1.2.3. Istinsko i srednje solarno vrijeme. Jednadžba vremena

1.2.4. Julijanski dani

1.2.5. Lokalno vrijeme na različitim meridijanima. Univerzalno, standardno i standardno vrijeme

1.2.6. Odnos srednjeg sunčevog i sideralnog vremena

1.2.7. Nepravilnost Zemljine rotacije

1.2.8. efemeridno vrijeme

1.2.9. atomsko vrijeme

1.2.10. Dinamičko i koordinatno vrijeme

1.2.11. Sustavi svjetskog vremena. UTC

1.2.12. Vrijeme satelitskih navigacijskih sustava

1.3. Astronomski čimbenici

1.3.1. Opće odredbe

1.3.2. Astronomska refrakcija

1.3.3. Paralaksa

1.3.4. Aberacija

1.3.5. Pravilno kretanje zvijezda

1.3.6. Gravitacijsko skretanje svjetlosti

1.3.7. Kretanje zemljinih polova

1.3.8. Promjena položaja osi svijeta u prostoru. Precesija

1.3.9. Promjena položaja osi svijeta u prostoru. Nutacija

1.3.10. Zajedničko računovodstvo za umanjenja

1.3.11. Proračun vidljivih položaja zvijezda

2. GEODETSKA ASTRONOMIJA

2.1. Predmet i zadaci geodetske astronomije

2.1.1. Korištenje astronomskih podataka u rješavanju problema geodezije

2.1.3. Suvremeni zadaci i izgledi za razvoj geodetske astronomije

2.2. Teorija metoda geodetske astronomije

2.2.2. Najpovoljniji uvjeti za određivanje vremena i zemljopisne širine u zenitalnim metodama astronomskih određivanja

2.3. Instrumentacija u geodetskoj astronomiji

2.3.1. Značajke instrumentacije u geodetskoj astronomiji

2.3.2. Astronomski teodoliti

2.3.3. Instrumenti za mjerenje i bilježenje vremena

2.4. Značajke promatranja svjetiljki u geodetskoj astronomiji. Redukcije astronomskih promatranja

2.4.1. Metode promatranja svjetiljki

2.4.2. Korekcije izmjerenih zenitnih udaljenosti

2.4.3. Korekcije izmjerenih horizontalnih smjerova

2.5. Pojam preciznih metoda astronomskih određivanja

2.5.1. Određivanje zemljopisne širine iz izmjerenih malih razlika u zenitnim udaljenostima parova zvijezda na meridijanu (metoda Talcott)

2.5.2. Metode za određivanje zemljopisne širine i dužine iz promatranja zvijezda na jednakim visinama (metode jednakih visina)

2.5.3. Određivanje astronomskog azimuta smjera prema zemaljskom objektu prema promatranjima Polara

2.6. Približne metode astronomskih određivanja

2.6.1. Približna određivanja azimuta zemaljskog objekta na temelju promatranja polarnog

2.6.2. Približna određivanja zemljopisne širine na temelju promatranja Polara

2.6.3. Približna određivanja zemljopisne dužine i azimuta iz izmjerenih udaljenosti solarnog zenita

2.6.4. Približna određivanja zemljopisne širine iz izmjerenih udaljenosti solarnog zenita

2.6.5. Određivanje smjernog kuta smjera prema zemaljskom objektu prema opažanjima svjetiljki

2.7. Zrakoplovna i nautička astronomija

3. ASTROMETRIJA

3.1. Problemi astrometrije i metode za njihovo rješavanje

3.1.1. Predmet i zadaci astrometrije

3.1.3. Sadašnje stanje i izgledi za razvoj astrometrije

3.2. Osnovni alati za astrometriju

3.2.2. Klasični astro-optički instrumenti

3.2.3. Moderni astronomski instrumenti

3.3. Izrada temeljnih i inercijskih koordinatnih sustava

3.3.1. Opće odredbe

3.3.2. Teorijske osnove za određivanje koordinata zvijezda i njihove promjene

3.3.3. Izgradnja temeljnog koordinatnog sustava

3.3.4. Izgradnja inercijalnog koordinatnog sustava

3.4.1. Postavljanje točne vremenske skale

3.4.2. Određivanje parametara orijentacije Zemlje

3.4.3. Organizacija službe vremena, učestalosti i određivanja parametara orijentacije Zemlje

3.5. Temeljne astronomske konstante

3.5.1. Opće odredbe

3.5.2. Klasifikacija temeljnih astronomskih konstanti

3.5.3. Međunarodni sustav astronomskih konstanti

REFERENCE

PRILOZI

1. Sustav temeljnih astronomskih konstanti IAU 1976

1.2. Mjerenje vremena u astronomiji

1.2.1. Opće odredbe

Jedna od zadaća geodetske astronomije, astrometrije i geodezije prostora je određivanje koordinata nebeska tijela u određenom trenutku. Konstrukciju astronomskih vremenskih ljestvica provode nacionalne vremenske službe i Međunarodni vremenski biro.

Sve poznate metode za konstruiranje kontinuiranih vremenskih skala temelje se na batch procesi, Na primjer:

- rotacija Zemlje oko svoje osi;

- Zemljina orbita oko Sunca;

- okret Mjeseca oko Zemlje u orbiti;

- njihanje njihalo pod djelovanjem gravitacije;

- elastične vibracije kristala kvarca pod djelovanjem izmjenične struje;

- elektromagnetske oscilacije molekula i atoma;

- radioaktivni raspad atomskih jezgri i drugi procesi.

Vremenski sustav se može postaviti sa sljedećim parametrima:

1) mehanizam - pojava koja osigurava periodično ponavljajući proces (na primjer, dnevna rotacija Zemlje);

2) razmjer - vremenski period za koji se proces ponavlja;

3) početna točka, nulta točka - trenutak početka ponavljanja procesa;

4) način računanja vremena.

U geodetskoj astronomiji koriste se astrometrija, nebeska mehanika, sustavi sideralnog i solarnog vremena, temeljeni na rotaciji Zemlje oko svoje osi. Ovo periodično kretanje je vrlo ujednačeno, nije vremenski ograničeno i kontinuirano tijekom cijelog postojanja čovječanstva.

Osim toga, u astrometriji i nebeskoj mehanici,

Efemeride i dinamički vremenski sustavi , kao ideal

struktura ujednačene vremenske skale;

Sustav atomsko vrijeme– praktična provedba idealno ujednačene vremenske skale.

1.2.2. zvjezdano vrijeme

Siderično vrijeme se označava sa s. Parametri sideralnog vremenskog sustava su:

1) mehanizam - rotacija Zemlje oko svoje osi;

2) skala - sideralni dan, jednak vremenskom intervalu između dva uzastopna gornja vrhunca točke proljetnog ekvinocija

v promatračka točka;

3) početna točka na nebeskoj sferi je točka proljetnog ekvinocija, nulta točka (početak zvjezdanog dana) je trenutak gornjeg vrhunca točke;

4) metoda brojanja. Mjera sideralnog vremena je satni kut točke

proljetni ekvinocij, t. Nemoguće ga je izmjeriti, ali izraz vrijedi za svaku zvijezdu

dakle, znajući pravu ascenziju zvijezde i izračunavajući njezin satni kut t, može se odrediti zvjezdano vrijeme s.

Razlikovati istinito, prosječno i kvazi-točno gama točke (razdvajanje je posljedica nutacije astronomskog faktora, vidi odlomak 1.3.9), u odnosu na koje se mjeri istinito, srednje i kvazi-istinito siderično vrijeme.

Za određivanje se koristi sideralni vremenski sustav zemljopisne koordinate točke na površini Zemlje i azimuti smjera prema zemaljskim objektima, prilikom proučavanja nepravilnosti dnevne rotacije Zemlje, prilikom uspostavljanja nultih točaka na skalama drugih sustava mjerenja vremena. Ovaj sustav, iako se široko koristi u astronomiji, u Svakidašnjica neugodno. Promjena dana i noći, zbog vidljivog dnevnog kretanja Sunca, stvara vrlo određen ciklus u ljudskom djelovanju na Zemlji. Stoga se računanje vremena dugo vremena temeljilo na dnevnom kretanju Sunca.

1.2.3. Istinsko i srednje solarno vrijeme. Jednadžba vremena

Pravi solarni vremenski sustav (ili pravo solarno vrijeme- m ) koristi se za astronomska ili geodetska promatranja Sunca. Parametri sustava:

1) mehanizam - rotacija Zemlje oko svoje osi;

2) mjerilo - pravi solarni dan- vremenski interval između dvije uzastopne niže kulminacije središta pravog Sunca;

3) početna točka - središte diska pravog Sunca - , nulta točka - prava ponoć, ili trenutak donje kulminacije središta diska pravog Sunca;

4) metoda brojanja. Mjera pravog sunčevog vremena je geocentrični satni kut pravog Sunca t plus 12 sati:

m = t + 12h .

Jedinica pravog solarnog vremena – sekunda, jednaka 1/86400 pravog sunčevog dana, ne zadovoljava osnovni zahtjev za jedinicom vremena – nije konstantna.

Razlozi nepostojanosti prave solarne vremenske skale su

1) neravnomjerno kretanje Sunca po ekliptici zbog eliptičnosti Zemljine putanje;

2) neravnomjerno povećanje izravnog uzlaza Sunca tijekom godine, budući da je Sunce na ekliptici, nagnuto prema nebeskom ekvatoru pod kutom od približno 23,50.

Zbog tih razloga korištenje sustava pravog sunčevog vremena u praksi je nezgodno. Prijelaz na jednoliku solarnu vremensku skalu događa se u dvije faze.

Faza 1 prijelaz na lutku srednje ekliptično sunce. Na dan-

U ovoj fazi isključeno je neravnomjerno kretanje Sunca duž ekliptike. Neravnomjerno gibanje u eliptičnoj orbiti zamjenjuje se ujednačeno kretanje u kružnoj orbiti. Pravo Sunce i srednje ekliptično Sunce poklapaju se kada Zemlja prolazi kroz perihel i afel svoje orbite.

Faza 2 prijelaz na srednje ekvatorijalno sunce, krećući se jednako

numerirani duž nebeskog ekvatora. Ovdje je isključen neravnomjeran porast pravog uspona Sunca, zbog nagiba ekliptike. Pravo Sunce i srednje ekvatorijalno Sunce istovremeno prolaze točke proljetnog i jesenskog ekvinocija.

Kao rezultat ovih radnji, novi sustav mjerenja vremena - srednje solarno vrijeme.

Srednje solarno vrijeme se označava sa m. Parametri srednjeg sunčevog vremenskog sustava su:

1) mehanizam - rotacija Zemlje oko svoje osi;

2) skala - prosječni dan - vremenski interval između dva uzastopna niža vrhunca prosječnog ekvatorijalnog Sunca  eq ;

3) početna točka - srednje ekvatorijalno Sunce equiv , nullpoint - srednja ponoć , ili trenutak donjeg vrhunca srednjeg ekvatorijalnog Sunca;

4) metoda brojanja. Mjera srednjeg vremena je geocentrični satni kut srednjeg ekvatorijalnog Sunca t ekvivalent plus 12 sati.

m = t ekviv + 12h.

Nemoguće je odrediti srednje sunčevo vrijeme izravno iz promatranja, budući da je srednje ekvatorijalno Sunce fiktivna točka na nebeskoj sferi. Srednje solarno vrijeme izračunava se iz pravog sunčevog vremena, određenog iz promatranja pravog sunca. Razlika između pravog sunčevog vremena m i srednjeg sunčevog vremena m naziva se jednadžba vremena i označava se:

M - m = t - t sr.eq. .

Jednadžbu vremena izražavaju dvije sinusoide s godišnjim i polugodišnjim

nova razdoblja:

1 + 2 -7,7m sin (l + 790 )+ 9,5m sin 2l,

gdje je l ekliptička dužina srednjeg ekliptičkog Sunca.

Graf je krivulja s dva maksimuma i dva minimuma, koja u kartezijanskom pravokutnom koordinatnom sustavu ima oblik prikazan na sl. 1.18.

sl.1.18. Grafikon jednadžbe vremena

Vrijednosti jednadžbe vremena kreću se od +14m do –16m.

U Astronomskom ljetopisu za svaki datum je data vrijednost E, jednaka

E \u003d + 12 h.

S zadanu vrijednost, odnos između srednjeg sunčevog vremena i satnog kuta pravog Sunca određen je izrazom

m = t -E.

1.2.4. Julijanski dani

Prilikom preciznog određivanja brojčane vrijednosti vremenskog intervala između dva udaljena datuma, prikladno je koristiti kontinuirano brojanje dana, koje se u astronomiji naziva Julijanski dani.

Početak računanja julijanskih dana je srednje podne po Greenwichu 1. siječnja 4713. godine prije Krista, od početka ovog razdoblja prosječni sunčev dan se broji i broji tako da svaki kalendarski datum odgovara određenom julijanskom danu, skraćeno JD. Dakle, epoha 1900, siječanj 0.12h UT odgovara julijanskom datumu JD 2415020.0, a epoha 2000., 1. siječnja, 12h UT - JD2451545.0.

Metodologija 5. lekcije
"Vrijeme i kalendar"

Svrha lekcije: formiranje sustava pojmova praktične astrometrije o metodama i alatima za mjerenje, brojanje i pohranjivanje vremena.

Ciljevi učenja:
Opće obrazovanje: formiranje pojmova:

Praktična astrometrija o: 1) astronomskim metodama, instrumentima i mjernim jedinicama, računanju i vođenju vremena, kalendarima i kronologiji; 2) određivanje zemljopisnih koordinata (dužine) područja prema podacima astrometrijskih promatranja;

O kozmičkim pojavama: rotacija Zemlje oko Sunca, rotacija Mjeseca oko Zemlje i rotacija Zemlje oko svoje osi i njihove posljedice - nebeske pojave: izlazak, zalazak sunca, dnevno i godišnje vidljivo kretanje i kulminacije svjetiljke (Sunce, Mjesec i zvijezde), promjena faza Mjeseca .

Obrazovni: formiranje znanstvenog svjetonazora i ateističkog obrazovanja tijekom upoznavanja povijesti ljudskog znanja, s glavnim vrstama kalendara i kronoloških sustava; razotkrivanje praznovjerja povezanih s konceptima "prijestupne godine" i prijevodom datuma julijanskog i gregorijanskog kalendara; veleučilišno i radno obrazovanje u izlaganju gradiva o instrumentima za mjerenje i pohranjivanje vremena (sati), kalendarima i kronološkim sustavima i o praktične načine primjena astrometrijskog znanja.

Razvijanje: formiranje vještina: rješavanje zadataka za izračunavanje vremena i datuma kronologije i prijenos vremena iz jednog sustava pohrane i računa u drugi; izvoditi vježbe primjene osnovnih formula praktične astrometrije; koristiti mobilnu kartu zvjezdanog neba, priručnike i Astronomski kalendar za određivanje položaja i uvjeta vidljivosti nebeskih tijela i tijeka nebeskih pojava; odrediti zemljopisne koordinate (dužinu) područja prema astronomskim opažanjima.

Učenici bi trebali znati:

1) uzroci svakodnevno promatranih nebeskih pojava nastalih okretanjem Mjeseca oko Zemlje (promjena Mjesečevih faza, prividno kretanje Mjeseca u nebeskoj sferi);
2) odnos trajanja pojedinih kozmičkih i nebeskih pojava s jedinicama i metodama mjerenja, računanja i pohranjivanja vremena i kalendara;
3) vremenske jedinice: efemerida sekunda; dan (zvjezdani, pravi i srednji solarni); tjedan; mjesec (sinodički i siderički); godine (zvjezdane i tropske);
4) formule koje izražavaju povezanost vremena: sveopće, dekret, mjesno, ljeto;
5) alati i metode za mjerenje vremena: glavne vrste satova (solarni, vodeni, vatreni, mehanički, kvarcni, elektronički) i pravila za njihovu uporabu za mjerenje i pohranjivanje vremena;
6) glavne vrste kalendara: lunarni, lunisolarni, solarni (julijanski i gregorijanski) i osnove kronologije;
7) osnovni pojmovi praktične astrometrije: principi određivanja vremena i zemljopisnih koordinata područja prema astronomskim promatranjima.
8) astronomske veličine: geografske koordinate rodnom gradu; vremenske jedinice: efemeroidna sekunda; dan (zvjezdani i srednji solarni); mjesec (sinodički i siderički); godina (tropska) i duljina godine u glavnim vrstama kalendara (lunarni, lunisolarni, solarni julijanski i gregorijanski); brojevi vremenske zone Moskve i rodnog grada.

Učenici bi trebali biti u mogućnosti:

1) Koristite generalizirani plan za proučavanje kozmičkih i nebeskih pojava.
2) Krećite se terenom po mjesecu.
3) Zadatke vezane uz pretvorbu vremenskih jedinica iz jednog sustava brojanja u drugi riješiti formulama koje izražavaju odnos: a) između sideralnog i srednjeg sunčevog vremena; b) Svjetsko, dnevno, lokalno, ljetno računanje vremena i korištenje karte vremenskih zona; c) između različitih sustava obračuna.
4) Riješite zadatke za određivanje zemljopisnih koordinata mjesta i vremena promatranja.

Vizualna pomagala i demonstracije:

Fragmenti filma "Praktične primjene astronomije".

Fragmenti filmskih traka "Vidljivo kretanje nebeskih tijela"; "Razvoj ideja o Svemiru"; "Kako je astronomija opovrgla religijske ideje o svemiru".

