно и годишно видимо движение и кулминации на светилата (Слънце, Луна и звезди), променящи се фази на Луната.

Образователни: формиране на научен мироглед и атеистично образование в хода на запознаване с историята на човешкото познание, с основните видове календари и хронологични системи; развенчаване на суеверия, свързани с понятията „високосна година“ и превода на датите от юлианския и григорианския календар; политехническо и трудово обучение при представяне на материали за уреди за измерване и съхраняване на времето (часовници), календари и системи за летоброене и практически методи за прилагане на астрометричните знания.

Развитие: развиване на умения: решаване на задачи за изчисляване на час и дати и прехвърляне на време от една система за съхранение и броене в друга; изпълняват упражнения за прилагане на основните формули на практическата астрометрия; използват подвижна звездна карта, справочници и астрономическия календар за определяне на положението и условията на видимост на небесните тела и възникването на небесни явления; определяне на географските координати (дължина) на района въз основа на астрономически наблюдения.

Студентите трябва зная:

1) причините за ежедневните наблюдавани небесни явления, породени от революцията на Луната около Земята (промени във фазите на Луната, видимото движение на Луната през небесната сфера);
2) връзката между продължителността на отделните космически и небесни явления с единици и методи за измерване, броене и съхраняване на времето и календари;
3) единици за време: ефемеридна секунда; ден (сидеричен, истински и среден слънчев); седмица; месец (синодичен и звезден); година (звездна и тропическа);
4) формули, изразяващи връзката на времената: универсален, отпуск по майчинство, местен, летен;
5) инструменти и методи за измерване на времето: основните видове часовници (слънчеви, водни, пожарни, механични, кварцови, електронни) и правилата за тяхното използване за измерване и съхраняване на времето;
6) основни видове календари: лунен, лунно-слънчев, слънчев (юлиански и григориански) и основите на хронологията;
7) основни понятия на практическата астрометрия: принципи за определяне на времето и географските координати на дадена област въз основа на данни от астрономически наблюдения.
8) астрономически стойности: географски координати на родния град; единици за време: ефимерна секунда; ден (сидеричен и среден слънчев); месец (синодичен и звезден); година (тропичен) и продължителност на годината в основните видове календари (лунен, лунно-слънчев, слънчев, юлиански и григориански); номера на часовите зони на Москва и родния град.

Студентите трябва да бъде в състояние да:

1) Използвайте обобщен план за изучаване на космически и небесни явления.
2) Ориентирайте се по Луната.
3) Решете задачи, свързани с преобразуването на единици за време от една система за броене в друга, като използвате формули, изразяващи връзката: а) между звездното и средното слънчево време; б) Световно време, Час по майчинство, Местно време, Лятно часово време и използване на карта на часовите зони; в) между различни хронологични системи.
4) Решете задачи за определяне на географските координати на мястото и времето на наблюдение.

Нагледни средства и демонстрации:

Фрагменти от филма "Практически приложения на астрономията".

Фрагменти от филмови ленти "Видимо движение на небесните тела"; „Развитие на представите за Вселената”; "Как астрономията опроверга религиозните идеи за Вселената."

Уреди и инструменти: географски глобус; карта на часовата зона; гномон и екваториален слънчев часовник, пясъчен часовник, воден часовник (с равномерна и неравномерна скала); свещ с деления като модел пожарен часовник, механични, кварцови и електронни часовници.

Чертежи, диаграми, снимки: промени във фазите на Луната, вътрешната структура и принцип на действие на механични (махало и пружина), кварцови и електронни часовници, атомен стандарт за време.

Домашна работа:

1. Проучете учебния материал:
Б.А. Воронцов-Вельяминова: §§ 6 (1), 7.
Е.П. Левитан: § 6; задачи 1, 4, 7
А.В. Засова, Е.В. Кононович: §§ 4(1); 6; упражнение 6.6 (2.3)

2. Изпълнете задачи от колекцията от задачи на Воронцов-Вельяминов Б.А. : 113; 115; 124; 125.

План на урока

Методика за представяне на материала

В началото на урока трябва да проверите знанията, придобити в предходните три урока, като актуализирате предназначения за изучаване материал с въпроси и задачи по време на фронтално проучване и разговор с учениците. Някои ученици изпълняват програмирани задачи, решавайки проблеми, свързани с използването на движеща се звездна карта (подобно на задачите в задачи 1-3).

Поредица от въпроси за причините за небесните явления, основните линии и точки на небесната сфера, съзвездията, условията на видимост на светилата и др. съвпада с въпросите, зададени в началото на предишните уроци. Те се допълват от въпроси:

1. Дефинирайте понятията „светимост“ и „звездна величина“. Какво знаете за скалата на величината? Какво определя яркостта на звездите? Напишете формулата на Погсън на дъската.

2. Какво знаете за хоризонталната небесна координатна система? За какво се използва? Кои равнини и прави са основните в тази система? Каква е височината на осветителното тяло? Зенитно разстояние на светилото? Азимут на светилото? Какви са предимствата и недостатъците на тази небесна координатна система?

3. Какво знаете за I екваториална небесна координатна система? За какво се използва? Кои равнини и прави са основните в тази система? Каква е деклинацията на светилото? Полярно разстояние? Часов ъгъл на осветителното тяло? Какви са предимствата и недостатъците на тази небесна координатна система?

4. Какво знаете за II екваториална небесна координатна система? За какво се използва? Кои равнини и прави са основните в тази система? Какво е правилното изкачване на светилото? Какви са предимствата и недостатъците на тази небесна координатна система?

1) Как да навигирате по терена с помощта на Слънцето? От Полярната звезда?
2) Как да се определи географската ширина на дадена област от астрономически наблюдения?

Съответстващи програмируеми задачи:

1) Сборник задачи от Г.П. Суботина, задачи NN 46-47; 54-56; 71-72.
2) Сборник задачи от Е.П. Счупени, задачи NN 4-1; 5-1; 5-6; 5-7.
3) Страут Е.К. : контролни работи NN 1-2 теми „Практически основи на астрономията“ (трансформирани в програмируеми в резултат на работата на учителя).

На първия етап от урока, под формата на лекция, формирането на понятия за времето, единиците за измерване и отчитане на времето въз основа на продължителността на космическите явления (въртенето на Земята около оста си, революцията на Луната около Земята и въртенето на Луната около Слънцето), връзката между различни „времена“ и часовникови пояси Считаме за необходимо да дадем на учениците общо разбиране за звездното време.

Студентите трябва да обърнат внимание на:

1. Продължителността на деня и годината зависи от референтната система, в която се разглежда движението на Земята (дали е свързано с неподвижните звезди, Слънцето и др.). Изборът на отправна система се отразява в името на единицата за време.

