Memorizzazione e trasmissione dell'ora esatta. Astronomia (istruzione aggiuntiva)_11

Ogni osservazione astronomica deve essere accompagnata da dati sull'ora della sua esecuzione. L'accuratezza del momento può essere diversa, a seconda dei requisiti e delle proprietà del fenomeno osservato. Quindi, ad esempio, nelle normali osservazioni di meteore e stelle variabili, è abbastanza sufficiente conoscere il momento con una precisione fino a un minuto. Le osservazioni delle eclissi solari, le occultazioni delle stelle da parte della Luna, e specialmente le osservazioni del moto dei satelliti artificiali della Terra, richiedono di segnare i momenti con una precisione non inferiore al decimo di secondo. Accurate osservazioni astrometriche della rotazione giornaliera della sfera celeste ci costringono a utilizzare metodi speciali per registrare istanti di tempo con una precisione di 0,01 e persino 0,005 secondi!

Pertanto, uno dei compiti principali dell'astronomia pratica è ottenere un tempo preciso dalle osservazioni, memorizzarlo e comunicare i dati temporali ai consumatori.

Per tenere il tempo, gli astronomi dispongono di orologi molto accurati, che controllano regolarmente determinando i momenti dei momenti culminanti delle stelle con l'ausilio di strumenti speciali. La trasmissione di segnali orari esatti via radio ha permesso loro di organizzare un servizio dell'ora mondiale, cioè di collegare tutti gli osservatori impegnati in osservazioni di questo tipo in un unico sistema.

La responsabilità dei Servizi Orari, oltre a trasmettere segnali orari precisi, comprende anche la trasmissione di segnali semplificati, ben noti a tutti i radioascoltatori. Si tratta di sei brevi segnali, "punti", che vengono dati prima dell'inizio di una nuova ora. Il momento dell'ultimo "punto", fino a un centesimo di secondo, coincide con l'inizio di una nuova ora. Si consiglia all'astronomo dilettante di utilizzare questi segnali per controllare il proprio orologio. Quando controlliamo l'orologio, non dovremmo tradurlo, poiché in questo caso rovino il meccanismo e l'astronomo deve prendersi cura del suo orologio, poiché questo è uno dei suoi strumenti principali. Deve determinare la "correzione dell'orologio" - la differenza tra l'ora esatta e le loro letture. Queste correzioni dovrebbero essere sistematicamente determinate e registrate nel diario dell'osservatore; un ulteriore studio di loro ti permetterà di determinare il corso dell'orologio e studiarli bene.

Naturalmente, è auspicabile avere a disposizione il miglior orologio possibile. Cosa si dovrebbe intendere con il termine "buone ore"?

È necessario che mantengano il loro corso il più accuratamente possibile. Confrontiamo due copie di normali orologi da tasca:

Il segno positivo della correzione significa che per ottenere l'ora esatta è necessario aggiungere una modifica alla lettura dell'orologio.

Nelle due metà della tavoletta ci sono registrazioni delle correzioni dell'orologio. Sottraendo la correzione superiore dalla correzione inferiore e dividendo per il numero di giorni trascorsi tra le determinazioni, otteniamo il clock rate giornaliero. I dati di avanzamento sono riportati nella stessa tabella.

Perché chiamiamo alcuni orologi cattivi e altri buoni? Per le prime ore la correzione è prossima allo zero, ma il loro andamento cambia in modo irregolare. Per il secondo, la correzione è ampia, ma il corso è uniforme. Il primo orologio è adatto per tali osservazioni che non richiedono un timestamp più preciso del minuto. Le loro letture non possono essere interpolate e devono essere controllate più volte durante la notte.

Il secondo, "orologio buono", è adatto per eseguire osservazioni più complesse. Certo, è utile controllarli più spesso, ma è possibile interpolare le loro letture per momenti intermedi. Mostriamolo con un esempio. Assumiamo che l'osservazione sia stata fatta il 5 novembre alle 23:32:46. secondo i nostri orari. Il controllo dell'orologio, effettuato alle ore 17 del 4 novembre, ha dato una correzione di +2 m.15 s. La portata giornaliera, come si evince dalla tabella, è di +5,7 s. Dalle 17:00 del 4 novembre fino al momento dell'osservazione, sono trascorsi 1 giorno e 6,5 ore o 1,27 giorni. Moltiplicando questo numero per la tariffa giornaliera, otteniamo +7,2 s. Pertanto, la correzione dell'orologio al momento dell'osservazione non era di 2 minuti e 15 secondi, ma di +2 minuti e 22 secondi. Lo aggiungiamo al momento dell'osservazione. Quindi, l'osservazione è stata fatta il 5 novembre alle 23:35:8.

La determinazione dell'ora esatta, la sua memorizzazione e trasmissione via radio all'intera popolazione è compito del servizio dell'ora esatta, che esiste in molti paesi.

I segnali dell'ora esatta alla radio vengono ricevuti dai navigatori della flotta marittima e aerea, molte organizzazioni scientifiche e industriali che hanno bisogno di conoscere l'ora esatta. Conoscere l'ora esatta è necessaria, in particolare, per determinare la geografia

le loro longitudini in diversi punti della superficie terrestre.

Conto del tempo. Definizione di longitudine geografica. Calendario

Dal corso di geografia fisica dell'URSS, conosci i concetti di tempo locale, di zona e di maternità, e anche che la differenza nelle longitudini geografiche di due punti è determinata dalla differenza nell'ora locale di questi punti. Questo problema viene risolto con metodi astronomici utilizzando l'osservazione delle stelle. Sulla base della determinazione delle coordinate esatte dei singoli punti, viene mappata la superficie terrestre.

Sin dai tempi antichi, le persone hanno utilizzato la durata del mese lunare o dell'anno solare per calcolare lunghi periodi di tempo, ad es. la durata della rivoluzione del sole lungo l'eclittica. L'anno determina la frequenza dei cambi stagionali. Un anno solare dura 365 giorni solari 5 ore 48 minuti 46 secondi. È praticamente incommensurabile con i giorni e con la lunghezza del mese lunare, il periodo del cambio delle fasi lunari (circa 29,5 giorni). Ciò rende difficile creare un calendario semplice e conveniente. Nel corso dei secoli della storia umana, sono stati creati e utilizzati molti diversi sistemi di calendario. Ma tutti possono essere suddivisi in tre tipi: solare, lunare e lunisolare. I popoli pastorali meridionali di solito usavano i mesi lunari. Un anno composto da 12 mesi lunari conteneva 355 giorni solari. Per coordinare il calcolo del tempo secondo la Luna e secondo il Sole, era necessario stabilire 12 o 13 mesi in un anno e inserire giorni aggiuntivi nell'anno. Il calendario solare, usato nell'antico Egitto, era più semplice e conveniente. Attualmente, nella maggior parte dei paesi del mondo, viene adottato anche un calendario solare, ma un dispositivo più avanzato, chiamato gregoriano, di cui parleremo di seguito. AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

Quando si compila il calendario, si deve tenere conto del fatto che la durata dell'anno solare dovrebbe essere il più vicino possibile alla durata della rivoluzione del Sole lungo l'eclittica e che l'anno solare dovrebbe contenere un numero intero di giorni solari, poiché è scomodo iniziare l'anno in momenti diversi della giornata.

Queste condizioni furono soddisfatte dal calendario elaborato dall'astronomo alessandrino Sosigene e introdotto nel 46 a.C. a Roma da Giulio Cesare. Successivamente, come sapete, dal corso di geografia fisica, fu chiamato giuliano o vecchio stile. In questo calendario, gli anni vengono contati tre volte di seguito per 365 giorni e sono chiamati semplici, l'anno successivo è di 366 giorni. Si chiama anno bisestile. Gli anni bisestili nel calendario giuliano sono quegli anni i cui numeri sono equamente divisibili per 4.

La durata media dell'anno secondo questo calendario è di 365 giorni 6 ore, cioè è circa 11 minuti più lungo di quello vero. Per questo motivo, il vecchio stile è rimasto indietro rispetto al flusso effettivo del tempo di circa 3 giorni ogni 400 anni.

Nel calendario gregoriano (nuovo stile), introdotto in URSS nel 1918 e ancor prima adottato nella maggior parte dei paesi, gli anni terminano con due zeri, ad eccezione del 1600, 2000, 2400, ecc. (cioè quelli il cui numero di centinaia è divisibile per 4 senza resto) non sono considerati anni bisestili. Questo corregge l'errore di 3 giorni, accumulando oltre 400 anni. Pertanto, la durata media dell'anno nel nuovo stile è molto vicina al periodo di rivoluzione della Terra attorno al Sole.

