Todo mundo sabe disso - 24 horas. Mas por que aconteceu? Vamos dar uma olhada mais de perto na história do aparecimento das principais unidades de tempo e descobrir quantas horas, segundos e minutos existem em um dia. E também vamos ver se vale a pena vincular essas unidades exclusivamente a fenômenos astronômicos.
De onde veio o dia? Este é o tempo de uma rotação da Terra em torno de seu eixo. Ainda sabendo pouco sobre astronomia, as pessoas começaram a medir o tempo nessas faixas, inclusive em cada tempo claro e escuro.
Mas há uma característica interessante aqui. Quando começa o dia? Do ponto de vista moderno, tudo é óbvio - o dia começa à meia-noite. Pessoas de civilizações antigas pensavam o contrário. Basta olhar o início da Bíblia para ler no 1º livro do Gênesis: "... e foi uma tarde e uma manhã." O dia começou com Há uma certa lógica nisso. As pessoas daquela época eram guiadas pelo Sol, a aldeia acabou, o dia acabou. Tarde e noite é o dia seguinte.
Mas quantas horas há em um dia? Por que o dia foi dividido em 24 horas, porque o sistema decimal é mais conveniente e muito mais? Se houvesse, digamos, 10 horas em um dia e 100 minutos em cada hora, algo mudaria para nós? Na verdade, nada além de números, pelo contrário, seria até mais conveniente fazer cálculos. Mas o sistema decimal está longe de ser o único usado no mundo.
Eles usaram o sistema de contagem sexagesimal. E a metade clara do dia foi bem dividida ao meio, por 6 horas cada. No total, havia 24 horas em um dia. Esta divisão bastante conveniente foi tirada dos babilônios e de outros povos.
Entre os antigos romanos, contar o tempo era ainda mais interessante. A contagem regressiva começou às 6h. Então eles contaram mais a partir deste momento - a primeira hora, a terceira hora. Assim, pode-se facilmente calcular que os "trabalhadores da décima primeira hora" comemorados por Cristo são aqueles que começam a trabalhar às cinco horas da tarde. Aliás, tarde demais!
Às seis horas da tarde chegou a décima segunda hora. Isso é quantas horas em um dia eram contadas na Roma antiga. Mas ainda era noite! Os romanos também não os esqueceram. Depois da décima segunda hora, começou a vigília noturna. Os atendentes trocavam à noite a cada 3 horas. A tarde e a noite foram divididas em 4 guardas. A primeira vigília da noite começou às 18h e durou até as 21h. A segunda, à meia-noite, durou das 9h às 12h. A terceira vigília, das 12 da noite às 3 da manhã, terminava quando os galos cantavam, razão pela qual era chamado de “coro do galo”. A última, quarta vigília foi chamada de "manhã" e terminou às 6 da manhã. E tudo começou de novo.
A necessidade de dividir os relógios em partes componentes também surgiu muito mais tarde, mas eles não recuaram do sistema sexagesimal mesmo então. E então o minuto foi dividido em segundos. É verdade que mais tarde ficou claro que era impossível confiar apenas na determinação da duração de segundos e dias. Durante um século, a duração do dia aumenta em 0,0023 segundos - parece ser muito pouco, mas o suficiente para ficar confuso sobre quantos segundos há em um dia. E essas não são todas as dificuldades! Nossa Terra não faz uma revolução ao redor do Sol em um número par de dias, e isso também afeta a solução da questão de quantas horas há em um dia.
Portanto, para simplificar a situação, o segundo foi equiparado não ao movimento dos corpos celestes, mas ao tempo dos processos dentro do átomo de césio-133 em repouso. E para combinar o estado real das coisas com a revolução da Terra ao redor do Sol duas vezes por ano - em 31 de dezembro e 30 de junho - 2 segundos extras são adicionados e uma vez a cada 4 anos - um dia adicional.
No total, verifica-se que há 24 horas em um dia, ou 1.440 minutos, ou 86.400 segundos.
