Время в небе и астроном-любитель

Хронометраж по старинке. Первый солнечные часы была, вероятно, просто палка в земле; этот прекрасный фарфоровый циферблат, сделанный во Франции в 1793 году, не является большим улучшением. Оно сохраняет видимое солнечное время, которое не соответствует современному времени по нескольким причинам.

Музей изобразительных искусств, Бостон

Знать время просто в повседневной жизни. Ты смотришь на часы. Вы предполагаете, что часы всех остальных в вашем часовом поясе читаются одинаково. И это все. Однако для астрономов время в небе может стать довольно сложным. Причина в том, что наши единицы измерения времени - день и его подразделение часа, минуты и секунды - основаны на астрономических явлениях, которые сами по себе более сложны, чем вы думаете.

Официальным указом большинство этих осложнений было сглажено из нашей повседневной системы гражданского времени. В результате получается простой и удобный в использовании механизм хронометража, который хорошо служит обществу, пока никто не смотрит слишком близко к небу. Сделайте это, и все тщательно скрытые факторы выдумки всплывают снова в поле зрения.

Вот краткое изложение системы времени о котором должен знать хорошо осведомленный любитель.

Местное видимое время (LAT), также называемое видимым солнечным временем или солнечными часами, - это то, что каждый использовал давно, когда говорил Солнцу время. Полдень был тем, что большинство людей до сих пор считают полднем: когда Солнце пересекает меридиан - то есть, когда Солнце находится на юге (для людей в северных умеренных широтах), в самой высокой точке дня и на полпути между восходом и заходом солнца. Само слово «меридиан» от латинского означает «полдень».

Но когда были изобретены достаточно точные часы, внимательные хронометристы заметили, что с солнечным временем что-то не так. Солнце иногда бежит быстро до 16 минут в ежедневных путешествиях по небу, а иногда до 14 минут медленно, в зависимости от сезона. Этот эффект возникает из-за наклона оси Земли и эллиптичности земной орбиты вокруг Солнца. Чтобы избежать проблемы, была изобретена наша следующая система времени:

Местное среднее время (LMT). Астрономы создали воображаемое, хорошо себя ведущее среднее Солнце, которое путешествует по небесному экватору с одинаковой скоростью, чтобы совершать свой годовой круг вокруг созвездий. Среднее Солнце имеет среднее или среднее прямое восхождение настоящего Солнца. Полдень стал моментом, когда вымышленное среднее Солнце пересекло меридиан.

Количество минут, в течение которых настоящее Солнце отстает или опережает среднее Солнце, было названо уравнением времени. Его значение для любой даты можно посмотреть в альманахе или прочитать из графического альманаха Sky-Gazer's, который поставляется каждый год с Январский выпуск Sky & Telescope ,

Но этой корректировки было недостаточно. Еще хуже проблема возникает из-за того, что Земля круглая

Обычное время. Из-за того, что поверхность Земли изгибается, «над головой» в вашем местоположении - это направление, отличное от «над головой» всего в нескольких милях. Точно так же, когда Солнце или звезда находятся на вашем меридиане, они еще не достигли меридиана кого-то на вашем западе, и они уже пересекли меридиан кого-то на вашем востоке.

Время зависит от того, где вы стоите - если вы используете местное среднее время, систему, управляющую звездными картами, планисферами и пересечениями меридианов Солнца и звезд. На широте 40 ° люди, живущие всего в 13 милях (21 километре) к востоку или западу друг от друга, имели часы, отличающиеся на 1 минуту, пока не были установлены стандартные часовые пояса.

Небо и телескоп

На 40 ° широты (север или юг) разница составляет одну минуту времени на каждые 13 миль (21 км) к востоку или западу. Для человека, наблюдающего за небом в 13 милях к западу от вас, кажется, что время 11:59, когда вы клянетесь, что это 12:00, а кто-то в 13 милях к востоку настаивает, что это 12:01. Вот почему местное среднее время является локальным. Это зависит от вашего местоположения.

Это не имело значения, когда путешествие и общение были медленными. Проблема стала более острой в 19 веке. Широкое использование телеграфа и железных дорог, наконец, привело к переменам. Как вы можете сесть на поезд, если время в каждом городе и каждой железнодорожной компании несколько отличается?

В 1883 году Соединенные Штаты были разделены на стандартные часовые пояса; остальной мир вскоре последовал. В каждой зоне для всех часов установлено местное среднее время стандартной долготы: 75 ° к западу для восточного стандартного времени, 90 ° для центрального, 105 ° для горных и 120 ° для тихоокеанского. Каждый часовой пояс отличается от своих соседей на один час, потому что эти долготы на расстоянии 15 ° друг от друга - 1/24 пути вокруг Земли.