Entro il 20° secolo la differenza tra il nuovo stile e il vecchio (Julian) ha raggiunto i 13 giorni. Poiché il nuovo stile è stato introdotto nel nostro paese solo nel 1918, la Rivoluzione d'Ottobre, avvenuta nel 1917 il 25 ottobre (secondo il vecchio stile), si celebra il 7 novembre (secondo il nuovo stile).

La differenza tra il vecchio e il nuovo stile dei 13 giorni continuerà nel 21° secolo e nel 22° secolo. aumenterà a 14 giorni.

Il nuovo stile, ovviamente, non è completamente accurato, ma solo dopo 3300 anni si accumulerà un errore di 1 giorno.

Metodologia della lezione 5
"Ora e calendario"

Lo scopo della lezione: la formazione di un sistema di concetti di astrometria pratica sui metodi e gli strumenti per misurare, contare e memorizzare il tempo.

Obiettivi formativi:
Educazione generale: formazione dei concetti:

Astrometria pratica su: 1) metodi astronomici, strumenti e unità di misura, conteggio e rilevamento del tempo, calendari e cronologia; 2) determinare le coordinate geografiche (longitudine) dell'area in base ai dati delle osservazioni astrometriche;

A proposito di fenomeni cosmici: la rivoluzione della Terra attorno al Sole, la rivoluzione della Luna attorno alla Terra e la rotazione della Terra attorno al suo asse e le loro conseguenze - fenomeni celesti: alba, tramonto, movimento visibile giornaliero e annuale e culmine del luminari (Sole, Luna e stelle), cambio di fasi della Luna.

Educativo: la formazione di una visione scientifica del mondo e l'educazione atea nel corso della conoscenza della storia della conoscenza umana, con i principali tipi di calendari e sistemi cronologici; sfatare le superstizioni legate ai concetti di "anno bisestile" e alla traduzione delle date dei calendari giuliano e gregoriano; formazione del politecnico e del lavoro nella presentazione di materiale su strumenti per la misurazione e la memorizzazione del tempo (ore), calendari e sistemi cronologici, e sui metodi pratici per l'applicazione delle conoscenze astrometriche.

Sviluppo: la formazione delle competenze: risolvere i problemi per il calcolo dell'ora e delle date della cronologia e il trasferimento del tempo da un sistema di archiviazione e conto all'altro; svolgere esercizi sull'applicazione delle formule di base dell'astrometria pratica; utilizzare una mappa mobile del cielo stellato, libri di consultazione e il calendario astronomico per determinare la posizione e le condizioni per la visibilità dei corpi celesti e il corso dei fenomeni celesti; determinare le coordinate geografiche (longitudine) dell'area in base alle osservazioni astronomiche.

Gli alunni dovrebbero sapere:

1) le cause dei fenomeni celesti osservati quotidianamente generati dalla rivoluzione della Luna attorno alla Terra (cambiamento delle fasi lunari, movimento apparente della Luna nella sfera celeste);
2) il rapporto della durata dei singoli fenomeni cosmici e celesti con le unità ei metodi di misurazione, calcolo e conservazione del tempo e dei calendari;
3) unità di tempo: effemeridi secondi; giorno (stellare, vero e medio solare); una settimana; mese (sinodico e siderale); anno (stellare e tropicale);
4) formule che esprimono la connessione dei tempi: universale, decreto, locale, estivo;
5) strumenti e metodi per la misurazione del tempo: le principali tipologie di orologi (solari, ad acqua, antincendio, meccanici, al quarzo, elettronici) e le regole per il loro utilizzo per la misurazione e la memorizzazione del tempo;
6) le principali tipologie di calendari: lunare, lunisolare, solare (giuliano e gregoriano) e le basi della cronologia;
7) i concetti di base dell'astrometria pratica: i principi di determinazione del tempo e delle coordinate geografiche dell'area secondo osservazioni astronomiche.
8) valori astronomici: coordinate geografiche della città natale; unità di tempo: secondo effimero; giorno (stellare e solare medio); mese (sinodico e siderale); anno (tropicale) e durata dell'anno nei principali tipi di calendario (lunare, lunisolare, solare giuliano e gregoriano); numeri di fuso orario di Mosca e della città natale.

Gli alunni dovrebbero essere in grado di:

1) Utilizzare un piano generalizzato per lo studio dei fenomeni cosmici e celesti.
2) Naviga nel terreno vicino alla luna.
3) Risolvere problemi relativi alla conversione delle unità di tempo da un sistema di conteggio all'altro utilizzando formule che esprimono la relazione: a) tra tempo siderale e tempo solare medio; b) ora mondiale, diurna, locale, estiva e utilizzando una mappa dei fusi orari; c) tra diversi sistemi di calcolo.
4) Risolvere problemi per determinare le coordinate geografiche del luogo e del tempo di osservazione.

Ausili visivi e dimostrazioni:

Frammenti del film "Applicazioni pratiche dell'astronomia".

Frammenti di pellicole "Movimento visibile dei corpi celesti"; "Sviluppo di idee sull'Universo"; "Come l'astronomia ha confutato le idee religiose sull'universo".

Dispositivi e strumenti: globo geografico; mappa dei fusi orari; gnomone ed orologio solare equatoriale, clessidra, orologio ad acqua (a scala uniforme e non uniforme); una candela con divisioni come modello di orologio da fuoco, orologi meccanici, al quarzo ed elettronici.

Disegni, diagrammi, fotografie: cambiare le fasi lunari, la struttura interna e il principio di funzionamento degli orologi meccanici (pendolo e molla), al quarzo ed elettronici, lo standard del tempo atomico.

Compiti a casa:

1. Studia il materiale dei libri di testo:
BA Vorontsov-Velyaminova: §§ 6(1), 7.
E.P. Levitano: § 6; compiti 1, 4, 7
AV Zasova, EV Kononovich: §§ 4(1); 6; esercizio 6.6 (2.3)

2. Completa le attività dalla raccolta di attività Vorontsov-Velyaminov B.A. : 113; 115; 124; 125.

Piano di lezione

Modalità di presentazione del materiale

All'inizio della lezione è opportuno verificare le conoscenze acquisite nelle tre lezioni precedenti, aggiornando il materiale destinato allo studio con domande e compiti durante un sondaggio frontale e un colloquio con gli studenti. Alcuni studenti svolgono compiti programmati, risolvendo problemi relativi all'uso di una mappa mobile del cielo stellato (simile ai compiti dei compiti 1-3).

Una serie di domande sulle cause dei fenomeni celesti, le linee e i punti principali della sfera celeste, le costellazioni, le condizioni per la visibilità dei luminari, ecc. corrisponde alle domande poste all'inizio delle lezioni precedenti. Sono integrati da domande:

1. Definire i concetti di "brillantezza della stella" e "magnitudo". Cosa sai della scala di magnitudo? Cosa determina la brillantezza delle stelle? Scrivi la formula di Pogson alla lavagna.

2. Cosa sai del sistema di coordinate celesti orizzontali? A cosa serve? Quali piani e linee sono i principali in questo sistema? Cos'è: l'altezza del luminare? La distanza zenitale del Sole? Azimut del sole? Quali sono i vantaggi e gli svantaggi di questo sistema di coordinate celesti?

3. Cosa sai del sistema di coordinate celesti equatoriali I? A cosa serve? Quali piani e linee sono i principali in questo sistema? Cos'è: la declinazione del luminare? Distanza polare? L'angolo orario del sole? Quali sono i vantaggi e gli svantaggi di questo sistema di coordinate celesti?

4. Cosa sai del II sistema di coordinate celesti equatoriali? A cosa serve? Quali piani e linee sono i principali in questo sistema? Cos'è l'ascensione retta di una stella? Quali sono i vantaggi e gli svantaggi di questo sistema di coordinate celesti?

1) Come navigare il terreno vicino al Sole? Per la stella polare?
2) Come determinare la latitudine geografica dell'area dalle osservazioni astronomiche?

Attività di programmazione rilevanti:

1) Raccolta di problemi G.P. Subbotina, incarichi NN 46-47; 54-56; 71-72.
2) Raccolta di problemi E.P. Rotto, compiti NN 4-1; 5-1; 5-6; 5-7.
3) Strout E.K. : prove NN 1-2 dell'argomento "Fondamenti pratici dell'astronomia" (convertito in programmabile a seguito del lavoro del docente).

Nella prima fase della lezione sotto forma di lezione, la formazione di concetti di tempo, unità di misura e conteggio del tempo, basati sulla durata dei fenomeni cosmici (la rotazione della Terra attorno al suo asse, la rivoluzione del Luna intorno alla Terra e la rivoluzione della Luna intorno al Sole), il collegamento tra diversi "tempi" e fasce orarie. Riteniamo necessario fornire agli studenti un concetto generale di tempo siderale.

Gli studenti devono prestare attenzione a:

1. La durata del giorno e dell'anno dipende dal quadro di riferimento in cui si considera il moto della Terra (se è associato a stelle fisse, al Sole, ecc.). La scelta del sistema di riferimento si riflette nel nome dell'unità di tempo.