Uređaji i alati: zemljopisni globus; karta vremenskih zona; gnomon i ekvatorijalni sunčani sat, pješčani sat, vodeni sat (s ujednačenom i neujednačenom ljestvicom); svijeća s pregradama kao model vatrogasnog sata, mehaničkog, kvarcnog i elektroničkog sata.

Crteži, dijagrami, fotografije: promjena mjesečevih faza, unutarnje strukture i principa rada mehaničkih (njihalo i opruga), kvarcnih i elektronskih satova, atomskog vremenskog standarda.

Domaća zadaća:

1. Proučite gradivo udžbenika:
B.A. Vorontsov-Velyaminova: §§ 6(1), 7.
E.P. Levitan: § 6; zadaci 1, 4, 7
A.V. Zasova, E.V. Kononovich: §§ 4(1); 6; vježba 6.6 (2.3)

2. Dovršite zadatke iz zbirke zadataka Vorontsov-Velyaminov B.A. : 113; 115; 124; 125.

Plan učenja

Faze lekcije		Metode prezentacije	Vrijeme, min
	Provjera i ažuriranje znanja	Frontalna anketa, razgovor
	Formiranje pojmova o vremenu, mjernim jedinicama i brojanju vremena, na temelju trajanja prostornih pojava, odnosa između različitih "vremena" i vremenskih zona	Predavanje	7-10
	Upoznavanje učenika s metodama za određivanje zemljopisne dužine područja prema astronomskim promatranjima	Razgovor, predavanje	10-12
	Formiranje pojmova o alatima za mjerenje, brojanje i pohranjivanje vremena - sati i o atomskom standardu vremena	Predavanje	7-10
	Formiranje pojmova o glavnim vrstama kalendara i kronoloških sustava	Predavanje, razgovor	7-10
	Rješavanje problema	Rad za pločom, samostalno rješavanje zadataka u bilježnici
	Sažimanje obrađenog gradiva, sažimanje lekcije, domaća zadaća

Način izlaganja gradiva

Na početku sata potrebno je provjeriti znanja stečena u prethodna tri sata, dopuniti gradivo namijenjeno učenju pitanjima i zadacima tijekom frontalnog istraživanja i razgovora s učenicima. Neki učenici izvode programirane zadatke, rješavajući probleme vezane uz korištenje pokretne karte zvjezdanog neba (slično zadacima zadataka 1-3).

Brojna pitanja o uzrocima nebeskih pojava, glavnim crtama i točkama nebeske sfere, sazviježđa, uvjetima vidljivosti svjetiljki itd. odgovara pitanjima postavljenim na početku prethodne lekcije. Oni su dopunjeni pitanjima:

1. Definirajte pojmove "sjaj zvijezde" i "veličina". Što znaš o skali magnitude? Što određuje sjaj zvijezda? Napišite Pogsonovu formulu na ploču.

2. Što znaš o horizontalnom nebeskom koordinatnom sustavu? Čemu služi? Koje su ravnine i linije glavne u ovom sustavu? Što je: visina svjetiljke? Udaljenost Sunca u zenitu? Azimut sunca? Koje su prednosti i nedostaci ovog nebeskog koordinatnog sustava?

3. Što znate o I ekvatorijalnom nebeskom koordinatnom sustavu? Čemu služi? Koje su ravnine i linije glavne u ovom sustavu? Što je: deklinacija svjetiljka? Polarna udaljenost? Satni kut sunca? Koje su prednosti i nedostaci ovog nebeskog koordinatnog sustava?

4. Što znate o II ekvatorijalnom nebeskom koordinatnom sustavu? Čemu služi? Koje su ravnine i linije glavne u ovom sustavu? Što je pravi uspon zvijezde? Koje su prednosti i nedostaci ovog nebeskog koordinatnog sustava?

1) Kako se kretati terenom po Suncu? Uz zvijezdu Sjevernjaču?
2) Kako odrediti geografska širina teren iz astronomskih promatranja?

Relevantni programski zadaci:

1) Zbirka zadataka G.P. Subbotina, zadaci NN 46-47; 54-56; 71-72 (prikaz, stručni).
2) Zbirka zadataka E.P. Razbijena, zadaci NN 4-1; 5-1; 5-6; 5-7 (prikaz, stručni).
3) Strout E.K. : ispitni radovi NN 1-2 teme "Praktični temelji astronomije" (pretvoreni u programabilni kao rezultat rada nastavnika).

U prvoj fazi lekcije u obliku predavanja, formiranje pojmova vremena, mjernih jedinica i brojanja vremena na temelju trajanja kozmičkih pojava (rotacija Zemlje oko svoje osi, revolucija Mjesec oko Zemlje i rotacija Mjeseca oko Sunca), veza između različitih "vremena" i satnih pojaseva. Smatramo nužnim učenicima dati opći pojam sideralnog vremena.

Učenici trebaju obratiti pažnju na:

1. Duljina dana i godine ovisi o referentnom okviru u kojem se razmatra Zemljino gibanje (bilo da je povezano s fiksne zvijezde, Sunce itd.). Izbor referentnog sustava odražava se u nazivu jedinice vremena.

2. Trajanje jedinica brojanja vremena povezano je s uvjetima vidljivosti (kulminacija) nebeskih tijela.

3. Do uvođenja standarda atomskog vremena u znanost došlo je zbog neujednačenosti Zemljine rotacije, što je otkriveno s povećanjem točnosti sata.

4. Uvođenje standardnog vremena posljedica je potrebe koordinacije gospodarskih aktivnosti na području definiranom granicama vremenskih zona. Raširena svakodnevna pogreška je poistovjećivanje lokalnog vremena s ljetnim računanjem vremena.

1. Vrijeme. Mjerne jedinice i vrijeme brojanja

Vrijeme je glavna fizička veličina koja karakterizira uzastopnu promjenu pojava i stanja materije, trajanje njihovog postojanja.

Povijesno gledano, sve osnovne i izvedene jedinice vremena određuju se na temelju astronomskih promatranja tijeka nebeskih pojava, zbog: rotacije Zemlje oko svoje osi, rotacije Mjeseca oko Zemlje i rotacije Zemlje. oko Sunca. Za mjerenje i izračunavanje vremena u astrometriji koriste se različitim sustavima referenca povezana s određenim nebeskim tijelima ili određenim točkama nebeske sfere. Najrasprostranjeniji su:

1. "zvjezdani"vrijeme povezano s kretanjem zvijezda na nebeskoj sferi. Izmjereno satnim kutom točke proljetnog ekvinocija: S \u003d t ^; t \u003d S - a

2. "Solarni"vrijeme povezano: s prividnim kretanjem središta Sunčevog diska duž ekliptike (pravo solarno vrijeme) ili kretanjem "prosječnog Sunca" - zamišljene točke koja se ravnomjerno kreće duž nebeskog ekvatora u istom vremenskom intervalu kao i pravi Sunce (prosječno solarno vrijeme).

S uvođenjem 1967. standarda za atomsko vrijeme i međunarodnog SI sustava, atomska sekunda se koristi u fizici.

drugo - fizička veličina, brojčano jednako 9192631770 razdoblja zračenja koje odgovaraju prijelazu između hiperfinih razina osnovnog stanja atoma cezija-133.

Sva navedena "vremena" su međusobno usklađena posebnim izračunima. U svakodnevnom životu koristi se srednje sunčevo vrijeme.

Određivanje točnog vremena, njegovo pohranjivanje i prijenos putem radija čine rad Vremenske službe koja postoji u svim razvijenim zemljama svijeta, uključujući i Rusiju.

Osnovna jedinica sideralnog, pravog i srednjeg sunčevog vremena je dan. Sideralne, srednje solarne i druge sekunde dobivaju se dijeljenjem odgovarajućeg dana s 86400 (24 h´ 60 m´ 60 s).

Dan je postao prva jedinica za mjerenje vremena prije više od 50.000 godina.

Dan je vremenski period tijekom kojeg Zemlja napravi jedan potpuni okret oko svoje osi u odnosu na bilo koji orijentir.

Siderični dan - period rotacije Zemlje oko svoje osi u odnosu na nepokretne zvijezde, definira se kao vremenski interval između dva uzastopna gornja vrhunca proljetnog ekvinocija.

Pravi solarni dan - razdoblje rotacije Zemlje oko svoje osi u odnosu na središte solarnog diska, definirano kao vremenski interval između dvije uzastopne kulminacije istog imena središta solarnog diska.

Zbog činjenice da je ekliptika nagnuta prema nebeskom ekvatoru pod kutom od 23º 26¢, a Zemlja se okreće oko Sunca po eliptičnoj (malo izduženoj) orbiti, brzina prividnog kretanja Sunca u nebeskoj sferi i stoga će se trajanje pravog sunčevog dana stalno mijenjati tijekom cijele godine: najbrže u blizini ekvinocija (ožujak, rujan), najsporije u blizini solsticija (lipanj, siječanj).

Kako bi se pojednostavilo računanje vremena u astronomiji, uveden je koncept srednjeg sunčevog dana – razdoblja rotacije Zemlje oko svoje osi u odnosu na “srednje Sunce”.

Srednji sunčev dan definira se kao vremenski interval između dva uzastopna vrhunca istog imena "srednjeg Sunca".

Prosječni solarni dan je 3 m 55,009 s kraći od zvjezdanog dana.

24 h 00 m 00 s sideralnog vremena jednako su 23 h 56 m 4,09 s srednjeg sunčevog vremena.

Zbog određenosti teorijskih proračuna, prihvaćeno je efemerida (tablica) sekunda jednaka srednjoj solarnoj sekundi 0. siječnja 1900. u 12 sati jednako trenutnom vremenu, nevezano za rotaciju Zemlje. Prije oko 35.000 godina ljudi su primijetili periodičnu promjenu izgleda mjeseca – promjenu mjesečevih faza. Faza F nebesko tijelo (Mjesec, planeti itd.) određeno je omjerom najveće širine osvijetljenog dijela diska d¢ na njegov promjer D: . Crta terminator razdvaja tamni i svijetli dio diska svjetiljke.

Riža. 32. Mijenjanje mjesečevih faza

Mjesec se kreće oko Zemlje u istom smjeru u kojem Zemlja rotira oko svoje osi: od zapada prema istoku. Prikaz ovog kretanja je prividno kretanje Mjeseca na pozadini zvijezda prema rotaciji neba. Mjesec se svaki dan pomiče prema istoku za 13° u odnosu na zvijezde i puni krug za 27,3 dana. Tako je ustanovljena druga mjera vremena nakon dana - mjesec(slika 32).

Siderični (zvjezdani) lunarni mjesec- vremenski period tijekom kojeg mjesec napravi jedan potpuni okret oko Zemlje u odnosu na nepokretne zvijezde. Jednako 27 d 07 h 43 m 11,47 s .

Sinodički (kalendarski) lunarni mjesec - vremenski interval između dviju uzastopnih faza istog imena (obično mladih mjeseca) Mjeseca. Jednako je 29 d 12 h 44 m 2,78 s .

Riža. 33. Načini na koje se možete usredotočiti teren na mjesecu

Sveukupnost fenomena vidljivog kretanja Mjeseca na pozadini zvijezda i promjena mjesečevih faza omogućuje navigaciju Mjesecom na tlu (slika 33). Mjesec se pojavljuje kao uski polumjesec na zapadu i nestaje u zrakama jutarnje zore s istim uskim polumjesecom na istoku. Mentalno pričvrstite ravnu liniju lijevo od polumjeseca. Na nebu možemo pročitati ili slovo "P" - "raste", "rogovi" mjeseca okrenuti su ulijevo - mjesec je vidljiv na zapadu; ili slovo "C" - "stari", "rogovi" mjeseca su okrenuti udesno - mjesec je vidljiv na istoku. Na punom mjesecu mjesec je vidljiv na jugu u ponoć.

Kao rezultat mnogih mjeseci promatranja promjene položaja Sunca iznad horizonta, nastala je treća mjera vremena - godina.

Godina je vremenski period tijekom kojeg Zemlja napravi jedan potpuni okret oko Sunca u odnosu na bilo koju referentnu točku (točku).

Sideralna godina je siderično (zvjezdano) razdoblje Zemljine revolucije oko Sunca, jednako 365,256320 ... srednjih sunčevih dana.

Anomalistička godina - vremenski interval između dva uzastopna prolaska prosječnog Sunca kroz točku njegove orbite (obično perihel), jednak je 365,259641 ... srednjih sunčevih dana.

Tropska godina je vremenski interval između dva uzastopna prolaska prosječnog Sunca kroz proljetni ekvinocij, jednak 365,2422 ... srednjih sunčevih dana ili 365 d 05 h 48 m 46,1 s.

Univerzalno vrijeme definirano je kao lokalno srednje solarno vrijeme na nultom (Greenwich) meridijanu.

Površina Zemlje podijeljena je na 24 područja, omeđena meridijanima - Vremenske zone. Nulta vremenska zona nalazi se simetrično u odnosu na nulti (Greenwich) meridijan. Pojasevi su numerirani od 0 do 23 od zapada prema istoku. Prave granice pojaseva usklađene su s administrativnim granicama okruga, regija ili država. Središnji meridijani vremenskih zona udaljeni su točno 15º (1 sat), pa se pri pomicanju iz jedne vremenske zone u drugu vrijeme mijenja za cijeli broj sati, a broj minuta i sekundi se ne mijenja. Novi kalendarski dan (i Nova godina) početi u datumske linije(demarkaciona linija), prolazeći uglavnom duž meridijana od 180º istočne zemljopisne dužine u blizini sjeveroistočne granice Ruska Federacija. Zapadno od datumske crte, dan u mjesecu je uvijek jedan više nego istočno od njega. Prilikom prelaska ove crte od zapada prema istoku, kalendarski broj se smanjuje za jedan, a pri prelasku crte od istoka prema zapadu, kalendarski broj se povećava za jedan, čime se eliminira greška u računanju vremena prilikom putovanja oko svijeta i premještanja ljudi iz Istočne do zapadne hemisfere Zemlje.

Standardno vrijeme određuje se formulom:
T n = T 0 + n , gdje T 0 - univerzalno vrijeme; n- broj vremenske zone.

Ljetno računanje vremena je standardno vrijeme, promijenjeno u cijeli broj sati vladinom uredbom. Za Rusiju je to jednako pojasu, plus 1 sat.

Moskovsko vrijeme - standardno vrijeme druge vremenske zone (plus 1 sat):
Tm \u003d T 0 + 3 (sati).

Ljetno računanje vremena - standardno vrijeme, mijenja se za dodatnih plus 1 sat prema vladinom nalogu za razdoblje ljetnog računanja vremena radi uštede energije.

Zbog rotacije Zemlje, razlika između trenutaka početka podneva ili kulminacije zvijezda s poznatim ekvatorskim koordinatama u 2 točke jednaka je razlici geografskih dužina točaka, što omogućuje određivanje zemljopisnu dužinu određene točke iz astronomskih promatranja Sunca i drugih svjetiljki i, obrnuto, lokalno vrijeme u bilo kojoj točki s poznatom zemljopisnom dužinom.

Zemljopisna zemljopisna dužina područja mjeri se istočno od "nulte" (Greenwich) meridijana i brojčano je jednaka vremenskom intervalu između vrhunaca istog imena istog svjetiljka na grinwičkom meridijanu i na točki promatranja: , gdje je S- siderično vrijeme u točki s danom zemljopisnom širinom, S 0 - siderično vrijeme na nultom meridijanu. Izraženo u stupnjevima ili satima, minutama i sekundama.

Da bi se odredila zemljopisna zemljopisna dužina područja, potrebno je odrediti trenutak vrhunca bilo kojeg svjetiljka (obično Sunca) s poznatim ekvatorijalnim koordinatama. Prevodeći uz pomoć posebnih tablica ili kalkulatora vrijeme promatranja od srednje sunčeve do zvjezdane i znajući iz priručnika vrijeme kulminacije ove svjetiljke na grinwičkom meridijanu, lako možemo odrediti geografsku dužinu područja . Jedina poteškoća u izračunima je točna konverzija jedinica vremena iz jednog sustava u drugi. Trenutak kulminacije ne može se "čuvati": dovoljno je odrediti visinu (zenitnu udaljenost) svjetiljke u bilo kojem točno određenom trenutku vremena, ali će izračuni biti prilično komplicirani.

U drugoj fazi sata učenici se upoznaju sa uređajima za mjerenje, pohranjivanje i brojanje vremena – sati. Očitanja sata služe kao referenca s kojom se vremenski intervali mogu usporediti. Učenici trebaju obratiti pozornost na činjenicu da je potreba za točnim određivanjem trenutaka i vremenskih intervala potaknula razvoj astronomije i fizike: sve do sredine dvadesetog stoljeća astronomske metode mjerenja, pohranjivanja vremena i vremenskih standarda bile su temelj svjetske Vremenske službe. Točnost sata kontrolirana je astronomskim promatranjima. Trenutno je razvoj fizike doveo do stvaranja točnijih metoda za određivanje i standarda vremena, koje su astronomi počeli koristiti za proučavanje fenomena koji su bili u osnovi prijašnjih metoda mjerenja vremena.

Materijal je prezentiran u obliku predavanja, popraćen demonstracijama principa rada i unutarnje strukture sata. različite vrste.

2. Uređaji za mjerenje i pohranjivanje vremena

Čak je i u starom Babilonu solarni dan bio podijeljen na 24 sata (360°: 24 = 15°). Kasnije je svaki sat podijeljen na 60 minuta, a svaka minuta na 60 sekundi.

