Использование времени в астрономии. Звездное время. Уравнение времени и связь среднего и истинного времени. Смотреть что такое "звездное время" в других словарях

Среднее значение, основанное на измерениях в ряде мест. Среднее солнечное время начального меридиана. За начальный меридиан условно принимается меридиан обсерватории в Гринвиче (Великобритания).

Координированное всемирное время (UTC)

Заменяет среднее гринвичское время в качестве общепризнанного международного стандарта часового времени. Оно является основой для гражданского времени во многих государствах и используется при вещании всемирного сигнала времени, который используется в авиации.

Местное время

Время на меридиане наблюдателя. Оно может быть, истинным солнечным, средним солнечным и звёздным.

Истинное солнечное время (Ти)

Часовой угол (угловое расстояние, измеренное вдоль небесного экватора на запад от небесного меридиана, выражающееся в часовой мере из расчета 24 час = 360o (1 час = 15o, 1 мин = 15"). Солнца, увеличенный на 12 часов (измеряется к западу от небесного меридиана). Момент пересечения Солнцем меридиана называют истинным полднем. Истинное солнечное время показывают простые солнечные часы. Для перевода времени в угловую величину и обратно можно воспользоваться таблицей:

Перевод времени в угловую величину и обратно

Среднее солнечное время (МТ)

Время, измеряемое часовым углом некоторой воображаемой точки, называемой средним солнцем, движущейся равномерно по экватору, положение которой совпадает с центром истинного Солнца в моменты осеннего и весеннего равноденствий. Отличается от времени солнечного из-за эллиптичности земной орбиты и ее наклона к экватору. Разность между средним солнечным и истинным солнечным временами равна поправке, называемой уравнением времени (текущая разность между истинным и средним солнечным временем), не превышающей 16 минут, вычисляемой теоретически и приводимой в астрономических календарях. Средний солнечный полдень – 12 часов по местному времени. Разность между средним и истинным солнечным временем или разности прямых восхождений истинного и среднего Солнца называется "уравнение времени " .

Звездное время (S)

Местное звёздное время в данный момент численно равно часовому углу точки весеннего равноденствия, называемую также точкой Овна . Промежуток времени между двумя последовательными одноимёнными кульминациями точки весеннего равноденствия на одном и том же географическом меридиане называется звёздными сутками. Полный оборот точки весеннего равноденствия, как и любой другой точки небесной сферы происходит за 23 час 56 мин 04 сек среднего солнечного времени, так как Солнце, двигаясь по эклиптике, несколько отстает от суточного вращения небесной сферы. В году содержится звездных суток ровно на одни больше, чем средних солнечных. Звездные сутки делятся на звездные часы, минуты и секунды. Звездные сутки на 3 мин 56 сек короче средних солнечных суток, звездный час короче общепринятого на 9.86 с. Звездное время применяется в авиационной астрономии при определении линий положения и курса самолета по звездам или места самолета (МС) с помощью астрономических методов.

Местное гражданское время

Среднее солнечное время, отсчитываемое от момента нижней кульминации среднего Солнца.

Поясное время (Тп)

Время, равное местному гражданскому времени среднего меридиана данного часового пояса. Устанавливается по международному соглашению в областях и странах для того, чтобы по всей планете отличие местного времени от всемирного составляло целое число часов. Для этого вся поверхность Земли разделена приблизительно вдоль меридианов на 24 часовых пояса. Средние меридианы часовых поясов проходят по долготам 15, 30, 45, ... градусов к западу от Гринвича вдоль точек земной поверхности, в которых среднее солнечное время (МТ), соответственно, на 1, 2, 3, ... часа отстает от гринвичского. Обычно города и прилегающие к ним области живут по времени ближайшего среднего меридиана. Линии, разделяющие зоны с различным официальным временем, называются границами часовых поясов. Обычно они следуют не строго вдоль меридианов, а совпадают с административными границами.

