Každý to vie - 24 hodín. Ale prečo sa to stalo? Pozrime sa bližšie na históriu vzhľadu hlavných jednotiek času a zistíme, koľko hodín, sekúnd a minút je za deň. A tiež sa pozrime, či stojí za to viazať tieto jednotky výlučne na astronomické javy.
Odkiaľ prišiel ten deň? Toto je čas jednej rotácie Zeme okolo svojej osi. Ľudia, ktorí stále vedeli o astronómii málo, začali merať čas v takýchto rozsahoch, vrátane každého svetla a tmy.
Je tu však zaujímavá funkcia. Kedy začína deň? Z moderného pohľadu je všetko samozrejmé – deň sa začína o polnoci. Ľudia starovekých civilizácií si mysleli niečo iné. Stačí sa pozrieť na úplný začiatok Biblie, aby sme si v 1. knihe Genezis prečítali: "... a bol večer a bolo jedno ráno." Deň začal. Má to určitú logiku. Vtedajších ľudí viedlo Slnko, dedina sa skončila, deň sa skončil. Večer a noc je ďalší deň.
Ale koľko hodín má deň? Prečo bol deň rozdelený na 24 hodín, pretože desiatková sústava je pohodlnejšia a oveľa viac? Ak by mal deň povedzme 10 hodín a každá hodina 100 minút, zmenilo by sa pre nás niečo? Vlastne nič iné ako čísla, práve naopak, ešte pohodlnejšie by bolo robiť výpočty. Desatinná sústava ale zďaleka nie je jediná používaná na svete.
Použili šesťdesiatkový systém počítania. A svetlá polovica dňa bola dobre rozdelená na polovicu, každá na 6 hodín. Celkovo mal deň 24 hodín. Toto pomerne pohodlné rozdelenie bolo prevzaté od Babylončanov a iných národov.
Medzi starými Rimanmi bolo počítanie času ešte zaujímavejšie. Odpočítavanie začalo o 6:00. Od tohto momentu teda počítali ďalej – prvá hodina, tretia hodina. Dá sa teda ľahko vypočítať, že „pracovníci jedenástej hodiny“, ktorých si Kristus pripomína, sú tí, ktorí začínajú pracovať o piatej hodine večer. Naozaj, neskoro!
O šiestej hodine večer prišla dvanásta hodina. Toľko hodín za deň sa počítalo v starovekom Ríme. Ale bola ešte noc! Nezabudli na nich ani Rimania. Po dvanástej hodine sa začala nočná stráž. Obsluha sa menila v noci každé 3 hodiny. Večerný a nočný čas bol rozdelený na 4 stráže. Prvá večerná hodina sa začínala o 18. hodine a trvala do 9. hodiny. Druhá, polnočná, trvala od 9. do 12. hodiny. Tretia hodina, od 12:00 do 3:00 ráno, sa končila spevom kohútov, preto sa tomu hovorilo „kohút kikiríka“. Posledná, štvrtá hodinka sa volala „ranná“ a končila o 6. hodine ráno. A všetko začalo odznova.
Potreba rozdeliť hodinky na súčiastky vznikla aj oveľa neskôr, ale ani vtedy neustúpili zo šesťdesiatkového systému. A potom sa minúta rozdelila na sekundy. Pravda, neskôr sa ukázalo, že nebolo možné spoliehať sa len na určenie trvania sekúnd a dní. Za storočie sa dĺžka dňa predĺži o 0,0023 sekundy – zdá sa, že je to veľmi málo, ale dosť na to, aby ste sa zmiatli, koľko sekúnd má deň. A to nie sú všetky ťažkosti! Naša Zem neurobí jednu otočku okolo Slnka za párny počet dní a to ovplyvňuje aj riešenie otázky, koľko hodín má deň.
Preto, aby sme zjednodušili situáciu, druhý nebol prirovnaný k pohybu nebeských telies, ale k dobe procesov vo vnútri atómu cézia-133 v pokoji. A aby sa skutočný stav zhodoval s revolúciou Zeme okolo Slnka dvakrát ročne - 31. decembra a 30. júna - sa pridajú 2 skokové sekundy navyše a raz za 4 roky - deň navyše.
Celkovo sa ukazuje, že deň má 24 hodín alebo 1440 minút alebo 86400 sekúnd.