Prvi instrumenti za mjerenje vremena bili su sunčani satovi. Najjednostavniji sunčani sat - gnomon- predstavljaju okomiti stup u središtu vodoravne platforme s pregradama (slika 34). Sjena iz gnomona opisuje složenu krivulju koja ovisi o visini Sunca i mijenja se iz dana u dan ovisno o položaju Sunca na ekliptici, mijenja se i brzina sjene. Sunčani sat ne zahtijeva navijanje, ne staje i uvijek radi ispravno. naginjući mjesto tako da pol iz gnomona bude usmjeren na pol svijeta, dobivamo ekvatorijalni sunčani sat u kojem je brzina sjene ujednačena (sl. 35).

Riža. 34. Horizontalni sunčani sat. Kutovi koji odgovaraju svakom satu imaju drugačiju vrijednost i izračunavaju se po formuli: , gdje je a kut između podnevne linije (projekcija nebeskog meridijana na horizontalnu plohu) i smjera prema brojevima 6, 8, 10... koji označavaju sate; j je geografska širina mjesta; h - satni kut Sunca (15º, 30º, 45º)

Riža. 35. Ekvatorijalni sunčani sat. Svaki sat na brojčaniku odgovara kutu od 15 stupnjeva.

Za mjerenje vremena noću i po lošem vremenu izmišljeni su pješčani satovi, vatreni i vodeni satovi.

Pješčani satovi su jednostavnog dizajna i točni, ali glomazni i "navijaju" samo na kratko.

Vatreni sat je spirala ili štap od zapaljive tvari s primijenjenim podjelama. U staroj Kini nastajale su smjese koje su mjesecima gorjele bez stalnog nadzora. Nedostaci ovih satova su: niska točnost (ovisnost brzine gorenja o sastavu tvari i vremenskim prilikama) i složenost izrade (sl. 36).

Vodeni satovi (clepsydra) korišteni su u svim zemljama drevni svijet(Slika 37 a, b).

Mehanički satovi s utezima i kotačima izumljeni su u X-XI stoljeću. U Rusiji je prvi mehanički toranj sat postavio u Moskovskom Kremlju 1404. godine monah Lazar Sorbin. sat s njihalom izumio je 1657. nizozemski fizičar i astronom H. Huygens. Mehanički sat s oprugom izumljen je u 18. stoljeću. U 30-im godinama našeg stoljeća izumljeni su kvarcni satovi. Godine 1954. u SSSR-u je nastala ideja za stvaranje atomski sat- "Državni primarni standard vremena i frekvencije". Instalirani su u istraživačkom institutu u blizini Moskve i davali su slučajnu pogrešku od 1 sekunde svakih 500.000 godina.

Još točniji atomski (optički) standard vremena stvoren je u SSSR-u 1978. godine. Greška od 1 sekunde javlja se svakih 10.000.000 godina!

Uz pomoć ovih i mnogih drugih modernih fizikalnih instrumenata bilo je moguće s vrlo visokom točnošću odrediti vrijednosti osnovnih i izvedenih jedinica vremena. Pročišćene su mnoge karakteristike vidljivog i pravog kretanja kozmičkih tijela, otkriveni su novi kozmički fenomeni, uključujući promjene u brzini Zemljine rotacije oko svoje osi za 0,01-1 sekundu tijekom godine.

3. Kalendari. kronologija

Kalendar je kontinuirani brojevni sustav za velika vremenska razdoblja, koji se temelji na periodičnosti prirodnih pojava, što se posebno jasno očituje u nebeskim pojavama (kretanju nebeskih tijela). Cijela stoljetna povijest ljudske kulture neraskidivo je povezana s kalendarom.

Potreba za kalendarima pojavila se u tako ekstremnoj antici, kada ljudi još nisu mogli čitati i pisati. Kalendari su određivali početak proljeća, ljeta, jeseni i zime, razdoblja cvatnje biljaka, sazrijevanja plodova, sakupljanje ljekovitog bilja, promjene u ponašanju i životu životinja, promjene vremena, vrijeme poljoprivrednih radova i još mnogo toga. . Kalendari odgovaraju na pitanja: "Koji je danas datum?", "Koji dan u tjednu?", "Kada se dogodio ovaj ili onaj događaj?" i omogućuju vam da regulirate i planirate život i ekonomska aktivnost narod.

Postoje tri glavne vrste kalendara:

1. lunarni kalendar, koji se temelji na sinodičkom lunarnom mjesecu s trajanjem od 29,5 srednjih sunčevih dana. Nastao je prije više od 30.000 godina. Lunarna godina kalendara sadrži 354 (355) dana (11,25 dana kraće od solarne godine) i podijeljena je na 12 mjeseci od po 30 (neparnih) i 29 (parnih) dana (u muslimanskom kalendaru se zovu: Muharem, Safar, Rabi al-awwal, rabi al-sani, jumada al-ulya, jumada al-akhira, rajab, shaban, ramadan, shawwal, zul-qaada, zhul-hijra). Budući da je kalendarski mjesec 0,0306 dana kraći od sinodskog mjeseca i da za 30 godina razlika između njih doseže 11 dana, u arapski lunarnom kalendaru u svakom ciklusu od 30 godina, postoji 19 "jednostavnih" godina od 354 dana i 11 "prijestupnih godina" od 355 dana (2., 5., 7., 10., 13., 16., 18., 21., 24., 26., 29. godine svakog ciklusa). turski lunarni kalendar je manje točan: u njegovom 8-godišnjem ciklusu ima 5 "jednostavnih" i 3 "prijestupne" godine. Datum Nove godine nije fiksiran (pomiče se polako iz godine u godinu): na primjer, 1421. hidžretska godina počela je 6. travnja 2000., a završit će 25. ožujka 2001. godine. Mjesečev kalendar usvojena kao vjerska i državna u muslimanskim državama Afganistanu, Iraku, Iranu, Pakistanu, UAR-u i dr. Za planiranje i reguliranje gospodarskih djelatnosti paralelno se koriste solarni i lunarno-solarni kalendar.

2.solarni kalendar na temelju tropske godine. Nastao je prije više od 6000 godina. Trenutno je prihvaćen kao svjetski kalendar.

Julijanski solarni kalendar "starog stila" sadrži 365,25 dana. Dizajnirao aleksandrijski astronom Sosigenes, a uveo ga je car Julije Cezar u Stari Rim godine 46. pr a zatim se proširio po cijelom svijetu. U Rusiji je usvojen 988. godine. U julijanskom kalendaru duljina godine definirana je kao 365,25 dana; tri "jednostavne" godine imaju 365 dana, jedna prijestupna godina - 366 dana. U godini ima 12 mjeseci od po 30 i 31 dan (osim veljače). Julijanska godina je 11 minuta 13,9 sekundi iza tropske godine. Za 1500 godina njegove primjene nakupila se greška od 10 dana.

V gregorijanski solarni kalendar "novi stil" dužina godine je 365 242 500 dana. Godine 1582. julijanski kalendar reformirao je papa Grgur XIII u skladu s projektom talijanskog matematičara Luigija Lilia Garallija (1520.-1576.). Brojanje dana pomaknuto je za 10 dana naprijed i dogovoreno je da se svako stoljeće koje nije djeljivo s 4 bez ostatka: 1700., 1800., 1900., 2100. itd., ne smije smatrati prijestupnom godinom. Time se ispravlja greška od 3 dana na svakih 400 godina. Pogreška od 1 dana "prekorači" za 2735 godina. Nova stoljeća i tisućljeća počinju 1. siječnja "prve" godine određenog stoljeća i tisućljeća: dakle, XXI stoljeće i III tisućljeće naše ere (AD) počet će 1. siječnja 2001. prema gregorijanskom kalendaru.

Kod nas se prije revolucije koristio julijanski kalendar "starog stila", čija je pogreška do 1917. godine iznosila 13 dana. Godine 1918. u zemlji je uveden svjetski poznati gregorijanski kalendar "novog stila" i svi su datumi pomaknuti 13 dana unaprijed.

Pretvorba datuma iz julijanskog kalendara u gregorijanski kalendar se provodi prema formuli: , gdje je T G i T YU- datumi prema gregorijanskom i julijanskom kalendaru; n je cijeli broj dana, S je broj cijelih stoljeća koji su prošli, S 1 je najbliži broj stoljeća, višekratnik četiri.

Druge vrste solarnih kalendara su:

perzijski kalendar, koji je odredio trajanje tropske godine na 365,24242 dana; 33-godišnji ciklus uključuje 25 "jednostavnih" i 8 "prijestupnih" godina. Puno točniji od gregorijanskog: greška od 1 godine "prekorači" 4500 godina. Dizajnirao Omar Khayyam 1079. godine; koristio se na području Perzije i niza drugih država do sredine 19. stoljeća.

Koptski kalendar sličan je julijanskom: u godini ima 12 mjeseci od 30 dana; nakon 12 mjeseci u "jednostavnoj" godini dodaje se 5, u "prijestupnoj" godini - 6 dodatnih dana. Koristi se u Etiopiji i nekim drugim državama (Egipat, Sudan, Turska itd.) na području Kopta.

3.lunisolarni kalendar, u kojem je gibanje Mjeseca u skladu s godišnjim gibanjem Sunca. Godina se sastoji od 12 lunarnih mjeseci od po 29 i 30 dana, kojima se povremeno dodaju "prijestupne" godine kako bi se uračunalo kretanje Sunca, što sadrži dodatni 13. mjesec. Kao rezultat toga, "jednostavne" godine traju 353, 354, 355 dana, a "prijestupne godine" - 383, 384 ili 385 dana. Nastao je početkom 1. tisućljeća prije Krista, koristio se u staroj Kini, Indiji, Babilonu, Judeji, Grčkoj, Rimu. Trenutno je usvojen u Izraelu (početak godine pada na različite dane između 6. rujna i 5. listopada) i koristi se, uz državni, u zemljama jugoistočne Azije (Vijetnam, Kina itd.).

Uz gore opisane glavne vrste kalendara, stvoreni su i još uvijek se koriste u nekim dijelovima Zemlje, uzimajući u obzir prividno kretanje planeta u nebeskoj sferi.

Istočni lunisolarno-planetarni 60 godina star kalendar na temelju periodičnosti kretanja Sunca, Mjeseca i planeta Jupitera i Saturna. Nastala je početkom II tisućljeća pr. u istočnoj i jugoistočnoj Aziji. Trenutno se koristi u Kini, Koreji, Mongoliji, Japanu i nekim drugim zemljama u regiji.

U 60-godišnjem ciklusu modernog istočnog kalendara ima 21912 dana (u prvih 12 godina ima 4371 dan; u drugom i četvrtom - 4400 i 4401 dan; u trećem i petom - 4370 dana). Ovo vremensko razdoblje odgovara dvama 30-godišnjim ciklusima Saturna (jednako sideralnim razdobljima njegove revolucije T Saturn \u003d 29,46 » 30 godina), otprilike tri 19-godišnja lunisolarna ciklusa, pet 12-godišnjih ciklusa Jupitera (jednako sideralnim razdobljima njegove revolucije T Jupiter= 11,86 » 12 godina) i pet 12-godišnjih lunarnih ciklusa. Broj dana u godini nije stalan i može biti 353, 354, 355 dana u "jednostavnim" godinama, 383, 384, 385 dana u prijestupnoj godini. Početak godine u različitim državama pada na različite datume od 13. siječnja do 24. veljače. Trenutni 60-godišnji ciklus započeo je 1984. godine. Podaci o kombinaciji znakova istočnog kalendara dani su u Dodatku.

Srednjoamerički kalendar kultura Maja i Asteka korišten je od oko 300.-1530. pr. OGLAS Temelji se na periodičnosti kretanja Sunca, Mjeseca i sinodičkih razdoblja okretanja planeta Venere (584 d) i Marsa (780 d). "Duga" godina koja je trajala 360 (365) dana sastojala se od 18 mjeseci od po 20 dana i 5 državni praznici. Paralelno, u kulturne i vjerske svrhe korištena je "kratka godina" od 260 dana (1/3 sinodičkog razdoblja kruženja Marsa), podijeljena u 13 mjeseci od po 20 dana; "numerirani" tjedni sastojali su se od 13 dana, koji su imali svoj broj i naziv. Trajanje tropske godine određeno je s najvećom točnošću od 365,2420 d (pogreška od 1 dana ne akumulira se tijekom 5000 godina!); lunarni sinodički mjesec - 29.53059 d.

Početkom 20. stoljeća rast međunarodnih znanstvenih, tehničkih, kulturnih i gospodarskih veza uvjetovao je stvaranje jedinstvenog, jednostavnog i točnog Svjetskog kalendara. Postojeći kalendari imaju brojne nedostatke u vidu: nedovoljne korespondencije između duljine tropske godine i datuma astronomskih pojava povezanih s kretanjem Sunca u nebeskoj sferi, nejednakog i nestalnog trajanja mjeseci, nedosljednosti u broju mjesec i dane u tjednu, neusklađenost njihovih naziva s položajem u kalendaru itd. Očituju se netočnosti suvremenog kalendara

Idealan vječni kalendar ima nepromjenjivu strukturu koja vam omogućuje da brzo i nedvosmisleno odredite dane u tjednu za bilo koji kalendarski datum kronologije. Opća skupština UN-a 1954. preporučila je jedan od najboljih projekata vječnih kalendara na razmatranje: iako sličan gregorijanskom kalendaru, bio je jednostavniji i praktičniji. Tropska godina podijeljena je na 4 kvartala po 91 dan (13 tjedana). Svako tromjesečje počinje u nedjelju i završava u subotu; sastoji se od 3 mjeseca, u prvom mjesecu 31 dan, u drugom i trećem - 30 dana. Svaki mjesec ima 26 radnih dana. Prvi dan u godini uvijek je nedjelja. Podaci za ovaj projekt dati su u Dodatku. Nije provedeno iz vjerskih razloga. Uvođenje jedinstvenog svjetskog trajnog kalendara ostaje jedan od problema našeg vremena.

Pozivaju se početni datum i naknadni sustav obračuna doba. Polazna točka ere se zove doba.

Od davnina, početak određene ere (poznato je više od 1000 era u raznim državama različitih regija Zemlje, uključujući 350 u Kini i 250 u Japanu) i cijeli tijek kronologije povezani su s važnim legendarnim, vjerskim ili (rjeđe) stvarni događaji: vrijeme vladavine pojedinih dinastija i pojedinih careva, ratovi, revolucije, olimpijade, osnivanje gradova i država, "rođenje" boga (proroka) ili "stvaranje svijeta ."

Za početak kineske ere 60-godišnjeg ciklusa prihvaća se datum 1. godine vladavine cara Huangdija - 2697. pr.

U Rimskom Carstvu račun se vodio od "temeljenja Rima" od 21. travnja 753. pr. a od dana stupanja na dužnost cara Dioklecijana 29. kolovoza 284. godine.

V Bizantsko Carstvo a kasnije, prema predaji, u Rusiji - od prihvaćanja kršćanstva od strane kneza Vladimira Svjatoslavoviča (988. n.e.) do dekreta Petra I (1700. n.e.), godine su se računale "od stvaranja svijeta": za poč. točka je usvojeni datum je 1. rujna 5508. pr. Kr. (prva godina "bizantske ere"). U Drevnom Izraelu (Palestina) "stvaranje svijeta" dogodilo se kasnije: 7. listopada 3761. pr. Kr. (prva godina "židovske ere"). Bilo je i drugih, različitih od najčešćih gore navedenih era "od stvaranja svijeta".

Rast kulturnih i gospodarskih veza te široka rasprostranjenost kršćanske religije u zapadnoj i istočnoj Europi doveli su do potrebe za objedinjavanjem sustava kronologije, mjernih jedinica i brojanja vremena.

Moderna kronologija - " naše doba", "nova era"(AD)," doba od Kristova rođenja "( R.H.), Anno Domeni ( OGLAS.- "godina Gospodnja") - vodi se od proizvoljno odabranog datuma rođenja Isusa Krista. Jer nijedan povijesni dokument nije naznačeno, a evanđelja su međusobno proturječna, učeni redovnik Dionizije Mali 278. godine Dioklecijanove ere odlučio je "znanstveno", na temelju astronomskih podataka, izračunati datum ere. Izračun se temeljio na: 28-godišnjem "sunčevom krugu" - vremenskom razdoblju u kojem brojevi mjeseci padaju na točno iste dane u tjednu, i 19-godišnjem "mjesečevom krugu" - vremenskom razdoblju za koje iste mjesečeve faze padaju na iste i iste dane u mjesecu. Umnožak ciklusa "solarnog" i "mjesečevog" kruga, prilagođen za 30-godišnje vrijeme Kristova života (28 ´ 19S + 30 = 572), dao je datum početka suvremene kronologije. Obračun godina prema eri "od Kristova rođenja" "ukorijenjuje se" vrlo sporo: do XV stoljeća naše ere. (tj. čak 1000 godina kasnije) u službenim dokumentima Zapadna Europa Navedena su 2 datuma: od stvaranja svijeta i od rođenja Kristova (A.D.).

U muslimanskom svijetu za početak hronologije uzima se 16. juli 622. godine nove ere – dan hidžre (seobe proroka Muhameda iz Meke u Medinu).

Prijevod datuma iz "muslimanskog" sustava kronologije T M na "kršćanski" (gregorijanski) T G može se izvesti pomoću formule: (godine).