Соотношения времени

Итак, для каждой точки Земли, находящейся на долготе X, можно указать местное истинное солнечное время Ти; местное среднее солнечное время МТ; поясное время Тп; сезонное зимнее время Тз; сезонное летнее время Тл; местное звёздное время S. Вот формулы для тех, кому необходимо перевести одно время в другое (из-за декретного времени две последние формулы верны для России):

  • МТ = Ти + t,
  • МТ = UTC + X,
  • Тп = UTC + n,
  • Тз = UTC + n + 1 ч,
  • Тл = UTC + n + 2 ч,
  • S = s + МТ (приближённо),

Где t - уравнение времени; n - номер часового пояса; s - звёздное время в гринвичскую полночь (таблица звёздного времени приводится в астрономических календарях).

Пример: долгота Москвы X равна 2 ч 30 мин. Средний солнечный полдень - это 12ч по местному времени (МТ). По мировому времени ему соответствует UT = 12 ч - 2 ч 30 мин = 9 ч 30 мин, по московскому зимнему времени - 12 ч 30 мин, по московскому летнему времени - 13 ч 30 мин.

Таким образом, если вы житель Москвы, то ваше время на 3 часа опережает всемирное зимой и на 4 – летом. Но все это, кроме истинного солнечного времени, условные точки, не связанные непосредственно с реальными астрономическими событиями. Только время восхода, захода Солнца и момент истинного полдня, устанавливаемый при помощи солнечных часов непосредственно в нужный момент в нужной точке Земли имеют действительную связь с космическими процессами. (хотя, если быть до конца точным, то истинный восход происходит на 5 минут позже наблюдаемого, а истинный заход – на 5 минут раньше вследствие явления атмосферной рефракции).

Время в FS2004

Счёт времени в FS2004 ведётся по GMT в полном соответствии с астрономией. Часовые пояса меняются через 15 градусов долготы. Соответственно учет поясного (зимнего, летнего) времени необходимо производить самостоятельно по местоположению и времени GMT. Для времени симулятора к поясному времени используются дополнительные утилиты или сценарии (см. Ссылки). Но необходимо помнить, что, в ряде случаев, из-за подобных утилит, действие некоторых приборов, трафика и других приложений, связанных со временем, будет выглядеть иначе, чем без них.

Сутки по традиции делятся на 24 ч, час — на 60 мин, ми-нута — на 60 с. Поскольку мы измеряем прямое восхождение в часах, минутах и секундах, то момент време-ни по звёздным часам определяется по прямому восхождению звезды, которая в данный момент куль-минирует . Отсюда следует, что звёздное время измеряется часовым углом точки весеннего равноденствия (рис. 19) аналогично тому, как мы определяем время по углам поворота часовой и минутной стрелок. Действительно, по определению часовой угол точки весен-него равноденствия равен нулю в мо-мент, когда звёздное время равно нулю. Часовой угол меняется равномерно, поскольку небесная сфера тоже враща-ется равномерно, т. е., измерив часовой угол в часовой мере, сразу получается время, за которое небесная сфера по-вернулась на этот угол.

Звёздное время исключительно удобно для астрономов. Зная его, сразу можно сообразить, какие звезды наблюдаются в этот момент времени. Просто его и определять. Конечно, точ-но (до десятых или сотых долей секунды) его можно устано-вить только с помощью специальных инструментов. Но с точ-ностью до нескольких минут астроном определяет его одним взглядом.

Звёздные сутки — это промежуток времени между двумя по-следовательными верхними кульминациями любой звезды. При-нято считать за начало звёздных суток момент кульмина-ции точки весеннего равноденствия.

Картинки (фото, рисунки)

На этой странице материал по темам:

На наблюдениях суточного вращения небесного свода и годичного движения Солнца, т.е. на вращении Земли вокруг оси и на обращении Земли вокруг Солнца, основано измерение времени.

Вращение Земли вокруг оси происходит почти равномерно, с периодом, равным периоду вращения небесного свода, который достаточно точно может быть определен из наблюдений. Поэтому по углу поворота Земли от некоторого начального положения можно судить о протекшем времени. За начальное положение Земли принимается момент прохождения плоскости земного меридиана места наблюдения через избранную точку на небе, или, что одно и то же, момент верхней (или нижней) кульминации этой точки на данном меридиане.

