Местное время определяется по положению солнца

Точное время и определение географической долготы.

Солнце всегда освещает только половину земного шара: на одном полушарии — день, а на другом в это время ночь, соответственно всегда есть точки, где в данный момент полдень, и Солнце находится в верхней кульминации. По мере того как Земля вращается вокруг оси, полдень наступает в тех местах, которые лежат западнее. По положению Солнца (или звезд) на небе определяется местное время для любой точки земного шара. Местное время в двух пунктах (T1 и Т2) отличается ровно на столько, на сколько отличается их географическая долгота:

Ясно, что полдень наступает в данном пункте Земли позже, чем в другом, ровно на столько, сколько времени нужно планете, чтобы повернуться на угол, соответствующий разности их долгот. Так, например, в Санкт-Петербурге, который находится на 8°45′ западнее Москвы, полдень наступает на 35 минут позднее. Определив из наблюдений местное время в данном пункте и сравнив его с местным временем другого, географическая долгота которого известна, можно вычислить географическую долготу пункта наблюдения. Условились отсчитывать долготу от начального (нулевого) меридиана, проходящего через Гринвичскую обсерваторию. Местное время этого меридиана называют всемирным временем — Universal Time (UT). Тогда

иначе говоря, местное время любого пункта равно всемирному времени в этот момент плюс долгота данного пункта от начального меридиана, выраженная в часовой мере. Точный счет времени осложняется тем, что его прежний эталон — период вращения Земли — оказался не вполне надежным. Одной из основных единиц времени уже давно были избраны солнечные сутки — промежуток времени, который проходит от одной верхней кульминации Солнца до другой. Но по мере возрастания точности астрономических наблюдений стало очевидно, что продолжительность суток не остается постоянной.

Скорость вращения нашей планеты меняется на протяжении года, а кроме того, происходит, хотя и очень медленно, замедление ее вращения. Поэтому понятно, что определение секунды как единицы времени, составляющей 1/86 400 часть суток, потребовало уточнения. Современное определение секунды вам известно из курса физики. Использование атомных часов, которыми располагают службы точного времени и государственный эталон времени и частоты, обеспечивает исключительно малую погрешность в счете времени (около 5 • 10-9 с за сутки). Транслируемые по радио сигналы точного времени передаются именно с атомных часов. Принимая эти сигналы и определяя местное время по наблюдениям моментов кульминации звезд, можно вычислить точные координаты любого пункта земной поверхности. Эти пункты служат опорными точками при составлении карт, прокладке трасс газопроводов, автомобильных и железных дорог, строительстве крупных объектов и ряде других работ.

Сигналы точного времени, наряду с другими средствами (радиомаяками, навигационными спутниками и т. п.) необходимы в авиационной и морской навигации. Если бы в своей повседневной жизни мы пользовались местным временем, то по мере передвижения на запад или восток приходилось бы непрерывно передвигать стрелки часов. Возникающие при этом неудобства столь очевидны, что в настоящее время практически все население земного шара пользуется поясным временем. Поясная система счета времени была предложена в 1884 г. Согласно этой системе весь земной шар был разделен по долготе на 24 часовых пояса (по числу часов в сутках), каждый из которых занимает примерно 15°. По сути дела, счет времени по этой системе ведется только на 24 основных меридианах, отстоящих друг от друга на 15° по долготе. Время на этих меридианах, которые расположены примерно посередине каждого часового пояса, отличается ровно на один час. Местное время основного меридиана данного пояса называется поясным временем. По нему ведется счет времени на всей территории, относящейся к этому часовому поясу. Поясное время, которое принято в конкретном пункте, отличается от всемирного на число часов, равных номеру его часового пояса:

где UT — всемирное время, a n — номер часового пояса.

Границами часовых поясов являются линии, которые идут от Северного полюса Земли до Южного и отстоят приблизительно на 7,5° от основных меридианов. Эти границы далеко не всегда проходят строго по меридианам, а проведены по административным границам областей или других регионов так, чтобы на всей их территории действовало одно и то же время. Естественно, например, что Москва живет по времени одного (второго) часового пояса. Если же формально следовать принятому правилу деления на часовые пояса, то нужно было бы провести границу пояса так, что город оказался бы разделенным на две неравные части.

В нашей стране поясное время было введено с 1 июля 1919 г. С тех пор границы часовых поясов неоднократно пересматривались и изменялись. С января 1992 г., когда в России часы были переведены на один час вперед, мы живем по так называемому декретному времени, которое было введено в СССР еще в 1930 г. В конце марта страна переходит на летнее время, стрелки часов переводятся еще на один час вперед. Отменяется летнее время в конце сентября, стрелки возвращают на один час назад. Дни, когда вводится и отменяется летнее время, ежегодно устанавливаются распоряжением правительства. Московское декретное время, которое показывают часы не только в Москве, но также в Санкт-Петербурге и центральных областях России, отличается от всемирного времени на 3 часа зимой и на 4 часа летом.

