Математическое выражение для уравнения времени. Что такое уравнение и в чем его смысл? Неравномерность, обусловленная эллиптичностью орбиты

Математическая сторона основной задачи строительной механики основана на зависимостях, полученных в сопромате. Напомним их на примере напряженно-деформированного состояния элемента рамы, для которого – в отличие от балки – поперечный изгиб сопровождается дополнительным растяжением или сжатием.

Пусть такой элемент длиной dx расположен в локальной системе координат Oxy , где ось Ox направлена по оси стержня, и загружен распределенной нагрузкой интенсивностью q x и q y вдоль Ox и Oy соответственно (рис. 1.20).

Напряженно-деформированное состояние стержня определяется девятью компонентами:

– внутренними усилиями (M , Q , N ,);

– перемещениями (u , v , q);

– деформациями (κ, g, e).

Уравнения для определения этих функций можно разделить на три группы.

Статические уравнения – связывают внутренние усилия (рис. 1.20, б ) с заданной нагрузкой:

dN /dx = – q x ; ü

dQ /dx = q y ; ý (1.10)

dM /dx = Q . þ

Геометрические уравнения – выражают деформации через перемещения, показанные на рис. 1.20, в , г :

κ = d q/dx ; ü

g = q - dv /dx ; ý (1.11)

e = du /dx . þ

Физические уравнения – представляют собой зависимости между внутренними усилиями и деформациями:

κ = M /EJ ; ü

g = mQ /GF ; ý (1.12)

e = N /EF ; þ

где E – модуль Юнга;

G – модуль сдвига;

F – площадь поперечного сечения стержня;

J – момент его инерции;

m – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения касательных напряжений в поперечном сечении стержня.

Q > 0
γ>0
Q +dQ
M > 0
N +dN
q x > 0
q y > 0
u >0
θ>0
N > 0
M +dM
θ+d θ > 0

Отметим, что выражения EJ и EF в (1.12) называются жесткостями стержня при изгибе и растяжении (сжатии) соответственно.

При решении системы уравнений (1.10) – (1.12) возможны два варианта:

1) внутренние усилия M , Q , N удается найти из системы уравнений (1.10), не обращаясь к остальным уравнениям – это СОС;

2) внутренние усилия можно найти только путем совместного решения всех девяти уравнений – это СНС.

В последнем случае при решении этих уравнений возможны два подхода:

– в качестве основных неизвестных выбирают усилия M , Q , N , выражая все остальные через них – это решение в форме метода сил ;

– в качестве основных неизвестных выбирают перемещения u , v , q – это решение в форме метода перемещений .

Системы, описываемые линейными уравнениями (1.10) - (1.12), называются линейно-деформируемыми. Для них справедлив принцип суперпозиции , в соответствии с которым:

внутренние усилия, перемещения и деформации от заданной нагрузки (или иного воздействия) можно найти как сумму соответствующих величин от каждой нагрузки в отдельности.

Примечания

1. Первое из статических уравнений (1.10) получается из условия равновесия рассматриваемого элемента рамы. Полагая в его пределах q x = const, и составляя уравнение SX = 0, получим:

N + q x ×dx + (N +dN ) = 0,

откуда и следует искомая зависимость. Два других уравнения из (1.10) – это дифференциальные зависимости Журавского .

2. Первое из физических уравнений (1.12) представляет собой дифференциальное уравнение изогнутой оси балки :

κ = d q/dx = d 2 v /dx 2 = M /EJ .

Второе уравнение в предпосылке равномерного распределения касательных напряжений в поперечном сечении стержня (m =1) выражает закон Гука при сдвиге :

t = Q /F = G g.

При этом мы не уточняем смысл коэффициента m по причине, которая будет указана в § 3.5. Последнее из физических уравнений (1.12) – это закон Гука при ЦРС :

s = N /F = E ×e.

3. В дальнейшем мы будет по-прежнему применять обозначение Oxy для глобальной системы координат, связанной с конструкцией в целом.

уравнение времени

разность между средним (среднеэкваториальным) солнечным временем и истинным солнечным временем. Изменяется в течение года от -16,4 мин до + 14,3 мин.

Уравнение времени

разность между средним и истинным солнечным временем; равна разности прямых восхождений истинного и среднего Солнца. Часто У. в. определяют как разность истинного и среднего времени; в этом случае оно имеет противоположный знак, что нужно иметь в виду при пользовании справочниками.