2. La durata delle unità di conteggio del tempo è correlata alle condizioni di visibilità (culminazioni) dei corpi celesti.

3. L'introduzione dello standard del tempo atomico nella scienza è stata dovuta alla non uniformità della rotazione terrestre, che è stata scoperta con una precisione crescente dell'orologio.

4. L'introduzione dell'ora solare è dovuta alla necessità di coordinare le attività economiche nel territorio delimitato dai confini dei fusi orari. Un errore quotidiano diffuso è l'identificazione dell'ora locale con l'ora legale.

1 volta. Unità di misura e tempo di conteggio

Il tempo è la principale grandezza fisica che caratterizza il mutamento successivo dei fenomeni e degli stati della materia, la durata della loro esistenza.

Storicamente, tutte le unità di tempo di base e derivate sono determinate sulla base di osservazioni astronomiche dell'andamento dei fenomeni celesti, a causa di: la rotazione della Terra attorno al proprio asse, la rotazione della Luna attorno alla Terra e la rotazione della Terra intorno al Sole. Per misurare e calcolare il tempo in astrometria vengono utilizzati diversi sistemi di riferimento, associati a determinati corpi celesti oa determinati punti della sfera celeste. I più diffusi sono:

1. "stellare"il tempo associato al movimento delle stelle sulla sfera celeste. Misurato dall'angolo orario del punto dell'equinozio di primavera: S \u003d t ^; t \u003d S - a

2. "solare"tempo associato: con il movimento apparente del centro del disco solare lungo l'eclittica (vero tempo solare) o il movimento del "Sole medio" - un punto immaginario che si muove uniformemente lungo l'equatore celeste nello stesso intervallo di tempo del vero Sole (tempo solare medio).

Con l'introduzione nel 1967 dello standard del tempo atomico e del sistema SI internazionale, il secondo atomico viene utilizzato in fisica.

Un secondo è una quantità fisica numericamente uguale a 9192631770 periodi di radiazione corrispondenti alla transizione tra livelli iperfini dello stato fondamentale dell'atomo di cesio-133.

Tutti i "tempi" di cui sopra sono coerenti tra loro da calcoli speciali. Nella vita di tutti i giorni viene utilizzata l'ora solare media.

La determinazione dell'ora esatta, la sua memorizzazione e trasmissione via radio costituiscono il lavoro del Time Service, che esiste in tutti i paesi sviluppati del mondo, inclusa la Russia.

L'unità di base del tempo solare siderale, vero e medio è il giorno. Siderale, solare medio e altri secondi si ottengono dividendo il giorno corrispondente per 86400 (24 h´ 60 m´ 60 s).

Il giorno è diventato la prima unità di misura del tempo oltre 50.000 anni fa.

Un giorno è un periodo di tempo durante il quale la Terra compie un giro completo attorno al proprio asse rispetto a qualsiasi punto di riferimento.

Giorno siderale - il periodo di rotazione della Terra attorno al suo asse rispetto alle stelle fisse, è definito come l'intervallo di tempo tra due successivi culmi superiori dell'equinozio di primavera.

Un vero giorno solare è il periodo di rotazione della Terra attorno al proprio asse rispetto al centro del disco solare, definito come l'intervallo di tempo tra due culminazioni successive con lo stesso nome del centro del disco solare.

A causa del fatto che l'eclittica è inclinata rispetto all'equatore celeste con un angolo di 23º 26¢ e la Terra ruota attorno al Sole in un'orbita ellittica (leggermente allungata), la velocità del movimento apparente del Sole nella sfera celeste e, quindi, la durata di un vero giorno solare cambierà costantemente durante tutto l'anno: il più veloce vicino agli equinozi (marzo, settembre), il più lento vicino ai solstizi (giugno, gennaio).

Per semplificare i calcoli del tempo in astronomia, è stato introdotto il concetto di giorno solare medio, il periodo di rotazione della Terra attorno al suo asse rispetto al "Sole medio".

Il giorno solare medio è definito come l'intervallo di tempo tra due culmine successivi con lo stesso nome del "Sole medio".

Il giorno solare medio è 3 m 55.009 s più breve del giorno siderale.

24 h 00 m 00 s di tempo siderale sono pari a 23 h 56 m 4,09 s di tempo solare medio.

Per la certezza dei calcoli teorici, è accettato effemeridi (tabella) secondo uguale al secondo solare medio del 0 gennaio 1900 alle ore 12 uguale all'ora corrente, non correlato alla rotazione della Terra. Circa 35.000 anni fa, le persone notarono un cambiamento periodico nell'aspetto della luna, un cambiamento nelle fasi lunari. Fase F corpo celeste (Luna, pianeti, ecc.) è determinato dal rapporto tra la larghezza maggiore della parte illuminata del disco d¢ al suo diametro D: . Linea terminatore separa le parti scure e chiare del disco del luminare.

Riso. 32. Modifica delle fasi lunari

La luna si muove attorno alla terra nella stessa direzione in cui la terra ruota attorno al proprio asse: da ovest a est. L'esibizione di questo movimento è il movimento apparente della Luna sullo sfondo delle stelle verso la rotazione del cielo. Ogni giorno, la Luna si sposta verso est di 13° rispetto alle stelle e compie un cerchio completo in 27,3 giorni. Così fu stabilita la seconda misura del tempo dopo il giorno - mese(Fig. 32).

Mese lunare siderale (stella).- il periodo di tempo durante il quale la luna compie un giro completo intorno alla terra rispetto alle stelle fisse. Equivale a 27 g 07 h 43 m 11,47 s .

Mese lunare sinodico (calendario) - l'intervallo di tempo tra due fasi successive con lo stesso nome (di solito lune nuove) della Luna. Equivale a 29 g 12 h 44 m 2,78 s .

Riso. 33. Modi su cui concentrarsi terreno sulla luna

La totalità dei fenomeni del movimento visibile della Luna sullo sfondo delle stelle e il cambiamento delle fasi lunari permette di navigare la Luna a terra (Fig. 33). La luna appare come una stretta mezzaluna a ovest e scompare nei raggi dell'alba mattutina con la stessa stretta mezzaluna a est. Attacca mentalmente una linea retta a sinistra della falce di luna. Possiamo leggere nel cielo o la lettera "P" - "crescente", le "corna" del mese sono girate a sinistra - il mese è visibile a ovest; o la lettera "C" - "invecchiare", le "corna" del mese sono girate a destra - il mese è visibile ad est. Con la luna piena, la luna è visibile a sud a mezzanotte.

Come risultato delle osservazioni del cambiamento nella posizione del Sole sopra l'orizzonte per molti mesi, è sorta una terza misura del tempo: anno.

Un anno è un periodo di tempo durante il quale la Terra compie un giro completo attorno al Sole rispetto a qualsiasi punto di riferimento (punto).

Un anno siderale è un periodo siderale (stellare) della rivoluzione terrestre attorno al Sole, pari a 365,256320 ... giorni solari medi.

Anno anomalo - l'intervallo di tempo tra due passaggi successivi del Sole medio attraverso il punto della sua orbita (solitamente il perielio), è pari a 365,259641 ... giorni solari medi.

Un anno tropicale è l'intervallo di tempo tra due passaggi successivi del Sole medio attraverso l'equinozio di primavera, pari a 365,2422 ... giorni solari medi o 365 d 05 h 48 m 46,1 s.

Il tempo universale è definito come tempo solare medio locale al meridiano zero (Greenwich).

La superficie della Terra è divisa in 24 aree, delimitate da meridiani - Fusi orari. Il fuso orario zero si trova simmetricamente rispetto al meridiano zero (Greenwich). Le cinture sono numerate da 0 a 23 da ovest a est. I confini reali delle cinture sono allineati con i confini amministrativi di distretti, regioni o stati. I meridiani centrali dei fusi orari sono distanti esattamente 15º (1 ora), quindi quando ci si sposta da un fuso orario all'altro, l'ora cambia di un numero intero di ore e il numero di minuti e secondi non cambia. Il nuovo giorno di calendario (e il nuovo anno) inizia linee di data(linea di demarcazione), passando principalmente lungo il meridiano di 180° di longitudine est vicino al confine nord-orientale della Federazione Russa. A ovest della linea della data, il giorno del mese è sempre uno in più rispetto a quello ad est. Quando si attraversa questa linea da ovest a est, il numero del calendario diminuisce di uno e quando si attraversa la linea da est a ovest, il numero del calendario aumenta di uno, il che elimina l'errore nel contare il tempo quando si viaggia per il mondo e si spostano le persone dal Dall'est all'emisfero occidentale della Terra.

L'ora solare è determinata dalla formula:
T n = T 0 + n , dove T 0 - tempo universale; n- numero di fuso orario.