2. Продължителността на единиците време е свързана с условията на видимост (кулминациите) на небесните тела.

3. Въвеждането на атомния стандарт за време в науката се дължи на неравномерното въртене на Земята, открито с увеличаване на точността на часовниците.

4. Въвеждането на стандартно време се дължи на необходимостта от координиране на икономическите дейности на територията, определена от границите на часовите зони. Широко разпространена ежедневна грешка е смесването на местното време с времето за майчинство.

1. Време. Мерни единици и отчитане на времето

Времето е основната физическа величина, която характеризира последователната промяна на явленията и състоянията на материята, продължителността на тяхното съществуване.

Исторически всички основни и производни единици за време се определят въз основа на астрономически наблюдения на хода на небесните явления, причинени от: въртенето на Земята около оста си, въртенето на Луната около Земята и въртенето на Земята около слънцето. За измерване и отчитане на времето в астрометрията се използват различни референтни системи, свързани с определени небесни тела или определени точки от небесната сфера. Най-разпространени са:

1. "Звездное"време, свързано с движението на звездите върху небесната сфера. Измерено от часовия ъгъл на пролетното равноденствие: S = t ^ ; t = S - a

2. "Слънчево„време, свързано: с видимото движение на центъра на слънчевия диск по еклиптиката (истинско слънчево време) или движението на „средното слънце“ – въображаема точка, движеща се равномерно по небесния екватор в същия период от време като истинско слънце (средно слънчево време).

С въвеждането на стандарта за атомно време и Международната система SI през 1967 г., атомната секунда се използва във физиката.

Секундата е физическа величина, числено равна на 9192631770 периода на излъчване, съответстващи на прехода между свръхфините нива на основното състояние на атома цезий-133.

Всички горепосочени „времена“ се съгласуват едно с друго чрез специални изчисления. В ежедневието се използва средно слънчево време.

Определянето на точното време, неговото съхраняване и предаване по радиото представлява работата на Time Service, която съществува във всички развити страни по света, включително Русия.

Основната единица за сидерично, истинско и средно слънчево време е денят. Получаваме сидерични, средни слънчеви и други секунди, като разделяме съответния ден на 86400 (24 ч´ 60 м´ 60 сек).

Денят стана първата единица за измерване на времето преди повече от 50 000 години.

Денонощието е период от време, през който Земята прави едно пълно завъртане около оста си спрямо някакъв ориентир.

Сидеричният ден е периодът на въртене на Земята около оста си спрямо неподвижните звезди, определен като период от време между две последователни горни кулминации на пролетното равноденствие.

Истинският слънчев ден е периодът на въртене на Земята около оста й спрямо центъра на слънчевия диск, дефиниран като интервала от време между две последователни кулминации със същото име в центъра на слънчевия диск.

Поради факта, че еклиптиката е наклонена към небесния екватор под ъгъл 23º 26¢, а Земята се върти около Слънцето по елиптична (леко удължена) орбита, скоростта на видимото движение на Слънцето през небесната сфера и следователно продължителността на истинския слънчев ден постоянно ще се променя през годината: най-бързо близо до равноденствията (март, септември), най-бавно близо до слънцестоенето (юни, януари).

За да се опростят изчисленията на времето в астрономията, беше въведена концепцията за среден слънчев ден - периодът на въртене на Земята около оста й спрямо „средното Слънце“.

Средният слънчев ден се определя като интервал от време между две последователни едноименни кулминации на „средното Слънце“.

Средният слънчев ден е с 3 m 55,009 s по-къс от звездния ден.

24 h 00 m 00 s звездно време е равно на 23 h 56 m 4,09 s средно слънчево време.

За сигурността на теоретичните изчисления беше прието ефемериди (таблични)секунда, равна на средната слънчева секунда на 0 януари 1900 г. в 12 часа по равноточно време, което не е свързано с въртенето на Земята. Преди около 35 000 години хората са забелязали периодичната промяна във външния вид на Луната – смяната на лунните фази. Фаза Енебесно тяло (Луна, планета и др.) се определя от съотношението на най-голямата ширина на осветената част на диска d¢до неговия диаметър д: . Линия терминаторразделя тъмните и светлите части на диска на светилото.

Ориз. 32. Смяна на фазите на луната

Луната се движи около Земята в същата посока, в която Земята се върти около оста си: от запад на изток. Това движение се отразява във видимото движение на Луната на фона на звездите към въртенето на небето. Всеки ден Луната се движи на изток с 13º спрямо звездите и завършва пълен кръг за 27,3 дни. Ето как е установена втората мярка за време след деня - месец(фиг. 32).

Сидеричен (звезден) лунен месец- периодът от време, през който Луната прави един пълен оборот около Земята спрямо неподвижните звезди. Равно на 27 d 07 h 43 m 11,47 s.

Синодичен (календарен) лунен месец е периодът от време между две последователни едноименни фази (обикновено нови луни) на Луната. Равно на 29 d 12 h 44 m 2,78 s.

Ориз. 33. Методи за ориентиране към терен на луната

Комбинацията от явленията на видимото движение на Луната на фона на звездите и променящите се фази на Луната позволява да се ориентирате по Луната на земята (фиг. 33). Луната се появява като тесен полумесец на запад и изчезва в лъчите на зората като също толкова тесен полумесец на изток. Нека мислено начертаем права линия вляво от лунния сърп. Можем да прочетем в небето или буквата „R“ - „расте“, „рогата“ на месеца са обърнати наляво - месецът се вижда на запад; или буквата „С“ - „стареене“, „рогата“ на месеца са обърнати надясно - месецът се вижда на изток. По време на пълнолуние луната се вижда на юг в полунощ.

В резултат на наблюденията на промените в положението на Слънцето над хоризонта в продължение на много месеци възниква трета мярка за време - година.

Една година е периодът от време, през който Земята прави един пълен оборот около Слънцето спрямо някакъв ориентир (точка).

Сидерична година е звездният (звезден) период на въртене на Земята около Слънцето, равен на 365,256320... среден слънчев ден.

Аномалистична година - интервалът от време между две последователни преминавания на средното Слънце през точка от неговата орбита (обикновено перихелий) е равен на 365,259641... средни слънчеви дни.

Тропическата година е интервалът от време между две последователни преминавания на средното Слънце през пролетното равноденствие, равен на 365,2422... средни слънчеви дни или 365 d 05 h 48 m 46,1 s.

Универсалното време се определя като местното средно слънчево време на главния (Гринуички) меридиан.

