На обсерваторіях є інструменти, за допомогою яких точніше визначають час - перевіряють годинник. Час встановлюють за положенням, яке займає світила над горизонтом. Для того щоб годинник обсерваторії йшов якомога точніше і рівномірніше в проміжку між вечорами, коли його перевіряють за становищем зірок, годинник поміщають у глибокі підвали. У таких підвалах цілий рік зберігається постійна температура. Це дуже важливо, оскільки зміни температури впливають на перебіг годинника.

Для передачі сигналів точного часу по радіо на обсерваторії є спеціальна складна годинна, електрична та радіоапаратура. Передані з Москви сигнали точного часу - одні з найточніших у світі. Визначення точного часу за зірками, зберігання часу за допомогою точних годинників та передача його по радіо - все це становить Службу часу.

ДЕ ПРАЦЮЮТЬ АСТРОНОМИ

Наукову роботу астрономи ведуть на обсерваторіях та в астрономічних інститутах.

Останні займаються головним чином теоретичними дослідженнями.

Після Великої Жовтневої соціалістичної революціїу нашій країні було створено Інститут теоретичної астрономії в Ленінграді, Астрономічний інститут ім. П. К. Штернберга у Москві, астрофізичні обсерваторії у Вірменії, Грузії та інших астрономічних установ.

Підготовка та навчання астрономів відбувається в університетах на механіко-математичних чи фізико-математичних факультетах.

Головна обсерваторія у нашій країні – Пулковська. Вона була побудована в 1839 поблизу Петербурга під керівництвом найбільшого російського вченого. У багатьох країнах її справедливо називають астрономічною столицею світу.

Сімеїзька обсерваторія у Криму після Великої Вітчизняної війнибула повністю відновлена, а недалеко від неї збудовано нову обсерваторію в селі Партизанському під Бахчисараєм, де тепер встановлено найбільший в СРСР телескоп-рефлектор із дзеркалом діаметром 1 ¼ м, а незабаром буде встановлений рефлектор із дзеркалом діаметром 2,6 м - третій по величині у світі. Обидві обсерваторії тепер складають одну установу – Кримську астрофізичну обсерваторію Академії наук СРСР. Астрономічні обсерваторії є у ​​Казані, Ташкенті, Києві, Харкові та інших місцях.

На всіх обсерваторіях у нас ведеться наукова роботаза узгодженим планом. Досягнення астрономічної науки в нашій країні допомагають широким верствам трудящих виробити правильне, наукове уявлення про навколишній світ.

Багато астрономічних обсерваторій існують і в інших країнах. З них найбільш відомі найстаріші з існуючих – Паризька та Грінвічська, від меридіана якої ведеться рахунок географічних довгот на земній кулі (нещодавно ця обсерваторія перенесена на нове місце, далі від Лондона, де багато перешкод для нічних спостережень піднебіння). Найбільші у світі телескопи встановлені у Каліфорнії на обсерваторіях Маунт-Паломар, Маунт-Вільсон та Лікській. Остання з них побудована в наприкінці XIXв., а перші дві - вже у XX ст.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

Я щаслива жити зразково та просто:
Як сонце – як маятник – як календар
М. Цвєтаєва

Урок 6/6

ТемаОснови виміру часу.

Ціль Розглянути систему рахунку часу та її зв'язок із географічною довготою. Дати уявлення про літочислення та календар, визначення географічних координат (довготи) місцевості за даними астрометричних спостережень.