У. в. непрерывно меняется. Это обусловлено тем, что истинное солнечное время, измеряемое часовым углом истинного Солнца, течёт неравномерно вследствие, во-первых, неравномерности движения Земли по орбите и, во-вторых, наклона эклиптики к экватору. Поэтому У. в. получается в результате сложения двух волн приблизительно синусоидальной формы и почти равной амплитуды (см. рис. ). Одна из этих волн имеет годичный, другая √ полугодичный периоды. Четыре раза в году, а именно: около 16 апреля, 14 июня, 1 сентября и 25 декабря У. в. равно нулю и достигает 4 раза наибольшего значения (по абсолютной величине): около 12 февраля + 14,3 мин, 15 мая √ 3,8 мин, 27 июля + 6,4 мин и 4 ноября √ 16,4 мин. С помощью У. в. может быть найдено среднее местное солнечное время, если известно истинное солнечное время, определённое по наблюдениям Солнца, например с помощью солнечных часов; при этом пользуются формулой:

где m √ среднее время, m0 √ истинное время, h √ У. в. Значения У. в. на каждый день даются в астрономических ежегодниках и календарях. См. Время.

Википедия

Уравнение времени

Уравнение времени - разница между средним солнечным временем и истинным солнечным временем, то есть УВ = ССВ - ИСВ. Эта разница в каждый конкретный момент времени одинакова для наблюдателя в любой точке Земли. Уравнение времени можно узнать из специализированных астрономических изданий, астрономических программ или вычислить по формуле, приведенной ниже.

В таких изданиях, как «Астрономический календарь», уравнение времени определяется как разность часовых углов среднего экваториального солнца и истинного солнца, то есть, при таком определении УВ = ССВ - ИСВ.

В англоязычных изданиях часто применяется иное определение уравнения времени: УВ = ИСВ - ССВ, то есть разница между истинным солнечным временем.

Математическая сторона основной задачи строительной механики основана на зависимостях, полученных в сопромате. Напомним их на примере напряженно-деформированного состояния элемента рамы, для которого – в отличие от балки – поперечный изгиб сопровождается дополнительным растяжением или сжатием.

Пусть такой элемент длиной dx расположен в локальной системе координат Oxy , где ось Ox направлена по оси стержня, и загружен распределенной нагрузкой интенсивностью q x и q y вдоль Ox и Oy соответственно (рис. 1.20).

Напряженно-деформированное состояние стержня определяется девятью компонентами:

– внутренними усилиями (M , Q , N ,);

– перемещениями (u , v , );

– деформациями (κ, , ).

Уравнения для определения этих функций можно разделить на три группы:

Статические уравнения – связывают внутренние усилия (рис. 1.20, б) с заданной нагрузкой:

dN /dx = – q x ; 

dQ /dx = q y ; ý (1.10)

dM /dx = Q . 

Геометрические уравнения – выражают деформации через перемещения, показанные на рис. 1.20, б, в:

κ = d /dx ; 

 =   dv /dx ;  (1.11)

 = du /dx . 

Физические уравнения – представляют собой зависимости между внутренними усилиями и деформациями:

κ = M /EJ ; 

 = Q /GF ;  (1.12)

 = N /EF ; 

где E – модуль Юнга;

G – модуль сдвига;

F – площадь поперечного сечения стержня;

J – момент его инерции;

 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения касательных напряжений в поперечном сечении стержня.

Отметим, что выражения EJ и EF в (1.12) называются жесткостями стержня при изгибе и растяжении (сжатии) соответственно.

При решении системы уравнений (1.10) – (1.12) возможны два варианта:

1) внутренние усилия M , Q , N , удается найти из системы уравнений (1.10), не обращаясь к остальным уравнениям – это СОС;

2) внутренние усилия можно найти только путем совместного решения всех девяти уравнений – это СНС.

В последнем случае при решении этих уравнений возможны два подхода:

– в качестве основных неизвестных выбирают усилия M , Q , N , выражая все остальные через них – это решение в форме метода сил ;

– в качестве основных неизвестных выбирают перемещения u , v ,  – это решение в форме метода перемещений .

Системы, описываемые линейными уравнениями (1.10)  (1.12), называются линейно деформируемыми. Для них справедлив принцип суперпозиции , в соответствии с которым:

Внутренние усилия, перемещения и деформации от заданной нагрузки (или иного воздействия) можно найти как сумму соответствующих величин от каждой нагрузки в отдельности.

