Астрономия със звездно време. звездно време

Времето на въртене на Земята около оста си може да се измери чрез наблюдение на дневното въртене на небесната сфера.

Продължителността на пълното завъртане на небесната сфера може да се определи с висока степен на точност като интервала от време между две последователни едноименни кулминации (например горни) на звезда или определена точка от небесната сфера. За такава точка е избрана точката на пролетното равноденствие (T).

и т.н Интервалът от време между две последователни горни кулминации на пролетното равноденствие се нарича звезден ден.

Моментът на горната кулминация на точка Т се приема за начало на звезден ден.

Един звезден ден е разделен на 24 звездни часа, час на 60 минути и минута на 60 секунди. Лесно се вижда, че позицията на точка Т спрямо меридиана, характеризираща се с дъгата на небесния екватор, затворена между меридиана и точката Т и отчитана в посоката на дневното въртене на небесната сфера (маркирана с зеленикава стрелка), определя частта от деня, която е изтекла от началото на дадения ден до разглеждания момент. С други думи, определената дъга на екватора е мярка за време в даден момент. Тъй като тази дъга в градуси е равна на сферичния ъгъл, образуван от меридиана и големия кръг, начертан през полюса и точката Т (показана с червената стрелка) и т.нар. часови ъгъл, тогава стигаме до следната дефиниция: звездното време S в момента е равно на часовия ъгъл на пролетното равноденствие. Тъй като денят е разделен на 24 часа, а кръгът съдържа 360 °, ще се получат следните съотношения:

1 час = 15°, 1 минута - 15", 1 секунда - 15".

Тъй като часът, минутата и секундата представляват единиците на часовия ъгъл, обозначенията на тези единици се поставят, подобно на обозначенията на единиците за градусна мярка, в горния десен ъгъл на съответната фигура. Следователно записът на момента във времето ще изглежда така: S = 14h06m27s.

Сидеричното време се използва в астрономическите наблюдения. За светски цели това е неудобно, тъй като нашият живот е в съответствие със Слънцето.

слънчево време

По аналогия със звездните дни се въвежда понятието истински слънчеви дни, което е интервалът от време между две последователни горни кулминации на центъра на слънчевия диск.

Истинското слънчево време е часовият ъгъл (/0) на центъра на Слънцето. Тъй като Слънцето, в резултат на годишното движение по еклиптиката, се движи в посока, обратна на дневното движение, приблизително 1 ° на ден, тогава истинският слънчев ден е по-дълъг от звездния ден средно с около 4 минути.

Неравномерен поток на истинското слънчево време

Истинското слънчево време е неудобно в смисъл, че е много трудно да се изгради часовник, работещ по това време, тъй като часовият ъгъл на Слънцето варира неравномерно. Това се случва, първо, в резултат на неравномерното движение на Слънцето по еклиптиката и, второ, поради наклона на еклиптиката към екватора. Движенията на Слънцето по еклиптиката близо до перихелия и афелия за равни периоди от време ще бъдат неравномерни, а равните движения на Слънцето по еклиптиката близо до равноденствията и слънцестоенията ще съответстват на неравномерни промени в часовия ъгъл (фиг. 38).

Средна еклиптика и средно екваториално слънце

За да се елиминира неравномерността на истинското слънчево време, се въвежда концепцията за "средно слънце", което означава с този термин някаква спомагателна движеща се точка. „Средното еклиптично слънце“ е точка, която се движи равномерно по еклиптиката и преминава през перихелий и афелий едновременно с центъра на истинския слънчев диск. Замяната на истинското Слънце със „средната еклиптика“ елиминира неравномерността на слънчевото време, причинена от променливостта на скоростта на Слънцето по еклиптиката. За да се елиминира влиянието на наклона на еклиптиката към екватора, се въвежда понятието "средно екваториално слънце", което е точка, движеща се равномерно по екватора и преминаваща през точките на пролетното и есенното равноденствие едновременно с " означава еклиптично слънце“.

средно слънчево време

Въображаемото "средно екваториално слънце" участва в ежедневното въртене на небесната сфера по същия начин като истинското Слънце. Интервалът от време между две последователни равни кулминации на "средното екваториално слънце" се нарича среден ден. Началото на средното денонощие се приема за момент на върха на "средното екваториално слънце". Часовият ъгъл на "средното екваториално слънце" определя средното време в даден момент. Средният ден е разделен на 24 средни часа, час на 60 минути и минута на 60 секунди.

