Račun vremena. Određivanje geografske dužine
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) definicija zemljopisne koordinate(dužina) područja prema astrometrijskim promatranjima;
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; veleučilište i radno obrazovanje pri izlaganju materijala o instrumentima za mjerenje i pohranjivanje vremena (sati), kalendarima i kronološkim sustavima i na 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 siderski); 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 siderski); 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 jednolikom i neujednačenom skalom); svijeća s pregradama kao model vatrogasnog sata, mehaničkog, kvarcnog i elektroničkog sata.
Crteži, dijagrami, fotografije: promjena mjesečevih faza, unutarnja struktura i princip rada mehaničkih (njihalo i opruga), kvarcnih i elektronskih satova, atomskog standarda vremena.
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 znanja i ažuriranje |
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 na ploči, neovisno rješenje zadaci 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 da je potrebno studentima dati opći koncept o zvjezdanom vremenu.
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 Svakidašnjica koristi se srednje solarno 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 je period rotacije Zemlje oko svoje osi u odnosu na središte solarnog diska, definiran 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 |
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(linija razgraničenja), 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. Pri prelasku ove crte od zapada prema istoku kalendarski se broj smanjuje za jedan, a pri prelasku crte od istoka prema zapadu kalendarski broj se povećava za jedan, čime se otklanja greška u računanju vremena pri putovanju oko svijeta i premještanju 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 je standardno vrijeme koje se mijenja za dodatnih plus 1 sat prema vladinom nalogu za razdoblje ljetnog računanja vremena radi uštede energetskih resursa.
Zbog rotacije Zemlje, razlika između trenutaka početka podneva ili kulminacije zvijezda s poznatim ekvatorijalnim 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 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- zvjezdano 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 kojoj točno određenoj točki vremena, ali izračuni će biti prilično komplicirani.
U drugoj fazi sata učenici se upoznaju sa uređajima za mjerenje, pohranjivanje i brojanje vremena – sati. Očitavanja sata služe kao referenca s kojom se vremenski intervali mogu usporediti. Učenici trebaju obratiti pažnju 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 u osnovi 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 satova različitih tipova.
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 (slika 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 od ljudi.
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 sunčeve 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-slani, jumada al-ula, jumada al-ahira, rajab, sha'ban, ramadan, shawwal, zhul-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.
U gregorijanski solarni kalendar "novi stil" dužina godine je 365 242 500 dana. Godine 1582. julijanski je kalendar reformirao 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, IZ je broj cijelih stoljeća koji su prošli, IZ 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: pogreška 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 teritoriju 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 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.
U 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 rašireno širenje kršćanske religije u zapadnoj i istočnoj Europi potaknulo je potrebu objedinjavanja 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
Služba vremena
Zadaci službe točnog vremena su odrediti točno vrijeme, moći ga pohraniti i prenijeti potrošaču. Ako zamislimo da je kazaljka na satu optička os teleskopa usmjerena okomito u nebo, tada su brojčanik zvijezde koje jedna za drugom padaju u vidno polje ovog teleskopa. Registracija trenutaka prolaska zvijezda kroz teleskopski nišan - to je opći princip klasična definicija astronomskog vremena. Sudeći po megalitskim spomenicima koji su došli do nas, od kojih je najpoznatiji Stonehenge u Engleskoj, ova metoda serifa na kraju uspješno se koristila još u brončanom dobu. Sam naziv astronomske vremenske službe sada je zastario. Od 1988. ova se usluga naziva International Earth Rotation Service http://hpiers.obspm.fr/eop-pc/.
Klasični astronomski način određivanja točnog vremena (Universal Time, UT) povezan je s mjerenjem kuta rotacije bilo kojeg odabranog meridijana Zemlje u odnosu na "sferu nepokretnih zvijezda". Izabrani je, na kraju, bio Greenwich meridijan. Međutim, u Rusiji je, na primjer, pulkovski meridijan dugo uzet kao nula. Zapravo, svaki meridijan na kojem je ugrađen teleskop specijaliziran za bilježenje trenutaka zvjezdanih prolaza (tranzitni instrument, zenit cijev, astrolab) prikladan je za rješavanje prvog zadatka servisa točnog vremena. Ali nijedna geografska širina nije optimalna za to, što je očito, na primjer, zbog konvergencije svih meridijana na geografskim polovima.
