Звёздные сутки
Звё́здные су́тки — период вращения какого-либо небесного тела вокруг собственной оси в инерциальной системе отсчёта, за которую обычно принимается система отсчёта, связанная с удалёнными звёздами. Для Земли это время, за которое Земля совершает один оборот вокруг своей оси по отношению к далёким звёздам.
На 2000-й год звёздные сутки на Земле равны 23 ч 56 мин 4,090530833 сек = 86164,090530833 с.
Звёздные сутки делятся на звёздные часы, минуты и секунды. Звёздные сутки на 3 мин 56 с. короче средних солнечных суток, звёздный час короче общепринятого на 9.86 с. Как единица времени употребляются в редких случаях при организации астрономических наблюдений.
Часовой угол точки весеннего равноденствия равен нулю в момент её верхней кульминации. Полный оборот точки весеннего равноденствия, как и любой другой точки небесной сферы (так называемые звёздные сутки, или «24 часа звёздного времени») происходит за 23 час 56 мин 04 сек. среднего солнечного времени. В году содержится звёздных суток ровно на одни больше, чем средних солнечных. Продолжительность звёздных суток слегка меняется вследствие нутации и движения полюсов (то есть покачивания Земли относительно её оси вращения), а также из-за неравномерности вращения Земли вокруг оси. Эти изменения составляют менее 0.001 с.
Можно выделить более мелкие периоды звёздных суток:
- Звёздный час — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/24 от звёздных суток. За звёздный час Земля поворачивается на 15° относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздный час равен 0 ч 59 мин 50,1704387847 сек .
- Звёздная минута — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/60 от звёздного часа. За звёздную минуту Земля поворачивается на 15′ относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздная минута равна 0 ч 0 мин 59,8361739797451 сек .
- Звёздная секунда — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/60 от звёздной минуты. За звёздную секунду Земля поворачивается на 15″ относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздная секунда равна 0 ч 0 мин 0,9972695663290856 сек .
Угловая скорость вращения Земли
Поскольку Земля относительно далёких звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта, делает полный оборот за звёздные, а не за солнечные сутки, то при вычислении угловой скорости вращения Земли следует брать именно эту величину:
с −1
Знать угловую скорость вращения Земли бывает необходимо при расчёте сил инерции (центробежной, Кориолиса), что требуется при решении задач гидрологии, метеорологии, баллистики, а также космонавтики. Приняв период вращения земли за 86400 секунд, мы сделаем ошибку в 0,3 %, что может стать решающим при ведении артиллерийской стрельбы и тем более при расчёте движения космических аппаратов.
Источник
Звёздные сутки
- Звёздные су́тки — период вращения какого-либо небесного тела вокруг собственной оси в инерциальной системе отсчёта, за которую обычно принимается система отсчёта, связанная с удалёнными звёздами. Для Земли это время, за которое Земля совершает один оборот вокруг своей оси по отношению к далёким звёздам.
На 2000-й год звёздные сутки на Земле равны 23ч56мин4,090530833сек = 86164,090530833 с.
Звёздные сутки делятся на звёздные часы, минуты и секунды. Звёздные сутки на 3 мин 56 с. короче средних солнечных суток, звёздный час короче общепринятого на 9.86 с. Как единица времени употребляются в редких случаях при организации астрономических наблюдений.
Часовой угол точки весеннего равноденствия равен нулю в момент её верхней кульминации. Полный оборот точки весеннего равноденствия, как и любой другой точки небесной сферы (так называемые звёздные сутки, или «24 часа звёздного времени») происходит за 23 час 56 мин 04 сек. среднего солнечного времени. В году содержится звёздных суток ровно на один больше, чем средних солнечных. Продолжительность звёздных суток слегка меняется вследствие нутации и движения полюсов (то есть покачивания Земли относительно её оси вращения), а также из-за неравномерности вращения Земли вокруг оси. Эти изменения составляют менее 0.001 с.