Примечания:

1. Первое из статических уравнений (1.10) получается из условия равновесия рассматриваемого элемента рамы. Полагая в его пределах q x = const, и составляя уравнение X = 0, получим:

N + q x dx + (N +dN ) = 0,

откуда и следует искомая зависимость. Два других уравнения из (1.10) – это дифференциальные зависимости Журавского .

2. Первое из физических уравнений (1.12) представляет собой дифференциальное уравнение изогнутой оси балки :

κ = d /dx = d 2 v /dx 2 = M /EJ .

Второе уравнение в предпосылке равномерного распределения касательных напряжений в поперечном сечении стержня ( =1) выражает закон Гука при сдвиге :

 = Q /F = G .

При этом мы не уточняем смысл коэффициента  по причине, которая будет указана в § 3.5. Последнее из физических уравнений (1.12) – это закон Гука при ЦРС :

 = N /F = E .

3. В дальнейшем, если не будет оговорено особо, мы будет по-прежнему применять обозначение Oxy для глобальной системы координат, связанной с конструкцией в целом.

    Orologi Solari - Объяснения, статьи, картинки, примеры, инструменты для расчета - все о солнечных часах. Сайт на итальянском и английском.

    BSS - сайт британского общества гномоников.

    NASS - сайт северо-американского общества гномоников.

    Сайт Sundial Atlas - это пока самая удачная попытка создать базу данных солнечных часов. Наполняется энтузиастами, есть фото и координаты. Интересный и развивающийся сайт.

    Сайт программы Shadows , с помощью бесплатной версии программы можно расчитать простейшие типы солнечных часов. Платная версия Shadows Pro позволяет расчитать любой известный тип часов, а также астролябий. На сайте огромное количество фотографий и полезной информации.

    Сайт Карла Сабански Sundials Premier , несмотря на несколько легкомысленное оформление, содержит огромное количество информации о солнечных часах.
    Для всех известных типов часов есть выкройки для изготовления часов из картона и подробное описание принципов их работы. Хотя сайт на английском языке, разобраться в изготовлении моделей сможет каждый.

    Уравнение времени и аналемма

    Солнечные часы принципиально отличаются от всех остальных инструментов измерения времени. Дело в том, что они измеряют не одинаковые промежутки времени, как это делают все остальные часы, а движение Солнца, что не одно и то же. Разница между средним временем и солнечным описывается уравнением времени и составлет около ±15 минут.

    Отображение разницы между солнечным временем и средним является крайне сложной задачей (и предметом гордости) для любого часовщика. На фото слева изображены механические часы Notos Мартина Брауна, которые помимо даты отображают значение уравнения времени и долготу Солнца.

    Среднее время и фантомное Солнце

    Все часы кроме солнечных отмеряют одинаковые промежутки времени и показывают среднее время. Промежутками могут быть часы, минуты, секунды или миллисекунды. Чем меньше разница между двумя одинаковыми отмеренными промежутками, тем часы точнее и, стало быть, лучше. Если бы Солнце уподобилось точным часам, то оно должно было бы вращаться вокруг Земли с постоянной скоростью по круговой орбите, расположенной в плоскости экватора. В последующих рассуждениях такое Солнце будет называться фантомным и обозначаться на чертежах серым цветом и буквой f . Все наши современные представления о времени и сама система его подсчета основаны на движении этого самого фантомного Солнца, которое обращается вокруг Земли с постоянной скоростью 24 часа в сутки. И происходит это каждый день в течение всего года. Однако в реальности орбита, по которой Солнце вращается вокруг Земли, эллиптическая, а не круговая. К тому же ось вращения Земли наклонена к плоскости вращения Солнца (эклиптике) под углом около 23,5°. Именно эти два фактора приводят к тому, что реальное Солнце t ведет себя по-другому и, наряду с фантомным средним временем, существует истинное время , которое умеют показывать только солнечные часы.

    На рисунке, приведенном выше, обозначены два положения Солнца, соответствующие одному моменту времени. Фантомное Солнце f всегда движется по экватору с постоянной скоростью. Среднее местное время, которое соответствует его положению, определяется углом h f , который откладывается от направления на юг, то есть полудня. В тоже время реальное Солнце t движется по эклиптике, которая пересекает экватор только в дни равноденствия. На рисунке эклиптика и реальное Солнце обозначены оранжевым цветом, а точка весеннего равноденствия буквой γ. Истинное время соответствует углу h t . В общем случае эти углы не совпадают, и уравнение времени можно записать, как h t - h f . Описанное несоответствие среднего времени истинному имеет 6-месячный период и равняется нулю четыре раза в год: в дни равноденствия и солнцестояния. За счет фактора несоответствия эклиптики экватору (то есть из-за наклона земной оси) уравнение времени изменяется примерно от -9,87 до +9,87 минут в течение года.