Iz metode određivanja astronomskog vremena očita je njegova povezanost s određivanjem zemljopisnih dužina i općenito s koordinatnim mjerenjima. U biti, ovo je jedan zadatak koordinatno-vremenske potpore (CWO). Razumljiva je složenost ovog problema čije je rješavanje trajalo stoljećima i ostaje najhitniji problem geodezije, astronomije i geodinamike.
Prilikom određivanja UT astronomskim metodama potrebno je uzeti u obzir:
- da "sfera nepokretnih zvijezda" ne postoji, tj. da se koordinate zvijezda ("brojčanik" zvjezdanog sata, koji određuje točnost ovih satova) moraju stalno pročišćavati iz promatranja,
- da os rotacije Zemlje pod utjecajem gravitacijskih sila Sunca, Mjeseca i drugih planeta vrši složena periodična (precesijska i nutacija) kretanja, opisana redovima stotina harmonika,
- da se promatranja vrše s površine Zemlje koja se složeno kreće u svemiru, te je stoga potrebno uzeti u obzir paralaktičke i aberacijske učinke,
- da teleskopi na kojima se vrše UT promatranja imaju svoje nestalne pogreške, koje ovise, posebice, o klimatskim uvjetima i određene su iz istih promatranja,
- da se promatranja odvijaju "na dnu" atmosferskog oceana, što iskrivljuje prave koordinate zvijezda (refrakciju) na način koji je često teško uzeti u obzir,
- da sama os rotacije "visi" u tijelu Zemlje, a ta pojava, kao i niz plimskih i plime i utjecaja zbog atmosferskih utjecaja na rotaciju Zemlje, utvrđuju se iz samih opažanja,
- da se rotacija Zemlje oko svoje osi, koja je do 1956. služila kao mjerilo vremena, događa neravnomjerno, što se također utvrđuje iz samih opažanja.
Za točno mjerenje vremena potreban je standard. Odabrani standard - razdoblje Zemljine rotacije - pokazalo se ne baš pouzdanim. Sunčev dan je jedna od osnovnih jedinica vremena, odabrana davno. No brzina rotacije Zemlje mijenja se tijekom godine, pa se stoga koristi prosječni sunčev dan, koji se od pravog razlikuje do 11 minuta. Zbog neravnomjernog kretanja Zemlje po ekliptici, prihvaćeni solarni dan je 24 sata više godišnje za 1 zvjezdani dan, što iznosi 23 sata 56 minuta 4,091 sekundu, dok prosječni sunčev dan iznosi 24 sata 3 minute 56,5554 sekunde.
Tridesetih godina prošlog stoljeća ustanovljena je neravnomjerna rotacija Zemlje oko svoje osi. Neravnomjernost je povezana, posebice: sa sekularnim usporavanjem Zemljine rotacije zbog plimnog trenja od Mjeseca i Sunca; nestacionarni procesi unutar Zemlje. Srednji zvjezdani dan zbog procesije Zemljine osi kraći je 0,0084 s od stvarnog razdoblja Zemljine rotacije. Mjesečevo plimsko djelovanje usporava rotaciju Zemlje za 0,0023 s u 100 godina. Stoga je jasno da je definicija sekunde kao jedinice vremena, koja čini 1/86400 dana, zahtijevala pojašnjenje.
Za mjernu jedinicu tropske godine uzeta je 1900. godina (trajanje između dva uzastopna prolaska središta Sunca kroz proljetni ekvinocij) jednako 365,242196 dana, odnosno 365 dana 5 sati 48 minuta 48,08 sekundi. Preko njega se određuje trajanje sekunde = 1/31556925,9747 tropske 1900. godine.
U listopadu 1967. u Parizu, 13. Opća konferencija Međunarodnog odbora za utege i mjere određuje trajanje atomske sekunde - vremenskog intervala tijekom kojeg se događa 9.192.631.770 oscilacija, što odgovara učestalosti stvrdnjavanja (apsorpcije) atomom cezija - 133 tijekom rezonantnog prijelaza između dva hiperfina razine energije osnovno stanje atoma u odsutnosti smetnji od vanjskih magnetskih polja i bilježi se kao radio emisija valne duljine od oko 3,26 cm.
Točnost atomskih satova je greška od 1s u 10.000 godina. Pogreška 10-14s.
1. siječnja 1972. SSSR i mnoge zemlje svijeta prešle su na standard atomskog vremena.
Vremenski signali radio-emitiranja prenose se preko atomskih satova kako bi se točno odredilo lokalno vrijeme (tj. geografska dužina- položaj jakih točaka, pronalaženje trenutaka vrhunca zvijezda), kao i za zrakoplovnu i pomorsku navigaciju.