Земната повърхност е разделена на 24 области, ограничени от меридиани - Времеви зони. Нулевата часова зона е разположена симетрично спрямо главния (Гринуич) меридиан. Поясите са номерирани от 0 до 23 от запад на изток. Реалните граници на поясите се комбинират с административните граници на области, региони или щати. Централните меридиани на часовите зони са разделени един от друг с точно 15 градуса (1 час), така че при преминаване от една часова зона в друга времето се променя с цял брой часове, но броят на минутите и секундите не се променя . Новите календарни дни (и Нова година) започват на линии за дата(демаркационна линия), преминавайки главно по меридиана на 180° източна дължина близо до североизточната граница на Руската федерация. На запад от линията за дати, датата на месеца винаги е с една повече, отколкото на изток от нея. При пресичане на тази линия от запад на изток календарното число намалява с единица, а при пресичане на линията от изток на запад календарното число се увеличава с единица, което елиминира грешката при отчитане на времето при пътуване по света и преместване на хора от Източното до западното полукълбо на Земята.

Стандартното време се определя по формулата:
T n = T 0 + n , Където T 0 - универсално време; н- номер на часовата зона.

Лятното часово време е стандартно време, променено с цял брой часове с правителствен указ. За Русия е равно на поясното време плюс 1 час.

Московско време - време за майчинство на втората часова зона (плюс 1 час):
Tm = T 0 + 3 (часа).

Лятното часово време е стандартно стандартно време, променено с допълнителен плюс 1 час с държавна заповед за периода на лятното часово време с цел пестене на енергийни ресурси.

Поради въртенето на Земята, разликата между моментите на пладне или кулминацията на звездите с известни екваториални координати в 2 точки е равна на разликата в географските дължини на точките, което дава възможност да се определи дължината на дадена точка от астрономически наблюдения на Слънцето и други светила и, обратно, местно време във всяка точка с известна географска дължина.

Географската дължина на района се измерва на изток от "нулевия" (Гринуич) меридиан и е числено равна на интервала от време между същите кулминации на същата звезда на Гринуичкия меридиан и в точката на наблюдение: , където С- звездно време в точка с дадена географска ширина, С 0 - звездно време на главния меридиан. Изразява се в градуси или часове, минути и секунди.

За да се определи географската дължина на дадена област, е необходимо да се определи моментът на кулминация на светило (обикновено Слънцето) с известни екваториални координати. Като преобразуваме времето на наблюдение от средно слънчево в звездно с помощта на специални таблици или калкулатор и знаем от справочника времето на кулминацията на тази звезда на Гринуичкия меридиан, лесно можем да определим географската дължина на района. Единствената трудност при изчисленията е точното преобразуване на единиците за време от една система в друга. Няма нужда да "наблюдавате" момента на кулминацията: достатъчно е да определите височината (зенитното разстояние) на светилото във всеки точно записан момент от времето, но изчисленията ще бъдат доста сложни.

На втория етап от урока учениците се запознават с уреди за измерване, съхраняване и отчитане на времето - часовници. Показанията на часовника служат като стандарт, спрямо който могат да се сравняват интервали от време. Студентите трябва да обърнат внимание на факта, че необходимостта от точно определяне на моменти и периоди от време стимулира развитието на астрономията и физиката: до средата на ХХ век астрономическите методи за измерване, съхраняване на времето и стандартите за време формират основата на света Времево обслужване. Точността на часовника се контролира от астрономически наблюдения. Понастоящем развитието на физиката доведе до създаването на по-точни методи за определяне на времето и стандартите, които започнаха да се използват от астрономите за изследване на явленията, които са в основата на предишните методи за измерване на времето.

Материалът е поднесен под формата на лекция, придружена с демонстрации на принципа на работа и вътрешното устройство на различни видове часовници.

2. Уреди за измерване и запаметяване на времето

Още в Древен Вавилон слънчевият ден е бил разделен на 24 часа (360њ: 24 = 15њ). По-късно всеки час е разделен на 60 минути, а всяка минута на 60 секунди.

Първите инструменти за измерване на времето са слънчевите часовници. Най-простият слънчев часовник - гномон- представляват вертикален стълб в центъра на хоризонтална платформа с разделения (фиг. 34). Сянката от гномона описва сложна крива, която зависи от височината на Слънцето и се променя от ден на ден в зависимост от позицията на Слънцето върху еклиптиката; скоростта на сянката също се променя. Слънчевият часовник не изисква навиване, не спира и винаги работи правилно. Като наклоним платформата така, че стълбът от гномона да е насочен към небесния полюс, получаваме екваториален слънчев часовник, в който скоростта на сянката е еднаква (фиг. 35).

Ориз. 34. Хоризонтален слънчев часовник. Ъглите, съответстващи на всеки час, имат различни стойности и се изчисляват по формулата: , където a е ъгълът между обедната линия (проекцията на небесния меридиан върху хоризонталната повърхност) и посоката към числата 6, 8, 10..., обозначаващи часовете; j е географската ширина на мястото; h - часови ъгъл на Слънцето (15њ, 30њ, 45њ)

Ориз. 35. Екваториален слънчев часовник. Всеки час на циферблата съответства на ъгъл от 15º

За измерване на времето през нощта и при лошо време са изобретени пясъчни, огнени и водни часовници.

Пясъчните часовници се отличават с простотата на дизайна и точността си, но са обемисти и се „навиват“ само за кратко време.

Пожарният часовник е спирала или пръчка, изработена от запалимо вещество с маркирани деления. В древен Китай са създавани смеси, които горят с месеци без постоянен надзор. Недостатъците на тези часовници: ниска точност (зависимост на скоростта на горене от състава на веществото и времето) и сложност на производството (фиг. 36).

Водни часовници (клепсидри) са били използвани във всички страни на древния свят (фиг. 37 а, б).

Механични часовницис тежести и колела са изобретени през 10-11 век. В Русия първият механичен кулен часовник е монтиран в Московския Кремъл през 1404 г. от монаха Лазар Сорбин. Часовник с махалоизобретен през 1657 г. от холандския физик и астроном Х. Хюйгенс. Механичните часовници с пружина са изобретени през 18 век. През 30-те години на нашия век са изобретени кварцовите часовници. През 1954 г. в СССР възниква идеята за създаване атомен часовник- "Държавен първичен стандарт за време и честота." Инсталирани са в изследователски институт край Москва и дават случайна грешка от 1 секунда на всеки 500 000 години.

Още по-точен атомен (оптичен) стандарт за време е създаден в СССР през 1978 г. Грешка от 1 секунда се случва веднъж на 10 000 000 години!