Стандартное время было большим достижением для общества. Но не для наблюдателей. Планисферы (звездные колеса) все еще работают по местному среднему времени (LMT). То же самое можно сказать и о каждой карте всего неба, которая отображает горизонты, например, карта вечерних созвездий в Sky & Telescope каждый месяц. Так же, как Альманах Небесного Разведчика, который сопровождает наши январские выпуски, шкалу «Местное время транзита» на нашей диаграмме Солнца, Луны и планет в этом месяце, и любую другую карту, устройство или расчет, которые показывают астрономические объекты относительно вашего горизонт, зенит или меридиан без явного учета вашей локальной долготы.

К счастью, исправить LMT просто. На каждые 1 ° к западу от стандартной долготы вашего часового пояса добавьте 4 минуты к LMT, чтобы получить стандартное время. Для каждого 1 ° на восток вычтите 4 минуты.

Чтобы убедиться, что вы не делаете это задом наперед, используйте следующую формулу: Стандартное время = LMT + Коррекция, где коррекция положительна к западу от меридиана вашего часового пояса, отрицательная к востоку от него. Найдите и изучите вашу коррекцию; Вы будете использовать это навсегда.

Для перехода на летнее время, конечно, добавьте час к стандартному времени. Летнее время в настоящее время используется в Соединенных Штатах и ​​Канаде (за исключением Аризоны, Гавайских островов и Саскачевана) с 2:00 во второе воскресенье марта до 2:00 в первое воскресенье ноября («весна впереди»). даты «отступления» были изменены на эти в 2007 году).

Всемирное время (UT). Стандартное время (и его вариант перехода на летнее время) отлично подходит для данного часового пояса. Но когда время применяется во всем мире, например, в астрономическом альманахе, какой часовой пояс следует отдать предпочтение?

Логично, что «универсальный» часовой пояс, который был согласован (в 1884 году), - это долгота 0 °. Первоначально эта долгота была определена как линия линии, выгравированной на медной пластине в полу под телескопом временного прохождения в Старой королевской обсерватории в Гринвиче, Англия. Следовательно, UT часто называют средним временем по Гринвичу (GMT).

По традиции UT указывается в 24-часовой системе, в которой полдень называется 12:00, 13:00 - 13:00, 14:00 - 14:00 и так далее. Полночь называется 0:00.

Чтобы преобразовать универсальное время и дату в стандартное время и дату в Северной Америке, вычтите следующее количество часов:

получить восточное стандартное время (EST), 5;

получить центральное стандартное время (CST), 6;

получить Горное Стандартное Время (MST), 7;

получить стандартное тихоокеанское время (PST), 8;

чтобы получить Аляску, 9; чтобы получить Гавайи, 10.

Конечно, дата должна быть указана в той же системе, что и время! Если вы получили отрицательное количество часов, добавьте 24; в этом случае результат находится на дату до указанной даты UT. Например, 6:45 UT 9 января - 1:45 9-го EST и 10:45 - 8-го. В других часовых поясах по всему миру их связь с UT указана во многих местах. ( Вот один такой сайт.)

Чтобы получить летнее время («летнее время»), вычтите на один час меньше значений, указанных выше.

Многим астрономам легче вспомнить, когда 0:00 UT происходит в их часовом поясе. 0:00 UT в предыдущий день в 19:00 по восточному поясному времени, в 18:00 по московскому времени, в 17:00 по московскому времени или в 16:00 по тихоокеанскому времени. (Когда действует летнее время: 8:00 по восточному поясному времени, 19:00 по тихоокеанскому времени, 18:00 по тихоокеанскому времени или 17:00 по тихоокеанскому времени).

Эфемеридное время; Динамическое время; Земное время. Как только всемирная система часовых поясов была создана, и UT с гордостью возглавляет список, все должно было быть хорошо навсегда. Но такого не должно было быть. Астрономы, работающие с динамикой солнечной системы, заметили нечто очень тревожное. Сам день меняется по длине.

Вращение Земли замедляется и ускоряется небольшими темпами непредсказуемо, в то время как наблюдается небольшая, но очень длительная тенденция к замедлению. Постепенное замедление вызвано трением приливов, вызванных Луной и Солнцем. Считается, что медленные, нерегулярные изменения связаны с движением материала во внутренней части земной жидкости. Изменения в ветрах, воздушных массах, снежных покровах и других факторах вызывают кратковременные изменения.