    Эллиптическая орбита и законы Кеплера

    Вторая причина несоответствия среднего времени истинному, то есть уравнения времени , заключается в том, что годовое движение Солнца вокруг Земли происходит по эллиптической, а не круговой орбите.

    В начале XVII века немецкий астроном Иоганн Кеплер открыл три закона вращения планет, из которых к уравнению времени имеют отношение первые два. Первый закон описывает все возможные орбиты движения небесных тел относительно друг друга. В частности, при огибании Солнцем Земли по эллиптической орбите Земля располагается в одном из фокусов данного эллипса, как изображено на рисунке слева. При этом точка 1 соответствует максимальному удалению Солнца от Земли и называется апогей . Минимальное расстояние между Землей и Солнцем достигается в точке 2 , называемой перигей . Ближе всего Солнце подходит к Земле 3 января, а дальше всего находится 4 июля.

    Конечно, Солнце находится в одном из фокусов эллиптической орбиты, по которой Земля вращается вокруг него, но с точки зрения гномоники этот факт лишь затрудняет понимание принципов работы солнечных часов. Для тех, кто предпочитает рассматривать вращение Земли вокруг Солнца, следует заметить, что ближайшая к Солнцу точка называется перигелий , а самая удаленная - афелий .

    Второй закон Кеплера утверждает, что при движении Солнца по эллиптической орбите его скорость не будет постоянной, а будет увеличиваться при приближении к Земле в точке перигея и уменьшаться в точке апогея. Саму зависимость можно проиллюстрировать графически. Солнце проходит участки AB и CD за одно и то же время в том случае, если площади соответствующих затемненных участков равны.

    На рисунке слева изображены положения двух Солнцев: фантомного f и истинного t . Фантомное Солнце, определяющее среднее время, двигается вокруг Земли по круговой орбите с постоянной скоростью. Реальное Солнце, напротив, ускоряется возле точки перигея 2 и замедляется в апогее 1 . Соответственно, долгота фантомного и реального Солнца, которая выражается углом, отложенным от точки весеннего равноденствия γ, будет разной. Доля данного несоответствия среднего времени истинному в уравнении времени выражается формулой L t - L f . Дважды в год, в апогее и перигее, эта разница становится равной нулю, а в остальное время она изменяется от -7,66 до +7,66 минут.

    На приведенных рисунках эллиптичность орбиты намеренно подчеркнута, хотя на самом деле эксцентриситет земной орбиты составляет всего лишь 0, 017. Это означает, что орбита почти совпадает с окружностью, у которой эксцентриситет равен 0. Однако, это "почти" вносит серьезные изменения в скорость движения Солнца по эклиптике. В январе его скорость составляет 1°01" за 24 часа против 0°57" в июле.

    График уравнения времени

    Таким образом, уравнение времени в основном складывается из двух несоответствий между временем средним и истинным, то есть солнечным. Первое несоответствие связано с наклоном земной оси. А второе несоответствие проистекает из того, что Солнце движется не по круговой, а по эллиптической орбите. Поскольку сами несоответствия сложно синхронизированы и имеют разные значения, то результирующий график уравнения времени , изображенный на рисунке в начале, несимметричен относительно нулевого значения. Уравнение времени принимает положительное значение, когда Солнце пересекает локальный меридиан раньше, чем это сделало бы фантомное Солнце, двигающееся равномерно по среднему времени. Отрицательное значение означает, что истинное время опаздывает по сравнению со средним. Как видно на графике значение уравнения времени равно нулю четыре раза в год: 15 апреля, 13 июня, 1 сентября и 25 декабря. Иногда график уравнения времени рисуют инвертированным и уравнение времени представляется, как среднее время минус истинное.

    Вообще-то несоответствий между Солнцем фантомным и реальным значительно больше (известный популиризатор астрономии Фламарион описал еще 13 сложных движений Земли), но основной и заметный вклад в уравнение времени связан с орбитой Земли и наклоном оси ее вращения.

