Čuvanje i prenos tačnog vremena. Astronomija (dodatno obrazovanje)_11

Svako astronomsko posmatranje mora biti popraćeno podacima o vremenu njegovog izvršenja. Tačnost trenutka vremena može biti različita, u zavisnosti od zahteva i svojstava posmatrane pojave. Tako je, na primjer, u običnim promatranjima meteora i promjenjivih zvijezda sasvim dovoljno znati trenutak s točnošću do minute. Posmatranja pomračenja Sunca, zatamnjivanja zvijezda Mjesecom, a posebno osmatranja kretanja umjetnih satelita Zemlje, zahtijevaju obilježavanje momenata s tačnošću ne manjom od desetinke sekunde. Precizna astrometrijska zapažanja dnevne rotacije nebeske sfere primoravaju nas da koristimo posebne metode registracije trenutaka vremena sa tačnošću od 0,01 pa čak i 0,005 sekundi!

Stoga je jedan od glavnih zadataka praktične astronomije da dobije tačno vrijeme iz posmatranja, pohrani ga i prenese podatke o vremenu potrošačima.

Da bi vodili vrijeme, astronomi imaju vrlo precizne satove koje redovno provjeravaju određujući trenutke vrhunaca zvijezda uz pomoć posebnih instrumenata. Prenos signala tačnog vremena putem radija omogućio im je da organizuju svetsku vremensku službu, odnosno da sve opservatorije koje se bave posmatranjem ove vrste povežu u jedan sistem.

Odgovornost Vremenske službe, pored emitovanja tačnih vremenskih signala, uključuje i prenos pojednostavljenih signala, koji su dobro poznati svim radio slušaocima. To je šest kratkih signala, „tačkica“, koje se daju prije početka novog sata. Trenutak posljednje "tačke", do stotinke sekunde, poklapa se s početkom novog sata. Astronomu amateru se savjetuje da koristi ove signale da provjeri svoj sat. Kada provjeravamo sat, ne treba ga prevoditi, jer u ovom slučaju kvarim mehanizam, a astronom mora voditi računa o svom satu, jer mu je ovo jedan od glavnih instrumenata. On mora odrediti "ispravku sata" - razliku između tačnog vremena i njihovog očitavanja. Ove ispravke treba sistematski utvrđivati ​​i zapisivati ​​u dnevnik posmatrača; dalje njihovo proučavanje omogućit će vam da odredite tok sata i dobro ih proučite.

Naravno, poželjno je imati najbolji mogući sat na raspolaganju. Šta treba shvatiti pod pojmom "dobri sati"?

Neophodno je da što preciznije drže svoj kurs. Uporedimo dva primjerka običnih džepnih satova:

Pozitivan predznak korekcije znači da je za dobijanje tačnog vremena potrebno dodati amandman na očitavanje sata.

U dvije polovice tableta nalaze se zapisi korekcija sata. Oduzimanjem gornje korekcije od donje korekcije i dijeljenjem sa brojem dana koji su protekli između određivanja, dobijamo dnevni takt. Podaci o napretku su dati u istoj tabeli.

Zašto neke satove nazivamo lošim, a druge dobrim? Prvih sati korekcija je blizu nule, ali se njihov tok neredovno mijenja. Kod drugog, korekcija je velika, ali tok je ujednačen. Prvi sat je pogodan za takva posmatranja koja ne zahtijevaju vremenski žig tačniji od minute. Njihova očitavanja se ne mogu interpolirati i moraju se provjeravati nekoliko puta u noći.

Drugi, "dobar sat", pogodan je za izvođenje složenijih opservacija. Naravno, korisno ih je češće provjeravati, ali je moguće interpolirati njihova očitanja za međutrenutke. Pokažimo to na primjeru. Pretpostavimo da je zapažanje izvršeno 5. novembra u 23:32:46. prema našem vremenu. Provjera sata, obavljena 4. novembra u 17 sati, dala je korekciju od +2 m. 15 s. Dnevni kurs, kao što se vidi iz tabele, iznosi +5,7 s. Od 17:00 4. novembra do momenta posmatranja prošao je 1 dan i 6,5 sati ili 1,27 dana. Množenjem ovog broja dnevnom stopom dobijamo +7,2 s. Dakle, korekcija sata u trenutku posmatranja nije bila 2 m. 15 s, već +2 m. 22 s. To dodajemo trenutku posmatranja. Dakle, zapažanje je izvršeno 5. novembra u 23:35:8.

Određivanje tačnog vremena, njegovo pohranjivanje i prijenos putem radija cijeloj populaciji zadatak je službe tačnog vremena koja postoji u mnogim zemljama.

Signale o tačnom vremenu na radiju primaju navigatori pomorske i vazdušne flote, mnoge naučne i industrijske organizacije koje moraju znati tačno vrijeme. Poznavanje tačnog vremena je neophodno, posebno, za određivanje geografskog

njihove geografske dužine na različitim tačkama na površini zemlje.

Račun vremena. Definicija geografske dužine. Kalendar

Iz kursa fizičke geografije SSSR-a poznajete pojmove lokalnog, zonskog i porodiljskog vremena, kao i da je razlika u geografskim dužinama dvije tačke određena razlikom u lokalnom vremenu ovih tačaka. Ovaj problem se rješava astronomskim metodama primjenom promatranja zvijezda. Na osnovu određivanja tačnih koordinata pojedinih tačaka, vrši se kartiranje zemljine površine.

Od davnina, ljudi su koristili trajanje bilo lunarnog mjeseca ili solarne godine za izračunavanje dugih vremenskih perioda, tj. trajanje Sunčeve revolucije duž ekliptike. Godina određuje učestalost sezonskih promjena. Solarna godina traje 365 solarnih dana 5 sati 48 minuta 46 sekundi. Praktično je neuporediv sa danima i dužinom lunarnog meseca - periodom promene lunarnih faza (oko 29,5 dana). To otežava kreiranje jednostavnog i praktičnog kalendara. Tokom vekova ljudske istorije stvoreno je i korišćeno mnogo različitih kalendarskih sistema. Ali svi se mogu podijeliti u tri tipa: solarni, lunarni i lunisolarni. Južni pastoralni narodi obično su koristili lunarne mjesece. Godina koja se sastoji od 12 lunarnih mjeseci sadržavala je 355 solarnih dana. Da bi se uskladilo računanje vremena prema Mjesecu i prema Suncu, bilo je potrebno uspostaviti 12 ili 13 mjeseci u godini i ubaciti dodatne dane u godinu. Solarni kalendar, koji se koristio u starom Egiptu, bio je jednostavniji i praktičniji. Trenutno je u većini zemalja svijeta također usvojen solarni kalendar, ali napredniji uređaj, nazvan gregorijanski, o čemu se govori u nastavku. AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

Prilikom sastavljanja kalendara mora se voditi računa da trajanje kalendarske godine bude što je moguće bliže trajanju Sunčevog okretanja duž ekliptike i da kalendarska godina sadrži ceo broj solarnih dana, budući da je nezgodno započeti godinu u različito doba dana.

Ove uslove je zadovoljio kalendar koji je razvio aleksandrijski astronom Sosigen i uveo 46. godine pne. u Rimu Julija Cezara. Kasnije je, kao što znate, iz kursa fizičke geografije nazvan Julijanski ili stari stil. U ovom kalendaru godine se broje tri puta uzastopno po 365 dana i nazivaju se jednostavnim, a godina koja slijedi je 366 dana. To se zove prestupna godina. Prijestupne godine u julijanskom kalendaru su one godine čiji su brojevi jednako djeljivi sa 4.

Prosječna dužina godine prema ovom kalendaru je 365 dana i 6 sati, tj. to je oko 11 minuta duže od pravog. Zbog toga je stari stil zaostajao za stvarnim protokom vremena za oko 3 dana na svakih 400 godina.

U gregorijanskom kalendaru (novi stil), uvedenom u SSSR-u 1918. godine i još ranije usvojenom u većini zemalja, godine koje završavaju na dvije nule, izuzev 1600, 2000, 2400, itd. (tj. one čiji je broj stotina djeljiv sa 4 bez ostatka) ne smatraju se prijestupnim godinama. Ovo ispravlja grešku od 3 dana, akumulirajući preko 400 godina. Dakle, prosječna dužina godine u novom stilu vrlo je bliska periodu okretanja Zemlje oko Sunca.

Do 20. veka razlika između novog stila i starog (julijanskog) dostigla je 13 dana. Pošto je novi stil u našoj zemlji uveden tek 1918. godine, Oktobarska revolucija, koja se dogodila 1917. godine 25. oktobra (po starom), slavi se 7. novembra (po novom).

Razlika između starog i novog stila od 13 dana nastaviće se iu 21. veku, iu 22. veku. će se povećati na 14 dana.