стандартно време

Всяка точка на повърхността на Земята има свое собствено местно време, което се различава (в зависимост от географската дължина) от времето на друга точка с произволен брой часове, минути и секунди. На практика използването на местно време е много неудобно, особено за транспорта и комуникациите. Това обстоятелство постави задачата за рационализиране на броенето на времето по цялата Земя. В момента този проблем е решен чрез въвеждането на системата за стандартно време.

Цялото земно кълбо по меридианите на всеки 15 ° е разделено на 24 пояса. средата "начална или нула"поясът минава през Гринуичкия меридиан и в целия този пояс се приема местното време на Гринуичкия меридиан. В следващия източен пояс се приема местното време на средния меридиан на този пояс, което се различава от световното време с час и т.н. Това време се означава с Та и се нарича зона, а поясите се наричат стражи.

Във всяка точка на Земята стандартното време се различава от местното с около половин час (максимум). Въвеждането на стандартното време води до това, че в редица населени места, разположени в непосредствена близост едно до друго, времето се различава с един час. Това обаче се компенсира от факта, че минутите и секундите са еднакви по целия свят, когато се използва стандартно време, а времето на различните точки се различава едно от друго само с цял брой часове.

Границите на часовите зони се очертават, в някои случаи, отдръпвайки се от меридианите, по държавни, административни или естествени (реки, планински вериги) граници

Линия за промяна на датата

Местното или стандартното време, броено на изток от главния меридиан (преминаващ през Гринуич), ще нараства пропорционално на географската дължина. Ако вземем предвид местното време, броейки на запад от нулевия меридиан, тогава местното време ще намалее. В тази връзка вземете предвид следния факт.

Нека трима наблюдатели, намиращи се на едно и също място със средна географска ширина, започнат едновременно да броят дните, отбелязвайки ги при изгрев слънце, като първият остава на мястото си, а вторият тръгва на околосветско пътешествие по паралела на изток, а третият на околосветско пътешествие по паралела на изток.запад. Когато и тримата наблюдатели се съберат отново на едно място, наблюдателят, който остава на място, ще каже това между срещите ндни и този, който е пътувал на изток, ще каже това (N + 1)дни. Това се дължи на факта, че вторият наблюдател, когато се движи на изток, ще наблюдава кулминацията на Слънцето всеки път малко по-рано от неподвижен наблюдател.

Наблюдател, пътуващ на запад, ще каже, че е минало (N - 1)дни, тъй като, движейки се в посока, обратна на въртенето на Земята, той ще наблюдава кулминацията на Слънцето всеки път с известно закъснение в сравнение със стационарен наблюдател.

За да се хармонизира броят на дните за стационарни наблюдатели и пътуващи, чрез международно споразумение, линия за дата ". Всичко се намира на повърхността на океана и минава приблизително по 180-ия меридиан, считано от Гринуич. При пресичане на тази линия в западна посока един ден се изхвърля от броя на дните (например четвъртото число следва веднага второто число в записите). При пресичане на международната линия за дата в източна посока се добавя допълнителен ден при броенето на дните (например при запис едно число се повтаря два пъти).

Изчисляването на меридианите от Гринуич е удобно, тъй като в този случай линията за дата попада на географска дължина, удобна за запомняне (180 °), което няма да е така, ако меридианите се броят от друга обсерватория.

| време, звездно време, гринуич, офсет, стандартно време

Средна стойност въз основа на измервания на няколко места. средно слънчево временачален меридиан. За начален меридиан условно се приема меридианът на обсерваторията в Гринуич (Великобритания).

Координирано универсално време (UTC)

Заменя средното време по Гринуич като универсално признат международен стандарт за часовниковото време. Той е основата за гражданското време в много държави и се използва при излъчването на сигнала за универсално време, който се използва в авиацията.

Местно време

Време на меридиана на наблюдателя. Тя може да бъде истинска слънчева, средна слънчева и звездна.

Истинско слънчево време (Ti)

Часов ъгъл (ъглово разстояние, измерено по протежение на небесния екватор на запад от небесния меридиан, изразено в часова мярка със скорост 24 часа = 360o (1 час = 15o, 1 min = 15"). Слънце, увеличено с 12 часа ( измерено на запад от небесния меридиан).