    Иногда уравнение времени изображают в виде аналемматической "восьмерки". В интернете можно найти фотографии, подобные размещенной. Если установить фотоаппарат на штатив и производить мультиэкспозиционную съемку каждый день в одно и тоже гражданское время, то Солнце в течение года опишет фигуру, которая похожа на восьмерку. Именно такую фигуру называют аналеммой . В зависимости от места и времени съемки кривая может иметь разную форму и наклон. Например, если бы съемка велась в 12:00 в Гринвиче, то аналемма располагалась бы строго вертикально.


    Иногда на солнечных часах изображают аналемматическую восьмерку, которая позволяет согласовать среднее и истинное время. Для этого надо знать, что полдень по среднему времени наступает, когда тень от конца гномона пересекает соответствующую часть аналеммы. Одновременно по этой тени можно определить время года, как это предполагается на часах МГУ на фотографии.



    Если делаются солнечные часы, которые показывают точное среднее время, то при их разметке следует учитывать уравнение времени. Поэтому часовые линии на таких часах всегда будут в виде аналемматических кривых. Другой способ отображения среднего времени солнечными часами запечатлен на фотографии. Армилярная полусфера имеет необычный гномон в виде прорезанной аналемматической восьмерки. На изогнутой шкале представлены два времени: гражданское среднее сверху и истинное солнечное снизу.

  • 1.2.3. Истинное и среднее солнечное время. Уравнение времени
  • 1.2.4. Юлианские дни
  • 1.2.5. Местное время на разных меридианах. Всемирное, поясное и декретное время
  • 1.2.6. Связь между средним солнечным и звездным временем
  • 1.2.7. Неравномерность вращения Земли
  • 1.2.8. Эфемеридное время
  • 1.2.9. Атомное время
  • 1.2.10. Динамическое и координатное время
  • 1.2.11. Системы Всемирного времени. Всемирное координированное время
  • 1.2.12. Время спутниковых навигационных систем
  • 1.3. Астрономические факторы
  • 1.3.1. Общие положения
  • 1.3.2. Астрономическая рефракция
  • 1.3.3. Параллакс
  • 1.3.4. Аберрация
  • 1.3.5. Собственное движение звезд
  • 1.3.6. Гравитационное отклонение света
  • 1.3.7. Движение земных полюсов
  • 1.3.8. Изменение положения оси мира в пространстве. Прецессия
  • 1.3.9. Изменение положения оси мира в пространстве. Нутация
  • 1.3.10. Совместный учет редукций
  • 1.3.11. Вычисление видимых мест звезд
  • 2. ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ
  • 2.1. Предмет и задачи геодезической астрономии
  • 2.1.1. Использование астрономических данных при решении задач геодезии
  • 2.1.3. Современные задачи и перспективы развития геодезической астрономии
  • 2.2. Теория методов геодезической астрономии
  • 2.2.2. Выгоднейшие условия определения времени и широты в зенитальных способах астрономических определений
  • 2.3. Приборное обеспечение в геодезической астрономии
  • 2.3.1. Особенности приборного обеспечения в геодезической астрономии
  • 2.3.2. Астрономические теодолиты
  • 2.3.3. Приборы для измерения и регистрации времени
  • 2.4. Особенности наблюдения светил в геодезической астрономии. Редукции астрономических наблюдений
  • 2.4.1. Методы визирования светил
  • 2.4.2. Поправки в измеренные зенитные расстояния
  • 2.4.3. Поправки в измеренные горизонтальные направления
  • 2.5. Понятие о точных способах астрономических определений
  • 2.5.1.Определение широты по измеренным малым разностям зенитных расстояний пар звезд в меридиане (способ Талькотта)
  • 2.5.2. Способы определения широты и долготы из наблюдений звезд на равных высотах (способы равных высот)
  • 2.5.3. Определение астрономического азимута направления на земной предмет по наблюдениям Полярной
  • 2.6. Приближенные способы астрономических определений
  • 2.6.1. Приближенные определения азимута земного предмета по наблюдениям Полярной
  • 2.6.2. Приближенные определения широты по наблюдениям Полярной
  • 2.6.3. Приближенные определения долготы и азимута по измеренным зенитным расстояниям Солнца
  • 2.6.4. Приближенные определения широты по измеренным зенитным расстояниям Солнца
  • 2.6.5. Определение дирекционного угла направления на земной предмет по наблюдениям светил
  • 2.7. Авиационная и мореходная астрономия
  • 3. АСТРОМЕТРИЯ
  • 3.1. Задачи астрометрии и методы их решения
  • 3.1.1. Предмет и задачи астрометрии
  • 3.1.3. Современное состояние и перспективы развития астрометрии
  • 3.2. Инструменты фундаментальной астрометрии
  • 3.2.2. Классические астрооптические инструменты
  • 3.2.3. Современные астрономические инструменты
  • 3.3. Создание фундаментальной и инерциальной систем координат
  • 3.3.1. Общие положения
  • 3.3.2. Теоретические основы определения координат звезд и их изменений
  • 3.3.3. Построение фундаментальной системы координат
  • 3.3.4. Построение инерциальной системы координат
  • 3.4.1. Установление шкалы точного времени
  • 3.4.2. Определение параметров ориентации Земли
  • 3.4.3. Организация службы времени, частоты и определения параметров ориентации Земли
  • 3.5. Фундаментальные астрономические постоянные
  • 3.5.1. Общие положения
  • 3.5.2. Классификация фундаментальных астрономических постоянных
  • 3.5.3. Международная система астрономических постоянных
  • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
  • ПРИЛОЖЕНИЯ
  • 1. Система фундаментальных астрономических постоянных МАС 1976 г.
  • 1.2. Измерение времени в астрономии