Všetci ľudia, ktorí sa zaujímajú o astronómiu, vedia, že slovo „deň“ má mnoho rôznych významov. Napríklad hviezdny deň, slnečný deň. Nedávno sa však objavilo mnoho nových konceptov, pre ktoré sa používa rovnaké slovo. V tomto článku uvedieme presnejšie definície.
1. Deň ako časová jednotka
Najprv si pripomeňme, že jednotkou času v astronómii, podobne ako v iných vedách, je sekunda medzinárodného systému jednotiek SI - atómová sekunda. Tu je definícia druhého, ako bola uvedená na 13. generálnej konferencii váh a mier v roku 1967:
Ak sa slovo „deň“ používa na označenie jednotky času, treba to chápať ako 86 400 atómových sekúnd. V astronómii sa používajú aj väčšie časové jednotky: juliánsky rok je presne 365,25 dňa, juliánske storočie je presne 36525 dní. Medzinárodná astronomická únia (verejná organizácia astronómov) v roku 1976 odporučila, aby astronómovia používali práve takéto jednotky času. Hlavná časová stupnica, medzinárodný atómový čas (Time Atomic International, TAI), je založená na údajoch mnohých atómových hodín v rôznych krajinách. Z formálneho hľadiska sa teda základ pre meranie času vytratil z astronómie. Staré jednotky „stredná slnečná sekunda“, „hviezdna sekunda“ by sa nemali používať.
2. Deň ako perióda rotácie Zeme okolo svojej osi
O niečo ťažšie je definovať toto použitie slova „deň“. Je na to veľa dôvodov.
Po prvé, os rotácie Zeme, alebo vedecky povedané, vektor jej uhlovej rýchlosti, nezachováva v priestore konštantný smer. Tento jav sa nazýva precesia a nutácia. Po druhé, samotná Zem si neudržiava konštantnú orientáciu vzhľadom na svoj vektor uhlovej rýchlosti. Tento jav sa nazýva pohyb pólov. Preto sa polomerový vektor (úsek od stredu Zeme k bodu na povrchu) pozorovateľa na zemskom povrchu nevráti po jednej otáčke (a už vôbec nie) do predchádzajúceho smeru. Po tretie, rýchlosť rotácie Zeme, t.j. konštantná nezostáva ani absolútna hodnota vektora uhlovej rýchlosti. Presne povedané, neexistuje žiadna určitá doba rotácie Zeme. Ale s určitým stupňom presnosti, niekoľko milisekúnd, môžeme hovoriť o perióde rotácie Zeme okolo svojej osi.
Okrem toho je potrebné uviesť smer, voči ktorému budeme počítať otáčky Zeme. V súčasnosti existujú v astronómii tri takéto smery. Toto je smer k jarnej rovnodennosti, k Slnku a začiatku nebeskej efemeridy.
Obdobie rotácie Zeme vzhľadom na jarnú rovnodennosť sa nazýva hviezdny deň. Rovná sa 23 h 56 m 04,0905308 s . Všimnite si, že hviezdny deň je obdobie vzhľadom na jarný bod, nie hviezdy.
Samotná jarná rovnodennosť robí zložitý pohyb na nebeskej sfére, takže toto číslo treba chápať ako priemernú hodnotu. Namiesto tohto bodu navrhla Medzinárodná astronomická únia použiť „nebeskú efemeridu“. Nebudeme uvádzať jeho definíciu (je dosť komplikovaná). Volí sa tak, aby perióda rotácie Zeme voči nej bola blízka perióde voči inerciálnej vzťažnej sústave, t.j. vzhľadom na hviezdy, presnejšie, extragalaktické objekty. Uhol rotácie Zeme vzhľadom na tento smer sa nazýva hviezdny uhol. Rovná sa 23 h 56 m 04,0989036 s, o niečo viac ako hviezdny deň o množstvo, o ktoré sa jarný bod posunie na oblohe v dôsledku precesie za deň.
Nakoniec zvážte rotáciu Zeme voči Slnku. Toto je najťažší prípad, pretože Slnko sa na oblohe nepohybuje pozdĺž rovníka, ale pozdĺž ekliptiky a navyše nerovnomerne. Tieto slnečné dni sú však pre ľudí zrejme najdôležitejšie. Historicky bola atómová sekunda prispôsobená obdobiu rotácie Zeme voči Slnku, pričom spriemerovanie sa robilo okolo 19. storočia. Toto obdobie sa rovná 86 400 jednotkám času, ktoré sa nazývali stredné slnečné sekundy. Úprava prebehla v dvoch krokoch: najprv sa zaviedol „efemerídny čas“ a „efemerídová sekunda“ a potom sa atómová sekunda nastavila na rovnakú efemerídovú sekundu. Atómová sekunda teda stále „pochádza zo Slnka“, ale atómové hodiny sú miliónkrát presnejšie ako „pozemské“.