Столкнувшись с этой проблемой, астрономы в 1952 году учредили Эфемеридное время (ET), которое в 1984 году было заменено очень похожим Земным динамическим временем (TDT), которое в 1991 году было переименовано в Земное время (TT). Эта система времени работает идеально стабильно независимо от вращения Земли, почти как если бы Земля не существовала. Он используется для большинства небесных расчетов и предсказаний альманаха (эфемерид), особенно тех, которые связаны с движениями Луны, планет и других тел Солнечной системы в космосе. ТТ совпал с UT около 1902 года. С тех пор UT постепенно отходил от него, так что с 2009 года UT отстает примерно на 66 секунд.

Если вы встретите время, указанное в TT или «Динамическое время», и если важна минутная точность, вам нужно знать разницу с UT. Альманахи перечисляют эту разницу, которая известна как Дельта T. Используйте формулу UT = TT - Дельта T. Невозможно точно предсказать Дельту T, потому что подходящая скорость вращения Земли слишком непредсказуема.

Появлялись более тонкие проблемы. Чтобы справиться с небольшими искажающими время эффектами, связанными с общей теорией относительности Эйнштейна, в 1976 году было введено барицентрическое динамическое время (TDB). В 1991 году оно было в значительной степени заменено геоцентрическим временем координат (TCG) и барицентрическим временем координат (TCB); последний относится к центру масс Солнечной системы вместо Земли. Они используются в космическом полете; любители могут вообще игнорировать их.

Всемирное координированное время (UTC). Цивилизации в целом, а не только астрономам, нужна отлаженная система времени, такая как Земное Время. Но большая часть человечества также связана с естественным циклом дня, каким бы переменным он ни был. Что делать?

Часть решения состояла в том, чтобы переопределить основную единицу времени, вторую. Больше не будет 1 / 86,400 секунды среднего солнечного дня. С 1967 года второй был определен как время, которое требуется атомам цезия-133 для испускания 9 192 631 770 циклов определенного микроволнового излучения в атомных часах.

Поскольку второе больше не определено астрономически, Земля может вращаться так, как пожелает, не расстраивая мировые часы. Но есть цена, чтобы заплатить. День больше не имеет 24 часа. Сейчас в среднем около 24.00003 часов.

Чтобы наши часы шли в ногу с поворотом Земли, в универсальное время при необходимости добавляется дополнительная секунда - в среднем, примерно раз в год. В конце 30 июня или 31 декабря UT может быть добавлена ​​дополнительная секунда, что дает последней минуте выбранного дня 61 секунду.

В результате получается всемирное координированное время или UTC, система, с помощью которой устанавливаются все мировые часы. UTC является основой для всех радиосигналов времени и других служб времени. В неастрономических кругах его иногда называют мировым временем, временем Z, зулу, или неформально, средним временем по Гринвичу (GMT).

Но случайные рывки в секунду по UTC, конечно же, не обнаруживаются Землей, планетами и звездами. Предсказания альманаха, приведенные в «UT», фактически находятся в системе, известной как UT1, которая всегда находится в пределах 0,9 секунды от UTC. Поэтому при указании «UT» с точностью выше одной секунды вы должны указать, имеете ли вы в виду UTC или UT1, если это не очевидно из контекста, например, если время пришло от сигнала радиостанции времени.

«Среднее время по Гринвичу» означало UT1, пока его популярное значение не превратилось в UTC. Вдобавок к путанице, GMT давно начал день в полдень, а не в полночь. Таким образом, теперь астрономы пытаются вообще избегать термина «среднее время по Гринвичу».

Звездное время. Это просто правильное восхождение звезд на ваш местный меридиан в любой момент. Звездное время работает примерно на 4 минуты в день быстрее, чем все системы времени, описанные выше. Старый трюк состоит в том, чтобы настроить часы для быстрого запуска 4 минут в день, установить местное звездное время и использовать его, чтобы указать, какие созвездия находятся на меридиане и какие звездные диаграммы использовать. Например, если часы показывают 5:30 утра, прямое вознесение 5 ч 30 м находится на вашем меридиане, и там вы найдете Ориона.

Хотите узнать больше о времени в небе? Для следующего уровня глубины о системах времени, см. Превосходную статью Роя Бишопа, которая переиздается каждый год в Справочнике наблюдателя Королевское астрономическое общество Канады ,

Как вы можете сесть на поезд, если время в каждом городе и каждой железнодорожной компании несколько отличается?
Но когда время применяется во всем мире, например, в астрономическом альманахе, какой часовой пояс следует отдать предпочтение?
Что делать?
Хотите узнать больше о времени в небе?