Todas as pessoas interessadas em astronomia sabem que a palavra "dia" tem muitos significados diferentes. Por exemplo, dia sideral, dia solar. Mas recentemente surgiram muitos novos conceitos para os quais a mesma palavra é usada. Neste artigo, daremos definições mais precisas.
1. Dia como unidade de tempo
Em primeiro lugar, lembramos que a unidade de tempo em astronomia, como em outras ciências, é a segunda do sistema internacional de unidades SI - o segundo atômico. Aqui está a definição do segundo conforme dada pela 13ª Conferência Geral de Pesos e Medidas em 1967:
Se a palavra "dia" for usada para denotar uma unidade de tempo, ela deve ser entendida como 86.400 segundos atômicos. Na astronomia, unidades de tempo maiores também são usadas: o ano juliano é exatamente 365,25 dias, o século juliano é exatamente 36525 dias. A União Astronômica Internacional (uma organização pública de astrônomos) em 1976 recomendou que os astrônomos usassem exatamente essas unidades de tempo. A escala de tempo principal, o Tempo Atômico Internacional (Time Atomic International, TAI), é baseado nas leituras de muitos relógios atômicos em diferentes países. Assim, do ponto de vista formal, a base para medir o tempo saiu da astronomia. As unidades antigas "segundo solar médio", "segundo sideral" não devem ser usadas.
2. Um dia como um período de rotação da Terra em torno de seu eixo
É um pouco mais difícil definir esse uso da palavra "dia". Há muitas razões para isto.
Primeiro, o eixo de rotação da Terra, ou, cientificamente falando, o vetor de sua velocidade angular, não mantém uma direção constante no espaço. Este fenômeno é chamado de precessão e nutação. Em segundo lugar, a própria Terra não mantém uma orientação constante em relação ao seu vetor de velocidade angular. Esse fenômeno é chamado de movimento dos pólos. Portanto, o raio vetor (um segmento do centro da Terra até um ponto na superfície) de um observador na superfície da Terra não retornará após uma revolução (e nunca retornará) à direção anterior. Em terceiro lugar, a velocidade de rotação da Terra, ou seja, o valor absoluto do vetor velocidade angular também não permanece constante. Então, estritamente falando, não há um período definido de rotação da Terra. Mas com um certo grau de precisão, alguns milissegundos, podemos falar sobre o período de rotação da Terra em torno de seu eixo.
Além disso, é necessário indicar a direção em relação à qual contaremos as revoluções da Terra. Existem atualmente três dessas direções na astronomia. Esta é a direção para o equinócio vernal, para o Sol e o início das efemérides celestes.
O período de rotação da Terra em relação ao equinócio vernal é chamado de dia sideral. É igual a 23 h 56 m 04.0905308 s . Observe que um dia sideral é um período relativo ao ponto da primavera, não às estrelas.
O próprio equinócio vernal faz um movimento complexo na esfera celeste, portanto, esse número deve ser entendido como um valor médio. Em vez deste ponto, a União Astronômica Internacional propôs usar as "efemérides celestes". Não daremos sua definição (é bastante complicado). É escolhido de modo que o período de rotação da Terra em relação a ela seja próximo ao período em relação ao referencial inercial, ou seja, em relação às estrelas, ou mais precisamente, objetos extragalácticos. O ângulo de rotação da Terra em relação a essa direção é chamado de ângulo sideral. É igual a 23 h 56 m 04.0989036 s , um pouco mais que um dia sideral pela quantidade em que o ponto da primavera se desloca no céu devido à precessão por dia.
Finalmente, considere a rotação da Terra em relação ao Sol. Este é o caso mais difícil, pois o Sol se move no céu não ao longo do equador, mas ao longo da eclíptica e, além disso, de forma desigual. Mas esses dias ensolarados são obviamente os mais importantes para as pessoas. Historicamente, o segundo atômico foi ajustado ao período de rotação da Terra em relação ao Sol, com a média feita por volta do século XIX. Este período é igual a 86.400 unidades de tempo, que foram chamadas de segundos solares médios. O ajuste ocorreu em duas etapas: primeiro, foram introduzidos o "tempo das efemérides" e o "segundo das efemérides" e, em seguida, o segundo atômico foi igualado ao segundo das efemérides. Assim, o segundo atômico ainda "vem do Sol", mas o relógio atômico é um milhão de vezes mais preciso que o "relógio terrestre".