Можно выделить более мелкие периоды звёздных суток:
Звёздный час — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/24 от звёздных суток. За звёздный час Земля поворачивается на 15° относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздный час равен 0ч59мин50,1704387847сек.
Звёздная минута — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/60 от звёздного часа. За звёздную минуту Земля поворачивается на 15′ относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздная минута равна 0ч0мин59,8361739797451сек.
Звёздная секунда — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/60 от звёздной минуты. За звёздную секунду Земля поворачивается на 15″ относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздная секунда равна 0ч0мин0,9972695663290856сек.
Связанные понятия
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Косми́ческие ско́рости (первая v1, вторая v2, третья v3 и четвёртая v4) — характерные критические скорости движения космических объектов в гравитационных полях небесных тел и их систем. Космические скорости используются для характеристики типа движения космического аппарата в сфере действия небесных тел: Солнца, Земли и Луны, других планет и их естественных спутников, а также астероидов и комет.
30 диаметров Земли).
Меркурий является одним из кандидатов для колонизации в пределах Солнечной системы наряду с Марсом, Венерой, Луной, Европой, Ганимедом, Каллисто, Титаном.
Межзвёздные объекты — это объекты или кометы, которые существуют в межзвёздном пространстве, не связанные силами тяготения с какой-либо звездой. Первым обнаруженным известным межзвёздным объектом является 1I/Оумуамуа. Межзвёздный объект может быть выявлен только если он проходит через нашу Солнечную систему вблизи от Солнца или если он отделился от облака Оорта и начал двигаться по сильно вытянутой гиперболической орбите, не связанной с гравитацией Солнца. Объекты со слабыми гиперболическими траекториями.
Источник
Сутки на Земле длятся меньше,чем вы думали.Почему?
На нашей планете существует два понятия продолжительности времени суток.Первое это звёздные сутки,второе это солнечные сутки.
Давайте разберёмся во всём поподробнее
Звёздные сутки
Звёздные сутки на Земле длятся приблизительно 23 часа 56 минут 4,1 секунды.При данной длительности через 10 дней наши часы бы уже отставали на 40 минут,а через 180 дней ночь сменилась бы днём,но почему же такого не происходит?
Планета Земля как известно в плоскости имеет форму круга,если вспомнить геометрию,круг равен 360 градусом.Теперь подсчитаем количество минут в сутках,т.е. 24 часа умножим на 60,получится 1440 минут.Разделив 1440 минут на 360 градусов,мы узнаем за какое время земля проходит расстояние равное 1 градусу,выходит ровно 4 минуты.Если мы прибавим эти 4 минуты к продолжительности звёздных суток,то получим приблизительно 24 часа,но каким же образом компенсируется вот этот 1 градус.
Солнечные сутки
Вспомним что в году у нас 365 дней,Земля вращается вокруг Солнца по круговой орбите,соответственно опять приблизительно планета проходит за сутки 1 градус от солнечной орбиты и таким образом она как бы возвращает Землю на 4 минуты назад,более понятно представлено на картинке:
Все расчёты я привёл приблизительно для упрощения текста и его понимания.При более точных расчётах получится,что раз в четыре года Земля отстает от своего вращения вокруг Солнца ровно на один день,для этого было введёно 29 февраля в високосный год для корректировки календаря.
Источник
Звёздные сутки
Из Википедии — свободной энциклопедии
Звёздные су́тки — период вращения какого-либо небесного тела вокруг собственной оси в инерциальной системе отсчёта, за которую обычно принимается система отсчёта, связанная с удалёнными звёздами. Для Земли это время, за которое Земля совершает один оборот вокруг своей оси по отношению к далёким звёздам, равное приблизительно 23 часам 56 минутам 4 секундам [1] .
Звёздные сутки делятся на звёздные часы, минуты и секунды. Звёздные сутки на 3 мин 56 с. короче средних солнечных суток, звёздный час короче общепринятого на 9.86 с. Как единица времени употребляются в редких случаях при организации астрономических наблюдений.