Obdobie rotácie Zeme nezostáva konštantné. Je na to veľa dôvodov. Ide o sezónne zmeny v rozložení teploty a tlaku vzduchu po celej zemeguli a vnútorné procesy a vonkajšie vplyvy. Rozlišujte sekulárne spomalenie, desaťročné (desaťročia) nepravidelnosti, sezónne a náhle. Na obr. 1 a 2 sú grafy znázorňujúce zmenu dĺžky dňa v rokoch 1700-2000. a v rokoch 2000-2006. Na obr. 1 je trend k nárastu dňa a na obr. 2 - sezónna nerovnomernosť. Grafy sú založené na materiáloch Medzinárodnej služby rotácie a referenčných systémov Zeme (IERS, http://www.iers.org/).
Je možné vrátiť základ merania času do astronómie a oplatí sa to? Takáto možnosť existuje. Sú to pulzary, ktorých rotačné periódy sú zachované s veľkou presnosťou. Okrem toho je ich veľa. Je možné, že v dlhých časových intervaloch, napríklad desaťročiach, poslúžia pozorovania pulzarov na spresnenie atómového času a vytvorí sa stupnica „pulsar time“.
Štúdium nerovnomernej rotácie Zeme je pre prax veľmi dôležité a z vedeckého hľadiska zaujímavé. Napríklad satelitná navigácia nie je možná bez znalosti rotácie Zeme. A jeho vlastnosti nesú informácie o vnútornej štruktúre Zeme. Tento zložitý problém čaká na svojich výskumníkov.
Ryža. 1. Rozdiel periódy rotácie Zeme od 86400 s SI, v milisekundách. Údaje do začiatku 20. storočia. nie sú príliš spoľahlivé, ale trend k predlžovaniu dĺžky dňa je jasne viditeľný.
Encyklopedický YouTube
1 / 2
✪ Pasívny príjem 1 000 rubľov denne - LeoPays funguje!
✪ AKO sa dostatočne vyspať za 2 hodiny denne? Naučte sa 5 tajných techník!
titulky
Deň v astronómii
Dĺžka dňa na planéte závisí od uhlovej rýchlosti jej vlastnej rotácie. V astronómii sa rozlišuje niekoľko typov dňa v závislosti od referenčného systému. Ak si za referenčný bod rotácie vyberieme vzdialenú hviezdu, potom na rozdiel od centrálneho svietidla planetárneho systému budú mať takéto dni iné trvanie. Napríklad na Zemi sa rozlišuje stredný slnečný deň (24 hodín) a hviezdny alebo hviezdny deň (približne 23 hodín 56 minút 4 sekundy). Nie sú si navzájom rovné, pretože v dôsledku orbitálneho pohybu Zeme okolo Slnka sa Slnko pre pozorovateľa nachádzajúceho sa na povrchu Zeme pohybuje na pozadí vzdialených hviezd.
Skutočný slnečný deň je časový interval medzi dvoma hornými kulmináciami (po sebe idúce prechody stredu Slnka cez južnú časť poludníka (pre severnú pologuľu); inými slovami, čas medzi dvoma skutočnými poludniami); začiatok tohto dňa sa berie ako okamih prechodu stredu Slnka cez južnú časť poludníka; hodinový uhol stredu Slnka sa nazýva skutočný čas (pozri rovnicu času). Skutočné slnečné dni sú dlhšie ako hviezdne dni a ich trvanie sa v priebehu roka mení, čo vyplýva zo sklonu ekliptiky k rovine rovníka a z nerovnomerného pohybu Zeme okolo Slnka.
Medzinárodná sústava jednotiek (SI)
Jednotka merania času deň (ruské označenie: dni; medzinárodná: d) je jednou z mimosystémových jednotiek merania a nie je zahrnutá v SI. V Ruskej federácii je však schválený na používanie bez obmedzenia platnosti s rozsahom „všetky oblasti“. V tomto prípade sa 1 deň považuje za presne 86 400 sekúnd. V SI je sekunda definovaná ako 9 192 631 770 periód žiarenia zodpovedajúcich prechodu medzi dvoma hyperjemnými úrovňami základného stavu atómu cézia-133. V súlade s tým možno 794 243 384 928 000 takýchto období považovať za definíciu dňa v SI.