O período de rotação da Terra não permanece constante. Há muitas razões para isto. Estas são mudanças sazonais na distribuição de temperatura e pressão do ar ao redor do globo, e processos internos e influências externas. Distinguir desaceleração secular, década (por décadas) irregularidades, sazonais e repentinas. Na fig. 1 e 2 são gráficos que mostram a mudança na duração do dia em 1700-2000. e em 2000-2006. Na fig. 1, há uma tendência de aumento no dia, e na Fig. 2 - desigualdade sazonal. Os gráficos são baseados nos materiais do International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS, http://www.iers.org/).
É possível devolver a base da medição do tempo à astronomia e vale a pena? Tal possibilidade existe. São pulsares cujos períodos de rotação são conservados com grande precisão. Além disso, há muitos deles. É possível que em longos intervalos de tempo, por exemplo, décadas, observações de pulsares sirvam para refinar o tempo atômico e uma escala de "tempo de pulsar" seja criada.
O estudo da rotação desigual da Terra é muito importante para a prática e interessante do ponto de vista científico. Por exemplo, a navegação por satélite é impossível sem o conhecimento da rotação da Terra. E suas características carregam informações sobre a estrutura interna da Terra. Este problema complexo aguarda seus pesquisadores.
Arroz. 1. Diferença do período de rotação da Terra de 86400 s SI, em milissegundos. Dados até o início do século XX. não são muito fiáveis, mas a tendência para o aumento da duração do dia é claramente visível.
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Legendas
Um dia de astronomia
A duração de um dia em um planeta depende da velocidade angular de sua própria rotação. Em astronomia, distinguem-se vários tipos de dia, dependendo do sistema de referência. Se escolhermos uma estrela distante como ponto de referência de rotação, então, ao contrário da luminária central do sistema planetário, esses dias terão uma duração diferente. Por exemplo, na Terra, distinguem-se um dia solar médio (24 horas) e um dia sideral ou sideral (aproximadamente 23 horas 56 minutos 4 segundos). Eles não são iguais entre si, pois, devido ao movimento orbital da Terra ao redor do Sol, para um observador localizado na superfície da Terra, o Sol se move contra o fundo de estrelas distantes.
Um verdadeiro dia solar é o intervalo de tempo entre duas culminações superiores (passagens sucessivas do centro do Sol pela parte sul do meridiano (para o hemisfério norte); em outras palavras, o tempo entre dois meio-dias verdadeiros); o início deste dia é tomado como o momento de passagem do centro do Sol pela parte meridional do meridiano; o ângulo horário do centro do Sol é chamado de tempo verdadeiro (veja Equação do tempo). Os verdadeiros dias solares são mais longos que os dias siderais e sua duração varia ao longo do ano, o que decorre da inclinação da eclíptica ao plano do equador e do movimento desigual da Terra em torno do Sol.
Sistema Internacional de Unidades (SI)
A unidade de medida de tempo dia (designação russa: dias; internacional: d) é uma das unidades de medida fora do sistema e não está incluída no SI. No entanto, na Federação Russa, é aprovado para uso sem limitação de validade com o escopo de "todas as áreas". Nesse caso, 1 dia é considerado exatamente 86.400 segundos. No SI, um segundo é definido como 9.192.631.770 períodos de radiação correspondentes a uma transição entre dois níveis hiperfinos do estado fundamental de um átomo de césio-133. Assim, 794.243.384.928.000 desses períodos podem ser considerados como a definição de um dia no SI.
Em astronomia, um dia medido em segundos do SI é chamado de dia juliano.