L'ora legale è l'ora solare, modificata in un numero intero di ore per decreto del governo. Per la Russia, è uguale alla cintura, più 1 ora.

Ora di Mosca - ora solare del secondo fuso orario (più 1 ora):
Tm \u003d T 0 + 3 (ore).

Ora legale - ora standard, modificata di un'ora aggiuntiva più 1 ora per ordine del governo per il periodo dell'ora legale al fine di risparmiare energia.

A causa della rotazione terrestre, la differenza tra i momenti dell'inizio del mezzogiorno o il culmine delle stelle con coordinate equatoriali note in 2 punti è uguale alla differenza nelle longitudini geografiche dei punti, il che consente di determinare la longitudine di un dato punto dalle osservazioni astronomiche del Sole e di altri luminari e, al contrario, l'ora locale in qualsiasi punto con una longitudine nota.

La longitudine geografica dell'area è misurata ad est del meridiano "zero" (Greenwich) ed è numericamente uguale all'intervallo di tempo tra i climax omonimi dello stesso luminare sul meridiano di Greenwich e nel punto di osservazione: , dove S- tempo siderale in un punto con una data latitudine geografica, S 0 - tempo siderale al meridiano zero. Espresso in gradi o ore, minuti e secondi.

Per determinare la longitudine geografica dell'area, è necessario determinare il momento di climax di qualsiasi luminare (solitamente il Sole) con coordinate equatoriali note. Traducendo con l'ausilio di apposite tabelle o calcolatrice il tempo delle osservazioni dalla media solare alla stellare e conoscendo dal libro di consultazione l'ora del culmine di questo luminare sul meridiano di Greenwich, possiamo facilmente determinare la longitudine dell'area . L'unica difficoltà nei calcoli è l'esatta conversione delle unità di tempo da un sistema all'altro. Il momento del culmine non può essere "custodito": basta determinare l'altezza (distanza zenitale) del luminare in qualsiasi momento preciso, ma i calcoli saranno piuttosto complicati.

Nella seconda fase della lezione, gli studenti familiarizzano con i dispositivi per misurare, memorizzare e contare il tempo - ore. Le letture dell'orologio servono come riferimento rispetto al quale è possibile confrontare gli intervalli di tempo. Gli studenti dovrebbero prestare attenzione al fatto che la necessità di determinare con precisione momenti e intervalli di tempo ha stimolato lo sviluppo dell'astronomia e della fisica: fino alla metà del XX secolo, i metodi astronomici per misurare, memorizzare il tempo e gli standard temporali sono alla base del Servizio del Tempo mondiale. La precisione dell'orologio era controllata da osservazioni astronomiche. Allo stato attuale, lo sviluppo della fisica ha portato alla creazione di metodi più accurati per la determinazione e gli standard del tempo, che hanno iniziato ad essere utilizzati dagli astronomi per studiare i fenomeni che sono alla base dei precedenti metodi di misurazione del tempo.

Il materiale è presentato sotto forma di una lezione, accompagnata da dimostrazioni del principio di funzionamento e della struttura interna di orologi di vario tipo.

2. Dispositivi per la misurazione e la memorizzazione del tempo

Anche nell'antica Babilonia, il giorno solare era diviso in 24 ore (360њ: 24 = 15њ). Successivamente, ogni ora è stata divisa in 60 minuti e ogni minuto in 60 secondi.

I primi strumenti per misurare il tempo furono le meridiane. La meridiana più semplice - gnomone- rappresentare un palo verticale al centro di una piattaforma orizzontale con divisioni (Fig. 34). L'ombra dello gnomone descrive una curva complessa che dipende dall'altezza del Sole e cambia di giorno in giorno a seconda della posizione del Sole sull'eclittica, cambia anche la velocità dell'ombra. Meridiana non necessita di avvolgimento, non si ferma e funziona sempre correttamente. inclinando il sito in modo che il polo dello gnomone sia puntato verso il polo del mondo, otteniamo una meridiana equatoriale in cui la velocità dell'ombra è uniforme (Fig. 35).

Riso. 34. Meridiana orizzontale. Gli angoli corrispondenti a ciascuna ora hanno un valore diverso e sono calcolati dalla formula: , dove a è l'angolo tra la linea di mezzogiorno (la proiezione del meridiano celeste su una superficie orizzontale) e la direzione verso i numeri 6, 8, 10... indicanti le ore; j è la latitudine del luogo; h - angolo orario del Sole (15º, 30º, 45º)

Riso. 35. Orologio solare equatoriale. Ogni ora sul quadrante corrisponde a un angolo di 15 gradi.

Per misurare il tempo di notte e in caso di maltempo, furono inventate clessidre, orologi da fuoco e ad acqua.

Le clessidre sono semplici nel design e accurate, ma ingombranti e "a carica" ​​solo per poco tempo.

L'orologio infuocato è una spirale o un bastone di una sostanza combustibile con divisioni applicate. Nell'antica Cina si creavano miscele che bruciavano per mesi senza una supervisione costante. Gli svantaggi di questi orologi sono: bassa precisione (dipendenza della velocità di combustione dalla composizione della sostanza e dalle condizioni atmosferiche) e complessità di fabbricazione (Fig. 36).

Gli orologi ad acqua (clepsydra) erano usati in tutti i paesi del mondo antico (Fig. 37 a, b).

Orologi meccanici con pesi e ruote furono inventati nei secoli X-XI. In Russia, il primo orologio meccanico da torre fu installato nel Cremlino di Mosca nel 1404 dal monaco Lazar Sorbin. orologio a pendolo inventato nel 1657 dal fisico e astronomo olandese H. Huygens. L'orologio meccanico a molla è stato inventato nel XVIII secolo. Negli anni '30 del nostro secolo furono inventati gli orologi al quarzo. Nel 1954, l'idea è nata in URSS per creare orologio atomico- "Standard primario statale di tempo e frequenza". Sono stati installati in un istituto di ricerca vicino a Mosca e hanno fornito un errore casuale di 1 secondo ogni 500.000 anni.

Uno standard temporale atomico (ottico) ancora più accurato è stato creato in URSS nel 1978. Si verifica un errore di 1 secondo ogni 10.000.000 di anni!

Con l'aiuto di questi e di molti altri moderni strumenti fisici, è stato possibile determinare i valori delle unità di tempo di base e derivate con una precisione molto elevata. Molte caratteristiche del movimento visibile e reale dei corpi cosmici sono state perfezionate, sono stati scoperti nuovi fenomeni cosmici, compresi i cambiamenti nella velocità di rotazione della Terra attorno al suo asse di 0,01-1 secondo durante l'anno.

3. Calendari. cronologia

Un calendario è un sistema numerico continuo per lunghi periodi di tempo, basato sulla periodicità dei fenomeni naturali, che si manifesta particolarmente chiaramente nei fenomeni celesti (il movimento dei corpi celesti). L'intera storia secolare della cultura umana è indissolubilmente legata al calendario.

La necessità di calendari è nata in un'antichità così estrema, quando le persone non sapevano ancora leggere e scrivere. I calendari determinavano l'inizio della primavera, dell'estate, dell'autunno e dell'inverno, i periodi delle piante da fiore, la maturazione dei frutti, la raccolta delle erbe officinali, i cambiamenti nel comportamento e nella vita degli animali, i cambiamenti climatici, il tempo dei lavori agricoli e molto altro ancora . I calendari rispondono alle domande: "Che data è oggi?", "Che giorno della settimana?", "Quando è successo questo o quell'evento?" e consentono di regolare e programmare la vita e l'attività economica delle persone.

Esistono tre tipi principali di calendari:

1. Lunare calendario, che si basa su un mese lunare sinodico con una durata di 29,5 giorni solari medi. Ha avuto origine oltre 30.000 anni fa. L'anno lunare del calendario contiene 354 (355) giorni (11,25 giorni in meno rispetto all'anno solare) ed è diviso in 12 mesi di 30 (dispari) e 29 (pari) giorni ciascuno (nel calendario musulmano sono chiamati: Muharram, Safar, Rabi al-awwal, rabi al-slani, jumada al-ula, jumada al-ahira, rajab, sha'ban, ramadan, shawwal, dhul-qaada, dhul-hijra). Poiché il mese solare è 0,0306 giorni più breve del mese sinodico e in 30 anni la differenza tra loro raggiunge 11 giorni, in Arabo calendario lunare in ogni ciclo di 30 anni, ci sono 19 anni "semplici" di 354 giorni e 11 "anni bisestili" di 355 giorni (2°, 5°, 7°, 10°, 13°, 16°, 18°, 21°, 24°, 26°, 29° anni di ogni ciclo). Turco il calendario lunare è meno preciso: nel suo ciclo di 8 anni ci sono 5 anni "semplici" e 3 "bisestili". La data di Capodanno non è fissa (si sposta lentamente di anno in anno): ad esempio, 1421 AH è iniziata il 6 aprile 2000 e terminerà il 25 marzo 2001. Il calendario lunare è adottato come calendario religioso e statale negli stati musulmani di Afghanistan, Iraq, Iran, Pakistan, UAR e altri. I calendari solare e lunare-solare sono usati in parallelo per pianificare e regolare l'attività economica.