Novi stil, naravno, nije potpuno tačan, ali greška od 1 dana će se akumulirati u njemu tek nakon 3300 godina.

Metodologija lekcije 5
"Vrijeme i kalendar"

Svrha lekcije: formiranje sistema pojmova praktične astrometrije o metodama i alatima za mjerenje, brojanje i pohranjivanje vremena.

Ciljevi učenja:
Opće obrazovanje: formiranje pojmova:

Praktična astrometrija o: 1) astronomskim metodama, instrumentima i mernim jedinicama, računanju i vođenju vremena, kalendarima i hronologiji; 2) određivanje geografskih koordinata (dužine) područja prema podacima astrometrijskih osmatranja;

O kosmičkim pojavama: rotacija Zemlje oko Sunca, rotacija Mjeseca oko Zemlje i rotacija Zemlje oko svoje ose i njihove posljedice - nebeske pojave: izlazak, zalazak sunca, dnevno i godišnje prividno kretanje i kulminacije svetila (Sunce, Mesec i zvezde), promena faza Meseca.

Obrazovni: formiranje naučnog pogleda na svijet i ateističko obrazovanje u toku upoznavanja s istorijom ljudskog znanja, sa glavnim vrstama kalendara i hronoloških sistema; razotkrivanje praznovjerja povezanih s konceptima "prijestupne godine" i prijevodom datuma julijanskog i gregorijanskog kalendara; politehničko i radno obrazovanje u izlaganju gradiva o instrumentima za mjerenje i pohranjivanje vremena (sati), kalendarima i hronološkim sistemima, te o praktičnim metodama primjene astrometrijskih znanja.

Razvijanje: formiranje vještina: rješavanje zadataka za izračunavanje vremena i datuma hronologije i prenošenje vremena sa jednog skladišnog sistema i računa na drugi; izvoditi vježbe primjene osnovnih formula praktične astrometrije; koristiti mobilnu kartu zvjezdanog neba, priručnike i astronomski kalendar za utvrđivanje položaja i uslova vidljivosti nebeskih tijela i toka nebeskih pojava; odrediti geografske koordinate (dužinu) područja prema astronomskim zapažanjima.

Učenici bi trebali znati:

1) uzroci svakodnevnog posmatranja nebeskih pojava nastalih rotacijom Meseca oko Zemlje (promena Mesečevih faza, prividno kretanje Meseca u nebeskoj sferi);
2) odnos trajanja pojedinih kosmičkih i nebeskih pojava sa jedinicama i metodama merenja, računanja i čuvanja vremena i kalendara;
3) vremenske jedinice: efemerida sekunda; dan (zvjezdani, pravi i srednji solarni); sedmica; mjesec (sinodički i sideralni); godine (zvjezdane i tropske);
4) formule koje izražavaju vezu vremena: univerzalno, dekret, lokalno, ljeto;
5) sredstva i metode za merenje vremena: glavne vrste satova (solarni, vodeni, vatreni, mehanički, kvarcni, elektronski) i pravila za njihovu upotrebu za merenje i čuvanje vremena;
6) glavne vrste kalendara: lunarni, lunisolarni, solarni (julijanski i gregorijanski) i osnove hronologije;
7) osnovni pojmovi praktične astrometrije: principi određivanja vremena i geografskih koordinata područja prema astronomskim posmatranjima.
8) astronomske vrednosti: geografske koordinate zavičajnog grada; vremenske jedinice: ephemeroid sekunda; dan (zvjezdani i srednji solarni); mjesec (sinodički i sideralni); godina (tropska) i dužina godine u glavnim tipovima kalendara (lunarni, lunisolarni, solarni julijanski i gregorijanski); brojevi vremenske zone Moskve i rodnog grada.

Učenici bi trebali biti u mogućnosti:

1) Koristite generalizovani plan za proučavanje kosmičkih i nebeskih pojava.
2) Krećite se terenom po mjesecu.
3) Rešiti probleme koji se odnose na konverziju jedinica vremena iz jednog sistema brojanja u drugi koristeći formule koje izražavaju odnos: a) između sideralnog i srednjeg sunčevog vremena; b) Svjetsko, dnevno, lokalno, ljetno računanje vremena i korištenje karte vremenskih zona; c) između različitih sistema obračuna.
4) Rešavati zadatke za određivanje geografskih koordinata mesta i vremena posmatranja.

Vizuelna pomagala i demonstracije:

Fragmenti filma "Praktične primjene astronomije".

Fragmenti filmskih traka "Vidljivo kretanje nebeskih tijela"; "Razvoj ideja o svemiru"; "Kako je astronomija opovrgla religijske ideje o svemiru".

Uređaji i alati: geografski globus; karta vremenskih zona; gnomon i ekvatorijalni sunčani sat, pješčani sat, vodeni sat (sa ujednačenom i neujednačenom skalom); svijeća sa pregradama kao model vatrogasnog sata, mehanički, kvarcni i elektronski satovi.

Crteži, dijagrami, fotografije: promjena mjesečevih faza, unutrašnje strukture i principa rada mehaničkih (klatno i opruge), kvarcnih i elektronskih satova, atomskog standarda vremena.

Zadaća:

1. Proučite materijal udžbenika:
B.A. Vorontsov-Velyaminova: §§ 6(1), 7.
E.P. Levitan: § 6; zadaci 1, 4, 7
A.V. Zasova, E.V. Kononovich: §§ 4(1); 6; vježba 6.6 (2.3)

2. Kompletni zadaci iz zbirke zadataka Vorontsov-Velyaminov B.A. : 113; 115; 124; 125.

Plan lekcije

Način izlaganja materijala

Na početku časa treba provjeriti znanja stečena na prethodna tri časa, dopuniti gradivo namijenjeno učenju pitanjima i zadacima tokom frontalnog anketiranja i razgovora sa učenicima. Neki učenici izvršavaju programirane zadatke, rješavajući zadatke vezane za korištenje pokretne karte zvjezdanog neba (slično zadacima zadataka 1-3).

Brojna pitanja o uzrocima nebeskih pojava, glavnim linijama i tačkama nebeske sfere, sazvežđima, uslovima vidljivosti svetila itd. odgovara pitanjima postavljenim na početku prethodne lekcije. Oni su dopunjeni pitanjima:

1. Definirajte pojmove "sjaj zvijezde" i "veličina". Šta znate o skali magnitude? Šta određuje sjaj zvijezda? Napišite Pogsonovu formulu na ploču.

2. Šta znate o horizontalnom nebeskom koordinatnom sistemu? Za šta se koristi? Koje su ravni i linije glavne u ovom sistemu? Šta je: visina svjetiljke? Zenitna udaljenost Sunca? Azimut sunca? Koje su prednosti i mane ovog nebeskog koordinatnog sistema?

3. Šta znate o I ekvatorijalnom nebeskom koordinatnom sistemu? Za šta se koristi? Koje su ravni i linije glavne u ovom sistemu? Šta je: deklinacija svjetla? Polarna udaljenost? Satni ugao sunca? Koje su prednosti i mane ovog nebeskog koordinatnog sistema?

4. Šta znate o II ekvatorijalnom nebeskom koordinatnom sistemu? Za šta se koristi? Koje su ravni i linije glavne u ovom sistemu? Šta je pravi uspon zvezde? Koje su prednosti i mane ovog nebeskog koordinatnog sistema?

1) Kako se kretati terenom po Suncu? Uz zvijezdu Sjevernjaču?
2) Kako odrediti geografsku širinu područja iz astronomskih posmatranja?

Relevantni programski zadaci:

1) Zbirka zadataka G.P. Subbotina, zadaci NN 46-47; 54-56; 71-72.
2) Zbirka zadataka E.P. Polomljeno, zadaci NN 4-1; 5-1; 5-6; 5-7.
3) Strout E.K. : testni radovi NN 1-2 iz teme "Praktični temelji astronomije" (pretvoreni u programabilni kao rezultat rada nastavnika).

U prvoj fazi časa u obliku predavanja, formiranje pojmova vremena, mjernih jedinica i brojanja vremena, na osnovu trajanja kosmičkih pojava (rotacija Zemlje oko svoje ose, revolucija Mjesec oko Zemlje i rotacija Mjeseca oko Sunca), veza između različitih "vremena" i satnih pojaseva. Smatramo da je neophodno studentima dati opšti koncept zvezdanog vremena.

Učenici treba da obrate pažnju na:

1. Dužina dana i godine zavisi od referentnog okvira u kojem se razmatra kretanje Zemlje (da li je povezano sa nepokretnim zvijezdama, Suncem itd.). Izbor referentnog sistema se ogleda u nazivu jedinice vremena.

2. Trajanje jedinica brojanja vremena vezano je za uslove vidljivosti (kulminacije) nebeskih tijela.

3. Do uvođenja standarda atomskog vremena u nauku došlo je zbog neujednačenosti Zemljine rotacije, što je otkriveno sa sve većom preciznošću sata.