V astronómii sa deň meraný v SI sekundách nazýva juliánsky deň.
Priemerný slnečný deň neobsahuje celé číslo sekúnd (napríklad ich trvanie v epoche 2000,0 bolo 86400,002 s) a trvanie priemerného slnečného dňa tiež nie je konštantné v dôsledku sekulárnej zmeny uhlovej rýchlosti Zeme. rotácia (pozri ).
V iných jazykoch
Ako už bolo spomenuté vyššie, v každodennom živote termín deňčasto nahrádzané slovom deň, ale v každom prípade v ruštine existujú slová na jednoznačné oddelenie pojmov „deň“ (svetlý deň) a „deň“ (24 hodín). Samostatné slovo pre pojem „deň“ sa vyskytuje aj v nasledujúcich jazykoch:
V islame sa deň počíta od západu slnka do západu slnka, to znamená, že úplné zmiznutie slnka na obzore znamená začiatok nového dňa, bez ohľadu na žiaru.
Rozdelenie dňa
Počet častí, na ktoré sa delil deň, alebo zvlášť noc a deň, závisel od stupňa rozvoja daného ľudu a postupne sa s vývojom ľudstva zvyšoval. Väčšina národov Nového sveta rozdelila deň iba na štyri časti, ktoré zodpovedali východu slnka, najvyššiemu bodu jeho dennej cesty, západu slnka a napokon stredu noci. Podľa cestovateľa Gorrebowa, ktorý opísal Island v polovici 18. storočia, Islanďania rozdelili deň na 10 častí. Arabi rozlišovali len východ slnka, jeho východ a západ, západ slnka, súmrak, noc, prvé zaspievanie kohúta a úsvit. Medzi niektorými, v minulosti necivilizovanými národmi sa však dalo nájsť pomerne presné rozdelenie dňa, ako napríklad medzi domorodcami z ostrovov Spoločnosti, ktorí mali za Cookových čias rozdelenie dňa na 18. časti, ktorých dĺžka však bola nerovnaká; najkratšie časové intervaly zodpovedali ránu a večeru, najdlhšie - polnoci a poludniu.
V Babylone tiež existovalo rozdelenie dňa a noci na 12 hodín. Podľa „Histórie“ (II, 109) Herodota tento systém prevzali Gréci od Babylončanov, neskôr, pravdepodobne od Egypťanov alebo Grékov, Rimania. Napríklad v zime trvala „denná hodina“ v Ríme asi 45 minút.
| Obdobie | Počet hodín denného svetla | Začiatok prvej hodiny dňa v modernom účtovaní | Počet nočných hodín | Začiatok prvej hodiny noci v modernom účtovaní |
|---|---|---|---|---|
| 27. novembra – 1. januára | 7 | 8:30 | 17 | 15:30 |
| 2. – 16. januára; 11. – 26. novembra | 8 | 7:21 | 16 | 15:21 |
| 17. januára – 1. februára; 26. október – 10. november |
9 | 7:30 | 15 | 16:30 |
| 2. – 17. februára; 10.-25.10 | 10 | 6:21 | 14 | 16:21 |
| 18. februára – 5. marca; 24. september – 9. október |
11 | 6:30 | 13 | 17:30 |
| 6. – 20. marca; 8. – 23. septembra | 12 | 5:21 | 12 | 17:21 |
| 21. marca – 5. apríla; 23. august – 7. september |
13 | 5:30 | 11 | 18:30 |
| 6. – 22. apríla; 7.-22. augusta | 14 | 4:21 | 10 | 18:21 |
| 23. apríla – 8. mája; 23. júla – 6. augusta |
15 | 4:30 | 9 | 19:30 |
| 9. – 24. mája; 6. – 22. júla | 16 | 3:21 | 8 | 19:21 |
| 25. mája – 5. júla | 17 | 3:30 | 7 | 20:30 |
Rozdelenie na 12 hlavných častí
| Denná doba | názov | Význam mena |
|---|---|---|
| 23:00-01:00 | Hodina potkana | Čas, kedy potkany najaktívnejšie hľadajú potravu. Potkany majú tiež rozdielny počet prstov na predných a zadných nohách, vďaka čomu sa tieto hlodavce stali symbolom „zvratu“, „nového začiatku“. |
| 01:00-03:00 | Hodina Byvola | Čas, keď voly začínajú pomaly a s radosťou prežúvať. |