2.calendario solare in base all'anno tropicale. Ha avuto origine oltre 6000 anni fa. Attualmente è accettato come calendario mondiale.

Il calendario solare giuliano "vecchio stile" contiene 365,25 giorni. Progettato dall'astronomo alessandrino Sosigene, introdotto dall'imperatore Giulio Cesare nell'antica Roma nel 46 a.C. per poi diffondersi in tutto il mondo. In Russia fu adottato nel 988 d.C. Nel calendario giuliano, la durata dell'anno è definita in 365,25 giorni; tre anni "semplici" hanno 365 giorni, un anno bisestile - 366 giorni. Ci sono 12 mesi di 30 e 31 giorni ciascuno in un anno (tranne febbraio). L'anno giuliano è di 11 minuti e 13,9 secondi indietro rispetto all'anno tropicale. Per 1500 anni dalla sua applicazione, si è accumulato un errore di 10 giorni.

A gregoriano calendario solare "nuovo stile" la durata dell'anno è di 365, 242.500 giorni. Nel 1582 il calendario giuliano, per ordine di papa Gregorio XIII, fu riformato secondo il progetto del matematico italiano Luigi Lilio Garalli (1520-1576). Il conteggio dei giorni è stato anticipato di 10 giorni e si è convenuto che ogni secolo che non è divisibile per 4 senza resto: 1700, 1800, 1900, 2100, ecc., non deve essere considerato un anno bisestile. Ciò corregge un errore di 3 giorni ogni 400 anni. Un errore di "superamento" di 1 giorno per 2735 anni. Nuovi secoli e millenni iniziano il 1 gennaio del "primo" anno di un determinato secolo e millennio: così, il XXI secolo e il III millennio della nostra era (dC) inizieranno il 1 gennaio 2001 secondo il calendario gregoriano.

Nel nostro paese, prima della rivoluzione, veniva utilizzato il calendario giuliano del "vecchio stile", il cui errore nel 1917 era di 13 giorni. Nel 1918 fu introdotto nel paese il famoso calendario gregoriano del "nuovo stile" e tutte le date furono spostate di 13 giorni in avanti.

La conversione delle date dal calendario giuliano al calendario gregoriano avviene secondo la formula: , dove G e T YU- date secondo i calendari gregoriano e giuliano; n è un numero intero di giorni, Insieme aè il numero di secoli interi che sono trascorsi, Insieme a 1 è il numero più vicino di secoli, un multiplo di quattro.

Altre varietà di calendari solari sono:

calendario persiano, che determinava la durata dell'anno tropicale in 365,24242 giorni; Il ciclo di 33 anni comprende 25 anni "semplici" e 8 "bisestili". Molto più preciso di quello gregoriano: un errore di 1 anno "supera" 4500 anni. Progettato da Omar Khayyam nel 1079; fu utilizzato sul territorio della Persia e di numerosi altri stati fino alla metà del XIX secolo.

Il calendario copto è simile a quello giuliano: ci sono 12 mesi di 30 giorni in un anno; dopo 12 mesi in un anno "semplice", se ne aggiungono 5, in un anno "bisestile" - 6 giorni in più. È usato in Etiopia e in altri stati (Egitto, Sudan, Turchia, ecc.) nel territorio dei Copti.

3.calendario lunisolare, in cui il moto della Luna è coerente con il moto annuale del Sole. L'anno è composto da 12 mesi lunari di 29 e 30 giorni ciascuno, a cui vengono periodicamente aggiunti anni "bisestili" per tenere conto del movimento del Sole, contenente un ulteriore 13° mese. Di conseguenza, gli anni "semplici" durano 353, 354, 355 giorni e gli "anni bisestili" - 383, 384 o 385 giorni. Sorse all'inizio del I millennio a.C., fu usato nell'antica Cina, India, Babilonia, Giudea, Grecia, Roma. Attualmente è adottato in Israele (l'inizio dell'anno cade in giorni diversi tra il 6 settembre e il 5 ottobre) e viene utilizzato, insieme a quello statale, nei paesi del sud-est asiatico (Vietnam, Cina, ecc.).

Oltre ai principali tipi di calendari sopra descritti, sono stati creati calendari che sono tuttora utilizzati in alcune regioni della Terra, tenendo conto del movimento apparente dei pianeti nella sfera celeste.

Lunisolare-planetario orientale 60 anni calendario in base alla periodicità del moto del Sole, della Luna e dei pianeti Giove e Saturno. Sorse all'inizio del II millennio aC. nell'est e nel sud-est asiatico. Attualmente utilizzato in Cina, Corea, Mongolia, Giappone e alcuni altri paesi della regione.

Nel ciclo di 60 anni del moderno calendario orientale, ci sono 21912 giorni (nei primi 12 anni ci sono 4371 giorni; nel secondo e quarto - 4400 e 4401 giorni; nel terzo e quinto - 4370 giorni). Questo periodo di tempo si adatta a due cicli di 30 anni di Saturno (uguali ai periodi siderali della sua rivoluzione T Saturno \u003d 29.46 » 30 anni), circa tre cicli lunisolari di 19 anni, cinque cicli di 12 anni di Giove (uguali ai periodi siderali della sua rivoluzione T Giove= 11,86 » 12 anni) e cinque cicli lunari di 12 anni. Il numero di giorni in un anno non è costante e può essere 353, 354, 355 giorni negli anni "semplici", 383, 384, 385 giorni negli anni bisestili. L'inizio dell'anno in diversi stati cade in date diverse dal 13 gennaio al 24 febbraio. L'attuale ciclo di 60 anni è iniziato nel 1984. I dati sulla combinazione dei segni del calendario orientale sono riportati nell'appendice.

Il calendario centroamericano delle culture Maya e Azteca fu utilizzato dal 300 al 1530 a.C. circa. ANNO DOMINI Si basa sulla periodicità del moto del Sole, della Luna e dei periodi sinodici di rivoluzione dei pianeti Venere (584 d) e Marte (780 d). Un anno "lungo" della durata di 360 (365) giorni consisteva in 18 mesi di 20 giorni ciascuno e 5 festività. Parallelamente, per scopi culturali e religiosi, è stato utilizzato un "anno breve" di 260 giorni (1/3 del periodo sinodico di circolazione di Marte), suddiviso in 13 mesi di 20 giorni ciascuno; le settimane "numerate" consistevano in 13 giorni, che avevano un proprio numero e nome. La durata dell'anno tropicale è stata determinata con la massima precisione di 365.2420 d (un errore di 1 giorno non si accumula in 5000 anni!); mese sinodico lunare - 29.53059 d.

All'inizio del XX secolo, la crescita dei legami scientifici, tecnici, culturali ed economici internazionali ha reso necessaria la creazione di un Calendario Mondiale unico, semplice e preciso. I calendari esistenti presentano numerose carenze sotto forma di: insufficiente corrispondenza tra la durata dell'anno tropicale e le date dei fenomeni astronomici associati al movimento del Sole nella sfera celeste, durata diseguale e incostante dei mesi, incoerenza nel numero di il mese e i giorni della settimana, incongruenze nei loro nomi con la posizione nel calendario, ecc. Si manifestano le imprecisioni del calendario moderno

Ideale eterno il calendario ha una struttura invariabile che consente di determinare in modo rapido e inequivocabile i giorni della settimana per qualsiasi data di calendario della cronologia. Uno dei migliori progetti di calendari perpetui fu raccomandato all'esame dell'Assemblea Generale delle Nazioni Unite nel 1954: sebbene simile al calendario gregoriano, era più semplice e conveniente. L'anno tropicale è diviso in 4 trimestri di 91 giorni (13 settimane). Ogni trimestre inizia la domenica e termina il sabato; consiste di 3 mesi, nel primo mese 31 giorni, nel secondo e terzo - 30 giorni. Ogni mese ha 26 giorni lavorativi. Il primo giorno dell'anno è sempre la domenica. I dati per questo progetto sono riportati in appendice. Non è stato attuato per motivi religiosi. L'introduzione di un calendario perpetuo mondiale unico resta uno dei problemi del nostro tempo.

Viene chiamata la data di inizio e il successivo sistema di calcolo era. Si chiama il punto di partenza dell'era era.