Завдання :
1. Навчальна: практичної астрометрії про: 1) астрономічні способи, інструменти та одиниці вимірювання, рахунки та зберігання часу, календарі та літочислення; 2) визначення географічних координат (довготи) місцевості за даними астрометричних спостережень. Служби Сонця та точного часу. Застосування астрономії у картографії. Про космічні явища: звернення Землі навколо Сонця, звернення Місяця навколо Землі та обертання Землі навколо своєї осі та про їх наслідки - небесні явища: схід, захід, добовий і річний видимий рух і кульмінації світил (Сонця, Місяця та зірок), зміну фаз Місяця .
2. Виховує: формування наукового світогляду та атеїстичне виховання в ході знайомства з історією людського пізнання, з основними типами календарів та системами літочислення; розвінчання забобонів, пов'язаних з поняттями "високосний рік" та перекладом дат юліанського та григоріанського календарів; політехнічне та трудове виховання при викладі матеріалу про прилади для вимірювання та зберігання часу (годинник), календарі та системи літочислення та про практичні способи застосування астрометричних знань.
3. Розвиваюча: формування умінь: вирішувати завдання на розрахунок часу та дат літочислення та переведення часу з однієї системи зберігання та рахунки в іншу; виконувати вправи застосування основних формул практичної астрометрії; застосовувати рухливу карту зоряного неба, довідники та астрономічний календар для визначення положення та умов видимості небесних світил та перебігу небесних явищ; визначати географічні координати (довготу) місцевості за даними астрономічних спостережень.

Знати:
1-й рівень (стандарт)- Системи рахунку часу та одиниці виміру; поняття півдня, півночі, доби, зв'язку часу з географічною довготою; нульового меридіана та всесвітнього часу; поясний, місцевий, літній та зимовий час; способи перекладу; наше літочислення, виникнення нашого календаря.
2-й рівень- Системи рахунку часу та одиниці виміру; поняття півдня, півночі, доби; зв'язку часу із географічною довготою; нульового меридіана та всесвітнього часу; поясний, місцевий, літній та зимовий час; способи перекладу; призначення служби точного часу; поняття літочислення та приклади; поняття календаря та основні типи календарів: місячний, місячно-сонячний, сонячний (юліанський та григоріанський) та основи літочислення; проблему створення календаря, що постійно діє. Основні поняття практичної астрометрії: принципи визначення часу та географічних координат місцевості за даними астрономічних спостережень. Причини повсякденних небесних явищ, породжених зверненням Місяця навколо Землі (зміна фаз Місяця, видимий рух Місяця по небесній сфері).

Вміти:
1-й рівень (стандарт)- знаходити час всесвітній, середній, поясний, місцевий, літній, зимовий;
2-й рівень- знаходити час всесвітній, середній, поясний, місцевий, літній, зимовий; перекладати дати зі старого на новий стиль та назад. Вирішувати задачі на визначення географічних координат місця та часу спостереження.

Обладнання: плакат «Календар», ПКЗН, маятниковий та сонячний годинник, метроном, секундомір, кварцовий годинник Глобус Землі, таблиці: деякі практичні застосуванняастрономії. CD- "Red Shift 5.1" (Час-показ, Розповіді про Всесвіт = Час і пори року). модель небесної сфери; настінна карта зоряного неба, карта часових поясів. Карти та фотографії земної поверхні. Таблиця "Земля у космічному просторі". Фрагменти діафільмів"Очевидний рух небесних світил"; "Розвиток уявлень про Всесвіт"; "Як астрономія спростувала релігійні уявлення про Всесвіт"

Міжпредметний зв'язок: Географічні координати, рахунок часу та способи орієнтування, картографічна проекція (географія, 6-8 кл)

Хід уроку

1. Повторення вивченого(10 хв).
а) 3 особи за індивідуальними картками.
1. 1. На якій висоті в Новосибірську (? = 55?) кульмінує Сонце 21 вересня? [на другий тиждень жовтня по ПКЗН δ=-7º , тоді h=90 про -φ+δ=90 про -55º-7º=28º ]
2. Де на землі не видно жодних зірок південної півкулі? [на північному полюсі]
3. Як орієнтуватися біля Сонцю? [березень, вересень - схід Сході, захід заході, полудень Півдні]
2. 1. Південна висотаСонця 30º, яке відмінювання 19º. Визначити географічну широту спостереження.
2. Як розташовуються добові шляхи зірок щодо небесного екватора? [паралельно]
3. Як орієнтуватися біля Полярної зірці? [напрямок на північ]
3. 1. Яке відмінювання зірки, якщо вона кульмінує у Москві (φ= 56 º ) на висоті 69?
2. Як розташовується вісь світу щодо земної осі, щодо площини горизонту? [паралельно, під кутом географічної широти місця спостереження]
3. Як визначити географічну широту території з астрономічних спостережень? [виміряти кутову висоту Полярної зірки]

б) 3 особи біля дошки.
1. Вивести формулу висоти світила.
2. Добові шляхи світил (зірок) різних широтах.
3. Довести, що висота полюса світу дорівнює географічній широті.

