Презентація на тему:
Сонячний час

Презентація з астрономії на тему:

Сонячний час. Співвідношення між зоряним і сонячним часом.

“Астрономія корисна, тому що вона підносить нас над нами самими; вона корисна, тому що вона велична; вона корисна, тому що вона прекрасна.” Анрі Пуанкаре

1.Спражній і середній сонячний час. 2. Місцевий, поясний і всесвітній час. 3.Порівняння середнього і справжнього сонячного часу. 4.Порівняння сонячного і середнього часу. 5.Зоряний час – надійний помічник при вивченні зоряного неба. 6.Додаткова інформація.

Вимірювати час, користуючись зоряною добою, найпростіше, а тому дуже зручно при розв`язанні багатьох задач.

Проте повсякденний розпорядок життя людини пов`язаний з видимим положенням Сонця, його сходом, кульмінацією і заходом. Інакше кажучи, ми живемо за сонячним часом.

Проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмнаціями центра диска Сонця на одному і тому ж географічному меридіані називається справжньою сонячною добою.

Це пов`язано з двома причинами: по-перше, Земля впродовж року рухається навколо Сонця по еліптичній орбіті, тобто нерівномірно, а отже, нерівномірним виявляється і видимий річний рух Сонця серед зір; по-друге, Сонце рухається не вздовж небесного екватора під значним кутом.

За початок справжньої сонячної доби на певному меридіані приймається момент нижньої кульмінації Сонця (справжня північ). Але тривалість справжньої сонячної доби не є постійною величиною.

Через постійність тривалості справжньої сонячної доби користуватися справжнім сонячним часом часом Т . У побуті дуже незручно. Адже неможливо безперервно регулювати всі годинники “на догоду примхливому Сонцю” . Тому було введено поняття середнього сонця. :

Середнє сонце – це фіктивна точка, яка рівномірно рухається вздовж небесного екватора, і за той же проміжок часу (рік), що і Сонце, повертається до точки весняного рівнодення ۷.Час, який визначається за середнім сонцем і за яким ми живемо, називається сонячним часом і вимірюється середньою сонячною добою.

Середня сонячна доба – це проміжок часу між двома послідовними нижніми кульмінаціями середнього сонця.

Середній сонячний час Тλ – це час, що минув від нижньої кульмінації середнього сонця.

Час, виміряний на певному географічному меридіані, називається місцевим часом і позначається Тλ.

Для всіх пунктів, розташованих на одному меридіані, місцевий час буде однаковим. Для пунктів, розташованих на різних меридіанах, він буде різним. Це викликає певні незручності. Якщо в минулому можна було користуватись місцевим часом, то сьогодні у зв`язку з необхідністю складати графіки руху поїздів, літаків тощо виникла потреба впорядкування лічби часу. У 1884 році Міжнародна конференція представників 26 держав прийняла систему поясного часу. Земну кулю умовно було поділено меридіанами на 24 годинних пояси з нумерацією від 0-го до 23-го, так що ширина по довготі дорівнює 15°. Через середину кожного годинного поясу проходить центральний меридіан цього поясу.

Гринвіцкий меридіан, який проходить через Гринвіч (передмістя Лондона), є центральним для нульового годинного поясу. Центральний меридіан першого годинного поясу лежить східніше від Грінвіча на 15° або на 1 годину за часом, (проходить він в 45 км на схід від Праги). Центральний меридіан другого годинного поясу знаходиться на схід від Гринвіча на 30° або на 2 години за часом (західні передмістя Києва) і т.д. Місцевий середній час гринвіцького меридіана Т0 називають всесвітнім часом і позначають UT (від анг. “Universal Time”).

Кульмінації світил на географічному меридіані східної довготи λ відбуваються на λ годин раніше, ніж на гринвіцькому. Тому місцевий середній сонячний час Тλ пов`язаний з Т0 так: Тλ = Т0 + λ У свою чергу, поясний час Тn= Т0 + n(в степені h), де n – номер поясу, що збігається з вираженою в годинах довготою центрального меридіана поясу. Наприклад, для Києва λ ≈ 30°= 2 (в степені h), і відповідно n=2.

Вся Європа живе за часом першого годинного поясу. Цей час названо с е р е д н ь о є в р о п е й с ь к и м. В Україні годинники у жовтні-березні показують середній сонячний час другого годинного поясу. У квітні-вересні – літній час цього ж поясу. Стрілки годинників переводяться в останню неділю березня на 1 годину вперед, а в останню недюлю жовтня – на 1 годину назад.

Зв`язок між справжнім сонячним часом Тo і сееднім сонячним часом Тλ , виміряним на тому ж меридіані, задається співвідношенням. ŋ= Тλ - Тo Величина ŋ, що входить у це співвідношення, назвивається рівнянням часу.

Оскільки Сонце кульмінує то раньше, то пізніше за середнє сонце, рівняння часу може бути як додатною, так і від`ємною велечиною.

Рівняння часу обертається в нуль чотири рази за рік – 15 квітня, 14 червня, 1 вересня і 24 грудня. Чотири рази за рік воно набирає екстремальних значень, і найбільшими ці значення бувають близько 12 лютого (ŋ=+14,3 хв.) і 4 листопада (ŋ=-16,5 хв.). Рівняння часу обчислюють наперед і подають на кожний день в астрономічних щорічниках.

Сонячна доба налічує рівно 24 години сонячного часу. Але тривалість сонячної доби довша, ніж зоряної.