O dia solar médio não contém um número inteiro de segundos (por exemplo, sua duração na época 2000.0 era 86.400.002 s), e a duração do dia solar médio também não é constante devido à mudança secular na velocidade angular da Terra. rotação (ver ).
Em outras línguas
Como mencionado acima, na vida cotidiana o termo dia muitas vezes substituído pela palavra dia, mas em qualquer caso, em russo existem palavras para a separação inequívoca dos conceitos de "dia" (dia leve) e "dia" (24 horas). Uma palavra separada para o conceito de "dia" também ocorre nos seguintes idiomas:
No Islã, um dia é contado do pôr do sol ao pôr do sol, ou seja, o desaparecimento completo do sol no horizonte marca o início de um novo dia, independente do brilho.
Divisão do dia
O número de partes em que o dia era dividido, ou separadamente noite e dia, dependia do grau de desenvolvimento de um determinado povo e aumentava gradualmente com o desenvolvimento da humanidade. A maioria dos povos do Novo Mundo dividia o dia apenas em quatro partes, correspondendo ao nascer do sol, ao ponto mais alto de sua jornada diurna, ao pôr do sol e, finalmente, ao meio da noite. Segundo o viajante Gorrebow, que descreveu a Islândia em meados do século XVIII, os islandeses dividiram o dia em 10 partes. Os árabes distinguiam apenas o nascer do sol, seu nascer e cair, o pôr do sol, o crepúsculo, a noite, o primeiro canto do galo e o amanhecer. No entanto, entre alguns, no passado, povos incivilizados, encontrava-se uma divisão do dia relativamente precisa, como, por exemplo, entre os nativos das ilhas da Sociedade, que no tempo de Cook tinham uma divisão do dia em 18 partes, cujo comprimento era, no entanto, desigual; os intervalos de tempo mais curtos correspondiam à manhã e à noite, os mais longos - à meia-noite e ao meio-dia.
Na Babilônia, havia também uma divisão do dia e da noite em 12 horas. Segundo a "História" (II, 109) de Heródoto, os gregos adotaram esse sistema dos babilônios, mais tarde, provavelmente dos egípcios ou gregos, os romanos adotaram. Por exemplo, no inverno, a duração da “hora diurna” em Roma era de cerca de 45 minutos.
| Período | Número de horas de luz do dia | Começo da primeira hora do dia na contagem moderna | Número de horas noturnas | O início da primeira hora da noite na contagem moderna |
|---|---|---|---|---|
| 27 de novembro - 1º de janeiro | 7 | 8:30 | 17 | 15:30 |
| 2-16 de janeiro; 11 a 26 de novembro | 8 | 7:21 | 16 | 15:21 |
| 17 de janeiro - 1 de fevereiro; 26 de outubro - 10 de novembro |
9 | 7:30 | 15 | 16:30 |
| 2-17 de fevereiro; 10 a 25 de outubro | 10 | 6:21 | 14 | 16:21 |
| 18 de fevereiro - 5 de março; 24 de setembro a 9 de outubro |
11 | 6:30 | 13 | 17:30 |
| 6 a 20 de março; 8 a 23 de setembro | 12 | 5:21 | 12 | 17:21 |
| 21 de março - 5 de abril; 23 de agosto a 7 de setembro |
13 | 5:30 | 11 | 18:30 |
| 6-22 de abril; 7 a 22 de agosto | 14 | 4:21 | 10 | 18:21 |
| 23 de abril - 8 de maio; 23 de julho - 6 de agosto |
15 | 4:30 | 9 | 19:30 |
| 9-24 de maio; 6 a 22 de julho | 16 | 3:21 | 8 | 19:21 |
| 25 de maio a 5 de julho | 17 | 3:30 | 7 | 20:30 |
Divisão em 12 partes principais
| Horas do dia | Nome | Significado do nome |
|---|---|---|
| 23:00-01:00 | Hora do Rato | O momento em que os ratos estão mais ativos à procura de comida. Os ratos também têm um número diferente de dedos nas patas dianteiras e traseiras, graças aos quais esses roedores se tornaram um símbolo de uma “reversão”, um “novo começo”. |
| 01:00-03:00 | Hora do boi | A hora em que os bois começam a ruminar, devagar e com prazer. |