4. Uvođenje standardnog vremena je zbog potrebe koordinacije privrednih aktivnosti na teritoriji definisanoj granicama vremenskih zona. Široko rasprostranjena greška u domaćinstvu je poistovjećivanje lokalnog vremena sa ljetnim računanjem vremena.

1. Vrijeme. Jedinice mjerenja i vremena brojanja

Vrijeme je glavna fizička veličina koja karakterizira uzastopnu promjenu pojava i stanja materije, trajanje njihovog postojanja.

Istorijski gledano, sve osnovne i izvedene jedinice vremena određuju se na osnovu astronomskih posmatranja toka nebeskih pojava, zbog: rotacije Zemlje oko svoje ose, rotacije Meseca oko Zemlje i rotacije Zemlje. oko Sunca. Za mjerenje i izračunavanje vremena u astrometriji, oni koriste različite referentne sisteme povezane sa određenim nebeskim tijelima ili određenim tačkama nebeske sfere. Najrasprostranjeniji su:

1. "zvjezdani"vrijeme povezano s kretanjem zvijezda na nebeskoj sferi. Izmjereno satnim kutom tačke proljetne ravnodnevnice: S = t ^; t = S - a

2. "solarno"vrijeme povezano: s prividnim kretanjem centra Sunčevog diska duž ekliptike (pravo solarno vrijeme) ili kretanjem "prosječnog Sunca" - zamišljene točke koja se ravnomjerno kreće duž nebeskog ekvatora u istom vremenskom intervalu kao i pravo Sunce (prosječno solarno vrijeme).

Sa uvođenjem standarda za atomsko vreme i međunarodnog SI sistema 1967. godine, atomska sekunda se koristi u fizici.

Sekunda je fizička veličina brojčano jednaka 9192631770 perioda zračenja koji odgovaraju prelazu između hiperfinih nivoa osnovnog stanja atoma cezijuma-133.

Sva navedena "vremena" su međusobno usklađena posebnim proračunima. U svakodnevnom životu koristi se srednje solarno vrijeme.

Određivanje tačnog vremena, njegovo pohranjivanje i prijenos putem radija čine rad Vremenske službe, koja postoji u svim razvijenim zemljama svijeta, uključujući i Rusiju.

Osnovna jedinica zvezdanog, pravog i srednjeg sunčevog vremena je dan. Sideralne, srednje solarne i druge sekunde se dobijaju dijeljenjem odgovarajućeg dana sa 86400 (24 h´ 60 m´ 60 s).

Dan je postao prva jedinica za mjerenje vremena prije više od 50.000 godina.

Dan je vremenski period tokom kojeg Zemlja napravi jednu potpunu revoluciju oko svoje ose u odnosu na bilo koji orijentir.

Siderični dan - period rotacije Zemlje oko svoje ose u odnosu na nepokretne zvijezde, definira se kao vremenski interval između dva uzastopna gornja vrhunca proljetne ravnodnevnice.

Pravi solarni dan - period rotacije Zemlje oko svoje ose u odnosu na centar solarnog diska, definisan kao vremenski interval između dve uzastopne kulminacije istog imena centra Sunčevog diska.

Zbog činjenice da je ekliptika nagnuta prema nebeskom ekvatoru pod uglom od 23º 26¢, a Zemlja se okreće oko Sunca po eliptičnoj (malo izduženoj) orbiti, brzina prividnog kretanja Sunca u nebeskoj sferi i stoga će se trajanje pravog sunčevog dana stalno mijenjati tokom cijele godine: najbrže u blizini ravnodnevnice (mart, septembar), najsporije u blizini solsticija (jun, januar).

Da bi se pojednostavilo računanje vremena u astronomiji, uveden je koncept srednjeg sunčevog dana - perioda rotacije Zemlje oko svoje ose u odnosu na "srednje Sunce".

Srednji solarni dan se definiše kao vremenski interval između dva uzastopna vrhunca istog imena "srednjeg Sunca".

Srednji solarni dan je 3 m 55,009 s kraći od sideričkog dana.

24 h 00 m 00 s sideralnog vremena jednako su 23 h 56 m 4,09 s srednjeg solarnog vremena.

Zbog određenosti teorijskih proračuna, prihvaćeno je efemerida (tabela) sekunda jednaka srednjoj solarnoj sekundi 0. januara 1900. u 12 sati jednako trenutnom vremenu, nevezano za rotaciju Zemlje. Prije oko 35.000 godina ljudi su primijetili periodičnu promjenu u izgledu mjeseca - promjenu mjesečevih faza. Faza F nebesko tijelo (Mjesec, planete itd.) određuje se odnosom najveće širine osvijetljenog dijela diska d¢ do njegovog prečnika D: . Linija terminator razdvaja tamni i svijetli dio diska svjetiljke.

Rice. 32. Promjena mjesečevih faza

Mjesec se kreće oko Zemlje u istom smjeru u kojem Zemlja rotira oko svoje ose: od zapada prema istoku. Prikaz ovog kretanja je prividno kretanje Mjeseca na pozadini zvijezda prema rotaciji neba. Svaki dan, Mjesec se pomiče na istok za 13° u odnosu na zvijezde i puni krug za 27,3 dana. Tako je ustanovljena druga mjera vremena nakon dana - mjesec(Sl. 32).

Siderični (zvjezdani) lunarni mjesec- vremenski period tokom kojeg mjesec napravi jednu potpunu revoluciju oko Zemlje u odnosu na nepokretne zvijezde. Jednako 27 d 07 h 43 m 11,47 s .

Sinodički (kalendarski) lunarni mjesec - vremenski interval između dvije uzastopne faze istog imena (obično mlađaka) Mjeseca. Jednako 29 d 12 h 44 m 2,78 s .

Rice. 33. Načini na koje se možete fokusirati teren na mjesecu

Sveukupnost fenomena vidljivog kretanja Mjeseca na pozadini zvijezda i promjene mjesečevih faza omogućavaju navigaciju po Mjesecu na tlu (Sl. 33). Mjesec se pojavljuje kao uski polumjesec na zapadu i nestaje u zracima jutarnje zore sa istim uskim polumjesecom na istoku. Mentalno pričvrstite ravnu liniju lijevo od polumjeseca. Na nebu možemo pročitati ili slovo "P" - "raste", "rogovi" mjeseca su okrenuti ulijevo - mjesec je vidljiv na zapadu; ili slovo "C" - "stari", "rogovi" mjeseca su okrenuti udesno - mjesec je vidljiv na istoku. Za punog mjeseca mjesec je vidljiv na jugu u ponoć.

Kao rezultat višemjesečnih posmatranja promjene položaja Sunca iznad horizonta, nastala je treća mjera vremena - godine.

Godina je vremenski period tokom kojeg Zemlja napravi jednu potpunu revoluciju oko Sunca u odnosu na bilo koju referentnu tačku (tačku).

Zvjezdana godina je sideralni (zvjezdani) period Zemljine revolucije oko Sunca, jednak 365,256320 ... srednjih solarnih dana.

Anomalistička godina - vremenski interval između dva uzastopna prolaska prosječnog Sunca kroz tačku njegove orbite (obično perihel), jednak je 365,259641 ... srednjih solarnih dana.

Tropska godina je vremenski interval između dva uzastopna prolaska prosječnog Sunca kroz proljetnu ravnodnevnicu, jednak 365,2422 ... srednjih solarnih dana ili 365 d 05 h 48 m 46,1 s.

Univerzalno vrijeme je definirano kao lokalno srednje solarno vrijeme na nultom (Greenwich) meridijanu.

Površina Zemlje je podijeljena na 24 područja, omeđenih meridijanima - Vremenske zone. Nulta vremenska zona nalazi se simetrično u odnosu na nulti (Greenwich) meridijan. Pojasevi su numerisani od 0 do 23 od zapada prema istoku. Prave granice pojaseva su usklađene sa administrativnim granicama okruga, regiona ili država. Centralni meridijani vremenskih zona udaljeni su tačno 15º (1 sat), tako da se pri kretanju iz jedne vremenske zone u drugu vrijeme mijenja za cijeli broj sati, a broj minuta i sekundi se ne mijenja. Novi kalendarski dan (i Nova godina) počinje datumske linije(demarkaciona linija), prolazeći uglavnom duž meridijana od 180° istočne geografske dužine u blizini sjeveroistočne granice Ruske Federacije. Zapadno od datumske linije, dan u mjesecu je uvijek jedan više nego istočno od njega. Prilikom prelaska ove linije sa zapada na istok kalendarski broj se smanjuje za jedan, a pri prelasku linije od istoka prema zapadu, kalendarski broj se povećava za jedan, čime se eliminiše greška u računanju vremena prilikom putovanja oko svijeta i premeštanja ljudi iz Od istočne do zapadne hemisfere Zemlje.

