Астрономдар үшін маңызды – жұлдыздық уақыт! Жердің айналуына сүйенген бұл жүйе, аспан денелерін анықтауға көмектеседі. Түндегі жұлдызды бақылау үшін өте қолайлы.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жердегі уақыт санау жүйесі аспан сферасына қатысты
Timekeeping system on Earth relative to the celestial sphere
Сидериялық уақыт (сидериялық /s//aɪ/'/d//ɪər//i//əl//, /s//ə// / syDEEReeəl, sə) – әсіресе астрономдар қолданатын уақыт санау жүйесі. Сидериялық уақыт пен аспан координаталар жүйесін пайдалану арқылы түндегі аспандағы әртүрлі денелердің орнын анықтау оңай. Сидериялық уақыт – "Жердің бекітілген жұлдыздарға қатысты өлшенген айналу жылдамдығына негізделген уақыт шкаласы". Бір мекеннен қарағанда, аспандағы белгілі бір орнында көрінетін жұлдыз, егер күнді сидериялық күн ретінде қарастырсақ (сидериялық айналу периоды деп те аталады), сол уақытта басқа түні де сол орнында көрінеді. Бұл күн сағатымен (күн уақыты) Күннің орнын табу үшін қолдануға болатын нәрсеге ұқсас. Жердің айналуының нәтижесінде Күн мен Ай шығыстан шығып, батысқа қарай батып, солайша жұлдыздар да солай көрінеді. Күн уақыты да, сидериялық уақыт та Жердің полярлық осі маңындағы айналуының тұрақтылығын пайдаланады: күн уақыты аспандағы Күннің орнына сәйкес есептеледі, ал сидериялық уақыт теориялық аспан сферасындағы бекітілген жұлдыздардың орнына негізделген. Нақтырақ айтқанда, сидериялық уақыт – бұл аспан экваторы бойымен өлшенетін, бақылаушының меридианынан наурыз теңелуінен (солтүстік жартышардың көктемгі теңелуінен) және екі аспан полюсінен өтетін үлкен шеңберге дейінгі бұрыш, және әдетте сағаттар, минуттар мен секундтарда беріледі. (Сидериялық уақыт контекстінде "наурыз теңелуі" немесе "теңелу" немесе "Арыстың бірінші нүктесі" қазіргі уақытта Жердің ортасынан Жердің экваторы мен Жердің Күнді айналатын орбитасының қиылысы арқылы түзілген сызық бойымен Балық шоқжұлдызына қарай бағытталған, ал бұрын Арыс шоқжұлдызына қарай бағытталған). Әдеттегі сағаттағы уақыт (орташа күн уақытын пайдалану) Жердің осьтік айналуынан ғана емес, сонымен қатар Жердің Күнді айналатын орбитасынан да әсер ететін сәл ұзақ циклді өлшейді. Наурыз теңелуінің өзі бекітілген жұлдыздарға қатысты батысқа қарай баяу қозғалады, шамамен 25 800 жылда бір толық айналыс жасайды, сондықтан "сидериялық" күн ("сидериялық" латын тіліндегі "жұлдыз" сөзінен шыққан) жұлдыздық күнден 0,0084 секундқа қысқа, яғни Жердің бекітілген жұлдыздарға қатысты нақты айналу периоды. Жұлдыздық периодтың сәл ұзақтығы Жердің айналу бұрышы (ЖАБ) арқылы өлшенеді, бұрынғысы жұлдыздық бұрыш деп аталған. ЖАБ-тың 360°-қа өсуі Жердің толық айналымын білдіреді. Жердегі бір сидериялық күн шамамен 86164,0905 секундқа (23 сағат 56 минут 4,0905 секунд немесе 23,9344696 сағат) тең. (Секундтар Халықаралық бірліктер жүйесіне сәйкес анықталады және эфемерид секундтарымен шатастырылмауы тиіс). Күн сайын, кез келген жерде және кез келген уақытта сидериялық уақыт жергілікті азаматтық уақыттан (күн уақытына негізделген) шамамен төрт минутқа қысқа болады, сондықтан толық жыл бойы сидериялық "күндер" саны күн уақытына негізделген күндер санынан бірге артық болады.