Преобразуване на времето в ъглова стойност и обратно

Средно слънчево време (MT)

Време, измерено чрез часовия ъгъл на някаква въображаема точка, наречена средно слънце, движеща се равномерно по екватора, чието положение съвпада с центъра на истинското Слънце в моментите на есенното и пролетното равноденствие. Различава се от слънчевото време поради елиптичността на земната орбита и нейния наклон към екватора. Разликата между средното слънчево и истинското слънчево време е равна на корекция, наречена уравнение на времето (текущата разлика между истинското и средното слънчево време), която не надвишава 16 минути, изчислена теоретично и дадена в астрономически календари. Средният слънчев обяд е 12 часа на обяд местно време. Разликата между средното и истинското слънчево време или разликата между правите изкачвания на истинското и средното слънце се нарича "уравнение на времето".

звездно време (S)

Местното звездно време в момента е числово равно на часовия ъгъл на пролетното равноденствие, наричан още точка на Овен. Интервалът от време между две последователни едноименни кулминации на пролетното равноденствие на един и същи географски меридиан се нарича звезден ден. Пълна революция на пролетното равноденствие, както всяка друга точка на небесната сфера, се случва за 23 часа 56 минути 04 секунди средно слънчево време, тъй като Слънцето, движейки се по еклиптиката, изостава от дневното въртене на небесната сфера. В годината има точно един звезден ден повече от средния слънчев ден. Сидеричните дни са разделени на звездни часове, минути и секунди. Сидеричният ден е с 3 минути 56 секунди по-къс от средния слънчев ден, звездният час е с 9,86 секунди по-къс от общоприетия. Сидеричното време се използва в авиационната астрономия, когато се определят линиите на позицията и курса на самолет от звездите или позицията на самолет (MS) с помощта на астрономически методи.

местно гражданско време

Средно слънчево време, отчитано от момента на долната кулминация на средното Слънце.

Стандартно време (Tp)

Време, равно на местното гражданско време на средния меридиан на дадената часова зона. Установява се с международно споразумение в региони и държави, така че разликата между местното време и универсалното време на цялата планета да е цяло число часове. За да направите това, цялата повърхност на Земята е разделена приблизително по меридианите на 24 часови зони. Средните меридиани на часовите зони минават по дължини 15, 30, 45, ... градуса западно от Гринуич по точките на земната повърхност, в които средното слънчево време (MT), съответно, е 1, 2, 3, . .. часове след Гринуич. Обикновено градовете и прилежащите им региони живеят според времето на най-близкия среден меридиан. Линиите, разделящи зоните с различно официално време, се наричат граници на часовите зони. Обикновено те не следват стриктно по меридианите, а съвпадат с административните граници.

Времеви съотношения

И така, за всяка точка на Земята, разположена на дължина X, можете да посочите местното истинско слънчево време Ti; местно средно слънчево време MT; стандартно време Tp; сезонно зимно време Tz; сезонно лятно време Tl; местно звездно време S. Ето формулите за тези, които трябва да преобразуват едно време в друго (поради стандартното време, последните две формули са правилни за Русия):

MT \u003d Ti + t,
MT = UTC + X,
Tp = UTC + n,
Тз = UTC + n + 1 ч,
T = UTC + n + 2 часа,
S = s + MT (приблизително),

Където t е уравнението на времето; n - номер на часовата зона; s - звездно време в полунощ по Гринуич (таблицата на звездното време е дадена в астрономическите календари).

Пример: географската дължина на Москва X е 2 часа и 30 минути. Средният слънчев обяд е 12:00 местно време (MT). Според световното време съответства на UT = 12 ч. - 2 ч. 30 мин. = 9 ч. 30 мин., според московското зимно време - 12 ч. 30 мин., според московското лятно време - 13 ч. 30 мин.

По този начин, ако сте жител на Москва, вашето време е 3 часа пред световното време през зимата и 4 през лятото. Но всичко това, с изключение на истинското слънчево време, са условни точки, които не са пряко свързани с реални астрономически събития. Реална връзка с космическите процеси имат само часът на изгрева, залеза и момента на същинския пладне, настроен с помощта на слънчевия часовник директно в точния момент на точната точка на Земята. (въпреки че, за да бъдем напълно точни, истинският изгрев настъпва 5 минути по-късно от наблюдавания, а истинският залез настъпва 5 минути по-рано поради феномена на атмосферната рефракция).