Продолжительность основной единицы времени, называемой сутками, зависит от избранной точки на небе. В астрономии за такие точки принимаются: а) точка весеннего равноденствия; б) центр видимого диска Солнца (истинное Солнце); в) «среднее солнце» - фиктивная точка , положение которой на небе может быть вычислено теоретически для любого момента времени.

Определяемые этими точками три различные единицы времени называются соответственно звездными, истинными солнечными и средними солнечными сутками , а время, ими измеряемое, - звездным, истинным солнечным и средним солнечным временем .

Тропическим годом называется промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра истинного Солнца через точку весеннего равноденствия.

3.2. Звездные сутки. Звездное время

Промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями точки весеннего равноденствия на одном и том же географическом меридиане называется звездными сутками.

За начало звездных суток на данном меридиане принимается момент верхней кульминации точки весеннего равноденствия.

Угол, на который Земля повернется от момента верхней кульминации точки весеннего равноденствия до какого-нибудь другого момента, равен часовому углу точки весеннего равноденствия в этот момент. Следовательно, звездное время s на данном меридиане в любой момент численно равно часовому углу точки весеннего равноденствия t , выраженному в часовой мере, т.е.

s = t . (1.14)

Точка весеннего равноденствия на небе ничем не отмечена. Непосредственно измерить ее часовой угол или заметить момент прохождения ее через меридиан нельзя. Поэтому практически для установления начала звездных суток или звездного времени в какой-либо момент надо измерить часовой угол t какого-либо светила М, прямое восхождение которого известно (рис. 12).

Тогда, поскольку t = Qm=m, а часовой угол точки весеннего равноденствия t = Qи, по определению, равен звездному времени s,

s = t = +t, (1.15)

т.е. звездное время в любой момент равно прямому восхождению какого-либо светила плюс его часовой угол.

В момент верхней кульминации светила его часовой угол t = 0, и тогда

s = . (1.16)

В момент нижней кульминации светила его часовой угол t = 12h, и звездное время

s =+12h. (1.17)

Измерение времени звездными сутками и их долями наиболее просто и поэтому весьма выгодно при решении многих астрономических задач. Но в повседневной жизни пользоваться звездным временем крайне неудобно. Повседневный распорядок жизни человека связан с видимым положением Солнца над горизонтом, с его восходом, кульминацией и заходом, а не с положением фиктивной точки весеннего равноденствия. А так как взаимное расположение Солнца и точки весеннего равноденствия в течение года непрерывно меняется, то, например, верхняя кульминация Солнца (полдень) в разные дни года происходит в разные моменты звездных суток. Действительно, только раз в году, когда Солнце проходит через точку весеннего равноденствия, т.е. когда его прямое восхождение = 0h, оно будет кульминировать вместе с точкой весеннего равноденствия в полдень, в 0h звездного времени. Через одни звездные сутки точка весеннего равноденствия снова будет находиться в верхней кульминации, а Солнце придет на меридиан приблизительно лишь через 4 минуты, так как за одни звездные сутки оно сместится к востоку относительно точки весеннего равноденствия почти на 1°, и его прямое восхождение будет уже равно=0h4m. Еще через одни звездные сутки прямое восхождение Солнца снова увеличится на 4m, т.е. полдень наступит уже приблизительно в 0h8m по звездному времени и т.д. Таким образом, звездное время кульминации Солнца непрерывно растет, и полдень наступает в различные моменты звездных суток. Неудобство совершенно очевидное.

Звёздное время

Звёздное время - это время, протекшее от верхней точки весеннего равноденствия или точки Овна до любого ее другого положения, или, более просто - часовой угол точки весеннего равноденствия. Используется в основном астрономами, чтобы определить, куда надо направить телескоп, чтобы увидеть нужный объект. Обозначается буквой S.

При определении точки весеннего равноденствия можно по разному учитывать или не учитывать нутацию - слабое нерегулярное движение вращающегося твёрдого тела, совершающего прецессию. В зависимости от этого звёздное время бывает: истинное, квазиистинное и среднее.