Radi praktičnosti astronomskih i kronoloških izračuna, od kraja 16. stoljeća koristi se kronologija koju je predložio J. Scaliger. julijansko razdoblje(J D.). Kontinuirano brojanje dana vodi se od 1. siječnja 4713. pr.

Kao i u prethodnim satima, učenike treba uputiti da sami popune tablicu. 6 informacija o kozmičkim i nebeskim pojavama koje se proučavaju u lekciji. Za to se daje najviše 3 minute, zatim nastavnik provjerava i ispravlja rad učenika. Tablica 6 dopunjena je podacima:

Materijal se popravlja prilikom rješavanja problema:

Vježba 4:

1. 1. siječnja sunčani sat pokazuje 10 sati ujutro. Koliko sati u ovom trenutku pokazuje vaš sat?

2. Odredite razliku u očitanjima točnog sata i kronometra, koji radi prema sideričkom vremenu, 1 godinu nakon njihova istovremenog pokretanja.

3. Odredite trenutke početka pune faze pomrčina Mjeseca 4. travnja 1996. u Čeljabinsku i Novosibirsku, ako se prema univerzalnom vremenu fenomen dogodio u 23 h 36 m.

4. Odredite je li moguće u Vladivostoku promatrati pomrčinu (okultaciju) od strane Mjeseca Jupitera ako se dogodi u 1 h 50 m UTC, a Mjesec zalazi u Vladivostoku u 0 h 30 m po lokalnom ljetnom vremenu.

5. Koliko je dana sadržavala 1918. u RSFSR-u?

6. Koliki je maksimalan broj nedjelja u veljači?

7. Koliko puta godišnje sunce izlazi?

8. Zašto je Mjesec uvijek okrenut prema Zemlji istom stranom?

9. Kapetan broda izmjerio je zenitnu udaljenost Sunca u pravo podne 22. prosinca i utvrdio da je jednaka 66N 33". Kronometar koji radi po Greenwichskom vremenu pokazao je u trenutku promatranja 11 h 54 m ujutro. Odredite koordinate broda i njegov položaj na karti svijeta.

10. Koje su zemljopisne koordinate mjesta gdje je visina zvijezde Sjevernjače 64º 12", a kulminacija zvijezde a Lyra događa se 4 h 18 m kasnije nego u zvjezdarnici Greenwich?

11. Odredite zemljopisne koordinate mjesta gdje se nalazi gornji vrhunac zvijezde a - - didaktika - testovi - zadatak

Vidi također: Sve publikacije na istu temu >>

Na zvjezdarnicama postoje instrumenti uz pomoć kojih na najtočniji način određuju vrijeme - provjeravaju sat. Vrijeme se postavlja prema položaju koji zauzimaju svjetiljke iznad horizonta. Kako bi sat zvjezdarnice radio što točnije i ravnomjernije u razmaku između večeri, kada se provjeravaju položajem zvijezda, sat se postavlja u duboke podrume. U takvim podrumima, tijekom cijele godine, konstantna temperatura. Ovo je vrlo važno jer promjene temperature utječu na rad sata.

Za prijenos točnih vremenskih signala putem radija, zvjezdarnica ima posebnu sofisticiranu satnu, električnu i radijsku opremu. Signali točnog vremena koji se prenose iz Moskve među najtočnijim su na svijetu. Određivanje točnog vremena po zvijezdama, vođenje vremena točnim satovima i prijenos putem radija - sve to čini Vremensku službu.

GDJE RADE Astronomi

Astronomi provode znanstveni rad u zvjezdarnicama i astronomskim institutima.

Potonji se uglavnom bave teorijskim istraživanjima.

Nakon Velike listopadske socijalističke revolucije kod nas je u Lenjingradu osnovan Institut za teorijsku astronomiju, Astronomski institut. P.K. Sternberga u Moskvi, astrofizičke zvjezdarnice u Armeniji, Gruziji i niz drugih astronomskih institucija.

Obuka i obrazovanje astronoma odvija se na sveučilištima na Mehanički i Matematičkim ili Fizičko-matematičkim fakultetima.

Glavna zvjezdarnica u našoj zemlji je Pulkovo. Izgrađena je 1839. u blizini Sankt Peterburga pod vodstvom istaknutog ruskog znanstvenika. U mnogim se zemljama s pravom naziva astronomskom prijestolnicom svijeta.

Zvjezdarnica Simeiz na Krimu nakon Velikog Domovinski rat potpuno je obnovljen, a nedaleko od nje izgrađena je nova zvjezdarnica u selu Partizanskoye kod Bakhchisaraja, gdje je sada ugrađen najveći reflektirajući teleskop u SSSR-u s ogledalom promjera 1 ¼ m i reflektorom sa ogledalom s promjerom od 2,6 m uskoro će biti postavljena - treća po veličini u svijetu. Obje zvjezdarnice sada čine jednu instituciju - Krimski astrofizički opservatorij Akademije znanosti SSSR-a. Astronomske zvjezdarnice postoje u Kazanu, Taškentu, Kijevu, Harkovu i drugim mjestima.

Na svim zvjezdarnicama koje imamo znanstveni rad prema dogovorenom planu. Dostignuća astronomske znanosti u našoj zemlji pomažu širokim slojevima radnih ljudi da razviju ispravnu, znanstvenu ideju o svijetu oko nas.

Mnoge astronomske zvjezdarnice postoje i u drugim zemljama. Od njih su najstariji od postojećih najpoznatiji - Paris i Greenwich, od čijeg se meridijana odbrojavaju zemljopisne dužine na kugli zemaljskoj (nedavno je ova zvjezdarnica premještena na novu lokaciju, dalje od Londona, gdje ima mnogo smetnje za promatranja noćnog neba). Najveći teleskopi na svijetu postavljeni su u Kaliforniji na zvjezdarnicama Mount Palomar, Mount Wilson i Lick. Posljednja je ugrađena krajem XIX stoljeća, a prva dva - već u XX. stoljeću.

Ako pronađete pogrešku, označite dio teksta i kliknite Ctrl + Enter.

Dobivanje vremenskih bodova rješava samo prvi zadatak vremenske službe. Sljedeći zadatak je pohraniti točno vrijeme u intervalima između njegovih astronomskih definicija. Taj se problem rješava uz pomoć astronomskih satova.

Kako bi se pri izradi astronomskih satova postigla visoka točnost očitavanja vremena, u najvećoj mogućoj mjeri uzimaju se u obzir i otklanjaju svi izvori pogrešaka te se stvaraju najpovoljniji uvjeti za njihov rad.

Najvažniji dio sata je njihalo. Opruge i kotači služe kao prijenosni mehanizam, strelice služe kao pokazivači, a njihalo mjeri vrijeme. Stoga se u astronomskim satovima trude stvoriti što bolje uvjete za njegov rad: da temperatura prostorije bude konstantna, da se eliminiraju udari, oslabi otpor zraka i, konačno, da se mehaničko opterećenje učini što manjim.

Kako bi se osigurala visoka točnost, astronomski sat se nalazi u dubokom podrumu, zaštićen od udaraca. U prostoriji se održava konstantna temperatura tijekom cijele godine. Za smanjenje otpora zraka i otklanjanje utjecaja promjena atmosferskog tlaka, njihalo sata stavlja se u kućište u kojem je tlak zraka malo smanjen (slika 20).

Astronomski sat s dva njihala (Shortov sat) ima vrlo visoku točnost, od kojih je jedno - neslobodno ili "robo" - povezano s prijenosnim i pokaznim mehanizmima, a njime upravlja drugi - slobodnim njihalom, ne spojen na bilo koje kotače i opruge (slika 21).

Slobodno njihalo smješteno je u duboki podrum u metalnom kućištu. Ovaj slučaj stvara smanjeni tlak. Veza slobodnog njihala s neslobodnim vrši se preko dva mala elektromagneta, u blizini kojih se ljulja. Slobodno njihalo kontrolira "robo" njihalo, uzrokujući njegovo ljuljanje u skladu sa samim sobom.

Moguće je postići vrlo malu pogrešku u očitanjima sata, ali se ona ne može potpuno eliminirati. No, ako sat neispravno radi, ali se unaprijed zna da su u žurbi ili zaostaju za određeni broj sekundi dnevno, onda nije teško izračunati točno vrijeme iz takvih netočnih satova. Da biste to učinili, dovoljno je znati koji je tijek sata, odnosno koliko sekundi dnevno žure ili zaostaju. Tablice korekcija sastavljaju se za određeni primjer astronomskog sata tijekom mjeseci i godina. Kazaljke astronomskih satova gotovo nikada ne pokazuju točno vrijeme, ali uz pomoć tablica korekcija sasvim je moguće dobiti vremenske oznake s točnošću od tisućinki sekunde.

Nažalost, sat ne ostaje konstantan. Pri promjeni vanjskih uvjeta – sobne temperature i tlaka zraka – zbog uvijek postojećih netočnosti u izradi dijelova i radu pojedinih dijelova, isti sat s vremenom može promijeniti svoj tijek. Promjena ili varijacija tijeka sata glavni je pokazatelj kvalitete njegova rada. Što je manja varijacija takta, to je sat bolji.

Dakle, dobar astronomski sat može biti prenagljen i presporo, može trčati unaprijed ili kasniti čak i desetinke sekunde dnevno, a opet može pouzdano držati vrijeme i dati dovoljno točna očitanja, samo ako je njihovo ponašanje konstantno, tj. dnevne varijacije su male.

U astronomskom satu Shortovog njihala dnevna varijacija brzine je 0,001-0,003 sec. Dugo je vremena tako visoka točnost ostala nenadmašna.Pedesetih godina našeg stoljeća inženjer F. M. Fedchenko poboljšao je ovjes njihala i poboljšao njegovu toplinsku kompenzaciju. To mu je omogućilo da dizajnira sat čija je dnevna varijacija stope smanjena na 0,0002-0,0003 sekunde.

V posljednjih godina Dizajnom astronomskih satova više se nisu bavili mehaničari, već električari i radioinženjeri. Izrađivali su satove u kojima su se umjesto oscilacija njihala za brojanje vremena koristile elastične vibracije kristala kvarca.

Ploča izrezana na odgovarajući način od kvarcnog kristala ima zanimljiva svojstva. Ako se takva ploča, nazvana piezokvarc, stisne ili savije, tada se na njezinim suprotnim površinama pojavljuju električni naboji različitih predznaka. Ako se na suprotne površine piezoelektrične ploče dovede izmjenična električna struja, tada piezokvarc oscilira. Što je slabljenje oscilatornog uređaja niže, frekvencija titranja je konstantnija. Piezokvarc ima izuzetno dobra svojstva u tom pogledu, budući da je prigušenje njegovih oscilacija vrlo malo. Ovo se naširoko koristi u radiotehnici za održavanje konstantne frekvencije radijskih odašiljača. Isto svojstvo piezokvarca - visoka postojanost frekvencije titranja - omogućilo je izradu vrlo točnih astronomskih kvarcnih satova.

Kvarcni satovi (slika 22) sastoje se od radio-tehničkog generatora stabiliziranog piezoelektričnim kvarcom, kaskada s frekvencijskom podjelom, sinkronog elektromotora i brojčanika sa strelicama.

Radio generator stvara visokofrekventnu izmjeničnu struju, a piezokvarc s velikom točnošću održava konstantnu frekvenciju svojih oscilacija. U stupnjevima frekvencijske podjele frekvencija izmjenične struje se smanjuje s nekoliko stotina tisuća na nekoliko stotina oscilacija u sekundi. Sinkroni elektromotor koji radi na niskofrekventnu izmjeničnu struju rotira pokazivače, zatvara releje koji daju vremenske signale itd.

Brzina vrtnje sinkronog elektromotora ovisi o frekvenciji izmjenične struje kojom se napaja. Tako je u kvarcnom satu brzina rotacije kazaljki na kraju određena frekvencijom titranja piezokvarca. Visoka postojanost frekvencije titranja kvarcne ploče osigurava ujednačenost tijeka i visoku točnost indikacija kvarcnog astronomskog sata.

Trenutno se proizvode kvarcni satovi različitih vrsta i namjena s dnevnom varijacijom stope koja ne prelazi stotinke, pa čak i tisućinke sekunde.

Prvi dizajni kvarcnih satova bili su prilično glomazni. Uostalom, prirodna frekvencija oscilacija kvarcne ploče je relativno visoka, a kako bi se izbrojile sekunde i minute, potrebno ju je smanjiti korištenjem niza kaskada frekvencijske podjele. U međuvremenu, cijevni radio uređaji koji se koriste u tu svrhu zauzimaju puno prostora. Posljednjih desetljeća poluvodička radiotehnika se brzo razvijala, a na njezinoj osnovi razvijena je minijaturna i mikrominijaturna radio oprema. To je omogućilo izradu malih prijenosnih kvarcnih satova za pomorsku i zračnu plovidbu, kao i za razne ekspedicione radove. Ovi prijenosni kvarcni kronometri nisu veći i teži od konvencionalnih mehaničkih kronometara.

Međutim, ako mehanički brodski kronometar druge klase ima dnevnu pogrešku brzine ne veću od ±0,4 s, a prve klase - ne veću od ±0,2 s, tada moderni kvarcni prijenosni kronometri imaju dnevnu nestabilnost brzine od ±0,1 ; ±0,01 pa čak ±0,001 sek.

Na primjer, "Chronotom" proizveden u Švicarskoj ima dimenzije 245X137X100 mm, a nestabilnost njegovog tečaja dnevno ne prelazi ±0,02 sekunde. Stacionarni kvarcni kronometar "Izotom" ima dugotrajnu relativnu nestabilnost ne veću od 10 -8, tj. pogreška u dnevnom tečaju je oko ±0,001 sec.

Međutim, kvarcni satovi nisu bez ozbiljnih nedostataka, čija je prisutnost neophodna za visokoprecizna astronomska mjerenja. Glavni nedostaci kvarcnih astronomskih satova su ovisnost frekvencije kvarcnih oscilacija o temperaturi okoliš i "starenje kvarca", tj. promjena frekvencije njegovih oscilacija tijekom vremena. Prvi nedostatak je prevladan pažljivom kontrolom temperature dijela sata u kojem se nalazi kvarcna ploča. Starenje kvarca, koje dovodi do sporog pomicanja sata, još nije otklonjeno.

"molekularni sat"

Je li moguće stvoriti uređaj za mjerenje vremenskih intervala koji ima veću točnost od njihala i kvarcnih astronomskih satova?

U potrazi za prikladnim metodama za to, znanstvenici su se okrenuli sustavima u kojima se javljaju molekularne vibracije. Takav izbor, naravno, nije bio slučajan i upravo je on predodredio daljnji uspjeh. "Molekularni satovi" omogućili su isprva povećanje točnosti mjerenja vremena za tisuće, a posuđivanjem stotine tisuća puta. Međutim, put od molekule do indikatora vremena pokazao se složenim i vrlo teškim.

Zašto nije bilo moguće poboljšati točnost astronomskih satova s ​​visak i kvarc? Po čemu su se molekule pokazale boljim od njihala i kvarcnih ploča u pogledu mjerenja vremena? Koji je princip rada i uređaj molekularnog sata?

Podsjetimo da se svaki sat sastoji od bloka u kojem se javljaju periodične oscilacije, mehanizma za brojanje za brojanje njihovog broja i uređaja u kojem se pohranjuje energija potrebna za njihovo održavanje. Međutim, točnost sata je uglavnom ovisi o stabilnosti rada tog elementa koji mjeri vrijeme.

Kako bi se povećala točnost astronomskih satova njihala, njihalo je izrađeno od posebne legure s minimalnim koeficijentom toplinskog širenja, smješteno u termostat, ovješeno na poseban način, smješteno u posudi iz koje se ispumpava zrak itd. poznato je, sve te mjere omogućile su smanjenje varijacija u tečaju astronomskih satova njihala na tisućinke sekunde dnevno. Međutim, postupno trošenje pokretnih i trljajućih dijelova, spore i nepovratne promjene u konstrukcijskim materijalima, općenito - "starenje" takvih satova nije omogućilo daljnje poboljšanje njihove točnosti.

U astronomskim kvarcnim satovima vrijeme se mjeri oscilatorom stabiliziranim kvarcom, a točnost očitanja tih satova određena je konstantnošću frekvencije titranja kvarcne ploče. Tijekom vremena dolazi do nepovratnih promjena na kvarcnoj ploči i s njom povezanim električnim kontaktima. Tako ovaj majstorski element kvarcnog sata "stari". U ovom slučaju, frekvencija titranja kvarcne ploče se donekle mijenja. To je razlog nestabilnosti takvih satova i ograničava daljnje povećanje njihove točnosti.

Molekularni satovi su dizajnirani na takav način da su njihova očitanja u konačnici određena frekvencijom elektromagnetskih vibracija koje apsorbiraju i emitiraju molekule. U međuvremenu, atomi i molekule apsorbiraju i emitiraju energiju samo povremeno, samo u određenim dijelovima, koji se nazivaju energetski kvanti. Ovi procesi su trenutno predstavljeni na sljedeći način: kada je atom u normalnom (nepobuđenom) stanju, tada njegovi elektroni zauzimaju niže energetske razine i, u isto vrijeme, nalaze se na najbližoj udaljenosti od jezgre. Ako atomi apsorbiraju energiju, poput svjetlosti, tada njihovi elektroni skaču na nove položaje i nalaze se nešto dalje od svojih jezgri.