| 03:00-05:00 | Hora do Tigre | A época em que os tigres são mais ferozes, vagando em busca de presas. |
| 05:00-07:00 | hora do coelho | A época em que o fabuloso Jade Rabbit on the Moon prepara elixires de ervas para ajudar as pessoas. |
| 07:00-09:00 | A hora do dragão | A época em que os dragões sobem no céu para fazer chover. |
| 09:00-11:00 | Hora da Serpente | A hora em que as cobras saem de seus abrigos. |
| 11:00-13:00 | hora do cavalo | A hora em que o sol está alto em seu zênite, e enquanto outros animais se deitam para descansar, os cavalos ainda estão em pé. |
| 13:00-15:00 | A hora das ovelhas | O momento em que ovelhas e cabras comem grama e urinam com frequência. |
| 15:00-17:00 | hora do macaco | Tempo de vida ativa dos macacos |
| 17:00-19:00 | hora do galo | O momento em que os galos começam a se reunir em suas comunidades. |
| 19:00-21:00 | hora do cachorro | Tempo para os cães cumprirem seu dever de guardar os prédios. |
| 21:00-23:00 | hora do porco | A época em que os porcos dormem em paz. |
Divisão em 30 partes principais
Divisão em 22 partes principais
Divisão em 10 partes principais
| Tempo | Período geológico | Número de dias em um ano | Duração do dia |
|---|---|---|---|
| Hoje | Quaternário | 365 | 24 horas |
| 100 milhões de anos atrás | Yura | 380 | 23 horas |
| 200 milhões de anos atrás | Permiano | 390 | 22,5 horas |
| 300 milhões de anos atrás | Carbono | 400 | 22 horas |
| 400 milhões de anos atrás | Silurus | 410 | 21,5 horas |
| 500 milhões de anos atrás | Cambriano | 425 | 20,5 horas |
Para descobrir a duração do dia antes da era do aparecimento dos corais, os cientistas tiveram que recorrer à ajuda de algas verde-azuladas. Desde 1998, os pesquisadores chineses Zhu Shixing, Huang Xueguang e Xin Houtian, do Instituto Tianjin de Geologia e Recursos Minerais, analisaram mais de 500 estromatólitos fósseis de 1,3 bilhão de anos que cresceram perto do equador e foram enterrados nas montanhas Yanshan. As algas verde-azuladas reagem à mudança das horas claras e escuras do dia pela direção de seu crescimento e pela profundidade da cor: durante o dia elas são coloridas em cores claras e crescem verticalmente, à noite elas são escuras e crescem horizontalmente. Com base na aparência desses organismos, levando em consideração a taxa de crescimento e os dados científicos acumulados em geologia e climatologia, foi possível determinar os ritmos de crescimento anual, mensal e diário das algas verde-azuladas. De acordo com os resultados obtidos, os cientistas concluíram que há 1,3 bilhão de anos (na época pré-cambriana) o dia terrestre durava 14,91-16,05 horas e o ano consistia em 546-588 dias.
Há também opositores a esta avaliação, indicando que os dados de estudos de antigos depósitos de maré, tidalites, a contradizem.
Além de uma mudança na velocidade de rotação da Terra durante um longo período de tempo (e a consequente mudança na duração do dia), mudanças insignificantes na velocidade de rotação do planeta ocorrem dia a dia, associadas à distribuição de massas, por exemplo, devido à diminuição do volume dos oceanos ou da atmosfera do mundo devido a flutuações em sua temperatura média. Quando o oceano ou a atmosfera do mundo esfria, a Terra gira mais rápido (e vice-versa), porque, como resultado, a lei de conservação momento momento opera. Além disso, uma mudança na duração média do dia pode ser causada por eventos geológicos, por exemplo, fortes terremotos. Assim, como resultado do terremoto de 2004 no Oceano Índico, a duração do dia diminuiu cerca de 2,68 microssegundos. Tais mudanças são notadas e podem ser medidas por métodos modernos.