Standardno vrijeme se određuje po formuli:
T n = T 0 + n , gdje T 0 - univerzalno vrijeme; n- broj vremenske zone.

Ljetno računanje vremena je standardno vrijeme, promijenjeno u cijeli broj sati vladinom uredbom. Za Rusiju, to je jednako pojasu, plus 1 sat.

Moskovsko vrijeme - standardno vrijeme druge vremenske zone (plus 1 sat):
Tm \u003d T 0 + 3 (sati).

Ljetno računanje vremena - standardno vrijeme, promijenjeno za dodatnih plus 1 sat prema vladinom nalogu za period ljetnog računanja vremena radi uštede energije.

Zbog rotacije Zemlje, razlika između trenutaka početka podneva ili kulminacije zvijezda s poznatim ekvatorijalnim koordinatama u 2 tačke jednaka je razlici geografskih dužina tačaka, što omogućava određivanje geografsku dužinu date tačke iz astronomskih posmatranja Sunca i drugih svjetiljki i, obrnuto, lokalno vrijeme u bilo kojoj tački sa poznatom geografskom dužinom.

Geografska dužina područja mjeri se istočno od "nulte" (Greenwich) meridijana i numerički je jednaka vremenskom intervalu između vrhunaca istog imena istog svjetiljka na griničkom meridijanu i na tački posmatranja: , gdje je S- siderično vrijeme u tački sa datom geografskom širinom, S 0 - siderično vrijeme na nultom meridijanu. Izraženo u stepenima ili satima, minutama i sekundama.

Da bi se odredila geografska dužina područja, potrebno je odrediti trenutak vrhunca bilo koje svjetiljke (obično Sunca) sa poznatim ekvatorijalnim koordinatama. Prevodeći uz pomoć posebnih tablica ili kalkulatora vrijeme posmatranja od srednje sunčeve do zvjezdane i znajući iz priručnika vrijeme kulminacije ove svjetiljke na griničkom meridijanu, lako možemo odrediti geografsku dužinu područja. . Jedina poteškoća u proračunima je tačna konverzija jedinica vremena iz jednog sistema u drugi. Trenutak kulminacije se ne može "čuvati": dovoljno je odrediti visinu (zenitnu udaljenost) svjetiljke u bilo kojem tačno određenom trenutku vremena, ali će proračuni biti prilično komplicirani.

U drugoj fazi časa učenici se upoznaju sa uređajima za mjerenje, pohranjivanje i brojanje vremena – sati. Očitavanja sata služe kao referenca sa kojom se vremenski intervali mogu porediti. Studenti treba da obrate pažnju na činjenicu da je potreba za tačnim određivanjem momenata i vremenskih intervala podstakla razvoj astronomije i fizike: sve do sredine dvadesetog veka astronomske metode merenja, pohranjivanja vremena i vremenskih standarda bile su u osnovi svetske vremenske službe. Tačnost sata kontrolisana je astronomskim zapažanjima. Trenutno je razvoj fizike doveo do stvaranja preciznijih metoda za određivanje i standarda vremena, koje su astronomi počeli koristiti za proučavanje fenomena koji su bili u osnovi nekadašnjih metoda mjerenja vremena.

Materijal je predstavljen u obliku predavanja, praćen demonstracijama principa rada i unutrašnje strukture satova različitih tipova.

2. Uređaji za mjerenje i pohranjivanje vremena

Još u starom Vavilonu, solarni dan je bio podeljen na 24 sata (360n: 24 = 15n). Kasnije je svaki sat podijeljen na 60 minuta, a svaki minut na 60 sekundi.

Prvi instrumenti za mjerenje vremena bili su sunčani satovi. Najjednostavniji sunčani sat - gnomon- predstavljaju vertikalni stup u centru horizontalne platforme sa pregradama (sl. 34). Senka iz gnomona opisuje složenu krivulju koja zavisi od visine Sunca i menja se iz dana u dan u zavisnosti od položaja Sunca na ekliptici, menja se i brzina senke. Sunčani sat ne zahteva navijanje, ne staje i uvek radi ispravno. naginjući lokaciju tako da pol iz gnomona bude uperen u pol sveta, dobijamo ekvatorijalni sunčani sat u kome je brzina senke ujednačena (Sl. 35).

Rice. 34. Horizontalni sunčani sat. Uglovi koji odgovaraju svakom satu imaju drugačiju vrijednost i izračunavaju se po formuli: , gde je a ugao između podnevne linije (projekcija nebeskog meridijana na horizontalnu površinu) i smera ka brojevima 6, 8, 10... koji označavaju sate; j je geografska širina mjesta; h - satni ugao Sunca (15º, 30º, 45º)

Rice. 35. Ekvatorijalni sunčani sat. Svaki sat na brojčaniku odgovara uglu od 15 stepeni.

Za mjerenje vremena noću i po lošem vremenu izmišljeni su pješčani satovi, vatreni i vodeni satovi.

Pješčani satovi su jednostavnog dizajna i precizni, ali glomazni i "navijaju" samo na kratko.

Vatreni sat je spirala ili štap od zapaljive tvari s primijenjenim podjelama. U staroj Kini stvorene su mješavine koje su mjesecima gorjele bez stalnog nadzora. Nedostaci ovih satova su: niska tačnost (ovisnost brzine gorenja o sastavu supstance i vremenskim prilikama) i složenost izrade (Sl. 36).

Vodeni satovi (klepsidre) korišćeni su u svim zemljama antičkog sveta (sl. 37 a, b).

Mehanički satovi sa utezima i točkovima izmišljeni su u X-XI veku. U Rusiji, prvi mehanički toranj sat postavio je u Moskovskom Kremlju 1404. godine monah Lazar Sorbin. sat sa klatnom izumio je 1657. holandski fizičar i astronom H. Huygens. Mehanički sat sa oprugom izmišljen je u 18. veku. Tridesetih godina našeg veka izumljeni su kvarcni satovi. Godine 1954. u SSSR-u je nastala ideja za stvaranje atomski sat- "Državni primarni standard vremena i frekvencije". Instalirani su u istraživačkom institutu u blizini Moskve i davali su slučajnu grešku od 1 sekunde svakih 500.000 godina.

Još precizniji atomski (optički) standard vremena stvoren je u SSSR-u 1978. godine. Greška od 1 sekunde se javlja svakih 10.000.000 godina!

Uz pomoć ovih i mnogih drugih savremenih fizičkih instrumenata bilo je moguće odrediti vrijednosti osnovnih i izvedenih jedinica vremena sa vrlo visokom preciznošću. Pročišćene su mnoge karakteristike vidljivog i pravog kretanja kosmičkih tijela, otkriveni su novi kosmički fenomeni, uključujući promjene u brzini Zemljine rotacije oko svoje ose za 0,01-1 sekundu tokom godine.

3. Kalendari. hronologija

Kalendar - kontinuirani brojevni sistem za velike vremenske periode, zasnovan na periodičnosti prirodnih pojava, što se posebno jasno manifestuje kod nebeskih pojava (kretanje nebeskih tela). Čitava vekovna istorija ljudske kulture neraskidivo je povezana sa kalendarom.

Potreba za kalendarima pojavila se u tako ekstremnoj antici, kada ljudi još nisu mogli čitati i pisati. Kalendari su određivali početak proljeća, ljeta, jeseni i zime, periode cvjetanja biljaka, zrenja plodova, sakupljanja ljekovitog bilja, promjene ponašanja i života životinja, vremenske promjene, vrijeme poljoprivrednih radova i još mnogo toga. . Kalendari odgovaraju na pitanja: "Koji je danas datum?", "Koji dan u sedmici?", "Kada se desio ovaj ili onaj događaj?" i omogućavaju regulisanje i planiranje života i ekonomske aktivnosti ljudi.

Postoje tri glavne vrste kalendara:

1. Lunar kalendar, koji se zasniva na sinodičkom lunarnom mjesecu sa trajanjem od 29,5 srednjih solarnih dana. Nastao je prije više od 30.000 godina. Lunarna godina kalendara sadrži 354 (355) dana (11,25 dana kraće od solarne godine) i podijeljena je na 12 mjeseci od po 30 (neparnih) i 29 (parnih) dana (u muslimanskom kalendaru se zovu: Muharem, Safar, Rabi al-awwal, rabi al-slani, jumada al-ula, jumada al-ahira, rajab, sha'ban, ramadan, shawwal, zul-qaada, zhul-hijra). Budući da je kalendarski mjesec 0,0306 dana kraći od sinodijskog mjeseca i da za 30 godina razlika između njih dostiže 11 dana, u arapski lunarnom kalendaru u svakom ciklusu od 30 godina, postoji 19 "jednostavnih" godina od 354 dana i 11 "prestupnih godina" od 355 dana (2., 5., 7., 10., 13., 16., 18., 21., 24., 26., 29. godine svakog ciklusa). turski lunarni kalendar je manje tačan: u njegovom 8-godišnjem ciklusu ima 5 "jednostavnih" i 3 "prestupne" godine. Datum Nove godine nije fiksan (pomiče se polako iz godine u godinu): na primjer, 1421. hidžretska godina počela je 6. aprila 2000. i završit će se 25. marta 2001. godine. Lunarni kalendar je usvojen kao vjerski i državni kalendar u muslimanskim državama Afganistan, Irak, Iran, Pakistan, UAR i druge. Za planiranje i regulisanje privrednih aktivnosti paralelno se koriste solarni i lunarno-solarni kalendar.