| 03:00-05:00 | Hodina tigra | Čas, keď sú tigre najzúrivejšie, túlajú sa pri hľadaní koristi. |
| 05:00-07:00 | Hodina králika | Čas, keď rozprávkový králik Jade Rabbit na Mesiaci pripravuje bylinné elixíry na pomoc ľuďom. |
| 07:00-09:00 | Hodina draka | Čas, keď sa draci vznášajú na oblohe, aby pršalo. |
| 09:00-11:00 | Hodina hada | Čas, keď hady opúšťajú svoje úkryty. |
| 11:00-13:00 | Hodina koňa | Čas, keď je slnko vysoko za zenitom a kým ostatné zvieratá zaľahnú na odpočinok, kone sú stále na nohách. |
| 13:00-15:00 | Hodina oviec | Čas, keď ovce a kozy jedia trávu a často močia. |
| 15:00-17:00 | Hodina opice | Čas aktívneho života opíc |
| 17:00-19:00 | Hodina kohúta | Čas, keď sa kohúty začínajú zhromažďovať vo svojich komunitách. |
| 19:00-21:00 | Hodina psa | Je čas pre psov, aby vykonali svoju povinnosť strážiť budovy. |
| 21:00-23:00 | Hodina prasaťa | Čas, keď prasatá pokojne spia. |
Rozdelenie na 30 hlavných častí
Rozdelenie na 22 hlavných častí
Rozdelenie na 10 hlavných častí
| čas | Geologické obdobie | Počet dní v roku | Dĺžka dňa |
|---|---|---|---|
| dnes | kvartér | 365 | 24 hodín |
| pred 100 miliónmi rokov | Yura | 380 | 23 hodín |
| pred 200 miliónmi rokov | permský | 390 | 22,5 hodiny |
| pred 300 miliónmi rokov | Uhlík | 400 | 22 hodín |
| pred 400 miliónmi rokov | Silurus | 410 | 21,5 hodiny |
| pred 500 miliónmi rokov | kambrium | 425 | 20,5 hodiny |
Aby vedci zistili dĺžku dňa pred érou výskytu koralov, museli sa uchýliť k pomoci modrozelených rias. Od roku 1998 čínski vedci Zhu Shixing, Huang Xueguang a Xin Houtian z Inštitútu geológie a nerastných surovín v Tianjinu analyzovali viac ako 500 fosílnych stromatolitov starých 1,3 miliardy rokov, ktoré kedysi rástli v blízkosti rovníka a boli pochované v horách Yanshan. Modrozelené riasy reagujú na zmenu svetlých a tmavých časov dňa smerom svojho rastu a hĺbkou farby: cez deň sú sfarbené do svetlých farieb a rastú vertikálne, v noci sú tmavé a rastú horizontálne. Podľa vzhľadu týchto organizmov, berúc do úvahy rýchlosť ich rastu a nahromadené vedecké údaje o geológii a klimatológii, sa ukázalo, že je možné určiť ročné, mesačné a denné rytmy rastu modrozelených rias. Podľa získaných výsledkov vedci dospeli k záveru, že pred 1,3 miliardami rokov (v prekambrickej epoche) trval pozemský deň 14,91-16,05 hodiny a rok pozostával z 546-588 dní.
Existujú aj odporcovia tohto hodnotenia, čo naznačuje, že údaje o štúdiách starých prílivových ložísk, prílivových a odlivových ložísk, sú v rozpore.
Okrem zmeny rýchlosti rotácie Zeme v priebehu dlhého časového obdobia (a z toho vyplývajúcej zmeny dĺžky dňa) dochádza zo dňa na deň k nepodstatným zmenám rýchlosti rotácie planéty, ktoré súvisia s rozdelením hmotnosti, napríklad v dôsledku poklesu objemu svetových oceánov alebo atmosféry v dôsledku kolísania ich priemernej teploty. Keď sa svetový oceán alebo atmosféra ochladzujú, Zem rotuje rýchlejšie (a naopak), pretože v dôsledku toho funguje zákon ochrany momentum momentum. Zmena priemernej dĺžky dňa môže byť spôsobená aj geologickými udalosťami, napríklad silnými zemetraseniami. Takže v dôsledku zemetrasenia v Indickom oceáne v roku 2004 sa dĺžka dňa skrátila asi o 2,68 mikrosekúnd. Takéto zmeny sú zaznamenané a možno ich merať modernými metódami.