Em 1967, o Comitê Internacional de Pesos e Medidas adotou um segundo fixo, sem referência à duração atual de um dia solar na Terra. Um novo segundo tornou-se igual a 9.192.631.770 períodos de radiação correspondentes à transição entre dois níveis hiperfinos do estado fundamental
O tempo é a categoria filosófica, científica e prática mais importante. A escolha de um método para medir o tempo interessa ao homem desde a antiguidade, quando a vida prática começou a ser associada aos períodos de revolução do sol e da lua. Apesar do fato de que o primeiro relógio - solar - apareceu três milênios e meio aC, esse problema permanece bastante complicado. Muitas vezes, responder à pergunta mais simples relacionada a isso, por exemplo, "quantas horas há em um dia", não é tão simples.
História da cronometragem
A alternância de horários claros e escuros do dia, períodos de sono e vigília, trabalho e descanso passou a significar para as pessoas a passagem do tempo mesmo nos tempos primitivos. Todos os dias o sol se movia no céu durante o dia, do nascer ao pôr do sol, e a lua - à noite. É lógico que o período entre as mesmas fases do movimento das luminárias tenha se tornado uma unidade de cálculo de tempo. Dia e noite gradualmente se formaram em um dia - um conceito que determina a mudança de data. Com base neles, apareceram unidades de tempo mais curtas - horas, minutos e segundos.
Pela primeira vez, eles começaram a determinar quantas horas há em um dia nos tempos antigos. O desenvolvimento do conhecimento em astronomia levou ao fato de que dia e noite começaram a ser divididos em períodos iguais associados à ascensão de certas constelações ao equador celeste. E os gregos adotaram o sistema de numeração sexagesimal dos antigos sumérios, que o consideravam o mais prático.
Por que exatamente 60 minutos e 24 horas?
Para contar alguma coisa, o homem antigo usava o que geralmente está sempre à mão - os dedos. Daqui se origina o sistema de numeração decimal adotado na maioria dos países. Outro método, baseado nas falanges dos quatro dedos da palma aberta da mão esquerda, floresceu no Egito e na Babilônia. Na cultura e ciência dos sumérios e outros povos da Mesopotâmia, o número 60 tornou-se sagrado. Em muitos casos, era possível dividi-lo sem deixar vestígios pela presença de muitos divisores, um dos quais é o 12.
O conceito matemático de quantas horas há em um dia tem origem na Grécia Antiga. Os gregos em certa época levavam em conta apenas as horas do dia no calendário e dividiam o tempo do nascer ao pôr do sol em doze intervalos iguais. Então eles fizeram o mesmo com a noite, resultando em uma divisão do dia em 24 partes. Os cientistas gregos sabiam que a duração do dia muda ao longo do ano, então por muito tempo houve horas de dia e noite que eram as mesmas apenas nos equinócios.
Dos sumérios, os gregos também adotaram a divisão do círculo em 360 graus, com base no qual foi desenvolvido um sistema de coordenadas geográficas e a divisão da hora em minutos (minuta prima (lat.) - "primeira parte reduzida" (da hora)) e segundos (secunda divisio (lat.) - "segunda divisão" (horas)).
dia solar
O significado do dia em relação à interação dos objetos celestes é o período de tempo durante o qual a Terra faz uma revolução completa em torno do eixo de rotação. É costume os astrônomos fazerem vários esclarecimentos. Eles destacam um dia solar - o início e o fim de uma revolução são considerados pela localização do Sol no mesmo ponto da esfera celeste - e os dividem em verdadeiro e médio.