2.solarni kalendar na osnovu tropske godine. Nastao je prije više od 6000 godina. Trenutno je prihvaćen kao svjetski kalendar.

Julijanski solarni kalendar "starog stila" sadrži 365,25 dana. Dizajnirao aleksandrijski astronom Sosigen, a uveo ga je car Julije Cezar u starom Rimu 46. pne. a zatim se proširio po cijelom svijetu. U Rusiji je usvojen 988. godine. U julijanskom kalendaru, dužina godine je definisana kao 365,25 dana; tri "jednostavne" godine imaju 365 dana, jedna prestupna godina - 366 dana. Postoji 12 mjeseci od po 30 i 31 dan u godini (osim februara). Julijanska godina zaostaje za tropskom za 11 minuta i 13,9 sekundi. Za 1500 godina njegove primjene nakupila se greška od 10 dana.

AT gregorijanski solarni kalendar "novi stil" dužina godine je 365.242.500 dana. Julijanski kalendar je 1582. godine, po nalogu pape Grgura XIII, reformisan u skladu sa projektom italijanskog matematičara Luiđija Lilija Garalija (1520-1576). Brojanje dana je pomaknuto za 10 dana naprijed i dogovoreno je da se svaki vijek koji nije djeljiv sa 4 bez ostatka: 1700, 1800, 1900, 2100, itd., ne treba smatrati prijestupnom godinom. Ovo ispravlja grešku od 3 dana na svakih 400 godina. Greška od 1 dana "prekorači" za 2735 godina. Novi vekovi i milenijumi počinju 1. januara „prve“ godine datog veka i milenijuma: tako će XXI vek i III milenijum naše ere (nee) početi 1. januara 2001. po gregorijanskom kalendaru.

Kod nas je prije revolucije korišćen julijanski kalendar "starog stila", čija je greška do 1917. godine iznosila 13 dana. Godine 1918. u zemlji je uveden svjetski poznati gregorijanski kalendar "novog stila" i svi datumi su pomjereni za 13 dana unaprijed.

Konverzija datuma iz julijanskog kalendara u gregorijanski kalendar se vrši prema formuli: , gdje je T G i T YU- datumi po gregorijanskom i julijanskom kalendaru; n je cijeli broj dana, OD je broj kompletnih vekova koji su prošli, OD 1 je najbliži broj vekova, višestruki od četiri.

Ostale varijante solarnih kalendara su:

Perzijski kalendar, koji je odredio trajanje tropske godine od 365,24242 dana; 33-godišnji ciklus uključuje 25 "jednostavnih" i 8 "prestupnih" godina. Mnogo tačnije od gregorijanskog: greška od 1 godine "premašuje" 4500 godina. Dizajnirao Omar Khayyam 1079.; korišćen je na teritoriji Perzije i niza drugih država do sredine 19. veka.

Koptski kalendar je sličan julijanskom: ima 12 mjeseci od 30 dana u godini; nakon 12 mjeseci u "jednostavnoj" godini dodaje se 5, u "prijestupnoj" godini - 6 dodatnih dana. Koristi se u Etiopiji i nekim drugim državama (Egipat, Sudan, Turska itd.) na teritoriji Kopta.

3.lunisolarni kalendar, u kojem je kretanje Mjeseca u skladu sa godišnjim kretanjem Sunca. Godina se sastoji od 12 lunarnih mjeseci od po 29 i 30 dana, kojima se periodično dodaju "prijestupne" godine kako bi se uračunalo kretanje Sunca, koje sadrže dodatni 13. mjesec. Kao rezultat toga, "jednostavne" godine traju 353, 354, 355 dana, a "prestupne godine" - 383, 384 ili 385 dana. Nastao je početkom 1. milenijuma pre nove ere, koristio se u staroj Kini, Indiji, Babilonu, Judeji, Grčkoj, Rimu. Trenutno je usvojen u Izraelu (početak godine pada na različite dane između 6. septembra i 5. oktobra) i koristi se, uz državni, u zemljama jugoistočne Azije (Vijetnam, Kina itd.).

Pored gore opisanih glavnih tipova kalendara, kreirani su i još uvijek se koriste u nekim dijelovima Zemlje, uzimajući u obzir prividno kretanje planeta u nebeskoj sferi.

Istočni lunisolarno-planetarni 60 godina star kalendar na osnovu periodičnosti kretanja Sunca, Meseca i planeta Jupitera i Saturna. Nastala je početkom II milenijuma pre nove ere. u istočnoj i jugoistočnoj Aziji. Trenutno se koristi u Kini, Koreji, Mongoliji, Japanu i nekim drugim zemljama u regionu.

U 60-godišnjem ciklusu modernog istočnog kalendara ima 21912 dana (u prvih 12 godina ima 4371 dan; u drugom i četvrtom - 4400 i 4401 dan; u trećem i petom - 4370 dana). Ovaj vremenski period odgovara dva 30-godišnja ciklusa Saturna (jednaka sideralnim periodima njegove revolucije T Saturn \u003d 29.46 » 30 godina), otprilike tri 19-godišnja lunisolarna ciklusa, pet 12-godišnjih ciklusa Jupitera (jednako sideralnim periodima njegove revolucije T Jupiter= 11,86 » 12 godina) i pet 12-godišnjih lunarnih ciklusa. Broj dana u godini nije konstantan i može biti 353, 354, 355 dana u "jednostavnim" godinama, 383, 384, 385 dana u prijestupnim godinama. Početak godine u različitim državama pada na različite datume od 13. januara do 24. februara. Trenutni 60-godišnji ciklus započeo je 1984. Podaci o kombinaciji znakova istočnog kalendara dati su u prilogu.

Centralnoamerički kalendar kultura Maja i Asteka korišten je od oko 300-1530. godine prije Krista. AD Zasnovan je na periodičnosti kretanja Sunca, Mjeseca i sinodičkih perioda okretanja planeta Venere (584 d) i Marsa (780 d). "Duga" godina od 360 (365) dana sastojala se od 18 mjeseci od po 20 dana i 5 praznika. Paralelno, u kulturne i vjerske svrhe korištena je "kratka godina" od 260 dana (1/3 sinodičkog perioda cirkulacije Marsa), podijeljena na 13 mjeseci od po 20 dana; "numerisane" sedmice sastojale su se od 13 dana, koji su imali svoj broj i naziv. Trajanje tropske godine utvrđeno je sa najvećom tačnošću od 365,2420 d (greška od 1 dana se ne akumulira preko 5000 godina!); lunarni sinodički mjesec - 29.53059 d.

Početkom 20. vijeka, rast međunarodnih naučnih, tehničkih, kulturnih i ekonomskih veza zahtijevao je stvaranje jedinstvenog, jednostavnog i tačnog Svjetskog kalendara. Postojeći kalendari imaju brojne nedostatke u vidu: nedovoljne korespondencije između dužine tropske godine i datuma astronomskih pojava povezanih sa kretanjem Sunca u nebeskoj sferi, nejednakog i nestalnog trajanja meseci, nedoslednosti u broju mjesec i dane u sedmici, nedosljednosti u njihovim nazivima sa pozicijom u kalendaru, itd. Očituju se netačnosti savremenog kalendara

Idealno vječni kalendar ima nepromjenjivu strukturu koja vam omogućava da brzo i nedvosmisleno odredite dane u sedmici za bilo koji kalendarski datum u hronologiji. Jedan od najboljih projekata vječnih kalendara preporučila je Generalna skupština UN-a 1954. godine: iako sličan gregorijanskom kalendaru, bio je jednostavniji i praktičniji. Tropska godina podijeljena je na 4 kvartala po 91 dan (13 sedmica). Svako tromjesečje počinje u nedjelju i završava se u subotu; sastoji se od 3 mjeseca, u prvom mjesecu 31 dan, u drugom i trećem - 30 dana. Svaki mjesec ima 26 radnih dana. Prvi dan u godini je uvek nedelja. Podaci za ovaj projekat dati su u prilogu. Nije provedeno iz vjerskih razloga. Uvođenje jedinstvenog svjetskog vječnog kalendara ostaje jedan od problema našeg vremena.

Pozivaju se početni datum i naknadni sistem obračuna era. Polazna tačka ere se zove era.