Sin dai tempi antichi, l'inizio di una certa epoca (sono note più di 1000 ere in vari stati di varie regioni della Terra, di cui 350 in Cina e 250 in Giappone) e l'intero corso della cronologia sono stati associati a importanti eventi leggendari, religiosi o (meno spesso) eventi reali: il tempo del regno di alcune dinastie e di singoli imperatori, guerre, rivoluzioni, olimpiadi, la fondazione di città e stati, la "nascita" di un dio (profeta) o la "creazione del mondo ."

Per l'inizio dell'era del ciclo cinese di 60 anni, viene accettata la data del 1° anno di regno dell'imperatore Huangdi - 2697 aC.

Nell'impero romano, il conto è stato tenuto dalla "fondazione di Roma" dal 21 aprile 753 aC. e dal giorno dell'ascesa dell'imperatore Diocleziano il 29 agosto 284 d.C.

Nell'impero bizantino e successivamente, secondo la tradizione, in Russia - dall'adozione del cristianesimo da parte del principe Vladimir Svyatoslavovich (988 d.C.) fino al decreto di Pietro I (1700 d.C.), gli anni furono contati "dalla creazione del mondo" : per l'inizio del conto alla rovescia è stata presa la data 1 settembre 5508 aC (il primo anno della "era bizantina"). Nell'Antico Israele (Palestina), la "creazione del mondo" avvenne più tardi: 7 ottobre 3761 aC (il primo anno dell'"era ebraica"). Ce ne furono altre, diverse dalle più comuni ere summenzionate "dalla creazione del mondo".

La crescita dei legami culturali ed economici e la diffusa diffusione della religione cristiana nell'Europa occidentale e orientale hanno fatto sorgere la necessità di unificare i sistemi di cronologia, unità di misura e conteggio del tempo.

Cronologia moderna - " la nostra epoca", "nuova era"(AD)," l'era dalla nascita di Cristo "( RH.), Anno Domeni ( ANNO DOMINI.- "anno del Signore") - è condotto da una data scelta arbitrariamente della nascita di Gesù Cristo. Poiché non è indicato in alcun documento storico, e i Vangeli si contraddicono, il dotto monaco Dionisio il Piccolo nel 278 dell'era di Diocleziano decise di calcolare "scientificamente", sulla base di dati astronomici, la data dell'epoca. Il calcolo si basava su: un "cerchio solare" di 28 anni - un periodo di tempo per il quale il numero dei mesi cade esattamente negli stessi giorni della settimana, e un "cerchio lunare" di 19 anni - un periodo di tempo per che le stesse fasi lunari cadono negli stessi e negli stessi giorni del mese. Il prodotto dei cicli dei cerchi "solare" e "lunare", adattato per i 30 anni della vita di Cristo (28 ´ 19S + 30 = 572), ha dato la data di inizio della cronologia moderna. Il racconto degli anni secondo l'epoca "dalla nascita di Cristo" "mette radici" molto lentamente: fino al XV secolo dC. (cioè anche 1000 anni dopo) nei documenti ufficiali dell'Europa occidentale venivano indicate 2 date: dalla creazione del mondo e dalla Natività di Cristo (d.C.).

Nel mondo musulmano, il 16 luglio 622 d.C. è considerato l'inizio della cronologia: il giorno dell'Egijra (la migrazione del profeta Maometto dalla Mecca a Medina).

Traduzione di date dal sistema cronologico "musulmano" T M a "cristiano" (gregoriano) T G può essere fatto usando la formula: (anni).

Per comodità di calcoli astronomici e cronologici, la cronologia proposta da J. Scaliger è stata utilizzata dalla fine del XVI secolo. periodo giuliano(JD). Dal 1 gennaio 4713 aC è stato mantenuto un conteggio continuo dei giorni.

Come nelle lezioni precedenti, gli studenti dovrebbero essere istruiti a completare la tabella da soli. 6 informazioni sui fenomeni cosmici e celesti studiati nella lezione. Questo viene concesso non più di 3 minuti, quindi l'insegnante controlla e corregge il lavoro degli studenti. La tabella 6 è integrata con informazioni:

Il materiale viene risolto quando si risolvono i problemi:

Esercizio 4:

1. Il 1° gennaio, la meridiana segna le 10:00. A che ora mostra il tuo orologio in questo momento?

2. Determinare la differenza tra le letture di un orologio preciso e di un cronometro che funziona in tempo siderale, 1 anno dopo il loro avvio simultaneo.

3. Determinare i momenti dell'inizio della fase totale dell'eclissi lunare il 4 aprile 1996 a Chelyabinsk e Novosibirsk, se il fenomeno si è verificato alle 23 h 36 m UTC.

4. Determinare se è possibile osservare a Vladivostok un'eclissi (occultazione) della Luna di Giove se si verifica a 1 h 50 m UTC e la Luna tramonta a Vladivostok a 0 h 30 m ora legale locale.

5. Quanti giorni conteneva il 1918 nella RSFSR?

6. Qual è il numero massimo di domeniche di febbraio?

7. Quante volte all'anno sorge il sole?

8. Perché la Luna è sempre girata verso la Terra dallo stesso lato?

9. Il capitano della nave misurò la distanza zenitale del Sole a mezzogiorno vero del 22 dicembre e la trovò pari a 66њ 33". Il cronometro che correva sull'ora di Greenwich mostrava al momento dell'osservazione 11 h 54 m del mattino. Determinare le coordinate della nave e la sua posizione sulla mappa del mondo.

10. Quali sono le coordinate geografiche del luogo in cui l'altezza della stella polare è 64њ 12", e il culmine della stella a Lyra si verifica 4 h 18 m più tardi rispetto all'Osservatorio di Greenwich?

11. Determina le coordinate geografiche del luogo in cui si trova il climax superiore della stella a - - didattica - test - compito

Ogni osservazione astronomica deve essere accompagnata da dati sull'ora della sua esecuzione. L'accuratezza del momento può essere diversa, a seconda dei requisiti e delle proprietà del fenomeno osservato. Quindi, ad esempio, nelle normali osservazioni di meteore e stelle variabili, è abbastanza sufficiente conoscere il momento con una precisione fino a un minuto. Le osservazioni delle eclissi solari, le occultazioni delle stelle da parte della Luna, e specialmente le osservazioni del moto dei satelliti artificiali della Terra, richiedono di segnare i momenti con una precisione non inferiore al decimo di secondo. Accurate osservazioni astrometriche della rotazione giornaliera della sfera celeste ci costringono a utilizzare metodi speciali per registrare istanti di tempo con una precisione di 0,01 e persino 0,005 secondi!

Pertanto, uno dei compiti principali dell'astronomia pratica è ottenere un tempo preciso dalle osservazioni, memorizzarlo e comunicare i dati temporali ai consumatori.

Per tenere il tempo, gli astronomi dispongono di orologi molto accurati, che controllano regolarmente determinando i momenti dei momenti culminanti delle stelle con l'ausilio di strumenti speciali. La trasmissione di segnali orari esatti via radio ha permesso loro di organizzare un servizio dell'ora mondiale, cioè di collegare tutti gli osservatori impegnati in osservazioni di questo tipo in un unico sistema.

La responsabilità dei Servizi Orari, oltre a trasmettere segnali orari precisi, comprende anche la trasmissione di segnali semplificati, ben noti a tutti i radioascoltatori. Si tratta di sei brevi segnali, "punti", che vengono dati prima dell'inizio di una nuova ora. Il momento dell'ultimo "punto", fino a un centesimo di secondo, coincide con l'inizio di una nuova ora. Si consiglia all'astronomo dilettante di utilizzare questi segnali per controllare il proprio orologio. Quando controlliamo l'orologio, non dovremmo tradurlo, poiché in questo caso rovino il meccanismo e l'astronomo deve prendersi cura del suo orologio, poiché questo è uno dei suoi strumenti principali. Deve determinare la "correzione dell'orologio" - la differenza tra l'ora esatta e le loro letture. Queste correzioni dovrebbero essere sistematicamente determinate e registrate nel diario dell'osservatore; un ulteriore studio di loro ti permetterà di determinare il corso dell'orologio e studiarli bene.

Naturalmente, è auspicabile avere a disposizione il miglior orologio possibile. Cosa si dovrebbe intendere con il termine "buone ore"?

È necessario che mantengano il loro corso il più accuratamente possibile. Confrontiamo due copie di normali orologi da tasca:

Il segno positivo della correzione significa che per ottenere l'ora esatta è necessario aggiungere una modifica alla lettura dell'orologio.

Nelle due metà della tavoletta ci sono registrazioni delle correzioni dell'orologio. Sottraendo la correzione superiore dalla correzione inferiore e dividendo per il numero di giorni trascorsi tra le determinazioni, otteniamo il clock rate giornaliero. I dati di avanzamento sono riportati nella stessa tabella.

Perché chiamiamo alcuni orologi cattivi e altri buoni? Per le prime ore la correzione è prossima allo zero, ma il loro andamento cambia in modo irregolare. Per il secondo, la correzione è ampia, ma il corso è uniforme. Il primo orologio è adatto per tali osservazioni che non richiedono un timestamp più preciso del minuto. Le loro letture non possono essere interpolate e devono essere controllate più volte durante la notte.