Označimo energiju atoma, koja odgovara najnižem položaju elektrona, kroz Ei, a energiju koja odgovara njegovom udaljenijem položaju od jezgre, kroz E 2 . Kada atomi, koji zrače elektromagnetske oscilacije (na primjer, svjetlost), iz pobuđenog stanja s energijom E 2 pređu u neuzbuđeno stanje s energijom E 1, tada emitirani dio elektromagnetska energija jednako je ε = E 2 -E 1. Lako je vidjeti da data relacija nije ništa drugo nego jedan od izraza zakona održanja energije.

U međuvremenu, poznato je da je energija svjetlosnog kvanta proporcionalna njegovoj frekvenciji: ε \u003d hv, gdje je ε energija elektromagnetskih oscilacija, v je njihova frekvencija, h = 6,62 * 10 -27 erg * sec - Planckova konstanta. Iz ova dva odnosa nije teško pronaći frekvenciju v svjetlosti koju emitira atom. Očito, v \u003d (E 2 - E 1) / h sec -1

Svaki atom dane vrste (na primjer, atom vodika, kisika, itd.) ima svoje razine energije. Stoga svaki pobuđeni atom tijekom prijelaza u niža stanja emitira elektromagnetske oscilacije s dobro definiranim skupom frekvencija, tj. daje sjaj karakterističan samo za njega. Potpuno je ista situacija i s molekulama, s jedinom razlikom što one imaju niz dodatnih energetskih razina povezanih s različitim rasporedom sastavnih čestica i njihovim međusobnim kretanjem,

Dakle, atomi i molekule su sposobni apsorbirati i emitirati elektromagnetske vibracije samo ograničene frekvencije. Stabilnost s kojom atomski sustavi to čine iznimno je visoka. Milijarde je puta veća od stabilnosti bilo kojeg makroskopskog uređaja koji percipira ili emitira određene vrste vibracija, na primjer, žice, vilice za podešavanje, mikrofone itd. To se objašnjava činjenicom da u bilo kojem makroskopskom uređaju, na primjer, strojevi , mjerni instrumenti i sl. ., sile koje osiguravaju njihovu stabilnost su u većini slučajeva samo desetke ili stotine puta veće od vanjskih sila. Stoga se tijekom vremena i kako se vanjski uvjeti mijenjaju, svojstva takvih uređaja donekle se mijenjaju. Zbog toga glazbenici moraju tako često ugađati svoje violine i klavire. Naprotiv, u mikrosustavima, kao što su atomi i molekule, između čestica koje ih tvore postoje tako jake sile da su obični vanjski utjecaji puno manjeg intenziteta. Stoga uobičajene promjene vanjskih uvjeta – temperature, tlaka i sl. – ne uzrokuju nikakve zamjetne promjene unutar tih mikrosustava.

To objašnjava visoku točnost spektralne analize i mnogih drugih metoda i instrumenata temeljenih na korištenju atomskih i molekularnih vibracija. To je ono što čini tako privlačnim korištenje ovih kvantnih sustava kao glavnog elementa u astronomskim satovima. Uostalom, takvi mikrosustavi s vremenom ne mijenjaju svoja svojstva, odnosno ne “stare”.

Kada su inženjeri počeli projektirati molekularne satove, metode pobuđivanja atomskih i molekularnih vibracija već su bile dobro poznate. Jedna od njih je da se visokofrekventne elektromagnetske oscilacije primjenjuju na posudu napunjenu jednim ili drugim plinom. Ako frekvencija tih oscilacija odgovara energiji pobude tih čestica, tada dolazi do rezonantne apsorpcije elektromagnetske energije. Nakon nekog vremena (manje od milijuntinke sekunde) pobuđene čestice (atomi i molekule) spontano prelaze iz pobuđenog u normalno stanje i pritom same emitiraju kvante elektromagnetske energije.

Čini se da bi sljedeći korak u projektiranju takvog sata trebao biti prebrojavanje broja tih oscilacija, jer se broj zamaha njihala izračunava u satu njihala. Međutim, takav izravan, “frontalni” put pokazao se pretežkim. Činjenica je da je frekvencija elektromagnetskih oscilacija koje emitiraju molekule vrlo visoka. Na primjer, u molekuli amonijaka za jedan od glavnih prijelaza to je 23,870,129,000 perioda u sekundi. Frekvencija elektromagnetskih oscilacija koje emitiraju različiti atomi je istog reda veličine ili čak i veća. Nijedan mehanički uređaj nije prikladan za brojanje takvih visokofrekventnih vibracija. Štoviše, konvencionalni elektronički uređaji također su se pokazali neprikladnima za to.

Izlaz iz ove poteškoće pronađen je uz pomoć originalnog zaobilaznog puta. Plin amonijak stavljen je u dugu metalnu cijev (valovod). Radi lakšeg rukovanja, ova cijev je namotana. Visokofrekventne elektromagnetske oscilacije dovođene su s generatora na jedan kraj ove cijevi, a na drugom kraju je ugrađen uređaj za mjerenje njihovog intenziteta. Generator je omogućio, u određenim granicama, promjenu frekvencije elektromagnetskih oscilacija koje je pobuđivao.

Za prijelaz molekula amonijaka iz nepobuđenog u pobuđeno stanje potrebna je dobro definirana energija i, sukladno tome, dobro definirana frekvencija elektromagnetskih oscilacija (ε = hv, gdje je ε kvantna energija, v frekvencija elektromagnetske oscilacije, h je Planckova konstanta). Sve dok je frekvencija elektromagnetskih oscilacija koje proizvodi generator veća ili manja od ove rezonantne frekvencije, molekule amonijaka ne apsorbiraju energiju. Kada se te frekvencije poklope, značajan broj molekula amonijaka apsorbira elektromagnetsku energiju i prelazi u pobuđeno stanje. Naravno, u ovom slučaju (zbog zakona održanja energije) na kraju valovoda gdje je ugrađen mjerni uređaj, intenzitet elektromagnetskih oscilacija je manji. Ako glatko mijenjate frekvenciju generatora i bilježite očitanja mjernog uređaja, tada se na rezonantnoj frekvenciji otkriva pad intenziteta elektromagnetskih oscilacija.

Sljedeći korak u dizajniranju molekularnog sata je upravo iskorištavanje ovog efekta. Za to je sastavljen poseban uređaj (slika 23). U njemu visokofrekventni generator opremljen napajanjem stvara visokofrekventne elektromagnetske oscilacije. Da bi se povećala postojanost frekvencije ovih oscilacija, generator se stabilizira s. pomoću piezoelektričnog kristala. U postojećim uređajima ovog tipa, frekvencija titranja visokofrekventnog generatora odabrana je na nekoliko stotina tisuća perioda u sekundi u skladu s prirodnom frekvencijom titranja kvarcnih ploča koje se u njima koriste.

Riža. 23. Shema "molekularnog sata"

Budući da je ta frekvencija previsoka za izravno upravljanje bilo kojim mehaničkim uređajem, ona se uz pomoć jedinice za podjelu frekvencije smanjuje na nekoliko stotina oscilacija u sekundi, a tek nakon toga se napaja signalnim relejima i sinkronom elektromotoru koji rotira strelice pokazivača. koji se nalazi na brojčaniku sata. Dakle, ovaj dio molekularnog sata ponavlja shemu ranije opisanih kvarcnih satova.

Kako bi se potaknule molekule amonijaka, dio elektromagnetskih oscilacija koje stvara visokofrekventni generator primjenjuje se na množitelj frekvencije izmjenične struje (vidi sliku 23). Faktor množenja frekvencije u njemu je odabran tako da ga dovede do rezonantnog. Iz izlaza množitelja frekvencije, elektromagnetske oscilacije ulaze u valovod s plinom amonijakom. Uređaj na izlazu valovoda - diskriminator - bilježi intenzitet elektromagnetskih oscilacija koje su prošle kroz valovod i djeluje na visokofrekventni generator, mijenjajući frekvenciju oscilacija koje pobuđuje. Diskriminator je konstruiran na način da kada na ulaz valovoda stignu oscilacije s frekvencijom ispod rezonantne frekvencije, podešava generator, povećavajući frekvenciju njegovih oscilacija. Ako, međutim, na ulaz valovoda stignu oscilacije s frekvencijom većom od rezonantne frekvencije, tada se smanjuje frekvencija generatora. U ovom slučaju, podešavanje rezonancije je točnije, što je krivulja apsorpcije strmija. Stoga je poželjno da pad intenziteta elektromagnetskih oscilacija, zbog rezonantne apsorpcije njihove energije molekulama, bude što uži i dublji.

Svi ti međusobno povezani uređaji - generator, množitelj, valovod amonijaka i diskriminator - su sklop Povratne informacije, u kojem generator pobuđuje molekule amonijaka i istovremeno njime upravlja, tjerajući ga da generira oscilacije željene frekvencije. Dakle, molekularni sat u konačnici koristi molekule amonijaka kao standard frekvencije i vremena. U prvom molekularnom amonijačnom satu, koji je prema ovom principu razvio G. Lions 1953. godine, nestabilnost brzine bila je oko 10 -7, tj. promjena frekvencije nije prelazila deset milijuntih dionica. Nakon toga, nestabilnost je smanjena na 10 -8 , što odgovara pogrešci u mjerenju vremenskih intervala od 1 sekunde tijekom nekoliko godina.

Općenito, ovo je, naravno, izvrsna točnost. Međutim, pokazalo se da se u konstruiranom uređaju krivulja apsorpcije elektromagnetske energije pokazala daleko od oštre kako se očekivalo, već prilično "razmazana". Sukladno tome, ispostavilo se da je točnost cijelog uređaja znatno niža od očekivane. Pažljiva istraživanja ovih molekularnih satova provedena u narednim godinama omogućila su otkriti da njihova očitanja u određenoj mjeri ovise o dizajnu valovoda, kao i o temperaturi i tlaku plina koji se u njemu nalazi. Utvrđeno je da su ti učinci izvori nestabilnosti takvih satova i ograničavaju njihovu točnost.

U budućnosti, ovi nedostaci u molekularnom satu nisu u potpunosti otklonjeni. Međutim, bilo je moguće smisliti i druge, više savršene vrste kvantni mjerači vremena.

Atomski cezijev sat

Daljnje poboljšanje standarda frekvencije i vremena postignuto je na temelju jasnog razumijevanja razloga za nedostatke molekularnih satova amonijaka. Podsjetimo da su glavni nedostaci molekularnih satova amonijaka neko "razmazivanje" krivulje rezonantne apsorpcije i ovisnost prikaza ovih satova o temperaturi i tlaku plina u valovodu.

Koji su razlozi ovih nedostataka? Mogu li se eliminirati? Pokazalo se da do širenja rezonancije dolazi kao rezultat toplinskog gibanja čestica plina koje ispunjavaju valovod. Uostalom, neke od čestica plina kreću se prema elektromagnetskom valu i stoga je za njih frekvencija titranja nešto viša od one koju daje generator. Druge čestice plina, naprotiv, kreću se od dolaznog elektromagnetskog vala, kao da bježe od njega; za njih je frekvencija elektromagnetskih oscilacija nešto niža od nazivne. Samo za relativno mali broj nepomičnih čestica plina, frekvencija elektromagnetskih oscilacija koje oni percipiraju jednaka je nominalnoj, t.j. koju daje generator.

Opisani fenomen je dobro poznati longitudinalni Dopplerov efekt. On je taj koji dovodi do toga da je rezonancijska krivulja spljoštena i razmazana i utvrđena je ovisnost jakosti struje na izlazu valovoda o brzini čestica plina, t.j. na temperaturi plina.

Skupina znanstvenika iz američkog Ureda za standarde uspjela se nositi s tim poteškoćama. Međutim, ono što su napravili je, općenito, novi i puno točniji standard frekvencije i vremena, iako su se koristile neke već poznate stvari.

Ovaj uređaj više ne koristi molekule, već atome. Ti atomi ne samo da pune posudu, već se kreću u zraku. I to tako da je smjer njihova kretanja okomit na smjer širenja elektromagnetskog vala. Lako je razumjeti da u ovom slučaju nema longitudinalnog Dopplerovog efekta. Uređaj koristi atome cezija, čije se pobuđivanje događa na frekvenciji elektromagnetskih oscilacija jednakoj 9,192,631,831 perioda u sekundi.

Odgovarajući uređaj je postavljen u cijev na čijem se jednom kraju nalazi električna peć 1 koja zagrijava metalni cezij do isparavanja, a na drugom kraju nalazi se detektor 6 koji broji broj atoma cezija koji imaju dospio do njega (slika 24). Između njih su: prvi magnet 2, valovod 3, koji opskrbljuje visokofrekventne elektromagnetske oscilacije, kolimator 4, i drugi magnet 5. polja koja stvaraju trajni magneti, te visokofrekventno elektromagnetno polje koje napaja valovod iz generatora na cijev tako da je smjer širenja vala okomit na smjer leta čestica.

Takav uređaj omogućuje rješavanje prvog dijela problema: pobuđivanje atoma, odnosno njihovo prebacivanje iz jednog stanja u drugo, a ujedno izbjegavanje longitudinalnog Dopplerovog efekta. Da su se istraživači ograničili samo na ovo poboljšanje, tada bi se točnost uređaja povećala, ali ne mnogo. Doista, u snopu atoma emitiranih iz izvora sa žarnom niti uvijek postoje nepobuđeni i pobuđeni atomi. Dakle, kada atomi koji su izletjeli iz izvora lete kroz elektromagnetsko polje i pobuđeni su, tada se već postojećim pobuđenim atomima dodaje određeni broj pobuđenih atoma. Stoga se pokazuje da je promjena broja pobuđenih atoma relativno nevelika i, posljedično, učinak djelovanja elektromagnetskih valova na snop čestica nije vrlo oštar. Jasno je da ako u početku uopće nije bilo pobuđenih atoma, a onda su se pojavili, onda bi ukupni učinak bio mnogo kontrastniji.

Dakle, javlja se dodatni zadatak: na dijelu od izvora do elektromagnetskog polja preskočiti atome koji su u normalnom stanju i ukloniti pobuđene. Ništa novo nije bilo potrebno izmisliti da bi se to riješilo, budući da su još četrdesetih godina našeg stoljeća rabin, a potom i Ramsey, razvili odgovarajuće metode za spektroskopske studije. Ove metode se temelje na činjenici da svi atomi i molekule imaju određena električna i magnetska svojstva, a ta su svojstva različita za pobuđene i nepobuđene čestice. Stoga, u električnim i magnetska polja pobuđeni i nepobuđeni atomi i molekule različito odstupaju.

U opisanom atomskom cezijevom satu, na putu snopa čestica između izvora i visokofrekventnog elektromagnetskog polja, ugrađen je permanentni magnet 2 (vidi sliku 24) na način da su nepobuđene čestice fokusirane na kolimatorski prorez. , a uzbuđeni su uklonjeni iz zraka. Drugi magnet 5, koji stoji između visokofrekventnog elektromagnetskog polja i detektora, naprotiv, postavljen je na način da su nepobuđene čestice uklonjene iz snopa, a samo pobuđene su usmjerene na detektor. Takvo dvostruko razdvajanje dovodi do toga da do detektora dospiju samo one čestice koje su bile nepobuđene prije ulaska u elektromagnetsko polje, a zatim u tom polju prešle u pobuđeno stanje. U ovom slučaju, ovisnost očitanja detektora o frekvenciji elektromagnetskih oscilacija pokazuje se vrlo oštrom i, sukladno tome, rezonancijska krivulja apsorpcije elektromagnetske energije postaje vrlo uska i strma.

Kao rezultat opisanih mjera pokazalo se da je pogonska jedinica atomskog cezijevog sata sposobna reagirati i na vrlo malo depodešavanje visokofrekventnog generatora, te je time postignuta vrlo visoka stabilizacijska točnost.

Ostatak uređaja, općenito, ponavlja princip dijagrama molekularnog sata: visokofrekventni generator kontrolira električni sat i istovremeno pobuđuje čestice kroz krugove za množenje frekvencije. Diskriminator spojen na cezijevu cijev i visokofrekventni generator reagiraju na rad cijevi i podešavaju generator tako da se frekvencija oscilacija koje proizvodi poklapa s frekvencijom na kojoj su čestice pobuđene.

Sav ovaj uređaj u cjelini naziva se atomski cezijev sat.

U prvim modelima cezijevih satova (na primjer, cezijev sat Nacionalnog fizikalnog laboratorija Engleske) nestabilnost je bila samo 1 -9 . Kod uređaja ovog tipa, razvijenih i izgrađenih posljednjih godina, nestabilnost je smanjena na 10 -12 -10 -13 .

Već je prije rečeno da i najbolji mehanički astronomski satovi zbog istrošenosti svojih dijelova s ​​vremenom donekle mijenjaju hod. Ni kvarcni astronomski satovi nisu bez ovog nedostatka, jer zbog starenja kvarca dolazi do sporog pomaka njihovih očitanja. U atomskim satovima cezija nije pronađen pomak frekvencije.

Uspoređujući različite primjere ovih satova, uočeno je da se frekvencija njihovih oscilacija podudara unutar ± 3 * 10 -12, što odgovara pogrešci od samo 1 sekunde u 10 000 godina.

Međutim, ovaj uređaj nije bez nedostataka: izobličenja oblika elektromagnetskog polja i relativno kratko trajanje njegovog utjecaja na atome snopa ograničavaju daljnje povećanje točnosti mjerenja vremenskih intervala pomoću takvih sustava.