Od davnina, početak određene ere (poznato je više od 1000 era u različitim državama različitih regija Zemlje, uključujući 350 u Kini i 250 u Japanu) i cijeli tok hronologije povezivali su se sa važnim legendarnim, vjerskim ili (rjeđe) stvarni događaji: vrijeme vladavine određenih dinastija i pojedinih careva, ratovi, revolucije, olimpijade, osnivanje gradova i država, "rođenje" boga (proroka) ili "stvaranje svijeta ."

Za početak ere kineskog ciklusa od 60 godina, prihvaćen je datum 1. godine vladavine cara Huangdija - 2697. pne.

U Rimskom carstvu, račun se vodio od "temeljenja Rima" od 21. aprila 753. godine prije Krista. a od dana stupanja na vlast cara Dioklecijana 29. avgusta 284. godine.

U Vizantijskom carstvu i kasnije, prema predanju, u Rusiji - od usvajanja hrišćanstva od strane kneza Vladimira Svjatoslavoviča (988. n.e.) do ukaza Petra I (1700. godine nove ere), godine su se računale "od stvaranja sveta". : za početak odbrojavanja uzet je 1. septembar 5508. pne (prva godina "vizantijske ere"). U Drevnom Izraelu (Palestina), "stvaranje svijeta" dogodilo se kasnije: 7. oktobra 3761. pne (prva godina "jevrejske ere"). Bilo je i drugih, drugačijih od najčešćih gore navedenih era "od stvaranja svijeta".

Rast kulturnih i ekonomskih veza i široko rasprostranjenost hrišćanske religije u zapadnoj i istočnoj Evropi doveli su do potrebe za objedinjavanjem sistema hronologije, mernih jedinica i brojanja vremena.

Moderna hronologija - " naše doba", "nova era"(AD)," doba od Hristovog rođenja "( R.H.), Anno Domeni ( A.D.- "godina Gospodnja") - vodi se od proizvoljno odabranog datuma rođenja Isusa Krista. Kako to nije naznačeno ni u jednom istorijskom dokumentu, a jevanđelja su u suprotnosti jedno s drugim, učeni monah Dionisije Mali je 278. godine Dioklecijanove ere odlučio da „naučno“, na osnovu astronomskih podataka, izračuna datum ere. Izračun je zasnovan na: 28-godišnjem "solarnom krugu" - vremenskom periodu za koji brojevi mjeseci padaju na potpuno iste dane u sedmici, i 19-godišnjem "lunarnom krugu" - vremenskom periodu za koje iste faze mjeseca padaju na iste i iste dane u mjesecu. Proizvod ciklusa "solarnog" i "lunarnog" kruga, prilagođen 30-godišnjem vremenu Hristovog života (28 ´ 19S + 30 = 572), dao je datum početka savremene hronologije. Obračun godina prema eri "od Hristovog rođenja" "ukorijenjuje se" vrlo sporo: do XV vijeka nove ere. (tj. čak 1000 godina kasnije) u zvaničnim dokumentima zapadne Evrope navedena su 2 datuma: od stvaranja sveta i od rođenja Hristovog (A.D.).

U muslimanskom svijetu za početak hronologije uzima se 16. jul 622. godine nove ere – dan hidžre (seobe proroka Muhameda iz Meke u Medinu).

Prijevod datuma iz "muslimanskog" sistema hronologije T M na "kršćanski" (gregorijanski) T G može se uraditi pomoću formule: (godine).

Radi pogodnosti astronomskih i hronoloških proračuna, hronologija koju je predložio J. Scaliger koristi se od kraja 16. vijeka. Julijanski period(J.D.). Kontinuirano brojanje dana se vodi od 1. januara 4713. godine prije Krista.

Kao iu prethodnim časovima, učenike treba uputiti da sami popune tabelu. 6 informacija o kosmičkim i nebeskim pojavama koje se proučavaju u lekciji. Za to se daje najviše 3 minuta, zatim nastavnik provjerava i ispravlja rad učenika. Tabela 6 je dopunjena informacijama:

Materijal se popravlja prilikom rješavanja problema:

Vježba 4:

1. 1. januara sunčani sat pokazuje 10 sati ujutro. Koliko sati pokazuje vaš sat u ovom trenutku?

2. Odredite razliku u očitavanju tačnog sata i hronometra koji radi u zvezdanom vremenu, 1 godinu nakon njihovog istovremenog pokretanja.

3. Odredite trenutke početka potpune faze pomračenja Mjeseca 4. aprila 1996. u Čeljabinsku i Novosibirsku, ako se pojava dogodila u 23 h 36 m UTC.

4. Odredite da li je u Vladivostoku moguće posmatrati pomračenje (okultaciju) od strane Jupiterovog Meseca ako se dogodi u 1 h 50 m UTC, a Mesec zađe u Vladivostoku u 0 h 30 m po lokalnom letnjem vremenu.

5. Koliko dana je 1918. sadržavala RSFSR?

6. Koliki je maksimalan broj nedjelja u februaru?

7. Koliko puta godišnje sunce izlazi?

8. Zašto je Mjesec uvijek okrenut prema Zemlji na istoj strani?

9. Kapetan broda izmjerio je zenitnu udaljenost Sunca u tačno podne 22. decembra i našao da je jednaka 66N 33". Hronometar koji radi po griničkom vremenu pokazao je u trenutku posmatranja 11 h 54 m ujutro. Odredite koordinate broda i njegov položaj na karti svijeta.

10. Koje su geografske koordinate mjesta gdje je visina zvijezde Sjevernjače 64 n 12", a vrhunac zvijezde a Lira nastaje 4 h 18 m kasnije nego u opservatoriji Greenwich?

11. Odredite geografske koordinate mjesta gdje se nalazi gornji vrhunac zvijezde a - - didaktika - testovi - zadatak

Svako astronomsko posmatranje mora biti popraćeno podacima o vremenu njegovog izvršenja. Tačnost trenutka vremena može biti različita, u zavisnosti od zahteva i svojstava posmatrane pojave. Tako je, na primjer, u običnim promatranjima meteora i promjenjivih zvijezda sasvim dovoljno znati trenutak s točnošću do minute. Posmatranja pomračenja Sunca, zatamnjivanja zvijezda Mjesecom, a posebno osmatranja kretanja umjetnih satelita Zemlje, zahtijevaju obilježavanje momenata s tačnošću ne manjom od desetinke sekunde. Precizna astrometrijska zapažanja dnevne rotacije nebeske sfere primoravaju nas da koristimo posebne metode registracije trenutaka vremena sa tačnošću od 0,01 pa čak i 0,005 sekundi!

Stoga je jedan od glavnih zadataka praktične astronomije da dobije tačno vrijeme iz posmatranja, pohrani ga i prenese podatke o vremenu potrošačima.

Da bi vodili vrijeme, astronomi imaju vrlo precizne satove koje redovno provjeravaju određujući trenutke vrhunaca zvijezda uz pomoć posebnih instrumenata. Prenos signala tačnog vremena putem radija omogućio im je da organizuju svetsku vremensku službu, odnosno da sve opservatorije koje se bave posmatranjem ove vrste povežu u jedan sistem.

Odgovornost Vremenske službe, pored emitovanja tačnih vremenskih signala, uključuje i prenos pojednostavljenih signala, koji su dobro poznati svim radio slušaocima. To je šest kratkih signala, „tačkica“, koje se daju prije početka novog sata. Trenutak posljednje "tačke", do stotinke sekunde, poklapa se s početkom novog sata. Astronomu amateru se savjetuje da koristi ove signale da provjeri svoj sat. Kada provjeravamo sat, ne treba ga prevoditi, jer u ovom slučaju kvarim mehanizam, a astronom mora voditi računa o svom satu, jer mu je ovo jedan od glavnih instrumenata. On mora odrediti "ispravku sata" - razliku između tačnog vremena i njihovog očitavanja. Ove ispravke treba sistematski utvrđivati ​​i zapisivati ​​u dnevnik posmatrača; dalje njihovo proučavanje omogućit će vam da odredite tok sata i dobro ih proučite.

Naravno, poželjno je imati najbolji mogući sat na raspolaganju. Šta treba shvatiti pod pojmom "dobri sati"?

Neophodno je da što preciznije drže svoj kurs. Uporedimo dva primjerka običnih džepnih satova:

Pozitivan predznak korekcije znači da je za dobijanje tačnog vremena potrebno dodati amandman na očitavanje sata.

U dvije polovice tableta nalaze se zapisi korekcija sata. Oduzimanjem gornje korekcije od donje korekcije i dijeljenjem sa brojem dana koji su protekli između određivanja, dobijamo dnevni takt. Podaci o napretku su dati u istoj tabeli.