Prve točne signale vremena na radiju počela je emitirati postaja u Bostonu (SAD) 1904., od 1907. u Njemačkoj, od 1910. u Parizu (radio postaja Eiffelov toranj). Kod nas je od 1. prosinca 1920. Pulkovska zvjezdarnica počela odašiljati ritmički signal preko radio stanice New Holland u Petrogradu, a od 25. svibnja 1921. preko moskovske radio stanice Oktjabrskaja na Hodinki. Organizatori radiotehničke službe tog vremena u zemlji bili su Nikolaj Ivanovič DNEPROVSKI (1887-1944), Aleksandar Pavlovič Konstantinov (1895-1937) i Pavel Andrejevič Azbukin (1882-1970).
Dekretom Vijeća narodnih komesara iz 1924. u Zvjezdarnici Pulkovo organiziran je Međuresorni odbor vremenske službe, koji je od 1928. počeo izdavati biltene sažetih momenata. Godine 1931. organizirane su dvije nove vremenske službe u SAI i TSNIIGAiK, a vremenska služba Taškentske opservatorije počela je s redovnim radom.
U ožujku 1932. održana je prva astrometrijska konferencija u zvjezdarnici Pulkovo, na kojoj je donesena odluka: stvoriti vremensku službu u SSSR-u. U prijeratnom razdoblju postojalo je 7 vremenskih službi, a u Pulkovu, DRI i Taškentu ritmični vremenski signali su se prenosili radiom.
Najtočniji sat koji je koristila služba (pohranjen u podrumu pri konstantnom tlaku, temperaturi itd.) bio je Shortov sat s dvostrukim njihalom (točnost ± 0,001 s/dan), F.M. Fedčenka (± 0,0003 s / dan), zatim su počeli koristiti kvarc (uz njihovu pomoć otkrivena je neravnomjerna rotacija Zemlje) prije uvođenja atomskih satova, koje sada koristi vremenska služba. Lewis Essen (Engleska), eksperimentalni fizičar, tvorac kvarcnih i atomskih satova, 1955. je stvorio prvi standard atomske frekvencije (vremena) na atomskom snopu cezija, što je tri godine kasnije rezultiralo vremenskom službom temeljenom na standardu atomske frekvencije.
Prema atomskom standardu SAD-a, Kanade i Njemačke, od 1. siječnja 1972. uspostavljen je TAI - prosječna vrijednost atomskog vremena, na temelju koje je stvorena UTC (univerzalno koordinatno vrijeme) skala, koja se razlikuje od srednje vrijednosti. solarno vrijeme za najviše 1 sekundu (s točnošću od ± 0,90 s). Svake godine UTC se ispravlja za 1 sekundu 31. prosinca ili 30. lipnja.
U posljednjoj četvrtini 20. stoljeća za potrebe određivanja univerzalnog vremena već su se koristili izvangalaktički astronomski objekti - kvazari. Istovremeno, njihov se širokopojasni radio signal snima na dva radioteleskopa međusobno udaljena tisućama kilometara (vrlo dugi bazni radio interferometri - VLBI) u sinkroniziranoj skali atomskog vremena i frekvencijskih standarda. Osim toga, koriste se sustavi bazirani na promatranjima satelita (GPS – Global Positioning System, GLONASS – globalni navigacijski satelitski sustav i LLS – Laser Location of Satellites) i kutni reflektori instalirani na Mjesecu (Laser Location of the Moon – LLL).
Astronomski pojmovi
Astronomsko vrijeme. Do 1925. godine u astronomskoj praksi kao početak srednjeg sunčevog dana uzimao se trenutak gornje kulminacije (podne) srednjeg sunca. Takvo vrijeme nazivalo se srednjim astronomskim ili jednostavno astronomskim. Kao mjerna jedinica korištena je srednja solarna sekunda. Od 1. siječnja 1925. zamijenjeno je univerzalnim vremenom (UT)
Atomsko vrijeme (AT - Atomic Time) uvedeno je 1. siječnja 1964. godine. Atomska sekunda se uzima kao jedinica vremena, jednaka vremenskom intervalu tijekom kojeg se događa 9.192.631.770 oscilacija, što odgovara frekvenciji zračenja između dvije razine hiperfine strukture osnovnog stanja atoma cezija-133 u odsutnosti vanjskih magnetska polja. AT nosači su više od 200 standarda atomskog vremena i frekvencije koji se nalaze u više od 30 zemalja svijeta. Ovi standardi (satovi) se stalno međusobno uspoređuju putem satelitskog sustava GPS/GLONASS, uz pomoć kojeg se izvodi međunarodna atomska vremenska skala (TAI). Na temelju usporedbe, vjeruje se da se TAI ljestvica ne razlikuje od imaginarnih apsolutno točnih satova za više od 0,1 mikrosekunde godišnje. AT nije vezan uz astronomski način određivanja vremena, koji se temelji na mjerenju brzine Zemljine rotacije, stoga se tijekom vremena AT i UT ljestvice mogu značajno razlikovati. Kako bi se to isključilo od 1. siječnja 1972. uvedeno je univerzalno koordinirano vrijeme (UTC).