С помощта на тези и много други съвременни физически инструменти беше възможно да се определят с много висока точност стойностите на основните и производните единици за време. Бяха изяснени много характеристики на видимото и истинското движение на космическите тела, открити бяха нови космически явления, включително промени в скоростта на въртене на Земята около оста си с 0,01-1 секунда през годината.

3. Календари. Изчисляване

Календарът е непрекъсната бройна система за големи периоди от време, основана на периодичността на природните явления, особено ясно проявяващи се в небесните явления (движението на небесните тела). Цялата многовековна история на човешката култура е неразривно свързана с календара.

Нуждата от календари е възникнала в древни времена, когато хората още не са знаели да четат и пишат. Календарите определят настъпването на пролетта, лятото, есента и зимата, периодите на цъфтеж на растенията, узряване на плодовете, събиране на лечебни билки, промени в поведението и живота на животните, промени във времето, време на селскостопанска работа и много други. Календарите отговарят на въпросите: "Коя дата е днес?", "Кой ден от седмицата?", "Кога се е случило това или онова събитие?" и ви позволяват да регулирате и планирате живота и икономическите дейности на хората.

Има три основни вида календари:

1. Лунен календар, който се основава на синодичен лунен месец с продължителност 29,5 средни слънчеви дни. Възникнал преди повече от 30 000 години. Лунната година на календара съдържа 354 (355) дни (с 11,25 дни по-къси от слънчевата) и е разделена на 12 месеца от по 30 (нечетни) и 29 (четни) дни всеки (в мюсюлманския календар те се наричат: Мухаррам, Сафар, Раби ал-Аувал, Раби ал-Сани, Джумада ал-Ула, Джумада ал-Ахира, Раджаб, Ша'бан, Рамадан, Шаувал, Зул-Каада, Зул-Хиджра). Тъй като календарният месец е с 0,0306 дни по-кратък от синодичния месец и за 30 години разликата между тях достига 11 дни, през арабскилунен календар във всеки 30-годишен цикъл има 19 „прости“ години от по 354 дни всяка и 11 „високосни“ години от по 355 дни всяка (2-ра, 5-та, 7-ма, 10-та, 13-та, 16-та, 18-а, 21-ва, 24-та, 26-та, 29-та година от всеки цикъл). Турскилунният календар е по-малко точен: в неговия 8-годишен цикъл има 5 „прости“ и 3 „високосни“ години. Датата на Нова година не е фиксирана (тя се движи бавно от година на година): например годината 1421 Хиджри започва на 6 април 2000 г. и ще завърши на 25 март 2001 г. Лунният календар е възприет като религиозен и държавен в мюсюлманските държави Афганистан, Ирак, Иран, Пакистан, Обединената арабска република и др. Слънчевият и лунно-слънчевият календар се използват паралелно за планиране и регулиране на икономически дейности.

2.Слънчев календар, която се базира на тропическата година. Възникнал преди повече от 6000 години. В момента се приема като световен календар.

Юлианският слънчев календар "стар стил" съдържа 365,25 дни. Разработено от александрийския астроном Сосиген, въведено от император Юлий Цезар в Древен Рим през 46 г. пр.н.е. и след това се разпространява по целия свят. В Русия е приет през 988 г. сл. Хр. В Юлианския календар продължителността на годината е определена на 365,25 дни; три „прости“ години имат по 365 дни, една високосна година има 366 дни. В годината има 12 месеца от по 30 и 31 дни (с изключение на февруари). Юлианската година изостава от тропическата година с 11 минути 13,9 секунди годишно. За 1500 години употреба се е натрупала грешка от 10 дни.

IN григорианскиСпоред слънчевия календар „нов стил” продължителността на годината е 365,242500 дни. През 1582 г. Юлианският календар, по нареждане на папа Григорий XIII, е реформиран в съответствие с проекта на италианския математик Луиджи Лилио Гарали (1520-1576). Броенето на дните беше преместено с 10 дни напред и беше договорено всеки век, който не се дели на 4 без остатък: 1700, 1800, 1900, 2100 и т.н., да не се счита за високосна година. Това коригира грешка от 3 дни на всеки 400 години. Грешка от 1 ден се „натрупва“ за 2735 години. Новите векове и хилядолетия започват на 1 януари от „първата“ година на даден век и хилядолетие: така 21-ви век и 3-то хилядолетие ще започнат на 1 януари 2001 г. според григорианския календар.

В нашата страна преди революцията се използва Юлианският календар на „стария стил“, чиято грешка до 1917 г. е 13 дни. През 1918 г. в страната е въведен световноприетият „нов стил“ григориански календар и всички дати са преместени с 13 дни напред.

Преобразуването на дати от юлианския календар в григорианския календар се извършва по формулата: , където Т Жи Т Ю– дати според Григорианския и Юлианския календар; n – цяло число дни, СЪС– броят на пълните минали векове, СЪС 1 е най-близкият брой векове, делими на четири.

Други видове слънчеви календари са:

Персийският календар, който определя продължителността на тропическата година на 365,24242 дни; 33-годишният цикъл включва 25 „прости“ години и 8 „високосни“ години. Много по-точна от григорианската: грешка от 1 година се „натрупва“ за 4500 години. Разработено от Омар Хаям през 1079 г.; се използва в Персия и редица други държави до средата на 19 век.

Коптският календар е подобен на Юлианския: има 12 месеца от 30 дни в годината; след 12-ия месец в "проста" година се добавят 5, във "високосна" година - 6 допълнителни дни. Използва се в Етиопия и някои други държави (Египет, Судан, Турция и др.) На територията на коптите.

3.Лунно-слънчев календар, при които движението на Луната е съобразено с годишното движение на Слънцето. Годината се състои от 12 лунни месеца от по 29 и 30 дни, към които периодично се добавят „високосни“ години, съдържащи допълнителен 13-ти месец, за да се вземе предвид движението на Слънцето. В резултат на това „простите“ години продължават 353, 354, 355 дни, а „високосните“ години продължават 383, 384 или 385 дни. Възниква в началото на 1-во хилядолетие пр. н. е. и се използва в Древен Китай, Индия, Вавилон, Юдея, Гърция и Рим. Понастоящем е приет в Израел (началото на годината пада в различни дни между 6 септември и 5 октомври) и се използва, заедно с държавния, в страните от Югоизточна Азия (Виетнам, Китай и др.).

В допълнение към основните типове календари, описани по-горе, календари, които отчитат видимото движение на планетите върху небесната сфера, са създадени и все още се използват в някои региони на Земята.

Източна лунно-слънчево-планетарна 60 годишен календарвъз основа на периодичността на движението на Слънцето, Луната и планетите Юпитер и Сатурн. Възниква в началото на 2-ро хилядолетие пр.н.е. в Източна и Югоизточна Азия. В момента се използва в Китай, Корея, Монголия, Япония и някои други страни в региона.