Astronomski sat s kvantnim generatorom

Još jedan korak ka povećanju točnosti mjerenja vremenskih intervala napravljen je korištenjem molekularni generatori- aparati koji koriste zračenje elektromagnetskih valova molekulama.

Ovo otkriće bilo je neočekivano i prirodno. Neočekivano - jer se činilo da su mogućnosti starih metoda iscrpljene, dok drugih nije bilo. Prirodno - jer je niz dobro poznatih učinaka već činio gotovo sve dijelove nove metode i preostalo je samo pravilno kombinirati te dijelove. Međutim, nova kombinacija poznatih stvari bit je mnogih otkrića. Uvijek je potrebno puno hrabrosti za razmišljanje da bi se to smislilo. Često, nakon što se to učini, sve izgleda vrlo jednostavno.

Uređaji u kojima se radijacija iz molekula koristi za dobivanje standarda frekvencije nazivaju se maseri; ova riječ je nastala od početnih slova izraza: mikrovalno pojačanje stimuliranom emisijom zračenja, tj. pojačanje radio valova centimetarskog raspona pomoću induciranog zračenja. Trenutno se uređaji ovog tipa najčešće nazivaju kvantna pojačala ili kvantni generatori.

Što je pripremilo otkriće kvantnog generatora? Koji je njegov princip rada i uređaj?

Istraživači su znali da kada uzbuđene molekule, poput amonijaka, prelaze na više niske razine energije i emitiraju elektromagnetsko zračenje prirodna širina ovih emisijskih linija iznimno je mala, barem mnogo puta manji od širine apsorpcijske linije koja se koristi u molekularnim satovima. U međuvremenu, kada se uspoređuje frekvencija dviju oscilacija, oštrina rezonantne krivulje ovisi o širini spektralnih linija, a dostižna točnost stabilizacije ovisi o oštrini rezonantne krivulje.

Jasno je da je istraživače iznimno zanimala mogućnost postizanja veće točnosti u mjerenju vremenskih intervala koristeći ne samo apsorpciju, već i emisiju elektromagnetskih valova od strane molekula. Čini se da je sve već tu za ovo. Doista, u valovodu molekularnog sata, pobuđene molekule amonijaka spontano emitiraju svjetlost, tj. prelaze na niže energetske razine i istovremeno emitiraju elektromagnetsko zračenje s frekvencijom od 23.870.129.000 perioda u sekundi. Širina ove spektralne emisione linije je doista vrlo mala. Osim toga, budući da je valovod molekularnog sata ispunjen elektromagnetskim oscilacijama koje se napajaju iz generatora, a frekvencija tih oscilacija jednaka je frekvenciji energetskih kvanta koje emitiraju molekule amonijaka, tada u valovodu inducirano zračenje pobuđenih molekula amonijaka, čija je vjerojatnost mnogo veća od spontanog. Dakle, ovaj proces povećava ukupan broj događaja zračenja.

Ipak, za promatranje i korištenje molekularnog zračenja, sustav kao što je valovod molekularnog sata pokazao se potpuno neprikladnim. Doista, u takvom valovodu ima mnogo više nepobuđenih čestica amonijaka nego pobuđenih, pa čak i uzimajući u obzir induciranu radijaciju, aktovi apsorpcije elektromagnetske energije događaju se mnogo češće nego aktovi emisije. Osim toga, nije jasno kako izolirati kvante energije koje emitiraju molekule u takvom valovodu kada je isti volumen ispunjen elektromagnetskim zračenjem iz generatora, a to zračenje ima istu frekvenciju i puno veći intenzitet.

Nije li istina da su svi procesi toliko izmješani da se na prvi pogled čini nemoguće od njih izdvojiti onaj pravi? Međutim, nije. Uostalom, poznato je da se pobuđene molekule razlikuju po svojim električnim i magnetskim svojstvima od nepobuđenih, a to ih čini mogućim.

Godine 1954-1955. ovaj problem su briljantno riješili N. G. Basov i A. M. Prokhorov u SSSR-u te Gordon, Zeiger i Towns u SAD*. Ovi su autori iskoristili činjenicu da je električno stanje pobuđenih i nepobuđenih molekula amonijaka ponešto drugačije i da, leteći kroz nehomogeno električno polje, različito odstupaju.

* (J. Singer, Mathers, IL, M., 1961; Basov N. G., Letokhov V. S. Optički standardi frekvencije, UFN, vol. 96, br. 4, 1968.)

Podsjetimo da se između dvije električno nabijene paralelne ploče, na primjer, ploča kondenzatora, stvara jednolično električno polje; između nabijene ploče i točke ili dvije nabijene točke – nehomogeno. Ako su električna polja prikazana pomoću linija sile, tada su jednolična polja predstavljena linijama iste gustoće, a nehomogena polja linijama nejednake gustoće, na primjer, manje blizu ravnine, a više blizu vrha, gdje se linije konvergiraju. Odavno su poznate metode za dobivanje nehomogenih električnih polja jednog ili drugog oblika.

Molekularni generator je kombinacija izvora molekula, električnog separatora i rezonatora sastavljenih u cijev iz koje se ispumpava zrak. Za duboko hlađenje, ova cijev se stavlja u tekući dušik. Time se postiže visoka stabilnost cijelog uređaja. Izvor čestica u molekularnom generatoru je boca s uskim otvorom napunjena plinovitim amonijakom. Kroz ovu rupu uski snop čestica određenom brzinom ulazi u cijev (slika 25a).

Zraka uvijek sadrži nepobuđene i pobuđene molekule amonijaka. Međutim, obično je mnogo više neuzbuđenih nego uzbuđenih. U cijevi, na putu ovih čestica, nalazi se kondenzator nabijen elektricitetom, koji se sastoji od četiri šipke, takozvani četveropolni kondenzator. U njemu je električno polje nehomogeno, i ima takav oblik (slika 25, b) da se, prolazeći kroz njega, nepobuđene molekule amonijaka raspršuju na strane, a pobuđene odstupaju prema osi cijevi i tako se fokusiraju. Stoga se u takvom kondenzatoru odvajaju čestice i samo pobuđene molekule amonijaka dopiru do drugog kraja cijevi.

Na ovom drugom kraju cijevi nalazi se posuda određene veličine i oblika – rezonator tzv. Jednom u njemu, pobuđene molekule amonijaka, nakon određenog kratkog vremenskog razdoblja, spontano prelaze iz pobuđenog u neuzbuđeno stanje i istovremeno emitiraju Elektromagnetski valovi određenu frekvenciju. O ovom procesu kažu da su molekule istaknute. Dakle, moguće je ne samo dobiti molekularno zračenje, već ga i izolirati.

Smatrati daljnji razvoj ove ideje. Elektromagnetsko zračenje rezonantne frekvencije, u interakciji s nepobuđenim molekulama, prenosi ih u pobuđeno stanje. Isto zračenje, u interakciji s pobuđenim molekulama, prenosi ih u neuzbuđeno stanje, stimulirajući tako njihovo zračenje. Ovisno o tome koje su molekule više, nepobuđene ili pobuđene, prevladava proces apsorpcije ili inducirane emisije elektromagnetske energije.

Stvaranjem u određenom volumenu, na primjer, rezonatora, značajne prevlasti pobuđenih molekula amonijaka i primjenom elektromagnetskih oscilacija rezonantne frekvencije na njega, moguće je pojačati mikrovalnu frekvenciju. Jasno je da se ovo pojačanje događa zbog kontinuiranog pumpanja pobuđenih molekula amonijaka u rezonator.

Uloga rezonatora nije ograničena samo na to da je riječ o posudi u kojoj se događa emisija pobuđenih molekula. Budući da elektromagnetsko zračenje rezonantne frekvencije stimulira zračenje pobuđenih molekula, što je veća gustoća tog zračenja, to se proces induciranog zračenja aktivnije odvija.

Odabirom dimenzija rezonatora u skladu s valnom duljinom ovih elektromagnetskih oscilacija, moguće je stvoriti uvjete za pojavu stajaćih valova u njemu (slično odabiru dimenzija orguljskih cijevi za pojavu stajaćih valova odgovarajuće elastične zvučne oscilacije u njima). Izradom zidova rezonatora od odgovarajućeg materijala, moguće je osigurati da odražavaju elektromagnetske oscilacije s najmanjim gubicima. Obje ove mjere omogućuju stvaranje velike gustoće elektromagnetske energije u rezonatoru i na taj način povećavaju učinkovitost cijelog uređaja u cjelini.

Ceteris paribus, dobitak u ovom uređaju je veći, što je veća gustoća toka pobuđenih molekula. Zanimljivo je da pri nekoj dovoljno velikoj gustoći toka pobuđenih molekula i prikladnim parametrima rezonatora, intenzitet zračenja molekula postaje dovoljno velik da pokrije različite gubitke energije, a pojačalo se pretvara u molekularni generator mikrovalnih oscilacija - tzv. naziva se kvantni generator. U tom slučaju više nije potrebno dovoditi visokofrekventnu elektromagnetsku energiju u rezonator. Proces stimulirane emisije nekih pobuđenih čestica podržava emisija drugih. Štoviše, u prikladnim uvjetima, proces generiranja elektromagnetske energije ne prestaje čak i ako se dio preusmjeri u stranu.

Kvantni oscilator vrlo visoke stabilnosti Daje visokofrekventne elektromagnetske oscilacije strogo definirane frekvencije i može se koristiti za mjerenje vremenskih intervala. Ne mora raditi kontinuirano. Dovoljno je povremeno u određenim intervalima usporediti frekvenciju električnog generatora astronomskog sata s ovim standardom molekularne frekvencije i po potrebi uvesti korekciju.

Astronomski sat ispravljen generatorom molekularnog amonijaka izgrađen je kasnih pedesetih. Njihova kratkoročna nestabilnost nije prelazila 10 -12 u 1 minuti, a dugotrajna oko 10 -10, što odgovara izobličenjima u brojanju vremenskih intervala samo za 1 sekundu u nekoliko stotina godina.

Na temelju istih ideja i korištenja nekih drugih čestica kao radnog medija, kao što su talij i vodik, postignuto je daljnje poboljšanje standarda frekvencije i vremena. U ovom slučaju, kvantni generator koji radi na snopu atoma vodika, koji su ranih šezdesetih razvili i izgradili Goldenberg, Klepner i Ramsay, pokazao se posebno obećavajućim. Ovaj generator se također sastoji od izvora čestica, separatora i rezonatora montiranog u cijevi (slika 26) uronjenog u odgovarajuću rashladnu tekućinu. Izvor emitira snop atoma vodika. U tom se snopu nalaze nepobuđeni i pobuđeni atomi vodika, a neuzbuđenih je mnogo više nego pobuđenih.

Budući da se pobuđeni atomi vodika razlikuju od nepobuđenih po svom magnetskom stanju (magnetski moment), njihovo razdvajanje više nije električno, već magnetsko polje koje stvara par magneta. Rezonator generatora vodika također ima značajne značajke. Izrađuje se u obliku tikvice od topljenog kvarca, čije su unutarnje stijenke obložene parafinom. Zbog višestrukih (oko 10.000) elastičnih refleksija atoma vodika od parafinskog sloja, duljina leta čestica i, sukladno tome, vrijeme njihovog boravka u rezonatoru, u usporedbi s molekularnim generatorom, povećava se tisućama puta. Na taj način moguće je dobiti vrlo uske spektralne emisijske linije atoma vodika i u usporedbi s molekularnim generatorom smanjiti nestabilnost cijelog uređaja za tisuću faktora.

Moderni dizajni astronomskih satova s ​​kvantnim generatorom vodika nadmašili su standard za atomsku zraku cezija u svojoj izvedbi. Nije pronađen nikakav sustavni pomak. Njihova kratkoročna nestabilnost je samo 6 * 10 -14 u minuti, a dugotrajna - 2 * 10 -14 dnevno, što je deset puta manje od standarda cezija. Reproducibilnost očitanja sata s kvantnim generatorom vodika je ±5*10 -13 , dok je ponovljivost standarda cezija ±3*10 -12 . Posljedično, generator vodika je i po ovom pokazatelju oko deset puta bolji. Tako je uz pomoć vodikovog astronomskog sata moguće osigurati točnost mjerenja vremena reda veličine 1 sekunde za interval od oko sto tisuća godina.

U međuvremenu, brojna istraživanja posljednjih godina pokazala su da ova visoka točnost mjerenja vremenskih intervala, postignuta na temelju generatora atomskog snopa, još nije granica i da se može poboljšati.

Prijenos točnog vremena

Zadaća vremenske službe nije ograničena na dobivanje i pohranjivanje točnog vremena. Jednako važan dio toga je i takva organizacija prijenosa točnog vremena, u kojoj se ta točnost ne bi izgubila.

U starim danima prijenos vremenskih signala obavljao se mehaničkim, zvučnim ili svjetlosnim uređajima. U Petrogradu je točno u podne pucao top; također se mogao provjeriti sat prema satu u tornju Instituta za mjeriteljstvo, koji sada nosi ime D. I. Mendeljejeva. U morskim lukama kao vremenski signal korištena je lopta koja pada. S brodova u luci moglo se vidjeti kako se točno u podne kugla odlomila s vrha posebnog jarbola i pala na podnožje.

Za normalan tijek suvremenog intenzivnog života vrlo je važno osigurati točno vrijeme željeznice, pošta, telegraf i veliki gradovi. Ne zahtijeva tako visoku točnost kao kod astronomskih i zemljopisna djela, ali potrebno je da, točnije, u svim dijelovima grada, u svim dijelovima naše ogromne zemlje, svi satovi pokazuju isto vrijeme. Taj se zadatak obično rješava uz pomoć električnog sata.

U satarskoj industriji željeznica i komunikacijskih institucija, u industriji satova suvremenog grada, električni satovi imaju važnu ulogu. Njihov je uređaj vrlo jednostavan, a opet s točnošću od jedne minute pokazuju isto vrijeme na svim točkama grada.

Električni satovi su primarni i sekundarni. Primarni električni satovi imaju njihalo, kotače, otvor i mjerači su u stvarnom vremenu. Sekundarni električni satovi su samo pokazivači: u njima nema sata, već postoji samo relativno jednostavan uređaj koji pomiče kazaljke jednom u minuti (slika 27.). Svakim otvaranjem struje elektromagnet otpušta sidro i "pas" pričvršćen za sidro, naslonjen na začepni kotač, okreće ga za jedan zub. Signali električna struja se napajaju sekundarnom satu ili iz centralne instalacije ili iz primarnog električnog sata. Posljednjih godina pojavili su se satovi koji govore, dizajnirani po principu zvučnih filmova, koji ne samo da pokazuju, već i govore vrijeme.

Za prijenos točno vrijeme sada služe uglavnom električnim signalima koji se šalju telefonom, telegrafom i radiom. Tijekom proteklih desetljeća tehnika njihovog prijenosa je poboljšana, a točnost se u skladu s tim povećala. Godine 1904. Bigourdant je odašiljao ritmičke vremenske signale iz Pariške zvjezdarnice, koje je primila zvjezdarnica Montsouris s točnošću od 0,02-0,03 sek. Godine 1905., Washingtonski pomorski opservatorij počeo je s redovitim prijenosom vremenskih signala; od 1908. godine počeli su se prenositi ritmički vremenski signali iz Eiffelov toranj, a od 1912. iz zvjezdarnice Greenwich.

Trenutno se prijenos točnih vremenskih signala provodi u mnogim zemljama. U SSSR-u takve prijenose provodi Državni astronomski institut po imenu V.I. P.K. Sternberga, kao i niz drugih organizacija. Istovremeno se koristi niz različitih programa za prijenos očitanja srednjeg sunčevog vremena putem radija. Na primjer, program vremenskog signala emitiranja se prenosi na kraju svakog sata i sastoji se od šest kratkih impulsa. Početak posljednjeg od njih odgovara vremenu ovog ili onog sata i 00 min 00 sek. U pomorskoj i zračnoj plovidbi koristi se program od pet serija od 60 impulsa i tri serije od šest kratkih signala, razdvojenih dužim signalima. Osim toga, postoji niz posebnih programa vremenskih signala. Informacije o raznim programima posebnih vremenskih signala objavljuju se u posebnim publikacijama.

Pogreška u prijenosu vremenskih signala za emitirane programe je oko ±0,01 - 0,001 sek, a za neke posebne ±10 -4 pa čak ±10 -5 sek. Stoga su trenutno razvijene metode i uređaji koji vam omogućuju primanje, pohranjivanje i prijenos vremena s vrlo visok stupanj točnost.

Nedavno su implementirane značajne nove ideje u području pohranjivanja i prijenosa točnog vremena. Pretpostavimo da je potrebno da na određenom broju točaka na bilo kojem teritoriju točnost očitanja satova koji tamo stoje ne bude lošija od ± 30 sekundi, pod uvjetom da svi ovi satovi rade neprekidno tijekom cijele godine. Takvi zahtjevi odnose se, na primjer, na gradske i željezničke satove. Zahtjevi nisu jako strogi, međutim, da bi se ispunili korištenjem autonomnih satova, potrebno je da dnevna brzina svake instance sata bude bolja od ± 0,1 sekunde, a za to su potrebni precizni kvarcni kronometri.