Univerzalno vrijeme (UT - Universal Time) koristi se od 1. siječnja 1925. umjesto astronomskog vremena. Računa se od donje kulminacije srednjeg sunca na grinwičkom meridijanu. Od 1. siječnja 1956. definirane su tri univerzalne vremenske skale:
UT0 - univerzalno vrijeme, određeno na temelju izravnih astronomskih promatranja, t.j. vrijeme trenutnog Greenwichkog meridijana, čiji je položaj ravnine karakteriziran trenutnim položajem Zemljinih polova;
UT1 je vrijeme srednjeg Greenwichkog meridijana, određeno prosječnim položajem Zemljinih polova. Od UT0 se razlikuje po korekcijama za pomak geografskog pola zbog pomaka Zemljinog tijela u odnosu na njegovu os rotacije;
UT2 je "izglađeno" UT1 sezonski prilagođeno vrijeme kutna brzina rotacija zemlje.
Koordinirano univerzalno vrijeme (UTC). UTC se temelji na AT ljestvici, koja se po potrebi, ali samo 1. siječnja ili 1. srpnja, može ispraviti unošenjem dodatne negativne ili pozitivne sekunde tako da razlika između UTC i UT1 ne prelazi 0,8 sekundi. Vremensku ljestvicu UTC(SU) Ruske Federacije reproducira Državni standard vremena i frekvencije i u skladu je s ljestvicom međunarodnog vremenskog ureda UTC. Trenutno (početkom 2005.) TAI - UTC = 32 sekunde. Postoje mnoge stranice na kojima možete odrediti točno vrijeme, na primjer, na poslužitelju Međunarodnog ureda za utege i mjere (BIPM) http://www.bipm.fr/en/scientific/tai/time_server.html.
Siderični dan je vremenski interval između dva uzastopna istoimena vrhunca u proljetnom ekvinociju na istom meridijanu. Trenutak njenog gornjeg vrhunca uzima se kao početak sideralnog dana. Postoji pravo i srednje siderično vrijeme ovisno o odabranoj točki proljetnog ekvinocija. Prosječni siderički dan jednak je 23 sata.56 minuta 04,0905 sekundi srednjeg sunčevog dana.
Pravo solarno vrijeme je neravnomjerno vrijeme određeno kretanjem pravog sunca i izraženo u dijelovima pravog sunčevog dana. Neravnomjernost pravog sunčevog vremena (jednadžba vremena) posljedica je 1) nagiba ekliptike prema ekvatoru i 2) neravnomjernog kretanja Sunca po ekliptici zbog ekscentričnosti Zemljine putanje.
Pravi solarni dan vremenski je interval između dva uzastopna vrhunca istog imena pravog sunca na istom meridijanu. Za početak pravog sunčevog dana uzima se trenutak donje kulminacije (ponoć) pravog sunca.
Srednje solarno vrijeme je jednolično vrijeme određeno kretanjem srednjeg sunca. Koristio se kao standard jednolikog vremena sa ljestvicom od jedne srednje solarne sekunde (1/86400 djelić srednjeg sunčevog dana) do 1956. godine.
Srednji sunčev dan vremenski je interval između dva uzastopna vrhunca istog imena srednjeg sunca na istom meridijanu. Za početak srednjeg sunčevog dana uzima se trenutak donjeg klimaksa (ponoć) srednjeg sunca.
Srednje (ekvatorijalno) sunce je fiktivna točka na nebeskoj sferi, koja se ravnomjerno kreće duž ekvatora s prosječnom godišnjom brzinom pravog Sunca duž ekliptike.