V roku 1967 Medzinárodný výbor pre váhy a miery prijal pevnú sekundu bez ohľadu na aktuálnu dĺžku slnečného dňa na Zemi. Nová sekunda sa rovnala 9 192 631 770 periódam žiarenia, čo zodpovedá prechodu medzi dvoma veľmi jemnými úrovňami základného stavu
Čas je najdôležitejšou filozofickou, vedeckou a praktickou kategóriou. Výber metódy na meranie času zaujímal človeka už od staroveku, keď sa praktický život začal spájať s obdobiami revolúcie Slnka a Mesiaca. Napriek tomu, že prvé hodiny - slnečné - sa objavili tri a pol tisícročia pred naším letopočtom, tento problém zostáva dosť komplikovaný. Často nie je také jednoduché odpovedať na najjednoduchšiu otázku, ktorá s tým súvisí, napríklad „koľko hodín je za deň“.
História merania času
Striedanie svetlých a tmavých časov dňa, obdobia spánku a bdenia, práce a odpočinku začalo pre ľudí znamenať plynutie času aj v primitívnych časoch. Každý deň sa slnko pohybovalo po oblohe počas dňa, od východu do západu slnka, a mesiac - v noci. Je logické, že obdobie medzi rovnakými fázami pohybu svietidiel sa stalo jednotkou času. Deň a noc sa postupne sformovali do dňa – konceptu, ktorý určuje zmenu dátumu. Na ich základe sa objavili kratšie jednotky času – hodiny, minúty a sekundy.
Prvýkrát začali zisťovať, koľko hodín má deň v staroveku. Rozvoj poznania v astronómii viedol k tomu, že deň a noc sa začali deliť na rovnaké obdobia spojené so vzostupom určitých súhvezdí k nebeskému rovníku. A Gréci prevzali šesťdesiatkový číselný systém od starých Sumerov, ktorí ho považovali za najpraktickejší.
Prečo práve 60 minút a 24 hodín?
Staroveký človek na počítanie niečoho používal to, čo je zvyčajne vždy po ruke – prsty. Odtiaľ pochádza systém desiatkových čísel prijatý vo väčšine krajín. Iná metóda, založená na falangách štyroch prstov otvorenej dlane ľavej ruky, prekvitala v Egypte a Babylone. V kultúre a vede Sumerov a iných národov Mezopotámie sa číslo 60 stalo posvätným. V mnohých prípadoch ho bolo možné rozdeliť bez stopy prítomnosťou mnohých deliteľov, z ktorých jeden je 12.
Matematická predstava o tom, koľko hodín má deň, pochádza zo starovekého Grécka. Gréci svojho času brali v kalendári do úvahy iba denné svetlo a rozdelili čas od východu do západu slnka na dvanásť rovnakých intervalov. Potom urobili to isté s nočným časom, výsledkom čoho bolo rozdelenie dňa na 24 častí. Grécki vedci vedeli, že dĺžka dňa sa počas roka mení, preto dlho existovali denné a nočné hodiny, ktoré boli rovnaké len v dňoch rovnodennosti.
Od Sumerov prevzali Gréci aj delenie kruhu na 360 stupňov, na základe čoho bol vyvinutý systém zemepisných súradníc a delenie hodiny na minúty (minuta prima (lat.) – „zmenšená prvá časť“ (hodiny)) a sekúnd (secunda divisio (lat.) - "druhá divízia" (hodiny)).
slnečný deň
Význam dňa, pokiaľ ide o interakciu nebeských objektov, je dĺžka času, počas ktorej Zem vykoná úplnú rotáciu okolo osi rotácie. Pre astronómov je zvykom urobiť niekoľko upresnení. Vyčleňujú slnečný deň - začiatok a koniec revolúcie sa vypočíta podľa polohy Slnka v rovnakom bode nebeskej sféry - a delia ich na skutočný a priemerný.
Nie je možné s presnosťou na sekundu povedať, koľko hodín za deň sa nazývajú skutočné slnečné hodiny bez uvedenia konkrétneho dátumu. V priebehu roka sa ich trvanie periodicky mení takmer o minútu. Je to spôsobené nepravidelnosťou a zložitou trajektóriou svietidla v nebeskej sfére - os rotácie planéty má sklon asi 23 stupňov vzhľadom na rovinu nebeského rovníka.
