Средние сутки, среднее время

Средняя продолжительность истинных солнечных суток в году принята за средние солнечные сутки. Для их воспроизведения на сфере введена условная точка – среднее Солнце, которую обозначают Ä.

Средним Солнцем называется точка, расположенная на экваторе, равномерно движущаяся в ту же сторону, что и Солнце, и предназначенная для счета среднего времени.

Средними сутками называется промежуток времени между двумя последовательными кульминациями среднего Солнца.

За начало средних суток принимают полночь, т.е. момент нижней кульминации среднего Солнца.

Средние сутки делятся на 24 средних часа, средний час – на 60 средних минут, средняя минута – на 60 средних секунд.

Среднее время Т – угол, заключенный между полученной частью меридиана наблюдателя и меридианом среднего Солнца. Измеряется дугой экватора от 0^ч до 24^ч в часах, минутах и секундах от полуночной части меридиана наблюдателя по часовой стрелке до меридиана среднего Солнца.

Если при расчете часового угла прямое восхождение светил окажется больше звездного времени S, необходимо к величине S прибавить 24^ч (360°), от полученной суммы отнять прямое восхождение a_*. Рассчитанный часовой угол t будет вестовый. В обиходе звездное время S неудобно.

Средним временем назівается число средних часов, минут и секунд, прошедших от нижней кульминации среднего Солнца до данного момента.

Так как за начало средних суток берется средняя полночь, то:

а) при нижней кульминации среднего Солнца Т = 00^ч00^м00^с.

б) при верхней кульминации среднего Солнца Т = 12^ч00^м00^с. Так как продолжительность средних суток в течение года – величина постоянная, то можно построить часы, показывающие среднее время.

Из наблюдений известно, что максимальная разница во время между началом средних и истинных суток достигает около +14,4 мин. и –16,4 мин.

Четыре раза в году – меридианы среднего Солнца и истинного Солнца совпадают, в остальное время года меридиан истинного Солнца находится либо впереди, либо позади меридиана среднего Солнца.

Угол между меридианом истинного и меридианом среднего Солнца, называется уравнением времени (h). Если истинное Солнце отстает от среднего, то уравнение времени имеет знак плюс (+), и, наоборот, если истинное Солнце впереди среднего – знак минус (-).

15 апреля, 12 июня, 1 сентября, 25 декабря уравнение времени h равно нулю. 12 февраля h @ +14^м и 4 ноября h @ - 16^м.

Начало, средних солнечных суток для любого наблюдателя на Земле соответствует моменту нижней кульминации среднего Солнца на меридиане этого наблюдателя. Следовательно, у наблюдателей, находящихся в разных долготах, сутки начинаются не одновременно и время в один и тот же момент разное. Так как Земля вращается с запада на восток, то у наблюдателей, расположенных восточнее, кульминации происходят раньше и, следовательно, времени больше.

Приведенные рассуждения справедливы и по отношению к звездному времени, а также к часовым углам светил.

Среднее время, отсчитываемое от момента нижней кульминации среднего Солнца на меридиане данного наблюдателя, называется местным и обозначается Т_м. Местное звездное время обозначается S_м, а местные часовые углы, отсчеты которых ведутся от моментов верхних кульминаций соответствующих светил на меридиане данного места – t_м.

Разность местных времен и часовых углов у наблюдателей, расположенных в разных долготах, равна разности долгот этих наблюдателей, выраженной во временной или дуговой мере.

Для сравнения местных времен и часовых углов на практике используют местное гринвичское время (Т_гр, S_гр) и гринвичские часовые углы (t_гр), отсчет которых ведут от меридиана Гринвича с долготой 0°. Среднее гринвичское время называют также всемирным временем (UT).

Установим соотношения между гринвичским и местным временем и часовыми углами на различных меридианах.

На рис. 3.16 изображена небесная сфера на плоскости экватора. Отрезок P_NQ – полуденная часть небесного меридиана наблюдателя, находящегося на Гринвиче, отрезок P_NQ¢ - полуночная часть. Отрезки P_NQ₁ и P_NQ₁¢ являются полуденной и полуночной частями меридиана наблюдателя, расположенного на Земле к востоку от Гринвича (lЕ), а отрезки P_N О₂ и P_NQ¢₂ – к западу от Гринвича (lW). Отрезки P_NA, P_N¡ и P_ND являются соответственно меридианами среднего Солнца А, точки Овна ¡ и какого-либо светила С. Дугами показаны местные и гринвичские средние и звездные времени, а также часовые углы светила С.

Для высокоточной навигации применяют UTC – всемирное координированное время (стабилизированное атомным стандартом).

Как следует из рис. 3.16 для наблюдателя, расположенного к востоку от Гринвича, действительны соотношения:

; ; .

Рис. 3.16.

Для наблюдателя в западной долготе:

; ;

Принимая меридианы наблюдателей за местные, запишем найденные соотношения в общем виде:

; ;

Для перехода от местных величин к гринвичским соотношения имеют вид:

; ; .

Для контроля при вычислениях по формулах применяют правило «к востоку времени больше». Так как звездное время и часовые углы не имеют дат, к ним можно прибавлять или вычитать 360° (24^ч).

При переводе с одного меридиана на другой средних времен иногда приходится изменять дату: вперед, если Т превысило 24^ч; назад, если 24^ч были заняты.

Пример. 15.XI. Т_гр = 3^ч19^м30^с; l = 95°07¢,3W. Определить Т_м.

Решение. 15.XI Т_гр 3^ч19^м30^с (+24^ч)

^- l_W 6 20 29

14.XI Т_м 20^ч59^м01^с