11. Периодические процессы и основные измерения времени.

Все материальные тела окружающего нас мира находятся в непрерывном движении.

Любое движение означает перемещение (изменение координат) материального тела в пространстве. С другой стороны движение характеризуется реально существующим понятием промежутка времени, за который происходит перемещение материального тела в пространстве, т.е. время является объективным фактором (формой) существования окружающего нас материального мира.

Для измерения времени необходимо определить единицы измерений подобно измерениям других физических величин. Так как время является необратимым непрерывным процессом, то для его измерения должны использоваться непрерывные физические периодические процессы.

Естественными периодическими процессами, связанные с биологической жизнью на Земле, являются период обращения Земли вокруг Солнца (тропический год) и период вращения Земли вокруг своей оси (сутки). Эти периоды являются основой измерения времени.

Промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминации светила (точки) на небесной сфере на одном и том же меридиане места называется сутками.

В зависимости от того, относительно какой точки измеряется промежуток времени, получают звездное (–точка Овна), истинное солнечное (–истинное Солнце) и среднее солнечное (–среднее Солнце) время.

Так как продолжительность истинных солнечных суток в течении года изменяется (2-ой закон Кеплера ), то часы, минуты и секунды также изменяют свою длительность. С целью получения постоянных единиц измерения времени введено понятия среднего Солнца.

Основной единицы измерения времени является секунда как соответствующая доля тропического года, для воспроизведения которой используются различные непрерывные физические периодические процессы (механический маятник, частота колебаний кварца и т.д.).

В настоящее время (с 1967 г.) эталоном единицы измерения времени является атомная секунда определяемой частотой излучения молекул и атомов, так как эти частоты имеют наиболее стабильную величину: «секунда – это 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего резонансной частоте перехода между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия 133».

Для предвычисления видимых координат светил для астрономических ежегодников с 1986 г. используется равномерная шкала земного динамического времени вместо эфемеридного времени, в которой секунда определена как соответствующая доля тропического года.

Системы счета времени определяются меридианом, от которого ведется счет:

• от меридиана данного места – местное время;

• от Гринвичского меридиана – гринвичское время.

Промежутки времени можно выражать во временной и угловой мере градусах или радианах. Большие промежутки времени измеряются календарными годами (оборот Солнца), месяцами (оборот Луны) и неделями (искусственное образование).

12.Звездное время. Ед измер. Осн. Формула времени.

Звездное время. Основная формула времени

При рассмотрении вращения небесной сферы относительно точки Овна получим систему счета звездного времени (рис. 22).

Промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки Овна на одном и том же меридиане места называется звездными сутками.

Звездным временем (S) называется промежуток времени в звездных единицах от верхней кульминации точки Овна до данного момента (положения точки Овна).

Так как звездные сутки короче солнечных суток (см. разд. 2.5. рис. 16), то единицами звездного времени являются звездные часы, минуты, секунды. Начало звездных суток в течении года приходится на разное время солнечных суток и поэтому звездное время даты не имеет.

Звездное время используется при работе со звездным глобусом или звездной картой и обработке наблюдений звезд (расчет местных часовых углов звезд), при которых его выражают в градусной мере.

Основная формула времени. Так как время не зависит от широты места, то вопросы, связанные с измерением времени, удобно иллюстрировать рисунками в виде проекции небесной сферы на плоскость небесного экватора.

На рис. 22 показаны следующие элементы:

• QDQ – небесный экватор;

• P_NZ_мQ – полуденная часть меридиана наблюдателя (линия с точкой Z_м);

• P_NQ – полуночная часть меридиана наблюдателя (волнистая линия);

• 

  Рис. 22

  С – светило;

• P_NCD – меридиан светила на заданный момент;

• P_N – меридиан точки Овна на заданный момент;

• QD = t_м^* – местный часовой угол светила С на заданный момент;

• дуга D = ^* – прямое восхождение светила С;

• дуга QD = S_м = t_м^ – местное звездное время на заданный момент.

Стрелка (к W) указывает направление вращения небесной сферы (меридианов светил и точки Овна) относительно неподвижного меридиана наблюдателя QQ, т.е. изменение положения меридианов светил, и точки Овна по времени.

Рисунок иллюстрирует основную формулу времени, которая связывает первую и вторую экваториальные системы координат и используется для расчета часовых углов светил.

Звездное время в данный момент равно сумме вестовых часовых углов светил и их прямых восхождений.

S_м = t_м* + * = t_м^ + ^ = t_м^ + ^ =… (33)

В практических расчетах часовых углов звезд вместо координаты * используется координата звездного дополнения ^* для замены операции вычитания на сложение

t_м* = S_м– * = S_м+ *

Уравнением времени  называется разность среднего и истинного солнечного времени.

Числено оно определяется соотношениями (рис. 23)

= Т^– Т^ = t^ – t^ = ^ – ^ (36)

Связь среднего и звездного времени. Применим основную формулу времени (33) к среднему времени с учетом формулы (35)

S = t^ + ^ = Т^  12^ч + ^,