При истинном звёздном времени рассматривается истинная точки весеннего равноденствия, обладающая прецессионным и нутационным движением, которая смещается в плоскости эклиптики со скоростью 50,25" в год вследствие общей прецессии по долготе и одновременно периодически колеблется из-за нутации.

При определении квазиистинного из нутации исключена ее короткопериодическая часть.

И, наконец, при определении среднего звёздного времени нутация вообще не учитывается.

Звёздное время различается на разных долготах Земли: при изменении долготы на 15° к востоку оно увеличивается примерно на 1 час.

В зависимости от места различают: местное истинное звёздное время - часовой угол истинной точки весеннего равноденствия для данного места (для местного меридиана); местное среднее звёздное время - часовой угол средней точки весеннего равноденствия; гринвичское истинное звёздное время - часовой угол истинной точки весеннего равноденствия на гринвичском меридиане; гринвичское среднее звёздное время - часовой угол средней точки весеннего равноденствия на гринвичском меридиане.

Промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями звезды на одном географическом меридиане или иначе говоря период обращения какого-либо небесного тела относительно звёзд вокруг своей оси, называется звёздными сутками. Иногда используется определение, в котором звёздными сутками называется промежуток времени полного оборота Земли относительно точки Овна.

Для измерения звёздных суток сначала необходимо измерить часовой угол (t) какого-либо светила, для которого известно прямое восхождение (α). Для точки Овна часовой угол в момент её верхней кульминации составляет 0°. Поскольку начало звёздных суток совпадает с началом счета часовых углов светил, то, следовательно, звёздное время в данный момент есть часовой угол точки весеннего равноденствия, т.е. S = t.

Перенесём проекцию небесной сферы на плоскость небесного экватора. Пусть точка C представляет положение какой-либо звезды на сфере в данный момент времени; ♈ - положение точки весеннего равноденствия (точка Овна). Из рисунка видно, что звёздное время в данный момент равно сумме, прямого восхождения и часового угла звезды в тот же самый момент, т.е. S = t + α. Данную формулу также называют основной формулой времени.

В момент верхней кульминации светила его часовой угол t = 0°, и тогда s = α.

В момент нижней кульминации светила его часовой угол t = 12h, и звёздное время s = α + 12h.

Звёздные сутки делятся на меньшие периоды: звёздные часы, минуты и секунды.

Звёздный час равен 1/24 звёздных суток и составляет 0 ч. 59 мин. 50,1704387847 сек.

Продолжительность звёздной минуты составляет 0 ч. 0 мин. 59,8361739797451 сек. Звёздной секунды - 0,9972695663290856 сек.

В повседневной жизни пользоваться звёздным временем неудобно, по причине начало звёздных суток в разные периоды. Повседневная жизнь человека связана с видимым положением Солнца: его восходом, верхней кульминацией (во время которой Солнце поднимается на максимальную высоту над горизонтом) и заходом. И каждые сутки взаимное расположение Солнца и точки весеннего равноденствия непрерывно меняется, т.е. верхняя кульминация Солнца в разные дни года происходит в разные моменты звёздных суток. Только раз в год, в день весеннего равноденствия в полдень, расположение Солнца и точки весеннего равноденствия совпадают. Через одни звёздные сутки точка весеннего равноденствия снова будет находиться в верхней кульминации, а Солнце придёт на меридиан приблизительно лишь через 4 минуты, так как за одни звёздные сутки оно сместится к востоку относительно точки весеннего равноденствия почти на 1° навстречу своему видимому движению. Т.е. 24 часа звёздного времени соответствуют 23 ч. 56 мин. 4.091 сек. среднего солнечного времени. В году звёздных суток ровно на одни больше чем средних солнечных.

Так 21 марта Солнце расположено в точке Овна, при этом звёздные сутки начинаются в полдень. Через сутки Солнце переместится по эклиптике примерно на 1° и будет кульминировать через 4 минуты после точки Овна. Через три месяца - 22-го июня - кульминация точки Овна произойдет в 6 часов утра. 23 сентября звёздные сутки начнутся в полночь. 22 декабря звёздные сутки начнутся в 18 часов вечера.

Время и его виды. Соотношение между временами на различных меридианах.

Звездное время.