Време в FS2004

Отчитането на времето във FS2004 се основава на GMT в пълно съответствие с астрономията. Часовите зони се променят на всеки 15 градуса дължина. Съответно отчитането на стандартното (зимно, лятно) часово време трябва да се извършва независимо по местоположение и GMT време. За времето на симулатора до стандартното време се използват допълнителни помощни програми или скриптове (вижте връзките). Но трябва да се помни, че в някои случаи поради такива помощни програми работата на някои устройства, трафик и други приложения, свързани с времето, ще изглежда различно, отколкото без тях.

Сидеричното време се определя от пролетното равноденствие. Интервалът от време между две последователни горни кулминации на пролетното равноденствие на един и същи меридиан се нарича звезден ден. Началото на звездния ден на даден меридиан се приема за момент на горната кулминация на пролетното равноденствие (фиг. 3.1). Сидеричното време се измерва от часовия ъгъл на пролетното равноденствие. В началото на звездния ден точката на пролетното равноденствие е в горната си кулминация и следователно нейният часови ъгъл е 0. Тъй като Земята непрекъснато се върти около оста си, часовият ъгъл ще се увеличава с времето и неговата стойност може да се използва за преценка на изминалото време. Така звездното време S е западният часов ъгъл на пролетното равноденствие. Следователно звездното време на даден меридиан във всеки момент е числено равно на часовия ъгъл на точката на пролетното равноденствие, т.е.

Като се има предвид звездното време, трябва да се има предвид, че пролетното равноденствие е на безкрайно голямо разстояние и следователно движението на Земята по орбита не променя нейното видимо положение в небесната сфера. Периодът на въртене на Земята спрямо пролетното равноденствие остава непроменен. Следователно звездните дни имат постоянна продължителност. Сидеричното време се използва широко в авиационната астрономия. За Гринуичкия меридиан той е даден в AAE за всеки час от съответната дата (вижте Приложение 5). Неудобно е да се използва звездното време, тъй като то не е свързано със Слънцето, по отношение на което се изгражда ежедневието на живота на хората.

Взаимното положение на Слънцето и пролетното равноденствие постоянно се променя през годината. Движейки се по еклиптиката, Слънцето се измества с почти 1 ° на ден спрямо пролетното равноденствие (фиг. 3.2). В резултат на това звездният ден е по-кратък от слънчевия с 3 минути 56 секунди и началото им през годината пада в различно време на деня и нощта. От фиг. 3.2 показва, че Слънцето само веднъж годишно кулминира заедно с пролетното равноденствие по обяд в нула часа звездно време. Това се случва, когато Слънцето преминава през пролетното равноденствие, т.е. когато неговото право изкачване е 0.

Ориз. 3.1. звездно време

Ориз. 3.3. Връзката между звездното време, часовия ъгъл и правото изкачване на светилата

Ориз. 3.2. Връзка между звездни и слънчеви дни

След един звезден ден точката на пролетното равноденствие отново ще бъде в горната кулминация, а кулминацията на Слънцето ще настъпи само след около 4 минути, тъй като за един звезден ден то ще се измести на изток спрямо точката на пролетното равноденствие с около 1 °. След друг звезден ден кулминацията на Слънцето ще настъпи приблизително 8 минути след началото на звездния ден.

По този начин времето на кулминацията на Слънцето непрекъснато се увеличава. За един месец звездното време на кулминацията ще се увеличи с около 2 часа, а за една година - с 24 часа.Следователно нула часа звездно време пада в различни часове на слънчевия ден, което затруднява използването на звездното време в ежедневието.

Връзка между звездното време, часовия ъгъл и правото изкачване на звезда.

От тази зависимост следва, че звездното време във всеки момент е равно на сумата от часовия ъгъл на звездата и нейното право изкачване. Обикновено в астрономическите обсерватории звездните часове се проверяват от кулминационната звезда. Тъй като в този момент часовият ъгъл на звездата е равен на нула, тогава звездното време ще съответства на правилното изкачване на тази звезда, т.е.