в) Інші самостійно .
1. Якої найбільшої висоти досягає Вега (δ=38 про 47") у Колиски (?=54 про 04")? [ найбільша висотау верхній кульмінації, h=90 -φ+δ=90 -54 про 04 " +38 про 47"=74 про 43"]
2. Вибрати по ПКЗН будь-яку яскраву зіркута запишіть її координати.
3. У якому сузір'ї знаходиться Сонце сьогодні та які його координати? [на другий тиждень жовтня за ПКЗН у созв. Діви, δ=-7º , α=13 год 06 м]

г) у "Red Shift 5.1"
Знайти Сонце:
- Яку інформацію можна отримати про Сонце?
- Які його координати сьогодні і в якому сузір'ї?
- як змінюється відмінювання? [зменшується]
- Яка із зірок, що мають власне ім'я, найбільш близька по кутовому відстані до Сонця і які її координати?
- Доведіть що Земля в даний момент рухаючись по орбіті наближається до Сонця (з таблиці видимості - зростає кутовий діаметр Сонця)

2. Новий матеріал (20 хв)
Потрібно звернути увага учнів:
1. Тривалість доби та року залежить від того, в якій системі відліку розглядається рух Землі (чи пов'язана вона з нерухомими зірками, Сонцем тощо). Вибір системи відліку відбивається у назві одиниці рахунку часу.
2. Тривалість одиниць рахунку часу пов'язані з умовами видимості (кульмінаціями) небесних світил.
3. Введення атомного стандарту часу у науці було зумовлено нерівномірністю обертання Землі, виявленої у разі підвищення точності годин.
4. Введення поясного часу обумовлено необхідністю узгодження господарських заходів на території, що визначається межами часових поясів.

Системи лічби часу. Зв'язок із географічною довготою. Тисячі років тому люди помітили, що багато що в природі повторюється: Сонце встає на сході і заходить на заході, літо змінює зиму і навпаки. Саме тоді виникли перші одиниці часу. день місяць рік . За допомогою найпростіших астрономічних приладів було встановлено, що року близько 360 днів, і приблизно за 30 днів силует Місяця проходить цикл від одного повного місяця до наступного. Тому халдейські мудреці прийняли в основу шістдесяткову систему числення: добу розбили на 12 нічних та 12 денних годин , коло - на 360 градусів. Кожну годину та кожен градус були поділені на 60 хвилин , а кожна хвилина – на 60 секунд .
Однак наступні точніші виміри безнадійно зіпсували цю досконалість. Виявилося, що Земля робить повний оберт навколо Сонця за 365 діб 5 годин 48 хвилин і 46 секунд. Місяцю ж, щоб обійти Землю, потрібно від 29,25 до 29,85 діб.
Періодичні явища, що супроводжуються добовим обертанням небесної сфери та видимий річний рух Сонця з екліптики лежать основу різних систем рахунки часу. Час- основна фізична величина, що характеризує послідовну зміну явищ та станів матерії, тривалість їхнього буття.
Короткі- Доба, година, хвилина, секунда
Довгі- Рік, квартал, місяць, тиждень.
1. "Зорянечас, пов'язаний з переміщенням зірок на небесній сфері. Вимірюється годинниковим кутом точки весняного рівнодення: S = t ^; t = S - a
2. "Сонячнечас, пов'язаний: з видимим рухом центру диска Сонця по екліптиці (справжнє сонячне час) або рухом "середнього Сонця" - уявної точки, що рівномірно переміщається по небесному екватору за той же проміжок часу, що і справжнє Сонце (середній сонячний час).
З введенням у 1967 році атомного стандарту часу та Міжнародної системи СІ у фізиці використовується атомна секунда.
Секунда- фізична величина, чисельно рівна 9192631770 періодів випромінювання, що відповідає переходу між надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133.
Усі вищеописані "часи" узгоджуються між собою шляхом спеціальних розрахунків. У повсякденному житті використовується середній сонячний час . Основною одиницею зоряного, істинного та середнього сонячного часу є доба.Зоряні, середні сонячні та інші секунди ми отримуємо поділом відповідної доби на 86400 (24 h , 60 m , 60 s). Доба стала першою одиницею вимірювання часу понад 50 000 років тому. Доба- проміжок часу, протягом якого Земля робить один повний оберт навколо своєї осі щодо якогось орієнтира.
Зоряна доба- період обертання Землі навколо своєї осі щодо нерухомих зірок, визначається як проміжок часу між двома послідовними верхніми кульмінаціями точки весняного рівнодення.
Справжня сонячна доба- період обертання Землі навколо своєї осі щодо центру диска Сонця, який визначається як проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями центру диска Сонця.
Зважаючи на те, що екліптика нахилена до небесного екватора під кутом 23 про 26", а Земля обертається навколо Сонця по еліптичній (злегка витягнутій) орбіті, швидкість видимого руху Сонця по небесній сфері і, отже, тривалість справжньої сонячної доби буде постійно змінюватися : найбільш швидко поблизу точок рівнодення (березень, вересень), найповільніше поблизу точок сонцестоянь (червень, січень) Для спрощення розрахунків часу в астрономії введено поняття середньої сонячної доби - періоду обертання Землі навколо своєї осі щодо "середнього Сонця".
Середня сонячна добавизначаються як проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями "Середнього Сонця". Вони на 3 м 55,009 s коротше за зіркові доби.
24 h 00 m 00 s зоряний час дорівнює 23 h 56 m 4,09 s середнього сонячного часу. Для визначеності теоретичних розрахунків прийнято ефемеридна (таблична)секунда, що дорівнює середньої сонячної секунди 0 січня 1900 року о 12 годині рівнопоточного часу, не пов'язаного з обертанням Землі.