Zašto neke satove nazivamo lošim, a druge dobrim? Prvih sati korekcija je blizu nule, ali se njihov tok neredovno mijenja. Za drugo - korekcija je velika, ali tok je ujednačen. Prvi sat je pogodan za takva posmatranja koja ne zahtijevaju vremenski žig tačniji od minute. Njihova očitavanja se ne mogu interpolirati i moraju se provjeravati nekoliko puta u noći.

Drugi, "dobar sat", pogodan je za izvođenje složenijih opservacija. Naravno, korisno ih je češće provjeravati, ali je moguće interpolirati njihova očitanja za međutrenutke. Pokažimo to na primjeru. Pretpostavimo da je zapažanje izvršeno 5. novembra u 23:32:46. prema našem vremenu. Provjera sata, obavljena 4. novembra u 17 sati, dala je korekciju od +2 m. 15 s. Dnevni kurs, kao što se vidi iz tabele, iznosi +5,7 s. Od 17:00 4. novembra do momenta posmatranja prošao je 1 dan i 6,5 sati ili 1,27 dana. Množenjem ovog broja dnevnom stopom dobijamo +7,2 s. Dakle, korekcija sata u trenutku posmatranja nije bila 2 m. 15 s, već +2 m. 22 s. To dodajemo trenutku posmatranja. Dakle, zapažanje je izvršeno 5. novembra u 23:35:8.

Time Service
Zadaci servisa tačnog vremena su da odredi tačno vreme, bude u stanju da ga sačuva i prenese potrošaču. Ako zamislimo da je kazaljka na satu optička osa teleskopa usmjerena okomito u nebo, tada su brojčanik zvijezde koje jedna za drugom padaju u vidno polje ovog teleskopa. Registracija momenata prolaska zvijezda kroz teleskopski nišan - ovo je opći princip klasične definicije astronomskog vremena. Sudeći po megalitskim spomenicima koji su do nas došli, od kojih je najpoznatiji Stonehenge u Engleskoj, ova metoda serifa na kraju uspješno se koristila još u bronzanom dobu. Sam naziv astronomske vremenske službe je sada zastario. Od 1988. ova usluga se zove Međunarodna služba rotacije Zemlje http://hpiers.obspm.fr/eop-pc/.
Klasični astronomski način određivanja tačnog vremena (Universal Time, UT) povezan je sa mjerenjem ugla rotacije bilo kojeg odabranog meridijana Zemlje u odnosu na "sferu fiksnih zvijezda". Izabrani je, na kraju, bio griniški meridijan. Međutim, u Rusiji je, na primjer, pulkovski meridijan dugo vremena uzet kao nula. Zapravo, svaki meridijan na kojem je postavljen teleskop specijaliziran za snimanje momenata zvjezdanih prolaza (tranzitni instrument, zenit cijev, astrolab) pogodan je za rješavanje prvog zadatka servisa tačnog vremena. Ali nijedna geografska širina nije optimalna za to, što je očito, na primjer, zbog konvergencije svih meridijana na geografskim polovima.
Iz metode određivanja astronomskog vremena očigledna je njegova povezanost sa određivanjem geografske dužine na Zemlji i općenito s koordinatnim mjerenjima. U suštini, ovo je jedan zadatak koordinatno-vremenske podrške (CWO). Razumljiva je složenost ovog problema, čije je rješavanje trajalo stoljećima i ostaje najhitniji problem geodezije, astronomije i geodinamike.
Prilikom određivanja UT astronomskim metodama potrebno je uzeti u obzir:

• da "sfera fiksnih zvijezda" ne postoji, tj. da se koordinate zvijezda ("brojčanik" zvjezdanog sata, koji određuje tačnost ovih satova) moraju stalno pročišćavati iz posmatranja,
• da osa rotacije Zemlje pod uticajem gravitacionih sila Sunca, Meseca i drugih planeta vrši složena periodična (precesiona i nutacija) kretanja, opisana redovima stotina harmonika,
• da se posmatranja vrše sa površine Zemlje koja se kompleksno kreće u svemiru, te je stoga potrebno uzeti u obzir paralaktičke i aberacijske efekte,
• da teleskopi na kojima se vrše UT osmatranja imaju svoje nepostojane greške, koje zavise posebno od klimatskih uslova i određuju se iz istih posmatranja,
• da se posmatranja odvijaju "na dnu" atmosferskog okeana, što iskrivljuje prave koordinate zvijezda (refrakciju) na način koji je često teško uzeti u obzir,
• da sama os rotacije "visi" u telu Zemlje, a ta pojava, kao i niz plimnih efekata i efekata usled atmosferskih uticaja na rotaciju Zemlje, utvrđuju se iz samih posmatranja,
• da se rotacija Zemlje oko svoje ose, koja je do 1956. služila kao etalon vremena, odvija neravnomjerno, što se utvrđuje i iz samih posmatranja.