От фиг. 3.3 може да се изведе още едно съотношение, което се използва широко в практиката на авиационната астрономия за определяне на часовите ъгли на звездите: t = S-a. Въз основа на тази формула часовите ъгли на навигационните звезди се изчисляват според звездното време и ректасцензията, взети от AAE. Това изчисление опростява съставянето на AAE и намалява неговия обем.

звездно време

Сидеричното време е времето, изминало от горната точка на пролетното равноденствие или точката на Овен до някоя от другите му позиции или, по-просто, часовия ъгъл на пролетното равноденствие. Използва се главно от астрономи, за да се определи къде да се насочи телескопът, за да се види желаният обект. Означава се с буквата S.

При определяне на точката на пролетното равноденствие по различни начини може да се вземе предвид или да не се вземе предвид нутацията - слабо неравномерно движение на въртящо се твърдо тяло, което извършва прецесия. В зависимост от това звездното време бива: истинско, квазиистинско и средно.

При истинско звездно време се взема предвид истинската точка на пролетното равноденствие, която има прецесионно и нутационно движение, което се измества в равнината на еклиптиката със скорост от 50,25" на година поради общата прецесия на дължината и едновременно с това периодично се колебае поради нутация .

При определяне на квазиистината, неговата краткопериодична част се изключва от нутация.

И накрая, при определяне на средното звездно време нутацията изобщо не се взема предвид.

Сидеричното време се различава при различни дължини на Земята: когато дължината се промени с 15 ° на изток, тя се увеличава с около 1 час.

В зависимост от мястото разграничават: местно истинско звездно време - часовият ъгъл на истинската точка на пролетното равноденствие за дадено място (за местния меридиан); местно средно звездно време - часовият ъгъл на средната точка на пролетното равноденствие; Гринуичко истинско звездно време - часовият ъгъл на истинската точка на пролетното равноденствие на Гринуичкия меридиан; Гринуичко средно звездно време - часовият ъгъл на средната точка на пролетното равноденствие на Гринуичкия меридиан.

Интервалът от време между две последователни горни кулминации на звезда на един и същ географски меридиан, или с други думи, периодът на въртене на небесното тяло спрямо звездите около своята ос, се нарича звезден ден. Понякога се използва определение, в което звездният ден е период от време за пълна революция на Земята спрямо точката на Овен.

За да измерите звезден ден, първо трябва да измерите часовия ъгъл (t) на звезда, за която е известно право изкачване (α). За точката на Овен часовият ъгъл по време на горната кулминация е 0°. Тъй като началото на звездния ден съвпада с началото на изчисляването на часовите ъгли на осветителните тела, тогава звездното време в даден момент е часовият ъгъл на пролетното равноденствие, т.е. S = t.

Нека прехвърлим проекцията на небесната сфера върху равнината на небесния екватор. Нека точка C представлява позицията на някоя звезда върху сферата в даден момент; ♈ - позицията на пролетното равноденствие (точка Овен). От фигурата може да се види, че звездното време в даден момент е равно на сумата от ректасензията и часовия ъгъл на звездата в същия момент, т.е. S = t + α. Тази формула се нарича още основна формула за време.

В момента на горната кулминация на слънцето часовият му ъгъл t = 0°, а след това s = α.

В момента на долната кулминация неговият часов ъгъл е t = 12h, а звездното време е s = α + 12h.

Сидеричните дни са разделени на по-малки периоди: звездни часове, минути и секунди.

Един звезден час е равен на 1/24 звезден ден и е 0 часа 59 минути. 50.1704387847 сек.

Продължителността на звездна минута е 0 часа и 0 минути. 59.8361739797451 сек. Сидерична секунда - 0.9972695663290856 сек.

В ежедневието е неудобно да се използва звездното време, поради началото на звездните дни в различни периоди. Ежедневието на човека е свързано с видимото положение на Слънцето: неговия изгрев, горната кулминация (по време на която Слънцето се издига до максималната си височина над хоризонта) и залеза. И всеки ден относителното положение на Слънцето и пролетното равноденствие постоянно се променя, т.е. Горната кулминация на Слънцето в различни дни от годината се случва в различни моменти от звездния ден. Само веднъж в годината, в деня на пролетното равноденствие по обяд, положението на Слънцето и пролетното равноденствие съвпадат. След един звезден ден точката на пролетното равноденствие отново ще бъде в горната кулминация, а Слънцето ще стигне до меридиана само след около 4 минути, тъй като за един звезден ден то ще се премести на изток спрямо точката на пролетното равноденствие с почти 1 ° към видимото му движение. Тези. 24 часа звездно време съответстват на 23 часа 56 минути. 4.091 сек. средно слънчево време. В една година има точно един звезден ден повече от средните слънчеви дни.