Sidereal time ("sidereal" pronounced /s//aɪ/'/d//ɪər//i//əl//, //s//ə// / syDEEReeəl, sə ) is a system of timekeeping used especially by astronomers. Using sidereal time and the celestial coordinate system, it is easy to locate the positions of celestial objects in the night sky. Sidereal time is a "time scale that is based on Earth's rate of rotation measured relative to the fixed stars". Viewed from the same location, a star seen at one position in the sky will be seen at the same position on another night at the same time of day (or night), if the day is defined as a sidereal day (also known as the sidereal rotation period). This is similar to how the time kept by a sundial (Solar time) can be used to find the location of the Sun. Just as the Sun and Moon appear to rise in the east and set in the west due to the rotation of Earth, so do the stars. Both solar time and sidereal time make use of the regularity of Earth's rotation about its polar axis: solar time is reckoned according to the position of the Sun in the sky while sidereal time is based approximately on the position of the fixed stars on the theoretical celestial sphere. More exactly, sidereal time is the angle, measured along the celestial equator, from the observer's meridian to the great circle that passes through the March equinox (the northern hemisphere's vernal equinox) and both celestial poles, and is usually expressed in hours, minutes, and seconds. (In the context of sidereal time, "March equinox" or "equinox" or "first point of Aries" is currently a direction, from the center of the Earth along the line formed by the intersection of the Earth's equator and the Earth's orbit around the Sun, toward the constellation Pisces during ancient times it was toward the constellation Aries). Common time on a typical clock (using mean Solar time) measures a slightly longer cycle, affected not only by Earth's axial rotation but also by Earth's orbit around the Sun. The March equinox itself precesses slowly westward relative to the fixed stars, completing one revolution in about 25,800 years, so the misnamed "sidereal" day ("sidereal" is derived from the Latin sidus meaning "star") is 0.0084 second shorter than the stellar day, Earth's actual period of rotation relative to the fixed stars. The slightly longer stellar period is measured as the Earth rotation angle (ERA), formerly the stellar angle. An increase of 360° in the ERA is a full rotation of the Earth. A sidereal day on Earth is approximately 86164.0905 seconds (23 h 56 min 4.0905 s or 23.9344696 h). (Seconds are defined as per International System of Units and are not to be confused with ephemeris seconds.) Each day, the sidereal time at any given place and time will be about four minutes shorter than local civil time (which is based on solar time), so that for a complete year the number of sidereal "days" is one more than the number of solar days.
Күн уақытымен салыстыру
Күн уақыты Күннің күндізгі қозғалысымен өлшенеді. Жергілікті түскі уақыт – Күннің дәл оңтүстікке немесе солтүстікке қарай (бақылаушының ендігі мен маусымына байланысты) келетін сәт. Орташа күн (біз әдетте "күн" деп өлшейтін) – жергілікті түскі уақыттар арасындағы орташа уақыт ("орташа", өйткені бұл жыл бойына сәл өзгереді). Жер әр жұлдыздық күні өзінің осінен бір толық айналыс жасайды; осы уақыт ішінде ол Күн төңірегіндегі орбитасы бойынша қысқа қашықтыққа (шамамен 1°) жылжиды. Демек, жұлдыздық күн өткеннен кейін, Күн уақыты бойынша жергілікті түскі уақытқа жету үшін Жер әлі де сәл айналуы керек. Сондықтан, орташа күн жұлдыздық күнден шамамен 4 минутқа ұзақ. Жұлдыздар соншалықты алыс орналасқандықтан, Жердің орбиталық қозғалысы олардың көрінетін бағытына ешқандай елеулі әсер етпейді (өте жоғары дәлдікпен өлшенген ең жақын жұлдыздарды қоспағанда; параллаққа қараңыз), сондықтан олар әр жұлдыздық күні бір уақытта ең жоғары нүктесіне оралады. Бұл айырмашылықты түсінудің тағы бір жолы – Жерден қарағанда, жұлдыздарға қатысты Күннің орны күн сайын бір уақытта Жерді жыл ішінде бір рет айналып өтетінін байқау. Жыл шамамен 365,24 күннен, ал 366,24 жұлдыздық күнден тұрады. Сондықтан, жыл сайын күндізгі күндердің саны жұлдыздық күндерге қарағанда бірге кем болады, бұл монетаның айналу парадоксын еске түсіреді. Бұл жұлдыздық күнді 24 сағаттық күндік уақыттан шамамен 1,4 есе ұзақ етеді.