Il secondo, "orologio buono", è adatto per eseguire osservazioni più complesse. Certo, è utile controllarli più spesso, ma è possibile interpolare le loro letture per momenti intermedi. Mostriamolo con un esempio. Assumiamo che l'osservazione sia stata fatta il 5 novembre alle 23:32:46. secondo i nostri orari. Il controllo dell'orologio, effettuato alle ore 17 del 4 novembre, ha dato una correzione di +2 m.15 s. La portata giornaliera, come si evince dalla tabella, è di +5,7 s. Dalle 17:00 del 4 novembre fino al momento dell'osservazione, sono trascorsi 1 giorno e 6,5 ore o 1,27 giorni. Moltiplicando questo numero per la tariffa giornaliera, otteniamo +7,2 s. Pertanto, la correzione dell'orologio al momento dell'osservazione non era di 2 minuti e 15 secondi, ma di +2 minuti e 22 secondi. Lo aggiungiamo al momento dell'osservazione. Quindi, l'osservazione è stata fatta il 5 novembre alle 23:35:8.

Servizio del tempo
I compiti del servizio dell'ora esatta sono determinare l'ora esatta, essere in grado di salvarla e trasmetterla al consumatore. Se immaginiamo che la lancetta dell'orologio sia l'asse ottico di un telescopio diretto verticalmente nel cielo, allora il quadrante sono le stelle, una dopo l'altra che cadono nel campo visivo di questo telescopio. Registrazione dei momenti del passaggio delle stelle attraverso il mirino del telescopio: questo è il principio generale della definizione classica del tempo astronomico. A giudicare dai monumenti megalitici che ci sono pervenuti, il più famoso dei quali è Stonehenge in Inghilterra, questo metodo di reticolo serif è stato utilizzato con successo anche nell'età del bronzo. Il nome stesso del servizio dell'ora astronomica è ormai obsoleto. Dal 1988 questo servizio è stato chiamato International Earth Rotation Service http://hpiers.obspm.fr/eop-pc/.
Il modo astronomico classico per determinare l'ora esatta (Tempo Universale, UT) è associato alla misurazione dell'angolo di rotazione di qualsiasi meridiano scelto della Terra rispetto alla "sfera di stelle fisse". Il prescelto, alla fine, era il meridiano di Greenwich. Tuttavia, in Russia, ad esempio, il meridiano di Pulkovo è stato considerato zero per molto tempo. Infatti, qualsiasi meridiano su cui sia installato un telescopio specializzato per registrare i momenti dei passaggi stellari (uno strumento di transito, un tubo zenitale, un astrolabio) è idoneo a risolvere il primo compito del servizio del tempo esatto. Ma nessuna latitudine è ottimale per questo, il che è ovvio, ad esempio, per la convergenza di tutti i meridiani ai poli geografici.
Dal metodo di determinazione del tempo astronomico, è ovvia la sua connessione con la determinazione delle longitudini sulla Terra e, in generale, con le misurazioni delle coordinate. In sostanza, questo è un unico compito di supporto del tempo di coordinamento (CWO). È comprensibile la complessità di questo problema, la cui soluzione è durata molti secoli e continua ad essere il problema più urgente della geodesia, dell'astronomia e della geodinamica.
Quando si determina UT con metodi astronomici, è necessario tenere conto di:

• che la "sfera delle stelle fisse" non esiste, cioè le coordinate delle stelle (il "quadrante" dell'orologio stellare, che determina la precisione di questi orologi) devono essere costantemente affinate dalle osservazioni,
• che l'asse di rotazione della Terra sotto l'influenza delle forze gravitazionali del Sole, della Luna e di altri pianeti esegua movimenti periodici complessi (precessione e nutazione), descritti da file di centinaia di armoniche,
• che le osservazioni sono fatte dalla superficie della Terra, che si muove in modo complesso nello spazio, e, quindi, è necessario tenere conto degli effetti parallattici e aberrazionali,
• che i telescopi su cui si effettuano le osservazioni UT hanno i propri errori non costanti, che dipendono, in particolare, dalle condizioni climatiche e sono determinati dalle stesse osservazioni,
• che le osservazioni avvengano "sul fondo" dell'oceano atmosferico, che distorce le vere coordinate delle stelle (rifrazione) in un modo spesso difficile da tenere in considerazione,
• che l'asse di rotazione stesso "penzola" nel corpo della Terra, e questo fenomeno, così come una serie di effetti di marea ed effetti dovuti alle influenze atmosferiche sulla rotazione della Terra, sono determinati dalle osservazioni stesse,
• che la rotazione della Terra attorno al suo asse, che fino al 1956 fungeva da standard di tempo, avvenga in modo non uniforme, il che è anche determinato dalle osservazioni stesse.