Часовой угол точки весеннего равноденствия равен нулю в момент её верхней кульминации. Полный оборот точки весеннего равноденствия, как и любой другой точки небесной сферы (так называемые звёздные сутки, или «24 часа звёздного времени») происходит за 23 час 56 мин 04 сек. среднего солнечного времени. В сидерическом году содержится звёздных суток ровно на один больше, чем средних солнечных. Продолжительность звёздных суток слегка меняется вследствие нутации и движения полюсов (то есть покачивания Земли относительно её оси вращения), а также из-за неравномерности вращения Земли вокруг оси. Эти изменения составляют менее 0.001 с.
Можно выделить более мелкие периоды звёздных суток:
- Звёздный час — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/24 от звёздных суток. За звёздный час Земля поворачивается на 15° относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздный час равен 0 ч 59 мин 50,1704387847 сек .
- Звёздная минута — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/60 от звёздного часа. За звёздную минуту Земля поворачивается на 15′ относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздная минута равна 0 ч 0 мин 59,8361739797451 сек .
- Звёздная секунда — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/60 от звёздной минуты. За звёздную секунду Земля поворачивается на 15″ относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздная секунда равна 0 ч 0 мин 0,9972695663290856 сек .
Источник
Разные времена — солнечные сутки и звездные
В статье про солнечный компас и солнечные часы было упомянуто, что время бывает разное. Вот и попробуем разобраться.
Про солнечный полдень тоже уже было написано – это наивысшая точка, в которой бывает солнце в течение дня. И ещё говорят прохождение солнца через меридиан (направление север-юг). И ещё верхняя кульминация солнца. Стоит заметить, что есть и нижняя кульминация – самая низшая точка солнца над горизонтом в этой точке солнце на севере. В средних широтах этой точки не видно, но в приполярных, в полярный день хорошо видно, как солнце в полдень поднимается в высшую точку на юге в полдень и опускается в низшую в полночь– на севере.
Самое очевидное – сутки это время от одного солнечного полдня до другого. Эти сутки решили делить на 24 часа. Скорее всего это вавилонская идея, от пристрастия к двенадцатеричной и шестидесятичной системам счисления. Потому что 12 удобно делить на части 2, 3 , 4 , 6 . А 60 ещё и на 5 и на и на 10 и на 12 и на 15 и на 30. Ну, не важно. Это солнечные сутки.
Тоже самое можно наблюдать и со звёздами. От одной верхней кульминации любой выбранной звезды до следующей верхней кульминации этой же звезды – тоже сутки, только звёздные.
Уже самые древние (возможно ещё пещерные) астрономы заметили, что звёздные сутки не равны солнечным. Это видно и по косвенным признакам : каждую ночь все созвездия немного смещаются к западу. И за год совершают полный оборот. За месяц – примерно смещаются на 30 градусов. Можно увидеть, если смотреть каждый день какие звёзды и созвездия видны на юге в одно и то же время, например в 22.00.
И по прямым признакам – при каждом полном солнечном затмении (когда видны звёзды днём) солнце находится в разных созвездиях.
Наблюдения показывают, что солнце отстаёт от движения звёзд на 3 мин. 56 сек в сутки. Это замедленное, на фоне звёзд, движение солнца приводит к тому, что за год проходит 365 солнечных суток и 366 звёздных.
Отсюда 2 интересных следствия.
- За год солнце проходит по всему кругу зодиакальных созвездий.
- За год звездный полдень (кульминация одной выбранной нами звезды) приходится последовательно на разные часы и минуты всех 24 солнечных часов.
Зодиакальные созвездия – те, которые расположены в плоскости вращения солнца и через которые солнце последовательно проходит в течение года. Через остальные созвездия солнце никогда не проходит.
На картинке – путь солнца среди звёзд.
Значит солнечный полдень может быть днём при самом высоком положении солнца. Звёздный полдень (для выбранной нами звезды) может быть в любое время суток по солнечным часам. И таким временем в повседневной жизни пользоваться неудобно. Но удобно при астрономических наблюдениях и соответственно ориентировании по звёздам.