Solar time is measured by the apparent diurnal motion of the Sun. Local noon in apparent solar time is the moment when the Sun is exactly due south or north (depending on the observer's latitude and the season). A mean solar day (what we normally measure as a "day") is the average time between local solar noons ("average" since this varies slightly over a year). Earth makes one rotation around its axis each sidereal day; during that time it moves a short distance (about 1°) along its orbit around the Sun. So after a sidereal day has passed, Earth still needs to rotate slightly more before the Sun reaches local noon according to solar time. A mean solar day is, therefore, nearly 4 minutes longer than a sidereal day. The stars are so far away that Earth's movement along its orbit makes nearly no difference to their apparent direction (except for the nearest stars if measured with extreme accuracy; see parallax), and so they return to their highest point at the same time each sidereal day. Another way to understand this difference is to notice that, relative to the stars, as viewed from Earth, the position of the Sun at the same time each day appears to move around Earth once per year. A year has about 365.24 solar days but 366.24 sidereal days. Therefore, there is one fewer solar day per year than there are sidereal days, similar to an observation of the coin rotation paradox. This makes a sidereal day approximately times the length of the 24 hour solar day.
Прецессияның әсері
Жердің айналысы – өзіне параллель болатын осьтің айналасындағы қарапайым айналу емес. Жердің айналу осінің өзі Жер орбитасы жазықтығына перпендикуляр екінші осьтің айналасында айналады, толық айналу үшін шамамен 25 800 жыл қажет. Бұл құбылыс тең күн мен тең түннің прецессиясы деп аталады. Осы прецессияның нәтижесінде жұлдыздар Жердің айналасында қарапайым тұрақты айналымнан гөрі күрделірек қозғалып көрінеді. Осы себепті, астрономия мен геодезияда Жердің бағытын сипаттауды жеңілдету үшін, аспандағы жұлдыздардың орнын оң көтерілу мен еңістік бойынша белгілеу қалыптасқан, олар Жердің прецессиясын ескеретін координаттар жүйесіне негізделген, ал Жердің айналысын осы жүйеге қатысты сидеростық уақыт арқылы бақылауға болады. (Жұлдыз каталогтары үшін дәстүрлі координаттар жүйесі 1998 жылы Галактикадан тыс радио көздеріне қатысты бекітілген Халықаралық Аспандық координаттар жүйесімен алмастырылды. Өте алыс болғандықтан, бұл көздердің өзіндік қозғалысы байқалмайды.) Осы координаттар жүйесінде Жердің айналысы тұрақтыға жақын, бірақ жұлдыздар шамамен 25 800 жылдық периодпен баяу айналып көрінеді. Сондай-ақ, осы координаттар жүйесінде тропикалық жыл (немесе күн жылды), Жердің маусымдарымен байланысты жыл, Жердің Күнді айнала айналуының бір толық циклын білдіреді. Сидеростық тәуліктің нақты анықтамасы – осы прецессиялық координаттар жүйесінде Жердің бір толық айналысына кеткен уақыт.