Близько 35000 років тому люди звернули увагу на періодичну зміну виду Місяця – зміну місячних фаз. Фаза Фнебесного світила (місяця, планети і т.д.) визначається ставленням найбільшої ширини освітленої частини диска dдо його діаметру D: Ф=d/D. Лінія термінаторарозділяє темну та світлу частину диска світила. Місяць рухається навколо Землі в той самий бік, у який Земля обертається навколо своєї осі: із заходу Схід. Відображенням цього руху є видиме переміщення Місяця на тлі зірок назустріч обертанню неба. Щодобово Місяць зміщується на схід на 13,5 o щодо зірок і за 27,3 доби здійснює повне коло. Так було встановлено другий після доби міра часу - місяць.
Сидеричний (зоряний) місячний місяць- період часу, протягом якого Місяць здійснює один повний оберт навколо Землі щодо нерухомих зірок. дорівнює 27 d 07 h 43 m 11,47 s .
Синодичний (календарний) місячний місяць- проміжок часу між двома однойменними послідовними фазами (зазвичай новолуннями) Місяця. дорівнює 29 d 12 h 44 m 2,78 s .
Сукупність явищ видимого руху Місяця і натомість зірок і зміни фаз Місяця дозволяє орієнтуватися Місяцем біля (рис). Місяць з'являється вузьким серпіком на заході і зникає в променях ранкової зорі таким же вузьким серпом на сході. Подумки приставимо зліва до місячного серпа пряму лінію. Ми можемо прочитати на небі або літеру "Р" - "зростає", "роги" місяця повернуті вліво - місяць видно на заході; або літеру "С" - "старіє", "роги" місяця повернуті вправо - місяць видно на сході. У місяць Місяць опівночі видно на півдні.