Источник

Время местное, поясное, солнечное.

Разговоры на тему летнего, зимнего, поясного, местного, астрономического времени сподвигли меня на этот пост. Расскажу и покажу, как рассчитать местное время. Вы узнаете, что такое поясное время. Тут будет немного теории и истории. И не будет медицины и физиологии, а также оставлю в стороне политические и экономические взгляды на данный вопрос. Я не медик, не экономист и уж тем более не политик, я – судоводитель.
Посему одна из наук необходимых для судовождения даже в наше время – мореходная астрономия мне хорошо знакома.
[ Мореходная астрономия ] Мореходная астрономия позволяет контролировать место судна по наблюдениям небесных светил. Небесные же светила непрерывно перемещаются и, чтобы определить их место в данный момент, необходимо знать законы их движения, изучаемые в астрономии. Это же относится и к искусственным спутникам Земли. Мореходная астрономия, кроме того дает сведения о службе времени и различных явлениях происходящих на Земле (восходы/закаты, освещенность, затмения и т.п.) и во Вселенной.
Основными задачами, решаемыми мореходной астрономией, являются:
— определение места в море по наблюдениям светил;
— определение поправок приборов направления (компасов);
— обеспечение службы времени.
Вспомогательные задачи:
— определение освещенности;
— кульминации светил и т.п.

Вот теперь мы и подошли к теме времени. Понятно, что человечество приняло за единицу времени одни сутки — за это время Земля совершает один оборот вокруг своей оси, или промежуток времени от восхода и до восхода Солнца. Потом этот отрезок времени поделили на 24 и получили – 1 час. Так как один оборот — это 360 градусов, то получаем, что 1 час это 15 градусов вращения Земли вокруг своей оси (видимого движения Солнца), а один градус движения Солнца (вращения Земли) — 4 минуты принятого землянами времени.
И не будем усложнять задачу знаниями о том, что:
— вращение Земли замедляется на 0.00023 секунды в столетие;
— случайные скачкообразные изменения скорости вращения Земли (их отмечено несколько, одно — в 1920 г. на 0,000000045 с);
— величина истинных солнечных суток в течение года меняется в среднем на 59,14 с;
— год не 365 дней, а 365,2422 дней.

Поэтому — для обсуждения темы сна-отдыха-работы и перевода часов мы не будем говорить об истинном солнечном и звездном временах (астрономических). Будем лишь оперировать средним солнечным временем, принятым для времяисчисления на Земле. Когда длина суток рассчитана не из одних суток, а в среднем за 1 год.
Местное время — время наблюдателя на данном меридиане, а т.к. меридианов бесчисленное множество, то и местных времен — бесчисленное множество. Но у всех наблюдателей на одном меридиане — одно местное время.
Гринвичское время — местное время наблюдателя стоящего на Гринвичском меридиане.
Т.к. Гринвичский меридиан принят за начало отсчета долготы на Земном шаре, то местное время отличается от Гринвичского ровно на долготу места, переведенную из угловой меры во временную из расчета 360 градусов = 24 часам.
Есть поговорка:
«Longitude west, Greenwich time best.
Longitude east, Greenwich time least».
Что в произвольном переводе означает, с восточной долготой у вас время больше, чем на Гринвиче, а с западной долготой — меньше Гринвичского.

Теперь нам известно, что время на Гринвиче принято за точку отсчета времени, а вот местное время неудобно для повседневной жизни.
Поэтому для целого района или страны принималось единое время (местной обсерватории, дворца правителя и т.п.). Но.
При таком подходе возникают неудобства — разность со временем другого района или страны могла содержать дробные части часов и даже минут. Развитие цивилизации, общения народов потребовало упорядочения счета времени.

На астрономическом конгрессе 1884 г. была предложена и постепенно принятая почти во всех странах мира система поясных времен. В системе поясных времен счет времени ведется на 24 центральных меридианах Земли, отстоящих друг от друга на 15 градусов долготы, так что в соседних поясах время отличается на 1 час. Поясное время распространяется на 7,5 градусов долготы по обе стороны от центральных меридианов.
Поясное время Поясным временем называется среднее местное время центрального меридиана данного часового пояса, принятое по всей территории пояса.