É impossível dizer com precisão de segundo quantas horas em um dia são chamadas de horas solares verdadeiras sem especificar uma data específica. Durante o ano, sua duração muda periodicamente em quase um minuto. Isso se deve à trajetória desigual e complexa do movimento celeste na esfera celeste - o eixo de rotação do planeta tem uma inclinação de cerca de 23 graus em relação ao plano do equador celeste.
Com mais ou menos precisão, você pode dizer quantas horas e minutos há em um dia, o que os especialistas chamam de solar médio. Este é o intervalo de tempo usual do calendário usado na vida cotidiana que determina uma data específica. Eles são considerados de duração constante, que são exatamente 24 horas, ou 1.440 minutos, ou 86.400 segundos. Mas esta afirmação também é condicional. Sabe-se que a velocidade de rotação da Terra está diminuindo (um dia se alonga em 0,0017 segundos em cem anos). A intensidade da rotação do planeta é influenciada por complexas interações cósmicas gravitacionais e processos geológicos espontâneos dentro dele.
dia sideral
Os requisitos modernos para cálculos em balística espacial, navegação etc. são tais que a questão de quantas horas dura um dia requer uma solução com precisão de nanossegundos. Para isso, são escolhidos pontos de referência mais estáveis do que corpos celestes próximos. Se calcularmos a revolução completa do globo, tomando sua posição em relação ao equinócio vernal como momento inicial, podemos obter a duração do dia, chamada sideral.
A ciência moderna determina com precisão quantas horas em um dia que levam o belo nome de estelar - 23 horas 56 minutos 4 segundos. Além disso, em alguns casos, sua duração é ainda mais especificada: o número real de segundos é 4,0905308333. Mas mesmo essa escala de refinamentos às vezes é insuficiente: a constância do ponto de referência é afetada pela irregularidade do movimento orbital do planeta. Para eliminar este fator, é escolhida uma origem de coordenadas especial, efeméride, associada a fontes de rádio extragalácticas.
Horário e calendário
A versão final de determinar quantas horas em um dia, próximo ao moderno, foi adotada na Roma antiga, com a introdução do calendário juliano. Ao contrário do antigo sistema de tempo grego, o dia era dividido em 24 intervalos iguais, independentemente da hora do dia e da estação.
Diferentes culturas utilizam calendários próprios, que têm como ponto de partida eventos específicos, na maioria das vezes de natureza religiosa. Mas a duração do dia solar médio é a mesma em toda a Terra.
1. Dia como unidade de tempo
Em primeiro lugar, lembramos que a unidade de tempo em astronomia, como em outras ciências, é a segunda do sistema internacional de unidades SI - o segundo atômico. Aqui está a definição do segundo conforme dada pela 13ª Conferência Geral de Pesos e Medidas em 1967:
Uma segunda é a duração de 9 192 631 770 períodos de radiação do átomo de césio 133, emitido por ele durante a transição entre dois níveis hiperfinos do estado fundamental (ver página do Bureau Internacional de Pesos e Medidas, alguns esclarecimentos também são dado lá).
Se a palavra "dia" for usada para denotar uma unidade de tempo, ela deve ser entendida como 86.400 segundos atômicos. Na astronomia, unidades de tempo maiores também são usadas: o ano juliano é exatamente 365,25 dias, o século juliano é exatamente 36525 dias. A União Astronômica Internacional (uma organização pública de astrônomos) em 1976 recomendou que os astrônomos usassem exatamente essas unidades de tempo. A escala de tempo principal, o Tempo Atômico Internacional (Time Atomic International, TAI), é baseado nas leituras de muitos relógios atômicos em diferentes países. Assim, do ponto de vista formal, a base para medir o tempo saiu da astronomia. As unidades antigas "segundo solar médio", "segundo sideral" não devem ser usadas.
2. Um dia como um período de rotação da Terra em torno de seu eixo
É um pouco mais difícil definir esse uso da palavra "dia". Há muitas razões para isto.