В 60-годишния цикъл на съвременния източен календар има 21912 дни (първите 12 години съдържат 4371 дни; втората и четвъртата година - 4400 и 4401 дни; третата и петата година - 4370 дни). Два 30-годишни цикъла на Сатурн се вписват в този период от време (равен на звездните периоди на неговата революция TСатурн = 29,46 » 30 години), приблизително три 19-годишни лунно-слънчеви цикъла, пет 12-годишни цикъла на Юпитер (равни на звездните периоди на неговата революция TЮпитер= 11,86 » 12 години) и пет 12-годишни лунни цикъла. Броят на дните в годината не е постоянен и може да бъде 353, 354, 355 дни през „простите“ години и 383, 384, 385 дни през високосните години. Началото на годината в различните страни пада на различни дати от 13 януари до 24 февруари. Настоящият 60-годишен цикъл започва през 1984 г. Данните за комбинацията от знаци на източния календар са дадени в Приложението.

Централноамериканският календар на културите на маите и ацтеките е бил използван през периода около 300–1530 г. AD Въз основа на периодичността на движението на Слънцето, Луната и синодичните периоди на въртене на планетите Венера (584 d) и Марс (780 d). „Дългата“ година, дълга 360 (365) дни, се състоеше от 18 месеца от по 20 дни и 5 празника. В същото време за културни и религиозни цели е използвана „къса година“ от 260 дни (1/3 от синодичния период на революцията на Марс), разделена на 13 месеца от по 20 дни; „номерираните“ седмици се състоеха от 13 дни, които имаха собствен номер и име. Продължителността на тропическата година е определена с най-висока точност от 365,2420 d (грешка от 1 ден не се натрупва за 5000 години!); лунен синодичен месец – 29.53059 д.

В началото на ХХ век нарастването на международните научни, технически, културни и икономически връзки наложи създаването на единен, прост и точен Световен календар. Съществуващите календари имат многобройни недостатъци под формата на: недостатъчно съответствие между продължителността на тропическата година и датите на астрономическите явления, свързани с движението на Слънцето през небесната сфера, неравна и непоследователна продължителност на месеците, несъответствие на числата на месец и дни от седмицата, несъответствие на имената им с позицията в календара и др. Разкриват се неточностите на съвременния календар

Идеален веченКалендарът има непроменена структура, която ви позволява бързо и недвусмислено да определяте дните от седмицата според всяка календарна дата. Един от най-добрите проекти за вечен календар беше препоръчан за разглеждане от Общото събрание на ООН през 1954 г.: въпреки че беше подобен на григорианския календар, той беше по-прост и по-удобен. Тропическата година е разделена на 4 тримесечия от 91 дни (13 седмици). Всяко тримесечие започва в неделя и завършва в събота; се състои от 3 месеца, като първият месец има 31 дни, вторият и третият – 30 дни. Всеки месец има 26 работни дни. Първият ден от годината винаги е неделя. Данните за този проект са дадени в Приложението. Не е приложено поради религиозни причини. Въвеждането на единен световен вечен календар остава един от проблемите на нашето време.

Началната дата и последващата хронологична система се наричат ера. Началната точка на ерата се нарича ера.

От древни времена началото на определена ера (известни са повече от 1000 епохи в различни държави на различни региони на Земята, включително 350 в Китай и 250 в Япония) и целият ход на хронологията са били свързани с важни легендарни, религиозни или (по-рядко) реални събития: управлението на определени династии и отделни императори, войни, революции, олимпийски игри, основаването на градове и държави, „раждането“ на Бог (пророк) или „сътворяването на света“.

Датата на 1-вата година от управлението на император Хуанди се приема за начало на китайската 60-годишна циклична ера - 2697 г. пр.н.е.

В Римската империя броят се води от „основаването на Рим“ от 21 април 753 г. пр.н.е. и от възкачването на император Диоклециан на 29 август 284 г. сл. Хр.

Във Византийската империя и по-късно, според традицията, в Русия - от приемането на християнството от княз Владимир Святославович (988 г. сл. н. е.) до указа на Петър I (1700 г. сл. н. е.), броенето на годините се извършва „от сътворението на света”: за Началната дата е 1 септември 5508 г. пр. н. е. (първата година от „византийската ера”). В Древен Израел (Палестина) „сътворението на света“ се случи по-късно: 7 октомври 3761 г. пр. н. е. (първата година от „еврейската ера“). Имаше и други, различни от най-често срещаните по-горе епохи „от сътворението на света“.

Разрастването на културните и икономически връзки и широкото разпространение на християнската религия в Западна и Източна Европа породиха необходимостта от уеднаквяване на системите за летоброене, мерните единици и отчитането на времето.

Съвременна хронология - " нашата ера", "нова ера" (АД), "ера от Рождество Христово" ( R.H..), Anno Domeni ( от н.е.– „Господна година“) – се основава на произволно избрана дата на раждане на Исус Христос. Тъй като не е посочено в нито един исторически документ, а евангелията си противоречат, ученият монах Дионисий Малкият през 278 г. от епохата на Диоклециан решава „научно“, въз основа на астрономически данни, да изчисли датата на ерата. Изчислението се основава на: 28-годишен "слънчев кръг" - период от време, през който номерата на месеците попадат в абсолютно едни и същи дни от седмицата, и 19-годишен "лунен кръг" - период от време през които същите фази на Луната падат в едни и същи дни.едни и същи дни от месеца. Продуктът от циклите на „слънчевия“ и „лунния“ кръг, коригиран за 30-годишния живот на Христос (28 ´ 19S + 30 = 572), даде началната дата на съвременната хронология. Броенето на годините според ерата „от Рождество Христово“ се „вкоренява“ много бавно: до 15 век сл. Хр. (т.е. дори 1000 години по-късно) официалните документи на Западна Европа посочват 2 дати: от сътворението на света и от Рождество Христово (А.Д.).

В мюсюлманския свят началото на летоброенето е 16 юли 622 г. сл. н. е. - денят на „хиджра” (преселването на пророка Мохамед от Мека в Медина).

Превод на дати от "мюсюлманската" хронологична система Т Мна "християнски" (григориански) Т Жможе да се направи с помощта на формулата: (години).

За удобство на астрономическите и хронологични изчисления от края на 16 век се използва хронологията, предложена от Дж. Скалигер. Юлиански период(J.D.). Непрекъснатото броене на дните се извършва от 1 януари 4713 г. пр.н.е.