Uno standard è necessario per una tempistica precisa. Lo standard scelto - il periodo di rotazione terrestre - si è rivelato non del tutto affidabile. Un giorno solare è una delle unità di base del tempo, scelta molto tempo fa. Ma la velocità di rotazione della Terra cambia durante l'anno, e quindi viene utilizzato il giorno solare medio, che differisce da quello vero fino a 11 minuti. A causa del movimento irregolare della Terra lungo l'eclittica, il giorno solare accettato è di 24 ore in più all'anno di 1 giorno siderale, che è di 23 ore 56 minuti 4,091 secondi, mentre il giorno solare medio è di 24 ore 3 minuti 56,5554 secondi.
Negli anni '30 fu stabilita la rotazione irregolare della Terra attorno al suo asse. L'irregolarità è connessa, in particolare: con la secolare decelerazione della rotazione terrestre dovuta all'attrito di marea della Luna e del Sole; processi non stazionari all'interno della Terra. Il giorno siderale medio dovuto alla processione dell'asse terrestre è 0,0084 s più breve del periodo effettivo di rotazione terrestre. L'azione delle maree della Luna rallenta la rotazione della Terra di 0,0023 s in 100 anni. Risulta quindi evidente che la definizione di un secondo come unità di tempo, costituente 1/86400 di giorno, richiedeva un chiarimento.
L'anno 1900 è stato preso come unità di misura dell'anno tropicale (la durata tra due passaggi successivi del centro del Sole attraverso l'equinozio di primavera) pari a 365,242196 giorni, ovvero 365 giorni 5 ore 48 minuti 48,08 secondi. Attraverso di essa si determina la durata di un secondo = 1/31556925.9747 dell'anno tropicale 1900.
Nell'ottobre 1967 a Parigi, la 13a Conferenza Generale del Comitato Internazionale dei Pesi e delle Misure determina la durata del secondo atomico - l'intervallo di tempo durante il quale si verificano 9.192.631.770 oscillazioni, corrispondenti alla frequenza di cura (assorbimento) da parte di un atomo di cesio - 133 durante una transizione risonante tra due livelli energetici iperfini dell'atomo fondamentale in assenza di disturbi da campi magnetici esterni e viene registrata come emissione radio con una lunghezza d'onda di circa 3,26 cm.
La precisione degli orologi atomici è un errore di 1 s in 10.000 anni. Errore 10-14s.
Il 1 gennaio 1972, l'URSS e molti paesi del mondo passarono allo standard dell'ora atomica.
I segnali orari radiotrasmessi vengono trasmessi su orologi atomici per determinare con precisione l'ora locale (cioè longitudine geografica - la posizione dei punti forti, trovare i momenti del climax delle stelle), così come per l'aviazione e la navigazione marittima.
I primi segnali orari precisi alla radio iniziarono ad essere trasmessi dalla stazione di Boston (USA) nel 1904, dal 1907 in Germania, dal 1910 a Parigi (stazione radiofonica della Torre Eiffel). Nel nostro paese, dal 1 dicembre 1920, l'Osservatorio Pulkovo iniziò a trasmettere un segnale ritmico attraverso la stazione radio New Holland a Pietrogrado e dal 25 maggio 1921 attraverso la stazione radiofonica Oktyabrskaya di Mosca su Khodynka. Gli organizzatori del servizio di ingegneria radiofonica del tempo erano Nikolai Ivanovich DNEPROVSKY (1887-1944), Alexander Pavlovich Konstantinov (1895-1937) e Pavel Andreevich Azbukin (1882-1970).
Con decreto del Consiglio dei commissari del popolo nel 1924, presso l'Osservatorio Pulkovo fu organizzato il Comitato Interdipartimentale del Servizio del Tempo, che dal 1928 iniziò a pubblicare bollettini di momenti di sintesi. Nel 1931 furono organizzati due nuovi servizi orari nel SAI e nel TSNIIGAiK e il servizio orario dell'Osservatorio di Tashkent iniziò a funzionare regolarmente.
Nel marzo 1932 si tenne la prima conferenza astrometrica presso l'Osservatorio di Pulkovo, durante la quale fu presa una decisione: creare un servizio del tempo nell'URSS. Nel periodo prebellico c'erano 7 servizi temporali e a Pulkovo, SAI e Tashkent venivano trasmessi via radio segnali temporali ritmici.
L'orologio più preciso utilizzato dal servizio (conservato nel seminterrato a pressione, temperatura, ecc. costanti) era l'orologio a doppio pendolo di Short (precisione ± 0,001 s/giorno), F.M. Fedchenko (± 0,0003 s / giorno), quindi hanno iniziato a usare il quarzo (con il loro aiuto è stata scoperta la rotazione irregolare della Terra) prima dell'introduzione degli orologi atomici, che ora sono utilizzati dal servizio del tempo. Lewis Essen (Inghilterra), fisico sperimentale, creatore di orologi al quarzo e atomici, nel 1955 creò il primo standard di frequenza atomica (tempo) su un raggio atomico di cesio, che si tradusse in un servizio temporale basato sullo standard di frequenza atomica tre anni dopo.
Secondo lo standard atomico di Stati Uniti, Canada e Germania, TAI è stabilito dal 1 gennaio 1972 - il valore medio del tempo atomico, sulla base del quale è stata creata la scala UTC (tempo di coordinate universali), che differisce dalla media tempo solare non superiore a 1 secondo (con una precisione di ± 0,90 sec). Ogni anno l'ora UTC viene corretta di 1 secondo il 31 dicembre o il 30 giugno.
Nell'ultimo quarto del 20° secolo, oggetti astronomici extragalattici - quasar - erano già utilizzati ai fini della determinazione del Tempo Universale. Allo stesso tempo, il loro segnale radio a banda larga viene registrato su due radiotelescopi separati da migliaia di chilometri (interferometri radio di base molto lunghi - VLBI) in una scala sincronizzata di tempo atomico e standard di frequenza. Inoltre vengono utilizzati sistemi basati su osservazioni di satelliti (GPS - Global Positioning System, GLONASS - Global Navigation Satellite System e LLS - Laser Location of Satellites) e riflettori angolari installati sulla Luna (Laser Location of the Moon - LLL).
Concetti astronomici
Tempo astronomico. Fino al 1925, nella pratica astronomica, il momento del culmine superiore (mezzogiorno) del sole medio veniva preso come inizio del giorno solare medio. Tale tempo era chiamato astronomico medio o semplicemente astronomico. Come unità di misura è stato utilizzato il secondo solare medio. Dal 1 gennaio 1925 è stato sostituito dall'ora universale (UT)
Il tempo atomico (AT - Tempo atomico) è stato introdotto il 1 gennaio 1964. Come unità di tempo si assume un secondo atomico, pari all'intervallo di tempo durante il quale si verificano 9.192.631.770 oscillazioni, corrispondenti alla frequenza di irraggiamento tra due livelli della struttura iperfine dello stato fondamentale dell'atomo di cesio-133 in assenza di esterno campi magnetici. I vettori AT sono più di 200 standard di tempo atomico e frequenza situati in più di 30 paesi del mondo. Questi standard (orologi) vengono costantemente confrontati tra loro attraverso il sistema satellitare GPS / GLONASS, con l'aiuto del quale viene derivata la scala temporale atomica internazionale (TAI). Sulla base del confronto, si ritiene che la scala TAI non differisca dagli immaginari orologi assolutamente accurati di oltre 0,1 microsecondi all'anno. AT non è correlato al modo astronomico di determinare il tempo, basato sulla misurazione della velocità di rotazione terrestre, quindi, nel tempo, le scale AT e UT possono divergere di una quantità significativa. Per escluderlo dal 1 gennaio 1972, è stato introdotto il Tempo Coordinato Universale (UTC).
Il tempo universale (UT - Tempo universale) è stato utilizzato dal 1 gennaio 1925 al posto del tempo astronomico. Viene contato dal culmine inferiore del sole medio sul meridiano di Greenwich. Dal 1 gennaio 1956 sono state definite tre scale temporali universali:
UT0 - tempo universale, determinato sulla base di osservazioni astronomiche dirette, ad es. il tempo del meridiano istantaneo di Greenwich, la cui posizione del piano è caratterizzata dalla posizione istantanea dei poli terrestri;
UT1 è il tempo del meridiano medio di Greenwich, determinato dalla posizione media dei poli terrestri. Si differenzia da UT0 per le correzioni per lo spostamento del polo geografico dovuto allo spostamento del corpo terrestre rispetto al suo asse di rotazione;
UT2 è un tempo "smussato" di UT1 corretto per i cambiamenti stagionali nella velocità angolare di rotazione terrestre.
Tempo Coordinato Universale (UTC). UTC si basa sulla scala AT, che, se necessario, ma solo il 1 gennaio o il 1 luglio, può essere corretta inserendo un secondo aggiuntivo negativo o positivo in modo che la differenza tra UTC e UT1 non superi 0,8 secondi. La scala temporale della Federazione Russa UTC(SU) è riprodotta dallo standard di tempo e frequenza statale ed è coerente con la scala dell'ufficio orario internazionale UTC. Attualmente (inizio 2005) TAI - UTC = 32 secondi. Esistono molti siti in cui è possibile rilevare l'ora esatta, ad esempio sul server dell'Ufficio internazionale dei pesi e delle misure (BIPM) http://www.bipm.fr/en/scientific/tai/time_server.html.
Un giorno siderale è l'intervallo di tempo tra due culmine successivi con lo stesso nome all'equinozio di primavera sullo stesso meridiano. Il momento del suo climax superiore è preso come l'inizio di una giornata siderale. C'è il tempo siderale vero e medio a seconda del punto dell'equinozio di primavera scelto. Il giorno siderale medio è pari a 23 ore.56 minuti 04.0905 secondi di un giorno solare medio.
Il vero tempo solare è un tempo irregolare determinato dal movimento del vero sole ed espresso in frazioni di un vero giorno solare. L'irregolarità del vero tempo solare (l'equazione del tempo) è dovuta a 1) l'inclinazione dell'eclittica rispetto all'equatore e 2) il movimento irregolare del sole lungo l'eclittica dovuto all'eccentricità dell'orbita terrestre.
Un vero giorno solare è l'intervallo di tempo tra due culmine successivi con lo stesso nome del vero sole sullo stesso meridiano. Il momento del culmine inferiore (mezzanotte) del vero sole è considerato l'inizio di un vero giorno solare.
Il tempo solare medio è il tempo uniforme determinato dal movimento del sole medio. È stato utilizzato come standard di tempo uniforme con una scala di un secondo solare medio (1/86400 frazione di un giorno solare medio) fino al 1956.
Il giorno solare medio è l'intervallo di tempo tra due culmine successivi con lo stesso nome del sole medio sullo stesso meridiano. Il momento del climax inferiore (mezzanotte) del sole medio viene preso come inizio del giorno solare medio.
Il sole medio (equatoriale) è un punto fittizio sulla sfera celeste, che si muove uniformemente lungo l'equatore con la velocità media annuale del Sole vero lungo l'eclittica.
Il sole medio dell'eclittica è un punto fittizio sulla sfera celeste, che si muove uniformemente lungo l'eclittica con la velocità media annuale del vero sole. Il movimento del sole medio dell'eclittica lungo l'equatore non è uniforme.
L'equinozio di primavera è quello dei due punti di intersezione dell'equatore e dell'eclittica sulla sfera celeste, che in primavera passa il centro del sole. Ci sono punti veri (in movimento per precessione e nutazione) e medi (in movimento solo per precessione) dell'equinozio di primavera.
Un anno tropicale è l'intervallo di tempo tra due passaggi successivi del sole medio attraverso il punto medio dell'equinozio di primavera, pari a 365,24219879 giorni solari medi o 366,24219879 giorni siderali.
L'equazione del tempo è la differenza tra il tempo solare vero e il tempo solare medio. Raggiunge +16 minuti all'inizio di novembre e -14 minuti a metà febbraio. Pubblicato in Annuari astronomici.
Il tempo delle effemeridi (ET - Tempo delle effemeridi) è una variabile (argomento) indipendente nella meccanica celeste (teoria newtoniana del moto dei corpi celesti). Introdotto dal 1 gennaio 1960 negli annuari astronomici come più uniforme del Tempo universale, aggravato da irregolarità a lungo termine nella rotazione terrestre. È determinato dall'osservazione dei corpi del sistema solare (principalmente la Luna). L'unità di misura è l'effemeridi seconda come frazione 1/31556925.9747 dell'anno tropicale per il momento 1900 gennaio 0.12 ET, o, altrimenti, come frazione 1/86400 della durata del giorno solare medio per lo stesso momento.