Earth's rotation is not a simple rotation around an axis that remains always parallel to itself. Earth's rotational axis itself rotates about a second axis, orthogonal to the plane of Earth's orbit, taking about 25,800 years to perform a complete rotation. This phenomenon is termed the precession of the equinoxes. Because of this precession, the stars appear to move around Earth in a manner more complicated than a simple constant rotation. For this reason, to simplify the description of Earth's orientation in astronomy and geodesy, it was conventional to chart the positions of the stars in the sky according to right ascension and declination, which are based on a frame of reference that follows Earth's precession, and to keep track of Earth's rotation, through sidereal time, relative to this frame as well. (The conventional reference frame, for purposes of star catalogues, was replaced in 1998 with the International Celestial Reference Frame, which is fixed with respect to extra galactic radio sources. Because of the great distances, these sources have no appreciable proper motion.) In this frame of reference, Earth's rotation is close to constant, but the stars appear to rotate slowly with a period of about 25,800 years. It is also in this frame of reference that the tropical year (or solar year), the year related to Earth's seasons, represents one orbit of Earth around the Sun. The precise definition of a sidereal day is the time taken for one rotation of Earth in this precessing frame of reference.
Қазіргі заманғы анықтамалар
Бұрын уақыт жұлдыздарды фотосуреттік зенит түтіктері және Данжон астролабы сияқты құралдармен бақылау арқылы өлшенетін, ал жұлдыздардың белгілі бір сызықтардан өтуі обсерватория сағатымен тіркелген. Кейін, жұлдыз каталогынан жұлдыздың оң көтерілуін пайдаланып, жұлдыздың обсерватория меридианынан өтуі тиіс уақыты есептелді, содан кейін обсерватория сағатының уақытына түзету енгізілді. Жұлдыздық уақыт осылай анықталды: наурыз теңдігі жергілікті жұлдыздық уақыт бойынша 0 сағатқа обсерватория меридианынан өтеді. 1970 жылдардың басынан бастап, радиоастрономияның өте ұзын базалық интерферометрия (VLBI) және пульсар уақыты әдістері ең нақты астрометрия үшін оптикалық құралдардан басымдық алды. Бұл UT1 (0° бойлықтағы орташа күн уақыты) VLBI арқылы анықталуына, Жердің айналу бұрышының жаңа өлшемдеріне және жұлдыздық уақыттың жаңа анықтамаларына әкелді. Бұл өзгерістер 2003 жылдың 1 қаңтарынан күшіне енді.
During the past, time was measured by observing stars with instruments such as photographic zenith tubes and Danjon astrolabes, and the passage of stars across defined lines would be timed with the observatory clock. Then, using the right ascension of the stars from a star catalog, the time when the star should have passed through the meridian of the observatory was computed, and a correction to the time kept by the observatory clock was computed. Sidereal time was defined such that the March equinox would transit the meridian of the observatory at 0 hours local sidereal time. Beginning during the 1970s, the radio astronomy methods very long baseline interferometry (VLBI) and pulsar timing overtook optical instruments for the most precise astrometry. This resulted in the determination of UT1 (mean solar time at 0° longitude) using VLBI, a new measure of the Earth Rotation Angle, and new definitions of sidereal time. These changes became effective 1 January 2003.
Күн уақыты мен жұлдыздық уақыт аралықтарының арасындағы байланыс
Егер белгілі бір I аралық орташа күн уақыты (UT1) және жұлдыздық уақыт бойынша өлшенсе, жұлдыздық уақыттағы сандық мәні UT1-ге қарағанда жоғары болады, себебі жұлдыздық күндер UT1 күндерінен қысқа. Оның қатынасы:
If a certain interval I is measured in both mean solar time (UT1) and sidereal time, the numerical value will be greater in sidereal time than in UT1, because sidereal days are shorter than UT1 days. The ratio is:
мұнда t – 2000 жылғы 1 қаңтардағы Жер уақыты бойынша түстен бері өткен Юлиан ғасырларының саны.
such that t represents the number of Julian centuries elapsed since noon 1 January 2000 Terrestrial Time.