Както в предишните уроци, учениците трябва да бъдат инструктирани да попълнят таблицата сами. 6 информация за изучаваните в урока космически и небесни явления. За това се отделят не повече от 3 минути, след което учителят проверява и коригира работата на учениците. Таблица 6 е допълнена с информация:

Материалът се консолидира при решаване на проблеми:

Упражнение 4:

1. На 1 януари слънчевият часовник показва 10 сутринта. Колко часа показва вашият часовник в този момент?

2. Определете разликата в показанията на точен часовник и хронометър, работещ по звездно време, 1 година след едновременното им пускане.

3. Определете моментите на началото на пълната фаза на лунното затъмнение на 4 април 1996 г. в Челябинск и Новосибирск, ако според универсалното време явлението е настъпило в 23 часа 36 минути.

4. Определете дали е възможно да се наблюдава затъмнение (окултация) на Юпитер от Луната във Владивосток, ако то се случи в 1 ч. 50 м. универсално време, а Луната залязва във Владивосток в 0 ч. 30 м. местно лятно време.

5. Колко дни продължи 1918 г. в RSFSR?

6. Какъв е най-големият брой недели през февруари?

7. Колко пъти в годината изгрява Слънцето?

8. Защо Луната винаги е обърната с една и съща страна към Земята?

9. Капитанът на кораба измери зенитното разстояние на Слънцето в истинския обяд на 22 декември и го намери равно на 66º 33". Хронометърът, работещ по гринуичко време, показа 11:54 сутринта в момента на наблюдение. Определете координатите на кораба и неговото положение на картата на света.

10. Какви са географските координати на мястото, където височината на Полярната звезда е 64º 12", а кулминацията на звездата a Lyrae настъпва 4 часа и 18 метра по-късно от обсерваторията Гринуич?

11. Определете географските координати на мястото, където е горната кулминация на звездата a - - дидактика - тестове - задача

Всяко астрономическо наблюдение трябва да бъде придружено с данни за времето на извършването му. Точността на момента във времето може да варира в зависимост от изискванията и свойствата на наблюдаваното явление. Например при обикновени наблюдения на метеори и променливи звезди е напълно достатъчно да се знае моментът с точност до минута. Наблюденията на слънчевите затъмнения, затъмняването на звездите от Луната и особено наблюденията на движението на изкуствените спътници на Земята изискват маркиране на моменти с точност не по-малка от една десета от секундата. Точните астрометрични наблюдения на денонощното въртене на небесната сфера налагат използването на специални методи за записване на моменти от време с точност до 0,01 и дори 0,005 секунди!

Ето защо една от основните задачи на практическата астрономия е да получи точно време от наблюдения, да го съхранява и да съобщи данните за времето на потребителите.

За да поддържат времето, астрономите разполагат с много точни часовници, които редовно проверяват, като определят моментите на звездните кулминации с помощта на специални инструменти. Предаването на сигнали за точно време по радиото им позволи да организират услуга за световно време, тоест да свържат всички обсерватории, занимаващи се с наблюдения от този вид, в една система.

Отговорността на Time Services, в допълнение към излъчването на точни часови сигнали, включва и предаване на опростени сигнали, които са добре познати на всички радиослушатели. Това са шест кратки сигнала, „точки“, които се дават преди началото на новия час. Моментът на последната „точка“ с точност до стотна от секундата съвпада с началото на новия час. На любителите на астрономията се препоръчва да използват тези сигнали, за да сверят часовниците си. Когато проверяваме часовника, не трябва да го нулираме, тъй като това ще повреди механизма, а астрономът трябва да се грижи за часовника си, тъй като той е един от основните му инструменти. Той трябва да определи „корекцията на часовника“ - разликата между точното време и неговите показания. Тези корекции трябва да се определят систематично и да се записват в дневника на наблюдателя; По-нататъшното им проучване ще позволи да се определи хода на часовника и да се проучат добре.

Разбира се, препоръчително е да имате възможно най-добрия часовник на ваше разположение. Какво трябва да се разбира под понятието „добър часовник“?

Необходимо е те да поддържат прогреса си възможно най-точно. Нека сравним два примера за обикновени джобни часовници:

Положителният знак на корекцията означава, че за получаване на точния час е необходимо да се добави корекция към показанието на часовника.

Двете половини на таблета съдържат записи на корекциите на часовника. Като извадим горната от долната корекция и разделим на броя дни, изминали между определянията, получаваме дневния ход на часовника. Данните за напредъка са дадени в същата таблица.

Защо нарекохме едни часовници лоши, а други добри? За първия часовник корекцията е близка до нула, но скоростта й се променя неравномерно. При второто корекцията е голяма, но щрихът е равномерен. Първият часовник е подходящ за такива наблюдения, които не изискват клеймо за време, по-точно от минутата. Техните показания не могат да бъдат интерполирани и трябва да се проверяват няколко пъти на нощ.

Вторият, „добър часовник“, е подходящ за извършване на по-сложни наблюдения. Разбира се, полезно е да ги проверявате по-често, но можете да интерполирате показанията им за междинни моменти. Нека покажем това с пример. Да приемем, че наблюдението е направено на 5 ноември в 23:32:46. според нашия часовник. Вахтената проверка, извършена в 17:00 часа на 4 ноември, даде корекция от +2 m 15 s. Дневната вариация, както се вижда от таблицата, е +5,7 s. От 17:00 часа на 4 ноември до момента на наблюдението са изминали 1 ден и 6,5 часа или 1,27 дни. Умножавайки това число по дневния цикъл, получаваме +7,2 s. Следователно корекцията на часовника в момента на наблюдение не е равна на 2 м. 15 с., а на +2 м. 22 с. Добавяме го към момента на наблюдение. И така, наблюдението е направено на 5 ноември в 23:35:80 часа.

Обслужване на времето
Задачите на услугата за точно време са да определи точното време, да може да го запази и предаде на потребителя. Ако си представим, че стрелката на часовника е оптичната ос на телескоп, насочена вертикално към небето, тогава циферблатът е звездите, една след друга попадащи в зрителното поле на този телескоп. Регистрирането на моментите на преминаване на звездите през визьора на телескопа е основният принцип на класическото определяне на астрономическото време. Съдейки по мегалитните паметници, които са достигнали до нас, най-известният от които е Стоунхендж в Англия, този метод на решетка се използва успешно още през бронзовата епоха. Самото име на услугата за астрономическо време вече е остаряло. От 1988 г. тази услуга се нарича Международна услуга за въртене на Земята http://hpiers.obspm.fr/eop-pc/.
Класическият астрономически метод за определяне на точното време (Универсално време, UT) е свързан с измерване на ъгъла на въртене на всеки избран меридиан на Земята спрямо „сферата на неподвижните звезди“. В крайна сметка избраният беше Гринуичкият меридиан. Въпреки това в Русия, например, дълго време Пулковският меридиан се приемаше за нулев меридиан. Всъщност всеки меридиан, на който е инсталиран телескоп, специализиран за записване на моменти на преминаване на звезди (пасажен инструмент, зенитна тръба, астролабия), е подходящ за решаване на първата задача на службата за точно време. Но не всяка географска ширина е оптимална за това, което е очевидно, например, поради сближаването на всички меридиани в географските полюси.
От метода за определяне на астрономическото време е очевидна връзката му с определянето на географските дължини на Земята и изобщо с координатните измервания. По същество това е една единствена задача за координатно-времева поддръжка (CTS). Разбираема е сложността на този проблем, чието решение отне много векове и продължава да бъде най-належащият проблем на геодезията, астрономията и геодинамиката.
При определяне на UT с помощта на астрономически методи е необходимо да се вземе предвид:

• че "сферата на неподвижните звезди" не съществува, т.е. координатите на звездите ("циферблатът" на звездния часовник, който определя точността на този часовник) трябва постоянно да се изясняват от наблюдения,
• че оста на въртене на Земята, под въздействието на гравитационните сили на Слънцето, Луната и други планети, извършва сложни периодични (прецесионни и нутационни) движения, описани от поредица от стотици хармоници,
• че наблюденията се извършват от повърхността на Земята, която се движи сложно в пространството, и следователно е необходимо да се вземат предвид паралактичните и аберационните ефекти,
• че телескопите, на които се правят UT наблюдения, имат свои собствени променливи грешки, зависещи по-специално от климатичните условия и определени от същите наблюдения,
• че наблюденията се извършват „на дъното“ на атмосферния океан, което изкривява истинските координати на звездите (рефракция) често по начин, който е труден за вземане под внимание,
• че самата ос на въртене „виси“ в тялото на Земята и това явление, както и редица приливни ефекти и ефекти, причинени от атмосферни влияния върху въртенето на Земята, се определят от самите наблюдения,
• че въртенето на Земята около нейната ос, служещо за стандарт на времето до 1956 г., се извършва неравномерно, което също се определя от самите наблюдения.

За да следите точно времето, е необходим стандарт. Избраният стандарт - периодът на въртене на Земята - се оказа не съвсем надежден. Слънчевият ден е една от основните единици за време, избрана отдавна. Но скоростта на въртене на Земята се променя през годината, поради което се използва средният слънчев ден, който се различава от истинския с до 11 минути. Поради неравномерното движение на Земята по еклиптиката, приетият слънчев ден от 24 часа е по-дълъг годишно с 1 звезден ден, възлизащ на 23 часа 56 минути 4,091 секунди, докато средният слънчев ден е 24 часа 3 минути 56,5554 секунди.
През 30-те години на миналия век се установява неравномерното въртене на Земята около оста си. Неравномерността е свързана по-специално: с вековното забавяне на въртенето на Земята поради приливно триене от Луната и Слънцето; нестационарни процеси в Земята. Средният звезден ден, дължащ се на движението на земната ос, е с 0,0084 s по-кратък от действителния период на земното въртене. Приливното действие на Луната забавя въртенето на Земята с 0,0023 s за 100 години. Следователно е ясно, че дефиницията на секунда като единица време, съставляваща 1/86400 от деня, изисква изясняване.
1900 година е взета като мерна единица за тропическа година (продължителността между две последователни преминавания на центъра на Слънцето през пролетното равноденствие), равна на 365,242196 дни, или 365 дни 5 часа 48 минути 48,08 секунди. Чрез него се определя продължителността на една секунда = 1/31556925.9747 от тропическата 1900 година.
През октомври 1967 г. в Париж 13-та Генерална конференция на Международния комитет по мерки и теглилки определя продължителността на атомната секунда - периодът от време, през който се случват 9 192 631 770 трептения, съответстващи на честотата на заздравяване (поглъщане) от атома на цезия - 133 по време на резонансен преход между две свръхфини енергийни нива на атома в основното състояние в отсъствието на смущения от външни магнитни полета и се записва като радиоизлъчване с дължина на вълната около 3,26 cm.
Точността на атомните часовници е грешка от 1 s на 10 000 години. Грешка 10-14s.
На 1 януари 1972 г. СССР и много страни по света преминаха към стандарта за атомно време.
Радиопредавателните сигнали за време се предават от атомни часовници за точно определяне на местното време (т.е. географска дължина - местоположението на референтните точки, намиране на моментите на кулминацията на звездите), както и за авиацията и морската навигация.
За първи път сигналите започват да се предават по радиото от станцията в Бостън (САЩ) през 1904 г., от 1907 г. в Германия, от 1910 г. в Париж (радиостанция на Айфеловата кула). У нас от 1 декември 1920 г. Пулковската обсерватория започва да предава ритмичен сигнал чрез петроградската радиостанция „Нова Холандия“, а от 25 май 1921 г. през московската октомврийска радиостанция на Ходинка. Организатори на тогавашната радиотехническа служба в страната са Николай Иванович ДНЕПРОВСКИ (1887-1944), Александър Павлович Константинов (1895-1937) и Павел Андреевич Азбукин (1882-1970).
С решение на Съвета на народните комисари през 1924 г. в Пулковската обсерватория е организиран Междуведомствен комитет на Службата за времето, който през 1928 г. започва да публикува бюлетини с обобщени издания. През 1931 г. бяха организирани две нови служби за време в Държавния авиационен институт и Централния научноизследователски институт на гражданската авиация, а службата за време на Ташкентската обсерватория започна редовна работа.
През март 1932 г. в Пулковската обсерватория се провежда първата астрометрична конференция, на която се взема решение: да се създаде служба за времето в СССР. В предвоенните времена работеха 7 часови служби, а ритмичните часови сигнали се предаваха по радиото в Пулково, Държавната полиция и Ташкент.
Най-точните часовници, използвани от службата (съхранени в сутерена при постоянно налягане, температура и т.н.), са часовникът с две махала на Short (точност ± 0,001 s/ден), F.M. Федченко (± 0,0003 s/ден), след това започват да използват кварц (с тяхна помощ е открито неравномерното въртене на Земята) до въвеждането на атомните часовници, които сега се използват от службата за време. Люис Есен (Англия), експериментален физик, създател на кварцови и атомни часовници, през 1955 г. създава първия стандарт за атомна честота (време) върху лъч цезиеви атоми, в резултат на което три години по-късно услуга за време, базирана на атомната честота възникна стандарт.
Според атомния стандарт на САЩ, Канада и Германия от 1 януари 1972 г. е установен TAI - средната стойност на атомното време, въз основа на която е създадена скалата UTC (универсално универсално координатно време), която се различава от слънчевата средна стойност с не повече от 1 секунда (точност ±0,90 сек). Всяка година UTC се коригира с 1 секунда на 31 декември или 30 юни.