    1.2.1. Общие положения

    Одной из задач геодезической астрономии, астрометрии и космической геодезии является определение координат небесных тел в заданный момент времени. Построением астрономических шкал времени занимаются национальные службы времени и Международное бюро времени.

    В основе всех известных способов построения непрерывных шкал времени лежат периодические процессы , например:

    - вращение Земли вокруг своей оси;

    - обращение Земли вокруг Солнца по орбите;

    - обращение Луны вокруг Земли по орбите;

    - качание маятника под действием силы тяжести;

    - упругие колебания кристалла кварца под действием переменного тока;

    - электромагнитные колебания молекул и атомов;

    - радиоактивный распад ядер атомов и другие процессы.

    Систему времени можно задать следующими параметрами:

    1) механизм – явление, обеспечивающее периодически повторяющийся процесс (например, суточное вращение Земли);

    2) масштаб – промежуток времени, за который повторяется процесс;

    3) начальная точка , нульпункт – момент начала повторения процесса;

    4) способ отсчета времени.

    В геодезической астрономии, астрометрии, небесной механике используются системы звездного и солнечного времени, основанные на вращении Земли вокруг оси. Это периодическое движение является в высшей степени равномерным, не ограниченным во времени и непрерывным на протяжении всего существования человечества.

    Кроме того, в астрометрии и небесной механике используются

    Системы эфемеридного и динамического времени, как идеальное по-

    строение равномерной шкалы времени;

    Система атомного времени – практическая реализация идеально равномерной шкалы времени.

    1.2.2. Звездное время

    Звездное время обозначается s. Параметрами системы звездного времени являются:

    1) механизм – вращение Земли вокруг своей оси;

    2) масштаб - звездные сутки , равные промежутку времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия

    в пункте наблюдения;

    3) начальная точка на небесной сфере - точка весеннего равноденствия, нульпункт (начало звездных суток) - момент верхней кульминации точки;

    4) способ отсчета. Мера измерения звездного времени - часовой угол точки

    весеннего равноденствия, t . Измерить его невозможно, но для любой звезды справедливо выражение

    следовательно, зная прямое восхождение звезды и вычисляя ее часовой угол t, можно определить звездное время s.

    Различают истинную, среднюю и квазиистинную точки гамма (разделение связано астрономическим фактором нутацией , см. пункт 1.3.9), относительно которых измеряется истинное, среднее и квазиистинное звездное время .

    Система звездного времени применяется при определении географических координат пунктов на поверхности Земли и азимутов направления на земные предметы, при изучении неравномерностей суточного вращения Земли, при установлении нульпунктов шкал других систем измерения времени. Эта система, хоть и широко применяется в астрономии, в повседневной жизни неудобна. Смена дня и ночи, обусловленная видимым суточным движением Солнца, создает вполне определенный цикл в деятельности человека на Земле. Поэтому издавна счисление времени ведется по суточному движению Солнца.