Primeiro, o eixo de rotação da Terra, ou, cientificamente falando, o vetor de sua velocidade angular, não mantém uma direção constante no espaço. Este fenômeno é chamado de precessão e nutação. Em segundo lugar, a própria Terra não mantém uma orientação constante em relação ao seu vetor de velocidade angular. Esse fenômeno é chamado de movimento dos pólos. Portanto, o raio vetor (um segmento do centro da Terra até um ponto na superfície) de um observador na superfície da Terra não retornará após uma revolução (e nunca retornará) à direção anterior. Em terceiro lugar, a velocidade de rotação da Terra, ou seja, o valor absoluto do vetor velocidade angular também não permanece constante. Então, estritamente falando, não há um período definido de rotação da Terra. Mas com um certo grau de precisão, alguns milissegundos, podemos falar sobre o período de rotação da Terra em torno de seu eixo.
Além disso, é necessário indicar a direção em relação à qual contaremos as revoluções da Terra. Existem atualmente três dessas direções na astronomia. Esta é a direção para o equinócio vernal, para o Sol e o início das efemérides celestes.
O período de rotação da Terra em relação ao equinócio vernal é chamado de dia sideral. É igual a 23h 56m 04.0905308s. Observe que um dia sideral é um período relativo ao ponto da primavera, não às estrelas.
O próprio equinócio vernal faz um movimento complexo na esfera celeste, portanto, esse número deve ser entendido como um valor médio. Em vez deste ponto, a União Astronômica Internacional propôs usar as "efemérides celestes". Não daremos sua definição (é bastante complicado). É escolhido de modo que o período de rotação da Terra em relação a ela seja próximo ao período em relação ao referencial inercial, ou seja, em relação às estrelas, ou mais precisamente, objetos extragalácticos. O ângulo de rotação da Terra em relação a essa direção é chamado de ângulo sideral. É igual a 23h 56m 04.0989036s, um pouco mais que um dia sideral pela quantidade pela qual o ponto da primavera é deslocado no céu devido à precessão por dia.
Finalmente, considere a rotação da Terra em relação ao Sol. Este é o caso mais difícil, pois o Sol se move no céu não ao longo do equador, mas ao longo da eclíptica e, além disso, de forma desigual. Mas esses dias ensolarados são obviamente os mais importantes para as pessoas. Historicamente, o segundo atômico foi ajustado ao período de rotação da Terra em relação ao Sol, com a média feita por volta do século XIX. Este período é igual a 86.400 unidades de tempo, que foram chamadas de segundos solares médios. O ajuste ocorreu em duas etapas: primeiro, foram introduzidos o "tempo das efemérides" e o "segundo das efemérides" e, em seguida, o segundo atômico foi igualado ao segundo das efemérides. Assim, o segundo atômico ainda "vem do Sol", mas o relógio atômico é um milhão de vezes mais preciso que o "relógio terrestre".
O período de rotação da Terra não permanece constante. Há muitas razões para isto. Estas são mudanças sazonais na distribuição de temperatura e pressão do ar ao redor do globo, e processos internos e influências externas. Distinguir desaceleração secular, década (por décadas) irregularidades, sazonais e repentinas. Na fig. 1 e 2 são gráficos que mostram a mudança na duração do dia em 1700-2000. e em 2000-2006. Na fig. 1, há uma tendência de aumento no dia, e na Fig. 2 - desigualdade sazonal. Os gráficos são baseados em materiais do International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS).
É possível devolver a base da medição do tempo à astronomia e vale a pena? Tal possibilidade existe. São pulsares cujos períodos de rotação são conservados com grande precisão. Além disso, há muitos deles. É possível que em longos intervalos de tempo, por exemplo, décadas, observações de pulsares sirvam para refinar o tempo atômico e uma escala de "tempo de pulsar" seja criada.
O estudo da rotação desigual da Terra é muito importante para a prática e interessante do ponto de vista científico. Por exemplo, a navegação por satélite é impossível sem o conhecimento da rotação da Terra. E suas características carregam informações sobre a estrutura interna da Terra. Este problema complexo aguarda seus pesquisadores.