U međuvremenu, ako se ovaj problem riješi pomoću zajednički vremenski sustav, koji se sastoji od primarnih satova i velikog broja sekundarnih satova povezanih s njima, tada bi samo primarni satovi trebali imati visoku točnost. Stoga, čak i uz povećani trošak za primarni sat i odgovarajuću nisku cijenu za sekundarni sat, dobra se točnost može postići u cijelom sustavu uz relativno niske ukupne troškove.

Naravno, u ovom slučaju morate biti sigurni da sam sekundarni sat ne donosi pogreške. Prethodno opisani sekundarni sat s začepnim kotačićem i papučicom, u kojem se kazaljka pomiče jednom u minuti na signal, ponekad pokvari. Štoviše, s vremenom se nakuplja pogreška njihova svjedočenja. U suvremenim sekundarnim satovima koriste se razne vrste provjere i ispravljanja očitanja. Još veću točnost daje sekundarni sat koji koristi izmjeničnu struju industrijske frekvencije (50 Hz), čija je frekvencija strogo stabilizirana. Glavni dio ovog sata je sinkroni elektromotor koji pokreće izmjenična struja. Dakle, u ovom satu, sama izmjenična struja je kontinuirani vremenski signal s periodom ponavljanja od 0,02 sekunde.

Trenutno je stvorena Svjetska sinkronizacija atomskih satova (WOSAC; naziv se sastoji od prvih slova riječi: World-wide Synchronization of Atomic Clocks). Glavni primarni sat ovog sustava nalazi se u Rimu, New Yorku, SAD, a sastoji se od tri atomska cezijeva sata čija su očitanja u prosjeku. Dakle, točnost očitanja vremena jednaka je (1-3)*10 -11 . Ovi primarni satovi povezani su na svjetsku mrežu sekundarnih satova.

Test je pokazao da su pri prijenosu točnih vremenskih signala putem WHOAC-a iz države New York (SAD) do otoka Oahu (Havaji), odnosno približno 30.000 km, indikacije vremena usklađene s točnošću od 3 mikrosekunde.

Danas postignuta visoka točnost pohranjivanja i prijenosa vremenskih oznaka omogućuje rješavanje složenih i novih problema navigacije u dubokom svemiru, ali i starih, ali još uvijek važnih i zanimljivih pitanja o kretanju. Zemljina kora.

Kamo idu kontinenti?

Sada se možemo vratiti na problem kretanja kontinenata, opisan u prethodnom poglavlju. To je tim zanimljivije jer u pola stoljeća koliko je prošlo od pojave Wegenerovih djela do našeg vremena, znanstvene rasprave oko tih ideja još nisu jenjale. Na primjer, W. Munk i G. Macdonald napisali su 1960.: "Neki Wegenerovi podaci su nepobitni, ali većina njegovih argumenata u potpunosti se temelji na proizvoljnim pretpostavkama." I dalje: "Veliki pomaci kontinenata dogodili su se prije izuma telegrafa, srednji pomaci - prije izuma radija, a nakon toga praktički nisu uočeni pomaci."

Ove zajedljive primjedbe nisu bez temelja, barem u svom prvom dijelu. Doista, longitudinalna mjerenja koja su Wegeper i njegovi suradnici svojedobno proveli na svojim ekspedicijama na Grenland (u jednoj od kojih je Wegener tragično poginuo) izvedena su s točnošću nedovoljnom za rigorozno rješenje problema. To su zabilježili i njegovi suvremenici.

Jedan od najuvjerljivijih pristalica teorije kretanja kontinenata u njezinoj modernoj verziji je P. N. Kropotkin. Godine 1962. napisao je: „Paleomagnetski i geološki podaci ukazuju da je tijekom mezozoika i kenozoika lajtmotiv kretanja zemljine kore bio rascjepkanost dvaju drevnih kontinenata – Laurazije i Gondvane i širenje njihovih dijelova prema Tihom oceanu i prema geosinklinalnom pojasu Tethys." Podsjetimo da je Laurazija pokrivala Sjevernu Ameriku, Grenland, Europu i cijelu sjevernu polovicu Azije, Gondvanu - južne kontinente i Indiju. Ocean Tethys protezao se od Sredozemnog mora preko Alpa, Kavkaza i Himalaje do Indonezije.

Isti je autor dalje napisao: „Jedinstvo Gondvane sada je praćeno od prekambrija do sredine krede, a njezina rascjepkanost sada izgleda kao dug proces koji je započeo u paleozoiku i dosegao posebno velike razmjere od sredine Kreda. Od tog vremena prošlo je osamdeset milijuna godina. Posljedično, udaljenost između Afrike i Južna Amerika povećavao stopom od 6 cm godišnje. Ista je brzina dobivena iz paleomagnetskih podataka za kretanje Hindustana s južne hemisfere na sjevernu. „Nakon što je rekonstruirao položaj kontinenata u prošlosti koristeći paleomagnetske podatke, PN Kropotkin je došao do zaključka da je" - u to vrijeme kontinenti su stvarno bili zbijeni u takav blok, koji je nalikovao obrisima Wegenerove primarne kontinentalne platforme."

Dakle, zbroj podataka dobivenih različitim metodama pokazuje da su današnji položaj kontinenata i njihovi obrisi nastali u dalekoj prošlosti kao rezultat niza rasjeda i značajnog pomicanja kontinentalnih blokova.

Pitanje trenutačnog kretanja kontinenata odlučuje se na temelju rezultata longitudinalnih studija provedenih s dovoljno točnošću. Što u ovom slučaju znači dovoljnu točnost, vidi se iz činjenice da npr. na geografskoj širini Washingtona promjena zemljopisne dužine od jedne desettisućinke sekunde odgovara pomaku od 0,3 cm. Budući da je procijenjena brzina kretanja iznosi oko 1 m godišnje, a suvremene vremenske usluge već Ako je moguće odrediti vremenske točke, pohraniti i prenijeti točno vrijeme s točnošću od tisućinki i deset tisućinki sekunde, tada je za dobivanje uvjerljivih rezultata dovoljno izvršiti odgovarajuća mjerenja u razmacima od nekoliko godina ili nekoliko desetaka godina.

U tu svrhu 1926. godine stvorena je mreža od 32 promatračke točke i provedena su astronomska longitudinalna istraživanja. Godine 1933. provedena su ponovljena astronomska longitudinalna istraživanja, a u rad je već uključen 71 zvjezdarnica. Ova mjerenja, provedena na dobroj suvremenoj razini, iako u ne tako dugom vremenskom intervalu (7 godina), pokazala su, posebice, da se Amerika ne udaljava od Europe za 1 metar godišnje, kako je mislio Wegener, već se približava otprilike brzinom od 60 cm godišnje.

Tako je uz pomoć vrlo točnih longitudinalnih mjerenja potvrđena prisutnost suvremenog kretanja velikih kontinentalnih blokova. Štoviše, bilo je moguće doznati da pojedini dijelovi ovih kontinentalnih blokova imaju nešto drugačije kretanje.

Sretan sam što živim uzorno i jednostavno:
Kao sunce - kao visak - kao kalendar
M. Cvetaeva

Lekcija 6/6

Tema Osnove mjerenja vremena.

Cilj Razmotrite sustav brojanja vremena i njegov odnos s zemljopisnom dužinom. Dajte ideju o kronologiji i kalendaru, određujući zemljopisne koordinate (dužinu) područja prema astrometrijskim promatranjima.

Zadaci :
1. obrazovne: praktična astrometrija o: 1) astronomskim metodama, instrumentima i mjernim jedinicama, računanju i vođenju vremena, kalendarima i kronologiji; 2) određivanje zemljopisnih koordinata (dužine) područja prema podacima astrometrijskih promatranja. Usluge Sunca i točno vrijeme. Primjena astronomije u kartografiji. O kozmičkim pojavama: rotacija Zemlje oko Sunca, rotacija Mjeseca oko Zemlje i rotacija Zemlje oko svoje osi i njihove posljedice - nebeske pojave: izlazak, zalazak sunca, dnevno i godišnje vidljivo kretanje i kulminacije svjetiljke (Sunce, Mjesec i zvijezde), promjena faza Mjeseca .
2. njegujući: formiranje znanstvenog svjetonazora i ateističkog obrazovanja tijekom upoznavanja s poviješću ljudskog znanja, s glavnim vrstama kalendara i kronoloških sustava; razotkrivanje praznovjerja povezanih s konceptima "prijestupne godine" i prijevodom datuma julijanskog i gregorijanskog kalendara; veleučilišno i radno obrazovanje u prikazu gradiva o instrumentima za mjerenje i pohranjivanje vremena (sati), kalendarima i kronološkim sustavima te o praktičnim metodama primjene astrometrijskih znanja.
3. Razvijanje: formiranje vještina: rješavanje zadataka za izračunavanje vremena i datuma kronologije i prijenos vremena iz jednog sustava pohrane i računa na drugi; izvoditi vježbe primjene osnovnih formula praktične astrometrije; koristiti mobilnu kartu zvjezdanog neba, priručnike i Astronomski kalendar za određivanje položaja i uvjeta vidljivosti nebeskih tijela i tijeka nebeskih pojava; odrediti zemljopisne koordinate (dužinu) područja prema astronomskim opažanjima.

Znati:
1. razina (standardna)- sustavi za brojanje vremena i mjerne jedinice; pojam podneva, ponoći, dana, odnos vremena i geografske dužine; nulti meridijan i univerzalno vrijeme; zona, lokalno, ljetno i zimsko vrijeme; metode prevođenja; naš račun, porijeklo našeg kalendara.
2. razina- sustavi za brojanje vremena i mjerne jedinice; pojam podneva, ponoći, dana; povezanost vremena sa zemljopisnom dužinom; nulti meridijan i univerzalno vrijeme; zona, lokalno, ljetno i zimsko vrijeme; metode prevođenja; imenovanje službe za točno vrijeme; pojam kronologije i primjeri; pojam kalendara i glavne vrste kalendara: lunarni, lunisolarni, solarni (julijanski i gregorijanski) te osnove kronologije; problem stvaranja stalnog kalendara. Osnovni pojmovi praktične astrometrije: načela određivanja vremena i zemljopisnih koordinata područja prema astronomskim promatranjima. Uzroci svakodnevno promatranih nebeskih pojava nastalih okretanjem Mjeseca oko Zemlje (promjena Mjesečevih faza, prividno kretanje Mjeseca u nebeskoj sferi).

Biti u mogućnosti:
1. razina (standardna)- Pronađite vrijeme svijeta, prosjek, zona, lokalno, ljeto, zima;
2. razina- Pronađite vrijeme svijeta, prosjek, zona, lokalno, ljeto, zima; pretvoriti datume iz starog u novi stil i obrnuto. Riješite zadatke za određivanje zemljopisnih koordinata mjesta i vremena promatranja.

Oprema: plakat "Kalendar", PKZN, njihalo i sunčani sat, metronom, štoperica, kvarcni sat Zemljina kugla, tablice: nešto praktične aplikacije astronomija. CD- "Red Shift 5.1" (Time-show, Priče o svemiru = Vrijeme i godišnja doba). Model nebeske sfere; zidna karta zvjezdanog neba, karta vremenskih zona. Karte i fotografije zemljine površine. Tablica "Zemlja u svemiru". Fragmenti filmskih traka"Vidljivo kretanje nebeskih tijela"; "Razvoj ideja o Svemiru"; "Kako je astronomija opovrgla religijske ideje o svemiru"

Interdisciplinarna komunikacija: Geografske koordinate, metode računanja vremena i orijentacije, projekcija karte(geografija, 6-8 ćelija)

Tijekom nastave

1. Ponavljanje naučenog(10 min).
a) 3 osobe na individualnim karticama.
1. 1. Na kojoj visini u Novosibirsku (φ= 55º) Sunce kulminira 21. rujna? [za drugi tjedan listopada, prema PKZN δ=-7º, zatim h=90 o -φ+δ=90 o -55º-7º=28º]
2. Gdje na zemlji nisu vidljive zvijezde južne hemisfere? [na sjevernom polu]
3. Kako se kretati terenom po suncu? [ožujak, rujan - izlazak sunca na istoku, zalazak sunca na zapadu, podne na jugu]
2. 1. Podnevna visina Sunca je 30º, a deklinacija 19º. Odredite geografsku širinu mjesta promatranja.
2. Kakvi su dnevni putevi zvijezda u odnosu na nebeski ekvator? [paralelno]
3. Kako se kretati terenom pomoću Sjevernjače? [smjer sjever]
3. 1. Kolika je deklinacija zvijezde ako kulminira u Moskvi (φ= 56 º ) na visini od 69º?
2. Kako je os svijeta u odnosu na zemljinu os, u odnosu na ravninu horizonta? [paralelno, pod kutom geografske širine mjesta promatranja]
3. Kako iz astronomskih promatranja odrediti geografsku širinu područja? [izmjeriti kutnu visinu zvijezde Sjevernjače]

b) 3 osobe u odboru.
1. Izvedi formulu za visinu svjetiljke.
2. Dnevni putovi svjetiljki (zvijezda) na različitim geografskim širinama.
3. Dokažite da je visina svjetskog pola jednaka geografskoj širini.

v) Ostalo samostalno .
1. Koju je najveću visinu koju Vega doseže (δ=38 o 47") u kolijevci (φ=54 o 04")? [maksimalna visina na vrhu kulminacije, h=90 o -φ+δ=90 o -54 o 04 "+38 o 47"=74 o 43"]
2. Odaberite bilo koju svijetlu zvijezdu prema PCZN-u i zapišite njezine koordinate.
3. U kojem se sazviježđu danas nalazi Sunce i koje su mu koordinate? [za drugi tjedan listopada prema PCDP-u u konz. Djevica, δ=-7º, α=13 h 06 m]

d) u "Red Shift 5.1"
Pronađite sunce:
Koje se informacije mogu dobiti o Suncu?
- koje su mu koordinate danas i u kojem se sazviježđu nalazi?
Kako se deklinacija mijenja? [smanjuje se]
- koja je od zvijezda s vlastitim imenom najbliža po kutnoj udaljenosti Suncu i koje su joj koordinate?
- dokazati da se Zemlja trenutno kreće orbiti približavajući se Suncu (iz tablice vidljivosti - kutni promjer Sunca raste)

2. Novi materijal (20 minuta)
Treba platiti pozornost učenika:
1. Duljina dana i godine ovisi o referentnom okviru u kojem se razmatra gibanje Zemlje (da li je povezano s nepokretnim zvijezdama, Suncem itd.). Izbor referentnog sustava odražava se u nazivu jedinice vremena.
2. Trajanje jedinica brojanja vremena povezano je s uvjetima vidljivosti (kulminacija) nebeskih tijela.
3. Do uvođenja standarda atomskog vremena u znanost došlo je zbog neujednačenosti Zemljine rotacije, što je otkriveno s povećanjem točnosti sata.
4. Uvođenje standardnog vremena posljedica je potrebe koordinacije gospodarskih aktivnosti na području definiranom granicama vremenskih zona.

Sustavi za brojanje vremena. Odnos prema geografskoj dužini. Prije više tisuća godina ljudi su primijetili da se mnoge stvari u prirodi ponavljaju: Sunce izlazi na istoku i zalazi na zapadu, ljeto slijedi zimu i obrnuto. Tada su nastale prve jedinice vremena - dan mjesec godina . Korištenjem najjednostavnijih astronomskih instrumenata ustanovljeno je da u godini postoji oko 360 dana, a za oko 30 dana obris Mjeseca prolazi kroz ciklus od jednog punog mjeseca do drugog. Stoga su kaldejski mudraci kao osnovu usvojili seksagezimalni brojevni sustav: dan je podijeljen na 12 noći i 12 dana sati , krug je 360 ​​stupnjeva. Svaki sat i svaki stupanj podijeljen je sa 60 minutama , a svake minute - za 60 sekundi .
Međutim, naknadna točnija mjerenja beznadno su pokvarila ovo savršenstvo. Pokazalo se da Zemlja napravi potpunu revoluciju oko Sunca za 365 dana 5 sati 48 minuta i 46 sekundi. Mjesecu je, s druge strane, potrebno od 29,25 do 29,85 dana da zaobiđe Zemlju.
Periodične pojave praćene dnevnom rotacijom nebeske sfere i prividnim godišnjim kretanjem Sunca po ekliptici podlozi različitim sustavima vremenskih računa. Vrijeme- glavna fizička veličina koja karakterizira uzastopnu promjenu pojava i stanja materije, trajanje njihovog postojanja.
Kratak- dan, sat, minuta, sekunda
dugo- godina, tromjesečje, mjesec, tjedan.
1. "zvjezdani"vrijeme povezano s kretanjem zvijezda na nebeskoj sferi. Izmjereno satnim kutom točke proljetnog ekvinocija: S \u003d t ^; t \u003d S - a
2. "Solarni"vrijeme povezano: s prividnim kretanjem središta Sunčevog diska duž ekliptike (pravo solarno vrijeme) ili kretanjem "prosječnog Sunca" - zamišljene točke koja se ravnomjerno kreće duž nebeskog ekvatora u istom vremenskom intervalu kao i pravi Sunce (prosječno solarno vrijeme).
S uvođenjem 1967. standarda za atomsko vrijeme i međunarodnog SI sustava, atomska sekunda se koristi u fizici.
Drugi- fizikalna veličina brojčano jednaka 9192631770 razdoblja zračenja što odgovara prijelazu između hiperfinih razina osnovnog stanja atoma cezija-133.
Sva navedena "vremena" su međusobno usklađena posebnim izračunima. Srednje solarno vrijeme koristi se u svakodnevnom životu . Osnovna jedinica sideralnog, pravog i srednjeg sunčevog vremena je dan. Dobivamo sideralne, srednje solarne i druge sekunde dijeljenjem odgovarajućeg dana s 86400 (24 h, 60 m, 60 s). Dan je postao prva jedinica za mjerenje vremena prije više od 50.000 godina. Dan- vremenski period tijekom kojeg Zemlja napravi jednu potpunu rotaciju oko svoje osi u odnosu na bilo koji orijentir.
Zvjezdani dan- period rotacije Zemlje oko svoje osi u odnosu na nepokretne zvijezde, definiran je kao vremenski interval između dva uzastopna gornja vrhunca proljetnog ekvinocija.
pravi solarni dan- period rotacije Zemlje oko svoje osi u odnosu na središte solarnog diska, definiran kao vremenski interval između dva uzastopna vrhunca istog imena središta solarnog diska.
Zbog činjenice da je ekliptika nagnuta prema nebeskom ekvatoru pod kutom od 23 oko 26 ", a Zemlja se okreće oko Sunca po eliptičnoj (malo izduženoj) orbiti, brzina prividnog kretanja Sunca u nebeskoj sfere i, prema tome, trajanje pravog sunčevog dana stalno će se mijenjati tijekom cijele godine: najbrži u blizini ekvinocija (ožujak, rujan), najsporiji u blizini solsticija (lipanj, siječanj) Da bi se pojednostavilo računanje vremena u astronomiji, uvodi se koncept srednjeg sunčevog dana - period rotacije Zemlje oko svoje osi u odnosu na "prosječno Sunce".
Srednji solarni dan definirani su kao vremenski interval između dva uzastopna vrhunca istog imena "srednjeg Sunca". Oni su 3 m 55,009 s kraći od sideralnog dana.
24 h 00 m 00 s sideralnog vremena jednako su 23 h 56 m 4,09 s srednjeg sunčevog vremena. Zbog određenosti teorijskih proračuna, prihvaćeno je efemerida (tablica) sekunda jednaka srednjoj solarnoj sekundi 0. siječnja 1900. u 12 sati jednako trenutnom vremenu, nevezano za rotaciju Zemlje.