В мореходной астрономии важную роль играет звездное время. Звездным сутками называется промежуток времени полного оборота Земли относительно точки Овна. За начало звездных суток принимается момент верхней кульминации точки весеннего равноденствия. Следовательно, промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия называется звездными сутками . Промежуток времени в звездных единицах, протекший от начала звездных суток до данного физического момента, называется звездным временем. Звездное время принято обозначать буквой S. Поскольку начало звездных суток совпадает с началом счета часовых углов светил, то, следовательно, звездное время в данный момент есть часовой угол точки весеннего равноденствия, т.е.

S = t

Изобразим небесную сферу на плоскость небесного экватора. Пусть точка C представляет положение какой-либо звезды на сфере в данный момент времени; - положение точки весеннего равноденствия (точка Овна); t - западный часовой угол и- прямое восхождение звезды. Из рисунка видно, что звездное время в данный момент равно сумме, прямого восхождения и часового угла звезды в тот же самый момент, т.е.

S = t + (2.1)

Это выражение называется основной формулой времени . Оно связывает координаты светил со временем, позволяет переходить от звездного времени к солнечному и решать другие важные задачи. В мореходной астрономии эту формулу часто применяют для расчета часовых углов звезд:

t * W = S -

Чтобы упростить расчеты, заменим вычитание более удобным сложением, введя звездное дополнение:

= 360° - .

t * W = S + .

Звездное дополнение - это дуга небесного экватора от точки Овна до меридиана светила, отсчитываемое в сторону суточного вращения небесной сферы. Т.к. звездное дополнение учитывается в ту же стороны что и западные часовые углы, то в английских пособиях по мореходной астрономии эта координата обозначается как SHA - абривиатура от Sideral Hour Angle, что дословно переводится как звездный часовой угол.

Основное достоинство звездного времени - его равномерное изменение. Но в повседневной жизни звездное время не используется, т.к её основной недостаток - начало звездных суток приходится на разное время солнечных суток. Так 21-го марта Солнце (положение 1 на рисунке) расположено в точке Овна , при этом звездные сутки начинаются в полдень. Через сутки Солнце переместится по эклиптике примерно на 1° = 4 м и будет кульминировать через 4 м после точки Овна. Через три месяца - 22-го июня Солнце переместится в положение 3 - кульминация точки Овна произойдет в 6 ч утра. 23-го сентября, когда Солнце будет в положении 4, звездные сутки начнутся в полночь. 22-го декабря Солнце будет в положении 4, поэтому звездные сутки начнутся вечером в 18 ч.

Среднее время.

Солнечным , или истинным сутками называется промежуток времени между двумя последовательными верхними или нижними кульминациями центра Солнца на одном и том же меридиане. За начало солнечных суток обычно принимается нижняя кульминация Солнца, поэтому истинным солнечным временем (Т)называется промежуток времени от нижней кульминации Солнца до данного момента.

Однако истинное время имеет большой недостаток - оно изменяется неравномерно. Это следует из второго закона Кеплера, согласно которого за равные промежутки времени радиус-вектор планеты описывает одинаковые площади. Поэтому суточное изменение прямого восхождения Солнца неодинаково в течение года - изменяется от 53,8" до 66,6". Следовательно, разность между самыми длинными и самыми короткими солнечными сутками составит 66,6" -53,8" =12,8" или 51с (почти 1 минута).

Для того чтобы сутки были одинаковой продолжительности их отсчет ведется по так называемому среднему Солнцу. Средним Солнцем называется фиктивная точка, которая в отличии от истинного Солнца движется равномерно по небесному экватору. Средними сутками называется промежуток времени между двумя последовательными нижними кульминациями среднего Солнца на меридиане наблюдателя.

Средним временем называется промежуток времени между нижней кульминации среднего Солнца и данным моментом. Измеряется дугой небесного экватора от полуночной части меридиана наблюдателя до меридиана среднего Солнца. Среднее время измеряется в часовой мере.

T = t± 12 ч (2.2)

Так как среднее Солнце движется равномерно, а истинное Солнце неравномерно, то истинное Солнце будет то обгонять, то отставать от среднего Солнца.