В астрономических обсерваториях используют часы, которые идут по звёздному времени.
Для ориентирования используют тоже звёздное время, но пересчитывают его из солнечного. Потому, что возить с собой точные звёздные часы – проблематично.
По правде сказать, солнечными сутками пользоваться тоже не удобно. Звёздные часы, минуты, секунды – хотя бы равномерные. А солнечные – разные в течение года.
Неравномерность складывается из многих причин в том числе случайного характера (например случайного перераспределения водных масс на поверхности земли, которое приводит к изменению скорости вращения и значит изменению длинны суток). Но это мелочи по сравнению с двумя главными.
- Земля движется вокруг Солнце по эллипсу, поэтому в ближней к солнцу точке – солнце на фоне созвездий перемещается быстрее. В дальней точке орбиты – медленнее.
- Видимая плоскость перемещения солнца на фоне созвездий наклонена к плоскости небесного экватора на угол 23,4 градуса. Поэтому скорость перемещения солнца среди звёзд распадается на 2 составляющих – вертикальную – изменение склонения солнца и горизонтальную – перемещение вдоль небесного экватора.
На рисунке видно, что путь Солнца кривая, синусоида. Направление движения меняется, значит горизонтальные и вертикальные составляющие скорости меняют величину, а вертикальная, ещё и направление движения (знак меняет с плюса на минус).
В добрые старые времена, когда не было транспорта, ни компьютеров, ни мгновенной связи. Это не имело значения. Жили по солнечным часам.
Но с появлением всего вышеупомянутого начались проблемы.
Например телеграмма через атлантический океан приходит за доли секунды, а время различается на 5-6 часов. Или расписание поездов даже в пределах Англии по солнечным часам различных городов – превращается в кошмар.
Поэтому решили поискать чего-нибудь более равномерного.
- Вот хорошо было бы… если бы земля вращалась вокруг солнца по окружности – скорость постоянная. Но если заменять настоящий эллипс на окружность, получаем только 4 точки точного совпадения.
- Вот хорошо было бы, если бы солнце вращалось в плоскости небесного экватора… Тени бы перемещались строго в направлении восток-запад. И это имеет место 2 раза в год – в дни равноденствий.
Два равномерных ритма так бы хорошо подошли для навигации и для транспорта. Да и часы с равномерным ходом гораздо проще сделать, чем экспериментировать с эксцентричными эллиптическими шестернями. И равномерное виртуальное время проще пересчитывать в равномерное звёздное.
Ну, раз всем хорошо, то так и сделали. :- ) Смоделировали равномерное движение (по окружности) и в плоскости небесного экватора условной точки. Назвали это время средним солнечным временем. Красота. В сутках ровно 24 равномерных часа. Равномерное движение условной точки – облегчает астрономические расчёты. Часы с равномерным ходом делать проще.
Правда это среднее время в каждый конкретный момент отличается от истинного солнечного. Но если потребуется по средним часам узнать солнечный час, можно воспользоваться графиком на год, который даёт поправку на любой день. И отражают правило:
Истинное солнечное время = среднему времени + поправка.
Сразу стоит обратить внимание, что этот график просто так не подходит для солнечных часов. Потому, что солнечные часы СРАЗУ показывают истинное солнечное время. Для получения среднего времени по показаниям солнечных часов надо вышеупомянутую формулу переписать в виде: среднее время = истинное время – поправка. То есть поправку надо ОТНИМАТЬ от солнечного времени. Или перерисовать график в зеркальном отражении. Стоит всегда внимательно читать подпись к графику, какое время даёт поправка из графика. По этому поводу путаница даже в справочниках и экциклопедиях.
Потому, что по разному определялась вышеупомянутая поправка.
До 1834 г. все события в морских ежегодниках указывались по СОЛНЕЧНОМУ времени. Потому, что основными часами на корабле были солнечные.
К 1834 году точные морские хронометры идущие по СРЕДНЕМУ времени стали уже правилом хорошего тона. И после этой даты все события в морских ежегодниках стали указываться по СРЕДНЕМУ времени.