Prije oko 35.000 godina ljudi su primijetili periodičnu promjenu izgleda mjeseca – promjenu mjesečevih faza. Faza F nebesko tijelo (Mjesec, planeti itd.) određeno je omjerom najveće širine osvijetljenog dijela diska d na njegov promjer D: F=dd. Crta terminator razdvaja tamni i svijetli dio diska svjetiljke. Mjesec se kreće oko Zemlje u istom smjeru u kojem Zemlja rotira oko svoje osi: od zapada prema istoku. Prikaz ovog kretanja je prividno kretanje Mjeseca na pozadini zvijezda prema rotaciji neba. Mjesec se svakog dana pomiče prema istoku za 13,5 o u odnosu na zvijezde i puni krug za 27,3 dana. Tako je ustanovljena druga mjera vremena nakon dana - mjesec.
Siderični (zvjezdani) lunarni mjesec- vremenski period tijekom kojeg mjesec napravi jedan potpuni okret oko Zemlje u odnosu na nepokretne zvijezde. Jednako 27 d 07 h 43 m 11,47 s .
Sinodički (kalendarski) lunarni mjesec- vremenski interval između dvije uzastopne faze istog imena (obično mlađaka) mjeseca. Jednako je 29 d 12 h 44 m 2,78 s .
Sveukupnost fenomena vidljivog kretanja Mjeseca na pozadini zvijezda i promjena mjesečevih faza omogućuje navigaciju Mjesecom na tlu (Sl.). Mjesec se pojavljuje kao uski polumjesec na zapadu i nestaje u zrakama jutarnje zore s istim uskim polumjesecom na istoku. Mentalno pričvrstite ravnu liniju lijevo od polumjeseca. Na nebu možemo pročitati ili slovo "P" - "raste", "rogovi" mjeseca okrenuti su ulijevo - mjesec je vidljiv na zapadu; ili slovo "C" - "stari", "rogovi" mjeseca su okrenuti udesno - mjesec je vidljiv na istoku. Na punom mjesecu mjesec je vidljiv na jugu u ponoć.

Kao rezultat mnogih mjeseci promatranja promjene položaja Sunca iznad horizonta, nastala je treća mjera vremena - godina.
Godina- vremenski period tijekom kojeg Zemlja napravi jedan potpuni okret oko Sunca u odnosu na bilo koju referentnu točku (točku).
Zvjezdana godina- sideralno (zvjezdano) razdoblje Zemljine revolucije oko Sunca, jednako 365,256320 ... srednjih solarnih dana.
anomalistička godina- vremenski interval između dva uzastopna prolaska prosječnog Sunca kroz točku njegove orbite (obično perihel) jednak je 365,259641 ... srednjih sunčevih dana.
tropska godina- vremenski interval između dva uzastopna prolaska prosječnog Sunca kroz proljetni ekvinocij, jednak 365,2422... srednjih sunčevih dana ili 365 d 05 h 48 m 46,1 s.

Univerzalno vrijeme definirano kao lokalno srednje solarno vrijeme na nultom (Greenwich) meridijanu ( Da, UT- Univerzalno vrijeme). Jer u svakodnevnom životu lokalno vrijeme ne možete ga koristiti (budući da je jedan u Cradleu, a drugi u Novosibirsku (drugačiji λ )), zbog čega ga je Konferencija odobrila na prijedlog kanadskog inženjera željeznice Sanford Fleming(8. veljače 1879 kada govori na Kanadskom institutu u Torontu) standardno vrijeme, dijeleći globus na 24 vremenske zone (360:24 = 15 o, 7,5 o od središnjeg meridijana). Nulta vremenska zona nalazi se simetrično u odnosu na nulti (Greenwich) meridijan. Pojasevi su numerirani od 0 do 23 od zapada prema istoku. Prave granice pojaseva usklađene su s administrativnim granicama okruga, regija ili država. Središnji meridijani vremenskih zona udaljeni su točno 15 o (1 sat), pa se pri prelasku iz jedne vremenske zone u drugu vrijeme mijenja za cijeli broj sati, a broj minuta i sekundi se ne mijenja. Novi kalendarski dan (i Nova godina) počinje datumske linije(demarkaciona linija), prolazeći uglavnom duž meridijana od 180o istočne zemljopisne dužine u blizini sjeveroistočne granice Ruske Federacije. Zapadno od datumske crte, dan u mjesecu je uvijek jedan više nego istočno od njega. Prilikom prelaska ove crte od zapada prema istoku, kalendarski broj se smanjuje za jedan, a pri prelasku crte od istoka prema zapadu, kalendarski broj se povećava za jedan, čime se eliminira greška u računanju vremena prilikom putovanja oko svijeta i premještanja ljudi iz Istočne do zapadne hemisfere Zemlje.
Stoga Međunarodna konferencija o meridijanima (1884., Washington, SAD) u vezi s razvojem telegrafskog i željezničkog prometa uvodi:
- početak dana od ponoći, a ne od podneva, kako je bilo.
- početni (nulti) meridijan iz Greenwicha (Greenwich Observatory kraj Londona, osnovao J. Flamsteed 1675. godine, kroz os teleskopa zvjezdarnice).
- sustav brojanja standardno vrijeme
Standardno vrijeme određuje se formulom: T n = T 0 + n , gdje T 0 - univerzalno vrijeme; n- broj vremenske zone.
Ljetno računanje vremena- standardno vrijeme, promijenjeno u cijeli broj sati vladinom uredbom. Za Rusiju je to jednako pojasu, plus 1 sat.
Moskovsko vrijeme- ljetno računanje vremena druge vremenske zone (plus 1 sat): Tm \u003d T 0 + 3 (sati).
Ljetno vrijeme- standardno standardno vrijeme koje se mijenja za dodatnih plus 1 sat prema vladinom nalogu za razdoblje ljetnog računanja vremena radi uštede energetskih resursa. Po uzoru na Englesku, koja je prvi put uvela ljetno računanje vremena 1908. godine, sada 120 zemalja svijeta, uključujući Rusku Federaciju, godišnje prelazi na ljetno računanje vremena.
Vremenske zone svijeta i Rusije
Zatim učenike treba ukratko upoznati s astronomskim metodama za određivanje zemljopisnih koordinata (dužine) područja. Zbog Zemljine rotacije, razlika između podneva ili vremena kulminacije ( vrhunac.Što je to fenomen?) zvijezda s poznatim ekvatorijalnim koordinatama u 2 točke jednaka je razlici geografskih zemljopisnih dužina točaka, što omogućuje određivanje zemljopisne dužine dane točke iz astronomskih promatranja Sunca i drugih svjetiljki i , obrnuto, lokalno vrijeme u bilo kojoj točki s poznatom zemljopisnom dužinom.
Na primjer: jedan od vas je u Novosibirsku, drugi u Omsku (Moskva). Tko će od vas ranije uočiti gornju kulminaciju središta Sunca? I zašto? (napomena, to znači da je vaš sat na vremenu u Novosibirsku). Zaključak- ovisno o položaju na Zemlji (meridijan - geografska dužina) vrhunac bilo kojeg svjetiljka promatra se u različito vrijeme, tj vrijeme je povezano s geografskom dužinom ili T=UT+λ, a vremenska razlika za dvije točke koje se nalaze na različitim meridijanima bit će T 1 -T 2 \u003d λ 1 - λ 2.Geografska dužina (λ ) područja se mjeri istočno od "nulte" (Greenwich) meridijana i brojčano je jednaka vremenskom intervalu između kulminacija istog imena istog svjetiljka na grinwičkom meridijanu ( UT) i na promatračkom mjestu ( T). Izraženo u stupnjevima ili satima, minutama i sekundama. Odrediti geografsku dužinu područja, potrebno je odrediti trenutak vrhunca bilo kojeg svjetiljka (obično Sunca) s poznatim ekvatorijalnim koordinatama. Prevodeći uz pomoć posebnih tablica ili kalkulatora vrijeme promatranja od srednje sunčeve do zvjezdane i znajući iz priručnika vrijeme kulminacije ove svjetiljke na grinwičkom meridijanu, lako možemo odrediti geografsku dužinu područja . Jedina poteškoća u izračunima je točna konverzija jedinica vremena iz jednog sustava u drugi. Trenutak kulminacije ne može se "čuvati": dovoljno je odrediti visinu (zenitnu udaljenost) svjetiljke u bilo kojem točno određenom trenutku vremena, ali tada će izračuni biti prilično komplicirani.
Satovi se koriste za mjerenje vremena. Od najjednostavnijih, korištenih u antici, je gnomon - okomiti stup u središtu horizontalne platforme s pregradama, zatim pijeskom, vodom (klepsidra) i vatrom, do mehaničkih, elektronskih i atomskih. Još točniji atomski (optički) standard vremena stvoren je u SSSR-u 1978. godine. Greška od 1 sekunde javlja se svakih 10.000.000 godina!

Sustav mjerenja vremena u našoj zemlji
1) Od 1. srpnja 1919. uvodi se standardno vrijeme(Dekret Vijeća narodnih komesara RSFSR-a od 8. veljače 1919.)
2) Utemeljuje se 1930. godine Moskva (porodilište) vrijeme 2. vremenske zone u kojoj se nalazi Moskva, pomičući se jedan sat unaprijed u odnosu na standardno vrijeme (+3 prema univerzalnom ili +2 prema srednjoeuropskom) kako bi se omogućio svjetliji dio dana u danu ( dekret Vijeća narodnih komesara SSSR-a od 16.6.1930.). Raspodjela vremenskih zona rubova i regija značajno se mijenja. Otkazano u veljači 1991. i ponovno obnovljeno od siječnja 1992. godine.
3) Istom Uredbom iz 1930. ukida se prijelaz na ljetno računanje vremena, koji je na snazi ​​od 1917. (20. travnja i povratak 20. rujna).
4) Godine 1981. u zemlji se nastavlja prijelaz na ljetno računanje vremena. Uredba Vijeća ministara SSSR-a od 24. listopada 1980. "O postupku računanja vremena na teritoriju SSSR-a" uvodi se ljetno računanje vremena prebacivanjem kazaljki na satu na 0 sati 1. travnja sat unaprijed, a 1. listopada prije sat vremena od 1981. godine. (1981. ljetno računanje vremena uvedeno je u velikoj većini razvijenih zemalja – 70, osim u Japanu). U budućnosti, u SSSR-u, prijevod se počeo obavljati u nedjelju najbližu tim datumima. Rezolucijom je uveden niz značajnih izmjena i odobren je novosastavljen popis administrativnih područja dodijeljenih odgovarajućim vremenskim zonama.
5) Godine 1992., Ukazima predsjednika, poništenim u veljači 1991., vraćeno je rodiljsko (moskovsko) vrijeme od 19. siječnja 1992., uz zadržavanje prelaska na ljetno računanje vremena posljednje nedjelje ožujka u 2 sata ujutro jedan sat unaprijed, a na zimsko računanje vremena zadnje nedjelje rujna u 3 jedan sat u noći prije jedan sat.
6) Godine 1996. Uredbom Vlade Ruske Federacije br. 511 od 23.04.1996. ljetno računanje vremena je produženo za jedan mjesec i sada završava posljednje nedjelje u listopadu. U Zapadnom Sibiru, regije koje su prije bile u zoni MSK + 4 prešle su na MSK + 3 vrijeme, pridruživši se vremenu Omsk: Novosibirsk regija 23. svibnja 1993. u 00:00, Teritorij Altai i Republika Altai 28. svibnja 1995. u 4:00, Tomsk regija 1. svibnja 2002. u 3:00, Regija Kemerovo 28. ožujka 2010. u 02:00. ( razlika s univerzalnim vremenom GMT ostaje 6 sati).
7) Od 28. ožujka 2010., tijekom prijelaza na ljetno računanje vremena, teritorij Rusije počeo se nalaziti u 9 vremenskih zona (od 2. do 11. uključujući, s izuzetkom 4. - Samarska regija i Udmurtija 28. ožujka , 2010. u 2 sata ujutro prešli su na moskovsko vrijeme) s istim vremenom unutar svake vremenske zone. Granice vremenskih zona prolaze duž granica subjekata Ruske Federacije, svaki subjekt je uključen u jednu zonu, s izuzetkom Jakutije, koja je uključena u 3 zone (MSK + 6, MSK + 7, MSK + 8) , i Sahalinska regija, koja je uključena u 2 zone (MSK+7 na Sahalinu i MSK+8 na Kurilskim otocima).

Dakle za našu zemlju u zimskom vremenu T= UT+n+1 h , a u ljetnom vremenu T= UT+n+2 h

Možete ponuditi obavljanje laboratorijskih (praktičnih) radova kod kuće: Laboratorijski rad"Određivanje koordinata terena iz promatranja Sunca"
Oprema: gnomon; kreda (klinovi); „Astronomski kalendar“, bilježnica, olovka.
Radni nalog:
1. Određivanje podnevne linije (smjer meridijana).
Dnevnim kretanjem Sunca po nebu, sjena iz gnomona postupno mijenja smjer i duljinu. U pravo podne ima najmanju duljinu i pokazuje smjer podnevne linije – projekcije nebeskog meridijana na ravninu matematičkog horizonta. Za određivanje podnevne linije potrebno je u jutarnjim satima označiti točku na koju pada sjena s gnomona i kroz nju nacrtati krug, uzimajući gnomon kao središte. Zatim trebate pričekati dok sjena gnomona ne dodirne liniju kruga po drugi put. Dobiveni luk je podijeljen na dva dijela. Linija koja prolazi kroz gnomon i sredinu podnevnog luka bit će podnevna linija.
2. Određivanje zemljopisne širine i dužine područja iz promatranja Sunca.
Promatranja počinju malo prije trenutka pravog podneva, čiji je početak fiksiran u trenutku točne podudarnosti sjene od gnomona i podnevne linije prema dobro kalibriranim satovima koji rade prema standardnom vremenu. Istodobno se mjeri duljina sjene od gnomona. Po dužini sjene l točno u podne u vrijeme njegovog nastanka T d prema standardnom vremenu, koristeći jednostavne proračune, odredite koordinate područja. Prethodno iz rel tg h ¤ \u003d N / l, gdje H- visina gnomona, pronađite visinu gnomona u točno podne h ¤ .
Geografska širina područja izračunava se po formuli φ=90-h ¤ +d ¤, gdje je d ¤ solarna deklinacija. Da biste odredili geografsku dužinu područja, koristite formulu λ=12h+n+Δ-D, gdje n- broj vremenske zone, h - jednadžba vremena za dati dan (određuje se prema podacima "Astronomskog kalendara"). Za zimsko računanje vremena D = n+1; za ljetno računanje vremena D = n + 2.

"Planetarij" 410,05 mb		Resurs vam omogućuje instalaciju na računalo nastavnika ili učenika Puna verzija inovativni obrazovno-metodički kompleks "Planetarij". "Planetarij" - izbor tematskih članaka - namijenjen je učiteljima i učenicima u nastavi fizike, astronomije ili prirodnih znanosti od 10. do 11. razreda. Prilikom instaliranja kompleksa, preporuča se samo koristiti engleska slova u nazivima mapa.
Demo materijali 13,08 mb		Resurs su demonstracijski materijali inovativnog obrazovno-metodičkog kompleksa "Planetarij".
Planetarij 2,67 mb Sat 154,3 kb Standardno vrijeme 374,3 kb Karta svjetskog vremena 175,3 kb