Така на 21 март Слънцето се намира в точката на Овен, докато звездният ден започва по обяд. За един ден Слънцето ще се движи по еклиптиката с около 1 ° и ще кулминира 4 минути след точката на Овен. Три месеца по-късно - на 22 юни - кулминацията на точката на Овен ще настъпи в 6 часа сутринта. На 23 септември звездният ден ще започне в полунощ. На 22 декември звездният ден ще започне в 18 часа.

звездно време i, s - часовият ъгъл на пролетното равноденствие. звездно време i се използва от астрономите, за да определят къде да насочат телескопа, за да видят желания обект.
Дефинирайте звездно времевзето на пролетното равноденствие. Интервалът от време между две последователни горни кулминации на пролетното равноденствие на един и същи меридиан се нарича звезден ден. Началото на звездния ден на даден меридиан се приема за момент на горната кулминация на пролетното равноденствие (фиг. 3.1). Сидеричното време се измерва от часовия ъгъл на пролетното равноденствие. В началото на звездния ден точката на пролетното равноденствие е в горната си кулминация и следователно нейният часови ъгъл е 0. Тъй като Земята непрекъснато се върти около оста си, часовият ъгъл ще се увеличава с времето и неговата стойност може да се използва за преценка на изминалото време. Така звездното време S е западният часов ъгъл на пролетното равноденствие. Следователно звездното време на даден меридиан във всеки момент е числено равно на часовия ъгъл на пролетното равноденствие.

Като се има предвид звездното време, трябва да се има предвид, че пролетното равноденствие е на безкрайно голямо разстояние и следователно движението на Земята по орбита не променя нейното видимо положение в небесната сфера. Периодът на въртене на Земята спрямо пролетното равноденствие остава непроменен. Следователно звездните дни имат постоянна продължителност. Сидеричното време се използва широко в авиационната астрономия. За Гринуичкия меридиан се дава в MAE за всеки час от съответната дата. Неудобно е да се използва звездното време, тъй като то не е свързано със Слънцето, по отношение на което се изгражда ежедневието на живота на хората.

Ориз. 3.1. звездно време

Ориз. 3.3. Връзката между звездното време, часовия ъгъл и правото изкачване на светилата

Ориз. 3.2. Връзка между звездни и слънчеви дни

Връзка между звездното време, часовия ъгъл и правото изкачване на звезда.

Невъзможно е да се измери часовият ъгъл на точката на пролетното равноденствие или да се забележи моментът на нейното преминаване през меридиана на наблюдателя, тъй като той е въображаем и не се вижда на небесната сфера. Следователно е невъзможно да се определи директно звездното време от пролетното равноденствие. Следователно на практика определянето на началото на звездния ден и звездното време във всеки един момент се извършва според всяка звезда, чието право изкачване е известно (фиг. 3.3.). Като се знае правилното изкачване на звезда и се измерва нейният часов ъгъл, може да се определи звездното време. От фиг. 3.3 може да се види, че има очевидна връзка между звездното време, часовия ъгъл и правото изкачване на звездата, което може да се запише по отношение на координатите на звездата във формата

От тази зависимост следва, че звездното време във всеки момент е равно на сумата от часовия ъгъл на звездата и нейното право изкачване. Обикновено в астрономическите обсерватории звездните часове се проверяват от кулминационната звезда. Тъй като в този момент часовият ъгъл на звездата е равен на нула, тогава звездното време ще съответства на правото изкачване на тази звезда, т.е. S=a.

От фиг. 3.3 може да се изведе още едно съотношение, което се използва широко в практиката на авиационната астрономия за определяне на часовите ъгли на звездите: t = S-a. Въз основа на тази формула часовите ъгли на навигационните звезди се изчисляват от звездното време и ректасцензията, взети от MAE. Това изчисление опростява съставянето на MAE и намалява неговия обем.