Srednje ekliptično sunce je fiktivna točka na nebeskoj sferi, koja se ravnomjerno kreće duž ekliptike s prosječnom godišnjom brzinom pravog sunca. Kretanje srednjeg ekliptičkog sunca duž ekvatora je neravnomjerno.
Točka proljetnog ekvinocija je točka sjecišta ekvatora i ekliptike na nebeskoj sferi, koju središte sunca prolazi u proljeće. Postoje prave (kreću se zbog precesije i nutacije) i prosječne (kreću se samo zbog precesije) točke proljetnog ekvinocija.
Tropska godina vremenski je interval između dva uzastopna prolaska srednjeg sunca kroz sredinu proljetnog ekvinocija, jednak 365,24219879 srednjih solarnih dana ili 366,24219879 sideralnih dana.
Jednadžba vremena je razlika između pravog sunčevog vremena i srednjeg sunčevog vremena. Dostiže +16 minuta početkom studenog i -14 minuta sredinom veljače. Objavljeno u Astronomskim godišnjacima.
Vrijeme efemerida (ET - Ephemeris time) - nezavisna varijabla (argument) u nebeskoj mehanici (Newtonova teorija kretanja nebeska tijela). Uvedeno od 1. siječnja 1960. u astronomske godišnjake kao ujednačenije od univerzalnog vremena, pogoršano dugotrajnim nepravilnostima u Zemljinoj rotaciji. Utvrđeno promatranjem tijela Sunčev sustav(uglavnom mjesec). Mjerna jedinica je sekunda efemeride kao 1/31556925,9747 djelić tropske godine za trenutak 1900. siječnja 0,12 ET, ili, inače, kao 1/86400 djelić trajanja srednjeg sunčevog dana za isti trenutak.
1.2. Mjerenje vremena u astronomiji
1.2.1. Opće odredbe
Jedna od zadaća geodetske astronomije, astrometrije i geodezije prostora je određivanje koordinata nebeskih 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 vibracije 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 gibanje je najviši stupanj jednolično, vremenski neograničeno 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
u 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.
Sistem sideralnog vremena koristi se za određivanje geografskih koordinata točaka na površini Zemlje i azimuta smjera prema zemaljskim objektima, za proučavanje nepravilnosti dnevne rotacije Zemlje i za utvrđivanje nultih točaka ljestvice drugih sustavi mjerenja vremena. Ovaj sustav, iako se široko koristi u astronomiji, nezgodan je u svakodnevnom životu. 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 pravog uspona Sunca tijekom godine, budući da je Sunce nagnuto duž ekliptike 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 uvodi se 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.
IZ 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, što se u astronomiji naziva Julijanski dani.
Početak izračunavanja julijanskih dana je srednje podne po Greenwichu 1. siječnja 4713. godine prije Krista, od početka ovog razdoblja, prosječni sunčev dan se broji i numerira 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.
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. obrazovne: 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 rotacijom 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).
ali) 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.
u) 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 koji sjajna zvijezda i zapiši njegove 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 učenička pažnja:
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 razni sustavi 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- vremensko razdoblje tijekom kojeg Zemlja napravi jedan potpuni okret 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 dvije uzastopne kulminacije 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 će se stalno mijenjati tijekom cijele godine: najbrži u blizini ekvinocija (ožujak, rujan), najsporiji u blizini solsticija (lipanj, siječanj) Da bismo pojednostavili 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 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: 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 . .jpg)
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(linija razgraničenja), 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. Pri prelasku ove crte od zapada prema istoku kalendarski se broj smanjuje za jedan, a pri prelasku crte od istoka prema zapadu kalendarski broj se povećava za jedan, čime se otklanja greška u računanju vremena pri putovanju oko svijeta i premještanju 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). Izlaz- 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 računa istočno od "nulte" (Greenwich) meridijana i brojčano je jednaka vremenskom intervalu između vrhunaca 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) 1930. osniva se 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) 1981. godine 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. travnja 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, Tomska oblast 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 ujutro premješteno 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 , ali 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 u 10.-11. razredu. Prilikom instaliranja kompleksa, preporuča se samo koristiti engleska slova u nazivima mapa. | ||
| Demo materijali 13,08 mb | Izvor je demonstracijski materijal inovativnog obrazovnog i metodičkog kompleksa "Planetarij". | ||
| Planetarij 2,67 mb Sat 154,3 kb Standardno vrijeme 374,3 kb Karta svjetskog vremena 175,3 kb |