Viac či menej presne sa dá povedať, koľko hodín a minút má deň, ktorý odborníci označujú ako priemerný slnečný. Ide o obvyklé kalendárne časové intervaly používané v každodennom živote, ktoré určujú konkrétny dátum. Predpokladá sa, že majú konštantné trvanie, teda presne 24 hodín alebo 1440 minút alebo 86 400 sekúnd. Ale toto vyhlásenie je tiež podmienené. Je známe, že rýchlosť rotácie Zeme sa znižuje (deň sa predlžuje o 0,0017 sekundy za sto rokov). Intenzitu rotácie planéty ovplyvňujú zložité gravitačné kozmické interakcie a spontánne geologické procesy v jej vnútri.
hviezdny deň
Moderné požiadavky na výpočty v kozmickej balistike, navigácii atď. sú také, že otázka, koľko hodín denne trvá, si vyžaduje riešenie s presnosťou nanosekúnd. Na tento účel sa vyberajú stabilnejšie referenčné body ako blízke nebeské telesá. Ak vypočítame úplnú otáčku zemegule, pričom jej polohu vzhľadom na jarnú rovnodennosť vezmeme za počiatočný moment, dostaneme trvanie dňa, ktoré sa nazýva hviezda.
Moderná veda presne určuje, koľko hodín za deň nesú krásne meno hviezdy - 23 hodín 56 minút 4 sekundy. Navyše v niektorých prípadoch je ich trvanie ešte bližšie špecifikované: skutočný počet sekúnd je 4,0905308333. Ale táto škála vylepšení je tiež nedostatočná: nerovnomernosť orbitálneho pohybu planéty ovplyvňuje stálosť referenčného bodu. Na elimináciu tohto faktora je zvolený špeciálny, efemeridový pôvod súradníc spojených s extragalaktickými rádiovými zdrojmi.
Čas a kalendár
Konečná verzia určovania počtu hodín denne, blízka modernému, bola prijatá v starom Ríme so zavedením juliánskeho kalendára. Na rozdiel od starovekého gréckeho časového systému bol deň rozdelený na 24 rovnakých intervalov bez ohľadu na dennú dobu a ročné obdobie.
Rôzne kultúry používajú svoje kalendáre, z ktorých vychádzajú konkrétne udalosti, najčastejšie náboženského charakteru. Ale trvanie priemerného slnečného dňa je na celej Zemi rovnaké.
1. Deň ako časová jednotka
Najprv si pripomeňme, že jednotkou času v astronómii, podobne ako v iných vedách, je sekunda medzinárodného systému jednotiek SI - atómová sekunda. Tu je definícia druhého, ako bola uvedená na 13. generálnej konferencii váh a mier v roku 1967:
Druhým je trvanie 9 192 631 770 periód žiarenia atómu cézia 133, ktorý emituje počas prechodu medzi dvoma hyperjemnými úrovňami základného stavu (pozri stránku Medzinárodného úradu pre váhy a miery, sú tam uvedené aj niektoré vysvetlenia) .
Ak sa slovo „deň“ používa na označenie jednotky času, treba to chápať ako 86 400 atómových sekúnd. V astronómii sa používajú aj väčšie časové jednotky: juliánsky rok je presne 365,25 dňa, juliánske storočie je presne 36525 dní. Medzinárodná astronomická únia (verejná organizácia astronómov) v roku 1976 odporučila, aby astronómovia používali práve takéto jednotky času. Hlavná časová stupnica, medzinárodný atómový čas (Time Atomic International, TAI), je založená na údajoch mnohých atómových hodín v rôznych krajinách. Z formálneho hľadiska sa teda základ pre meranie času vytratil z astronómie. Staré jednotky „stredná slnečná sekunda“, „hviezdna sekunda“ by sa nemali používať.
2. Deň ako perióda rotácie Zeme okolo svojej osi
O niečo ťažšie je definovať toto použitie slova „deň“. Je na to veľa dôvodov.