У день весняного рівнодення, 21 березня, центр диска Сонця збігається з точкою весняного рівнодення саме в момент її верхньої кульмінації.

Впродовж наступної доби, до полудня 22 березня, Сонце зміститься в бік сходу майже на 1°, тому центр його диска пройде через небесний меридіан на 3 хв 56 с пізніше, ніж точка гамма, і сонячна доба виявиться довшої від зоряної на 3 хв 56, 55 с.

Ця різниця складає за рік цілу добу – у простому році налічується 365 сонячних діб і 366 зоряних.

Якщо ми будемо вимірювати зоряну добу одиницями сонячної доби, то нарахуємо в зоряній добі 23 год 56 хв 4 с сонячного часу. Якщо сонячну добу будемо вимірювати зоряними одиницями, то нарахуємо 24 год 3 хв 56 с зоряного часу.

Годинний кут світила t дорівнює нулю (світило знаходить у верхній кульмінації). Тоді зоряний час s дорівнює його прямому піднесенню α, тобто s = α.

Користуючись Астрономічним календарем і знаючи довготу своєї місцевості, обчислимо за формулою зоряний час s на момент спостережень, а на зоряній карті знайдемо зорі з відповідним прямим піднесенням α.

Саме ці зорі будуть знаходитись у південній частині неба, перетинаючи небесний меридіан. Залишається порівняти вигляд зоряного неба із зоряними візерунками на карті. Отже, вміння обчислювати зоряний час допомагає при вивченні зоряного неба.

Атомний час. Швидкий розвиток науки і техніки в середині ХХ ст. привів до створення принципіально нових методів обрахунку часу. Для цієї мети створені спеціальні прилади, в яких відбуваються автономні коливальні процеси високої стабільності. В усіх цих приладах, що часто називаються стандартами частоти, вимірювання часу основане на підрахунку кількості коливань, які виникають в системі приладу.

Так, в кварцевих годинниках відбуваються високочастотні коливання кварцевої пластинки під дією змінної електричної напруги, що забезпечує підрахунок часу з точністю до 10-6. В атомних годинниках використовується тільки певна частота електромагнітних коливань, які випромінюються атомами при квантових переходах між енергетичними рівнями, і точність підрахунку часу підвищується до 10-11 – 10-12 секунди.

Розроблена система вимірювання часу, основана на надстабільному еталоні частоти, де використовуються електромагнітні коливання, що випромінюються атомами металу цезію - 133 (133Cs). Час, що вимірюється в цій системі, отримав назву атомного часу. За одиницю часу взято атомну секунду.

Атомний час не залежить від обертання Землі і контролюється Міжнародним бюро часу. Але невеликі аперіодичні нерівномірності при обертанні Землі призводять до незначних розходжень між астрономічним середнім часом і атомним часом. Тому регулярно 31 грудня (а іноді і 30 червня) в самому кінці доби в підрахунок часу вноситься поправка.

Служба часу. Завданням служби часу є визначення і збереження точного часу та передача сигналів точного часу по радіо. Кожна астрономічна обсерваторія має свою службу часу, яка слідкує за правильним ходом і показами годинників, що є в обсерваторії.

В астрономічних обсерваторіях використовуються годинники різних конструкцій – стаціонарні (маятникові, кварцеві, молекулярні, атомні) і переносні (хронометри). Стаціонарні годинники живляться електричною енергією, а хронометри мають спіральну пружину і баланс. Хронометри завжди використовуються при астрономічних спостереженнях в експедиціях, а часто і в самих обсерваторіях.

Годинники і хронометри мають електричні контакти, до яких підключаються хронографи – прилади, що реєструють моменти часу. Конструкції хронографів дуже різноманітні. Вони можуть відразу друкувати на рухомій стрічці моменти часу, використовуючи числа. В кожній астрономічній обсерваторії є кілька годинників і хронографів. Одні з них встановлюються по зоряному часу, а інші – по середньому сонячному. Для цього годинники і хронометри ретельно регулюють. Однак ідеальне регулювання годинників неможливе, і збереження часу в будь-якій системі обрахунку зводиться до визначення поправки, тобто різниці між моментом точного часу і показами годинників в цей момент.

Календар. Уявіть собі, що було б, якби раптом не стало ні годинників, ні календарів. Як тоді взнати, скільки годин або який зараз місяць? З впевненістю розрізняти пори року було б особливо важко в тих частинах світу, де температура на протязі року змінюється на невеликі значення.

Якраз з такою проблемою зіткнулися люди в давнину. Але дуже швидко люди зрозуміли, що тіла на небі переміщуються в певній послідовності і що вони можуть використовувати ці переміщення та вимірювати хід часу. Древні люди будували на Землі споруди, які були точно вирівняні і узгоджені з рухом Сонця, Місяця та зірок.

Календарем прийнято називати певну систему лічби проміжків часу з поділом їх на екремі періоди – роки, місяці, тижні, дні. Слово “календар” походить від латинських слів “калео” – проголошую і “календаріум” – боргова книга. Перше нагадує про те, що в Давньому Римі (звідки до нас прийшов календар) початок кожного місяця проголошувався окремо, а друге – що там першого числа кожного місяця сплачували проценти за борги.

Астрономічним прообразами календарних одиниць – місяця і року – стали відповідно тривалості синодичного місяця S=29,53059 доби і тропічного року Т= 365, 24220 доби.

Залежно від своїх традицій, способу життя і релігійних уявлень люди в давнину розробили різні типи календарів: місячні, місячно-сонячні, сонячні.