Но есть маленький фокус — на 12-м центральном меридиане долгота 180 градусов, и одна часть его пояса в восточном полушарии, а вторая — в западном. Время на часах жителей этого пояса одинаковое, но число на календаре у жителей восточного и западного полушария разное и отличается на 1 день. У жителей западного полушария еще вчера, по сравнению с нами — жителями восточной части Земли. И меридиан это называют — линией перемены дат.

При такой структуре поясов, поясное время не может отличаться от местного больше чем на 30 минут. Однако теоретические границы поясов соблюдаются лишь в морях, океанах и малообитаемых районах. Фактически границы поясов определяются правительствами стран с учетом административных, географических и экономических особенностей.

Декретное время. С целью экономии электроэнергии на вечернем освещении часы на территории СССР были поставлены на 1 час вперед от поясного времени. Первоначально это время вводилось только летом (летнее время), но декретом в 1931 оставлено постоянно. Т.е декретное время это поясное время 1 час.

Летнее время. В ряде стран перевод часов на 1 час вперед (иногда на 2 ч) осуществляется только на лето. В СССР летнее время ( 1 час к декретному или 2 часа к поясному) было введено в 1980 году. Дальнейшую игру со временем и часовыми поясами в нашей стране описывать не буду — все знают.
Нынче у нас страна на часовые пояса разделена вот таким образом.

Теперь немного практики. Как посчитать кульминацию Солнца (т.е. полдень) данного места.
Для этого необходимо определить долготу места. Ее можно взять:
— с карты местности;
— используя программу «Google Планета Земля» (Google Earth), где тыкнув курсор на нужное место, получим координаты — широту и долготу;
— с навигатора или другого гаджета,
— можно тут http://weatherandtime.net/ru/Europe/United-Kingdom/Greenwich-time.html

Полученную долготу (чтобы не мелочиться берем только целое число градусов) переводим в часы и минуты из расчета 15 градусов — 1 час, 1 градус — 4 минуты. Делаем небольшое допущение, что Солнце проходит свою верхнюю кульминацию (полдень) около 12.00 местного времени (на самом деле – 12.00 плюс минус около 15 мин).
Теперь от 12ч 00 мин вычитаем (для восточного полушария, а для западного прибавляем) полученное значение долготы в часах и минутах. Получаем Гринвичское время полдня на данном меридиане (долготе). Дальше — прибавляем разницу на ваших часах с Гринвичским (UTC, всемирным) временем для восточного полушария (и отнимаем, если считаем западное полушарие).
Спросите: «А где узнать Гринвичское время?» Отвечу — это сегодняшнее московское минус 4 часа (сегодня 3 февраля 2013 года, а то у нас не знаешь, что будет со временем завтра).

Пример: долгота восточная 33 градуса, время московское, т.е. Гринвич 4 ч.

Долготу переводим в часы:
— 33/15=2,2 значит 2 часа
— 2,2-2=0,2
— 0,2*60=12 значит 12 минут
— долгота 33 градуса выраженная в часах — 2 ч 12 м.

Определяем время нашего местного полдня по Гринвичу:
12ч00м — 2ч12м = 9ч48м

Добавляем разницу часов (что на руке или рядом) с Гринвичем:
9ч48м + 4ч = 13ч 48 м.
Это и есть время полдня по нашим часам (что на руке или рядом) в месте с долготой 33 градуса восточного полушария (помним — с точностью 30 минут, т.к. Солнце не всегда в 12.00 находится в верхней кульминации). Для точного подсчета судоводители используют астрономические таблицы.

Теперь поясное время. Надо перевести долготу места в часы и округлить до ближайшего часа.
Например: долгота 142,9 град Восточная.
142,9/15=9,526
Значит 10-й восточный часовой пояс. Т.е. на 10 часов больше чем на Гринвиче.

Несколько слов о восходе Солнца. На Экваторе Солнце всегда восходит около 6 часов утра по местному времени, соответственно заходит в районе 18 часов. Дальше на Север или Юг время восхода и захода Солнца зависит от широты места и времени года. Но в дни весеннего и осеннего равноденствия на всех широтах Солнце восходит и заходит, как на Экваторе – около 6 и 18 часов местного времени.
На примере Санкт-Петербурга и всех мест на широте 60 градусов северной широты. Время местное:
20 марта восход в 6 ч заход в 18.15
21 июня восход в 2 ч 36 м заход в 21.28
22 сентября восход в 5 ч 45 м заход в 18 часов
21 декабря восход в 8 ч 5 м заход в 14.55

Использовал: «Мореходная астрономия» Б.И. Красавцев (Москва «Транспорт» 1986), МАЕ 2012.

Источник