    1.2.3. Истинное и среднее солнечное время. Уравнение времени

    Система истинного солнечного времени (или истинное солнечное время - m ) применяется при астрономических или геодезических наблюдениях Солнца. Параметры системы:

    1) механизм - вращение Земли вокруг своей оси;

    2) масштаб - истинные солнечные сутки - промежуток времени между двумя последовательными нижними кульминациями центра истинного Солнца;

    3) начальная точка - центр диска истинного Солнца -  , нульпункт - истинная полночь , или момент нижней кульминации центра диска истинного Солнца;

    4) способ отсчета. Мера измерения истинного солнечного времени - геоцентрический часовой угол истинного Солнца t  плюс 12 часов:

    m = t + 12h .

    Единица истинного солнечного времени - секунда, равная 1/86400 истинных солнечных суток, не удовлетворяет основному требованию, предъявляемому к единице измерения времени - она не постоянна.

    Причинами непостоянства шкалы истинного солнечного времени являют-

    1) неравномерное движение Солнца по эклиптике вследствие эллиптичности орбиты Земли;

    2) неравномерное возрастание прямого восхождения Солнца в течение года, так как Солнце по эклиптике, наклоненной к небесному экватору под углом примерно 23.50 .

    Вследствие этих причин применение системы истинного солнечного времени на практике неудобно. Переход к равномерной шкале солнечного времени происходит в два этапа .

    Этап 1 переход к фиктивному среднему эклиптическому Солнцу . На дан-

    ном этапе исключается неравномерность движения Солнца по эклиптике. Неравномерное движение по эллиптической орбите заменяется равномерным движением по круговой орбите. Истинное Солнце и среднее эклиптическое Солнце совпадают, когда Земля проходит через перигелий и афелий своей орбиты.

    Этап 2 переход к среднему экваториальному Солнцу , движущемуся рав-

    номерно вдоль небесного экватора. Здесь исключается неравномерность возрастания прямого восхождения Солнца, обусловленная наклоном эклиптики. Истинное Солнце и среднее экваториальное Солнце одновременно проходят точки весеннего и осеннего равноденствия.

    В результате перечисленных действий вводится новая система измерения времени – среднее солнечное время .

    Среднее солнечное время обозначается m. Параметрами системы среднего солнечного времени являются:

    1) механизм - вращение Земли вокруг оси;

    2) масштаб - средние сутки - промежуток времени между двумя последовательными нижними кульминациями среднего экваториального Солнца  экв ;

    3) начальная точка - среднее экваториальное Солнце  экв , нульпункт - средняя полночь , или момент нижней кульминации среднего экваториального Солнца;

    4) способ отсчета. Мерой измерения среднего времени является геоцентрический часовой угол среднего экваториального Солнца t  экв плюс 12 часов.

    m = t экв + 12h .

    Определить среднее солнечное время непосредственно из наблюдений нельзя, так как среднее экваториальное Солнце – фиктивная точка на небесной сфере. Среднее солнечное время вычисляют по истинному солнечному времени, определенному из наблюдений истинного Солнца. Разность истинного солнечного времени m и среднего солнечного времени m называется уравнением времени и обозначается:

    M - m = t - t ср.экв. .

    Уравнение времени выражается двумя синусоидами с годовым и полуго-

    довым периодами:

    1 + 2 -7.7m sin (l + 790 )+ 9.5m sin 2l,

    где l – эклиптическая долгота среднего эклиптического Солнца.

    График есть кривая с двумя максимумами и двумя минимумами, которая в декартовой прямоугольной системе координат имеет вид, показанный на рис. 1.18.

    Рис.1.18. График уравнения времени

    Значения уравнения времени лежат в пределах от +14m до –16m .

    В Астрономическом Ежегоднике на каждую дату приводится величина Е, равная

    Е = + 12 h .

    С данной величиной связь между средним солнечным временем и часовым углом истинного Солнца определяется выражением

    m = t -E.

    1.2.4. Юлианские дни

    При точном определении численного значения промежутка времени, заключенного между двумя отдаленными датами удобно пользоваться непрерывным счетом суток, которые в астрономии называют юлианскими днями .

    Начало счета юлианских дней – средний гринвичский полдень 1 января 4713 г. до н.э., от начала этого периода ведется счет и нумерация средних солнечных суток так, что каждой календарной дате соответствует определенный юлианский день, обозначаемый кратко JD. Так, эпохе 1900,январь 0,12h UT соответствует юлианская дата JD 2415020.0, а эпохе 2000, январь 1, 12h UT - JD2451545.0.