Соответственно по разному указывалась поправка уравнения времени ДО и ПОСЛЕ упомянутой даты.
Как видно – 4 раза в год среднее время совпадает с солнечным (пересекает линию 0 на графике). Но это не памятные даты типа 21 марта, 22 июня, 23 сентября или 22 декабря.
В повседневной жизни, работе транспорта – эти переводы не нужны. Но тоже до определённых пределов. На территории Великобритании поезда ещё могут ходить без особых проблем по лондонскому времени.
А вот на территории России… «В Москве 15часов, в Петропавловске Камчатском – полночь…». До октября 17 года обходились тем, что было на всей железнодорожной сети – Питерское время, а в каждом конкретном городе – местное среднее солнечное — согласно широте расположения. Так и говорили – станционное время и городское.
После 18 года решили присоединиться к международным соглашениям и устанавливать не любое местное время, а только 24 возможных часа в мировом масштабе (и 9 в масштабах России).
Суть этого международного соглашения – разделить землю условно на 24 часовых пояса, по 15 градусов. В пределах 1 пояса – время на всех часах одинаковое, в соседнем поясе отличается ровно на час.
Но в свете последующих реформ и эта строгая и логичная система не устояла… Но об этом в другой раз.
А ещё про то, когда нужно солнечное время. Нужно – в навигации. Когда определяя высоту солнца – хотят получить свои координаты в море. Измеряя высоту солнца , в частности местный полдень – мы определяем солнечное время . Чтобы определить долготу надо знать в этот же момент Гринвичское время. Чтобы сравнить с местным и вычислить долготу. Но в Гривиче часы идут по среднему времени. Поэтому определенное по солнцу истинное солнечное время с помощью графика уравнения времени переводят в среднее местное время. После этого время в одних единицах сравнивают с Гринвичским. И получают долготу.
Иногда график уравнения времени рисуют в более изящном и более информативном виде:
На таком графике кроме поправки уравнения времени видно и склонение солнца на каждый день. Кроме того видно что знак поправки противоположный тому, какой даёт упомянутый выше график в виде синусоиды. Этот график можно сразу рисовать на солнечных часах. Правило на графике недвусмысленно указывает:
Поправку прибавлять к истинному солнечному времени для получения истинного.
Можно ещё такое мнемоническое правило:
На свидание у солнечных часов 14 февраля девушка опоздает на 14 минут.
Это, чтобы определить с каким типом графика Вы имеете дело в книге или справочнике.
Более подробно смысл этого правила. Свидание в 12 часов дня по солнечным часам 14 февраля. Поправка уравнения времени -14 минут. Значит среднее время в этот момент только 11.46. И придётся наблюдать солнечные часы ещё долгих 14 минут, пока 12 дня покажут часы девушки по среднему времени.
Если посмотреть этот график в восьмёркой в крупном масштабе
То можно увидеть 4 периода, когда цифра уравнения времени меняется очень медленно, меньше минуты за 3 недели:
— С 15 июля по 5 августа
— С 25 октября по 13 ноября
— С 5 по 20 февраля.
В приблизительных расчётах, для аварийных ситуаций — в эти периоды можно считать поправку уравнения времени постоянной.
Кроме того на этом графике видны 4 даты, в близи которых поправка уравнения времени равна нулю. И её не нужно учитывать в расчётах:
— Около 25 декабря
— Около 16 апреля
— Около 2 сентября.
При точных расчётах учитывают, что поправка уравнения времени меняется непрерывно даже в течение дня.
«ВБЛИЗИ» упомянутых дат надо понимать в том смысле, что этот график следовало бы каждый год в високосном цикле из 4 лет сдвигать на 6 часов. И в високосном году до 29 февраля ошибка набегает в 1 день. Поэтому график построен усреднённым, дающим минимальную возможную ошибку в любом из 4 лет високосного цикла. Графики повышенной точности надо было бы строить на каждый год цикла и пользоваться четырьмя последовательно.
Источник