Potreban je standard za precizno mjerenje vremena. Odabrani standard - period Zemljine rotacije - pokazao se ne baš pouzdanim. Solarni dan je jedna od osnovnih jedinica vremena, odabrana davno. Ali brzina rotacije Zemlje se mijenja tokom godine, pa se stoga koristi prosječan sunčev dan, koji se od pravog razlikuje do 11 minuta. Zbog neravnomjernog kretanja Zemlje duž ekliptike, prihvaćeni solarni dan je 24 sata godišnje više za 1 sideralni dan, što iznosi 23 sata 56 minuta 4,091 sekundu, dok prosječni sunčev dan iznosi 24 sata 3 minuta 56,5554 sekunde.
1930-ih godina ustanovljena je neravnomjerna rotacija Zemlje oko svoje ose. Neravnomjernost je posebno povezana: sa sekularnim usporavanjem Zemljine rotacije zbog plimnog trenja od Mjeseca i Sunca; nestacionarni procesi unutar Zemlje. Srednji siderički dan zbog procesije Zemljine ose je 0,0084 s kraći od stvarnog perioda Zemljine rotacije. Plimno djelovanje Mjeseca usporava rotaciju Zemlje za 0,0023 s u 100 godina. Stoga je jasno da je definicija sekunde kao jedinice vremena, koja čini 1/86400 dana, zahtijevala pojašnjenje.
Za mjernu jedinicu tropske godine uzeta je 1900. godina (trajanje između dva uzastopna prolaska centra Sunca kroz proljetnu ravnodnevnicu) jednako 365,242196 dana, odnosno 365 dana 5 sati 48 minuta 48,08 sekundi. Preko njega se određuje trajanje sekunde = 1/31556925,9747 tropske 1900. godine.
Oktobra 1967. u Parizu, 13. Generalna konferencija Međunarodnog komiteta za utege i mjere određuje trajanje atomske sekunde - vremenskog intervala tokom kojeg se javlja 9.192.631.770 oscilacija, što odgovara učestalosti stvrdnjavanja (apsorpcije) atomom cezijuma - 133 tokom rezonantnog prelaza između dva hiperfina energetska nivoa atoma osnovnog stanja u odsustvu smetnji od spoljašnjih magnetnih polja i snima se kao radio emisija talasne dužine od oko 3,26 cm.
Preciznost atomskih satova je greška od 1s u 10.000 godina. Greška 10-14s.
1. januara 1972. SSSR i mnoge zemlje svijeta prešle su na standard atomskog vremena.
Radio prenošeni vremenski signali se prenose preko atomskih satova radi preciznog određivanja lokalnog vremena (tj. geografske dužine - lokacija jakih tačaka, pronalaženje trenutaka vrhunca zvijezda), kao i za avijaciju i pomorsku navigaciju.
Prve signale tačnog vremena na radiju počela je da emituje stanica u Bostonu (SAD) 1904. godine, od 1907. godine u Nemačkoj, od 1910. godine u Parizu (radio stanica Ajfelovog tornja). U našoj zemlji je od 1. decembra 1920. godine Pulkovska opservatorija počela da emituje ritmički signal preko radio-stanice New Holland u Petrogradu, a od 25. maja 1921. godine preko radio stanice Moskva Oktjabrskaja na Hodinki. Organizatori radiotehničke službe vremena u zemlji bili su Nikolaj Ivanovič DNEPROVSKI (1887-1944), Aleksandar Pavlovič Konstantinov (1895-1937) i Pavel Andrejevič Azbukin (1882-1970).
Dekretom Vijeća narodnih komesara iz 1924. godine pri Opservatoriji Pulkovo je organiziran Međuresorni komitet Službe vremena, koji je od 1928. počeo izdavati biltene sažetih momenata. Godine 1931. organizirane su dvije nove vremenske službe u SAI i TSNIIGAiK, a vremenska služba Taškentske opservatorije počela je sa redovnim radom.
U martu 1932. održana je prva astrometrijska konferencija u Pulkovskoj opservatoriji, na kojoj je donesena odluka: da se stvori vremenska služba u SSSR-u. U prijeratnom periodu postojalo je 7 vremenskih službi, au Pulkovu, DRI i Taškentu ritmični vremenski signali su se prenosili radiom.
Najprecizniji sat koji je koristila služba (pohranjen u podrumu na konstantnom pritisku, temperaturi itd.) bio je Shortov sat sa dvostrukim klatnom (preciznost ± 0,001 s/dan), F.M. Fedčenka (± 0,0003 s / dan), zatim su počeli koristiti kvarc (uz njihovu pomoć otkrivena je neravnomjerna rotacija Zemlje) prije uvođenja atomskih satova, koje sada koristi vremenska služba. Lewis Essen (Engleska), eksperimentalni fizičar, kreator kvarcnih i atomskih satova, 1955. godine stvorio je prvi standard atomske frekvencije (vremena) na atomskom snopu cezijuma, što je rezultiralo vremenskom službom zasnovanom na standardu atomske frekvencije tri godine kasnije.
Prema atomskom standardu SAD-a, Kanade i Njemačke, od 1. januara 1972. ustanovljen je TAI - prosječna vrijednost atomskog vremena, na osnovu koje je kreirana UTC (univerzalno koordinatno vrijeme) skala, koja se razlikuje od srednje vrijednosti. solarno vrijeme za ne više od 1 sekunde (sa preciznošću od ± 0,90 sekundi). Svake godine UTC se ispravlja za 1 sekundu 31. decembra ili 30. juna.
U poslednjoj četvrtini 20. veka, ekstragalaktički astronomski objekti - kvazari - već su korišćeni za potrebe određivanja univerzalnog vremena. Istovremeno, njihov širokopojasni radio signal se snima na dva radioteleskopa odvojena hiljadama kilometara (veoma dugi bazni radio interferometri - VLBI) u sinhronizovanoj skali atomskog vremena i standarda frekvencije. Pored toga, koriste se sistemi bazirani na posmatranju satelita (GPS - Global Positioning System, GLONASS - globalni navigacioni satelitski sistem i LLS - Laser Location of Satellites) i ugaoni reflektori instalirani na Mjesecu (Laser Location of the Moon - LLL).
Astronomski koncepti
Astronomsko vrijeme. Do 1925. godine u astronomskoj praksi kao početak srednjeg sunčevog dana uzimao se trenutak gornje kulminacije (podne) srednjeg sunca. Takvo vrijeme se zvalo srednje astronomsko ili jednostavno astronomsko. Kao mjerna jedinica korištena je srednja solarna sekunda. Od 1. januara 1925. zamijenjeno je univerzalnim vremenom (UT)
Atomsko vrijeme (AT - Atomic Time) uvedeno je 1. januara 1964. godine. Atomska sekunda se uzima kao jedinica vremena, jednaka vremenskom intervalu tokom kojeg se javlja 9,192,631,770 oscilacija, što odgovara frekvenciji zračenja između dva nivoa hiperfine strukture osnovnog stanja atoma cezijuma-133 u odsustvu spoljašnjih magnetna polja. AT nosioci su više od 200 standarda atomskog vremena i frekvencije koji se nalaze u više od 30 zemalja svijeta. Ovi standardi (satovi) se stalno međusobno upoređuju preko GPS/GLONASS satelitskog sistema, uz pomoć kojih se izvodi međunarodna atomska vremenska skala (TAI). Na osnovu poređenja, vjeruje se da se TAI skala ne razlikuje od imaginarnih apsolutno tačnih satova za više od 0,1 mikrosekunde godišnje. AT nije vezan za astronomski način određivanja vremena, zasnovan na mjerenju brzine Zemljine rotacije, pa se s vremenom AT i UT skale mogu značajno razlikovati. Da bi se ovo isključilo od 1. januara 1972. godine, uvedeno je univerzalno koordinirano vrijeme (UTC).
Univerzalno vrijeme (UT - Universal Time) koristi se od 1. januara 1925. umjesto astronomskog vremena. Računa se od donje kulminacije srednjeg sunca na griničkom meridijanu. Od 1. januara 1956. godine definisane su tri univerzalne vremenske skale:
UT0 - univerzalno vrijeme, određeno na osnovu direktnih astronomskih opservacija, tj. vrijeme trenutnog Griničkog meridijana, čiji položaj ravnine karakterizira trenutni položaj Zemljinih polova;
UT1 je vrijeme srednjeg Griničkog meridijana, određeno prosječnom pozicijom Zemljinih polova. Razlikuje se od UT0 po korekcijama za pomak geografskog pola zbog pomaka Zemljinog tijela u odnosu na njegovu os rotacije;
UT2 je "izglađeno" vrijeme UT1 ispravljeno za sezonske promjene ugaone brzine Zemljine rotacije.
Koordinirano univerzalno vrijeme (UTC). UTC se zasniva na AT skali, koja se po potrebi, ali samo 1. januara ili 1. jula, može korigovati unošenjem dodatne negativne ili pozitivne sekunde tako da razlika između UTC i UT1 ne prelazi 0,8 sekundi. Vremensku skalu UTC(SU) Ruske Federacije reprodukuje Državni standard vremena i frekvencije i u skladu je sa skalom međunarodnog vremenskog biroa UTC. Trenutno (početkom 2005.) TAI - UTC = 32 sekunde. Postoje mnoge stranice na kojima možete odrediti točno vrijeme, na primjer, na serveru Međunarodnog biroa za mjere i utege (BIPM) http://www.bipm.fr/en/scientific/tai/time_server.html.
Siderični dan je vremenski interval između dva uzastopna istoimena vrhunca u proljetnoj ravnodnevici na istom meridijanu. Trenutak njenog gornjeg vrhunca uzima se kao početak zvezdanog dana. Postoji pravo i srednje siderično vrijeme ovisno o odabranoj tački proljetnog ekvinocija. Prosječan siderički dan je jednak 23 sata.56 minuta 04,0905 sekundi srednjeg sunčevog dana.
Pravo solarno vrijeme je neravnomjerno vrijeme određeno kretanjem pravog sunca i izraženo u djelićima pravog solarnog dana. Neravnomjernost pravog sunčevog vremena (jednačina vremena) je posljedica 1) nagiba ekliptike prema ekvatoru i 2) neravnomjernog kretanja Sunca duž ekliptike zbog ekscentriciteta Zemljine orbite.
Pravi solarni dan je vremenski interval između dva uzastopna vrhunca istog imena pravog sunca na istom meridijanu. Trenutak donje kulminacije (ponoć) pravog sunca uzima se kao početak pravog sunčevog dana.
Srednje solarno vrijeme je uniformno vrijeme određeno kretanjem srednjeg sunca. Korišćen je kao standard uniformnog vremena sa skalom od jedne srednje solarne sekunde (1/86400 djelić srednjeg sunčevog dana) do 1956. godine.
Srednji solarni dan je vremenski interval između dva uzastopna vrhunca istog imena srednjeg sunca na istom meridijanu. Za početak srednjeg sunčevog dana uzima se trenutak donjeg klimaksa (ponoć) srednjeg sunca.
Srednje (ekvatorijalno) sunce je fiktivna tačka na nebeskoj sferi, koja se ravnomerno kreće duž ekvatora sa prosečnom godišnjom brzinom pravog Sunca duž ekliptike.
Srednje ekliptično sunce je fiktivna tačka na nebeskoj sferi, koja se ravnomerno kreće duž ekliptike sa prosečnom godišnjom brzinom pravog sunca. Kretanje srednjeg ekliptičkog sunca duž ekvatora je neravnomjerno.
Prolećna ravnodnevica je jedna od dve tačke preseka ekvatora i ekliptike na nebeskoj sferi, koju centar Sunca prolazi u proleće. Postoje prave (kretanje zbog precesije i nutacije) i prosječne (kretanje samo zbog precesije) tačke proljetne ravnodnevnice.
Tropska godina je vremenski interval između dva uzastopna prolaska srednjeg sunca kroz sredinu prolećne ravnodnevnice, jednak 365,24219879 srednjih solarnih dana ili 366,24219879 zvezdanih dana.
Jednačina vremena je razlika između pravog solarnog vremena i srednjeg solarnog vremena. Dostiže +16 minuta početkom novembra i -14 minuta sredinom februara. Objavljeno u Astronomskim godišnjacima.
Vrijeme efemeride (ET - vrijeme efemeride) je nezavisna varijabla (argument) u nebeskoj mehanici (Njutnova teorija kretanja nebeskih tijela). Uvedeno od 1. januara 1960. u astronomske godišnjake kao ujednačenije od univerzalnog vremena, pogoršano dugotrajnim nepravilnostima u Zemljinoj rotaciji. Određuje se posmatranjem tijela Sunčevog sistema (uglavnom Mjeseca). Jedinica mjere je sekunda efemeride kao 1/31556925,9747 dio tropske godine za trenutak 1900. januar 0,12 ET, ili, inače, kao 1/86400 dio trajanja srednjeg sunčevog dana za isti trenutak.