През последната четвърт на ХХ век извънгалактични астрономически обекти - квазари - вече се използват за определяне на Всемирното време. В същото време техният широколентов радиосигнал се записва на два радиотелескопа, разделени на хиляди километри (VLBI радиоинтерферометри - VLBI) в синхронизирана скала на атомно време и честотни стандарти. Освен това се използват системи, базирани на наблюдения на спътници (GPS - Global Positioning System, GLONASS - глобална навигационна сателитна система и LLS - Laser Locating Satellites) и ъглови рефлектори, инсталирани на Луната (Laser Lunar Locating - LLL).
Астрономически понятия
Астрономическо време. До 1925 г. в астрономическата практика за начало на средния слънчев ден се приема моментът на горната кулминация (обяд) на средното слънце. Това време се наричаше средно астрономическо или просто астрономическо. Средната слънчева секунда е използвана като мерна единица. От 1 януари 1925 г., заменено с универсално време (UT)
Атомното време (AT - Atomic Time) е въведено на 1 януари 1964 г. За единица време се приема атомна секунда, равна на периода от време, през който възникват 9 192 631 770 трептения, съответстващи на честотата на излъчване между две нива на свръхфината структура на основното състояние на атома цезий-133 в отсъствието на външни магнитни полета. AT носителите са повече от 200 атомни стандарта за време и честота, разположени в повече от 30 страни по света. Тези стандарти (часовници) непрекъснато се сравняват помежду си чрез сателитната система GPS/GLONASS, с помощта на която се извлича международната атомна скала за време (TAI). Въз основа на сравнението се смята, че скалата на TAI не се отклонява от въображаем абсолютно точен часовник с повече от 0,1 микросекунди на година. AT не е свързан с астрономическия метод за определяне на времето, базиран на измерване на скоростта на въртене на Земята, следователно с течение на времето скалите AT и UT могат да се различават значително. За да се премахне това, на 1 януари 1972 г. е въведено координираното универсално време (UTC).
Универсалното време (UT - Universal Time) се използва от 1 януари 1925 г. вместо астрономическо време. Отчита се от долната кулминация на средното слънце на Гринуичкия меридиан. От 1 януари 1956 г. са дефинирани три универсални времеви скали:
UT0 е универсално време, определено на базата на преки астрономически наблюдения, т.е. времето на моментния меридиан на Гринуич, положението на равнината на който се характеризира с моментното положение на полюсите на Земята;
UT1 е времето на Гринуичкия меридиан, определено от средното положение на полюсите на Земята. Различава се от UT0 в корекциите за изместването на географския полюс, дължащо се на изместването на земното тяло спрямо оста на въртене;
UT2 е „изгладено“ време UT1, коригирано за сезонни промени в ъгловата скорост на въртене на Земята.
Координирано универсално време (UTC). UTC се основава на скалата AT, която при необходимост, но само на 1 януари или 1 юли, може да се коригира чрез въвеждане на допълнителна отрицателна или положителна секунда, така че разликата между UTC и UT1 да не надвишава 0,8 секунди. Времевата скала на Руската федерация UTC(SU) се възпроизвежда от Държавния стандарт за време и честота и е в съответствие с UTC скалата на Международното бюро за време. В момента (началото на 2005 г.) TAI - UTC = 32 секунди. Има много сайтове, където можете да получите точното време, например на сървъра на Международното бюро за мерки и теглилки (BIPM) http://www.bipm.fr/en/scientific/tai/time_server.html.
Сидеричният ден е периодът от време между две последователни кулминации със същото име в точката на пролетното равноденствие на един и същи меридиан. Моментът на горната му кулминация се приема за начало на звездния ден. Има истинско и средно звездно време в зависимост от избраната точка на пролетното равноденствие. Средният звезден ден е равен на 23 часа.56 минути 04.0905 секунди от средния слънчев ден.
Истинското слънчево време е неравномерно време, определено от движението на истинското слънце и изразено в части от истински слънчев ден. Неравномерността на истинското слънчево време (уравнение на времето) се дължи на 1) наклона на еклиптиката спрямо екватора и 2) неравномерното движение на слънцето по еклиптиката поради ексцентричността на орбитата на Земята.
Истинският слънчев ден е периодът от време между две последователни едноименни кулминации на истинското слънце на един и същи меридиан. За начало на истинския слънчев ден се приема моментът на долната кулминация (полунощ) на истинското слънце.
Средното слънчево време е равномерно време, определено от движението на средното слънце. Използва се като стандарт за еднородно време по скала от една средна слънчева секунда (1/86400 от средния слънчев ден) до 1956 г.
Средният слънчев ден е интервалът от време между две последователни едноименни кулминации на средното слънце на един и същи меридиан. За начало на средния слънчев ден се приема моментът на долната кулминация (полунощ) на средното слънце.
Средното (екваториално) слънце е фиктивна точка на небесната сфера, равномерно движеща се по екватора със средната годишна скорост на движение на истинското Слънце по еклиптиката.
Средното еклиптично слънце е фиктивна точка на небесната сфера, движеща се равномерно по еклиптиката със средната годишна скорост на истинското Слънце. Движението на средното еклиптично слънце по екватора е неравномерно.
Точката на пролетното равноденствие е пресечната точка на екватора и еклиптиката на небесната сфера, през която центърът на слънцето преминава през пролетта. Има истински (движещи се поради прецесия и нутация) и средни (движещи се само поради прецесия) точки на пролетното равноденствие.
Тропическа година е интервалът от време между две последователни преминавания на средното слънце през средната точка на пролетното равноденствие, равен на 365,24219879 средни слънчеви дни или 366,24219879 звездни дни.
Уравнението на времето е разликата между истинското слънчево време и средното слънчево време. Достига +16 минути в началото на ноември и -14 минути в средата на февруари. Публикувано в Астрономически годишници.
Ефемеридното време (ET - Ephemeris time) е независима променлива (аргумент) в небесната механика (Нютонова теория за движението на небесните тела). Въведено на 1 януари 1960 г. в астрономическите годишници като по-еднородно от универсалното време, обременено от дългосрочни нередности в въртенето на Земята. Определя се от наблюдения на телата на Слънчевата система (главно Луната). Ефемеридната секунда се приема като мерна единица като 1/31556925.9747 част от тропическата година за момента на 0 януари 1900 г., 12 часа ET или, в противен случай, като 1/86400 част от продължителността на средния слънчев ден за същия момент.