Po prvé, os rotácie Zeme, alebo vedecky povedané, vektor jej uhlovej rýchlosti, nezachováva v priestore konštantný smer. Tento jav sa nazýva precesia a nutácia. Po druhé, samotná Zem si neudržiava konštantnú orientáciu vzhľadom na svoj vektor uhlovej rýchlosti. Tento jav sa nazýva pohyb pólov. Preto sa polomerový vektor (úsek od stredu Zeme k bodu na povrchu) pozorovateľa na zemskom povrchu nevráti po jednej otáčke (a už vôbec nie) do predchádzajúceho smeru. Po tretie, rýchlosť rotácie Zeme, t.j. konštantná nezostáva ani absolútna hodnota vektora uhlovej rýchlosti. Presne povedané, neexistuje žiadna určitá doba rotácie Zeme. Ale s určitým stupňom presnosti, niekoľko milisekúnd, môžeme hovoriť o perióde rotácie Zeme okolo svojej osi.
Okrem toho je potrebné uviesť smer, voči ktorému budeme počítať otáčky Zeme. V súčasnosti existujú v astronómii tri takéto smery. Toto je smer k jarnej rovnodennosti, k Slnku a začiatku nebeskej efemeridy.
Obdobie rotácie Zeme vzhľadom na jarnú rovnodennosť sa nazýva hviezdny deň. Rovná sa 23h 56m 04,0905308s. Všimnite si, že hviezdny deň je obdobie vzhľadom na jarný bod, nie hviezdy.
Samotná jarná rovnodennosť robí zložitý pohyb na nebeskej sfére, takže toto číslo treba chápať ako priemernú hodnotu. Namiesto tohto bodu navrhla Medzinárodná astronomická únia použiť „nebeskú efemeridu“. Nebudeme uvádzať jeho definíciu (je dosť komplikovaná). Volí sa tak, aby perióda rotácie Zeme voči nej bola blízka perióde voči inerciálnej vzťažnej sústave, t.j. vzhľadom na hviezdy, presnejšie, extragalaktické objekty. Uhol rotácie Zeme vzhľadom na tento smer sa nazýva hviezdny uhol. Rovná sa 23h 56m 04,0989036s, čo je o niečo viac ako hviezdny deň o hodnotu, o ktorú sa jarný bod na oblohe posunie v dôsledku precesie za deň.
Nakoniec zvážte rotáciu Zeme voči Slnku. Toto je najťažší prípad, pretože Slnko sa na oblohe nepohybuje pozdĺž rovníka, ale pozdĺž ekliptiky a navyše nerovnomerne. Tieto slnečné dni sú však pre ľudí zrejme najdôležitejšie. Historicky bola atómová sekunda prispôsobená obdobiu rotácie Zeme voči Slnku, pričom spriemerovanie sa robilo okolo 19. storočia. Toto obdobie sa rovná 86 400 jednotkám času, ktoré sa nazývali stredné slnečné sekundy. Úprava prebehla v dvoch krokoch: najprv sa zaviedol „efemerídny čas“ a „efemerídová sekunda“ a potom sa atómová sekunda nastavila na rovnakú efemerídovú sekundu. Atómová sekunda teda stále „pochádza zo Slnka“, ale atómové hodiny sú miliónkrát presnejšie ako „pozemské“.
Obdobie rotácie Zeme nezostáva konštantné. Je na to veľa dôvodov. Ide o sezónne zmeny v rozložení teploty a tlaku vzduchu po celej zemeguli a vnútorné procesy a vonkajšie vplyvy. Rozlišujte sekulárne spomalenie, desaťročné (desaťročia) nepravidelnosti, sezónne a náhle. Na obr. 1 a 2 sú grafy znázorňujúce zmenu dĺžky dňa v rokoch 1700-2000. a v rokoch 2000-2006. Na obr. 1 je trend k nárastu dňa a na obr. 2 - sezónna nerovnomernosť. Grafy sú založené na materiáloch Medzinárodnej služby rotácie a referenčných systémov Zeme (IERS).
Je možné vrátiť základ merania času do astronómie a oplatí sa to? Takáto možnosť existuje. Sú to pulzary, ktorých rotačné periódy sú zachované s veľkou presnosťou. Okrem toho je ich veľa. Je možné, že v dlhých časových intervaloch, napríklad desaťročiach, poslúžia pozorovania pulzarov na spresnenie atómového času a vytvorí sa stupnica „pulsar time“.
Štúdium nerovnomernej rotácie Zeme je pre prax veľmi dôležité a z vedeckého hľadiska zaujímavé. Napríklad satelitná navigácia nie je možná bez znalosti rotácie Zeme. A jeho vlastnosti nesú informácie o vnútornej štruktúre Zeme. Tento zložitý problém čaká na svojich výskumníkov.