В результаті спостережень за зміною положення Сонця над горизонтом протягом багатьох місяців виник третій захід - рік.
Рік- Проміжок часу, протягом якого Земля робить один повний оборот навколо Сонця щодо будь-якого орієнтиру (точки).
Зірковий рік- сидеричний (зоряний) період звернення Землі навколо Сонця, рівний 365,256320... середньої сонячної доби.
Аномалістичний рік- проміжок часу між двома послідовними проходженнями середнього Сонця через точку своєї орбіти (зазвичай, перигелій), дорівнює 365,259641... середньої сонячної доби.
Тропічний рік- проміжок часу між двома послідовними проходженнями середнього Сонця через точку весняного рівнодення, що дорівнює 365,2422... середньої сонячної доби або 365 d 05 h 48 m 46,1 s .

Всесвітній часвизначається як місцеве середнє сонячне час на нульовому (Грінвічському) меридіані ( Т о, UT- Universal Time). Так як у повсякденному житті місцевим часом користуватися не можна (оскільки в Колисці воно одне, а в Новосибірську інше (різні) λ )), тому і затверджено було Конференцією на пропозицію канадського інженера-залізничника Сенфорда Флемінга(8 лютого 1879 при виступі в Канадському інституті в м. Торонто) поясний час,розділивши земну кулю на 24 годинні зони (по 360:24=15 о, по 7,5 про від центрального меридіана). Нульовий часовий пояс розташований симетрично щодо нульового (грінвічського) меридіана. Нумерація поясів дається від 0 до 23 із заходу на схід. Реальні межі поясів поєднані з адміністративними межами районів, областей чи держав. Центральні меридіани часових поясів відстоять один від одного рівно на 15 про (1 годину), тому при переході з одного часового поясу в інший час змінюється ціле число годин, а хвилин і секунд не змінюється. Нова календарна доба (і Новий рік) починаються на лінії зміни дати(демаркаційної лінії), що проходить в основному меридіаном 180 про східну довготу поблизу північно-східного кордону Російської Федерації. На захід від лінії зміни дат число місяця завжди на одиницю більше, ніж на схід від неї. При перетині цієї лінії із заходу на схід календарне число зменшується на одиницю, а при перетині лінії зі сходу на захід календарне число збільшується на одиницю, що виключає помилку в рахунку при кругосвітніх подорожах і переміщеннях людей зі Східної в Західну півкулі Землі.
Тому Міжнародною меридіанною Конференцією (1884 р., Вашингтон, США) у зв'язку з розвитком телеграфу та залізничного транспорту запроваджується:
- Початок доби з півночі, а не з полудня, як це було.
- Початковий (нульовий) меридіан від Грінвіча (Грінвічська обсерваторія біля Лондона, заснована Дж. Флемстід в 1675 р, через вісь телескопа обсерваторії).
- Система рахунку поясного часу
Поясне час визначається за такою формулою: T n = T 0 + n , де Т 0 - Всесвітній час; n- Номер часового поясу.
Декретний час- поясний час, змінене ціле число годин урядовим розпорядженням. Для Росії дорівнює поясному, плюс 1 год.
Московський час- декретний час другого часового поясу (плюс 1:00): Tм = T0 + 3 (Години).
Літній час- декретний поясний час, що змінюється додатково на 1 годину за урядовим розпорядженням на період літнього часу з метою економії енергоресурсів. За прикладом Англії, яка в 1908 р. вперше вводить перехід на літній час, зараз 120 країн світу, у тому числі й Російська Федерація здійснює щорічно перехід на літній час.
Часові пояси світу та Росії
Далі слід коротко ознайомити учнів із астрономічними методами визначення географічних координат (довготи) місцевості. Внаслідок обертання Землі різниця між моментами настання півдня чи кульмінацій ( кульмінація.Що це за явище?) зірок із відомими екваторіальними координатами в 2 пунктах дорівнює різниці географічних довгот пунктів, що дає можливість визначення довготи даного пункту з астрономічних спостережень Сонця та інших світил і, навпаки, місцевого часу в будь-якому пункті з відомою довготою.
Наприклад: один із Вас знаходиться в Новосибірську, другий в Омську (Москві). Хто з Вас раніше спостерігатиме за верхньою кульмінацією центру Сонця? А чому? (Зауваження, мається на увазі, що Ваш годинник йде за часом Новосибірська). Висновок- Залежно від місцезнаходження на Землі (меридіана - географічної довготи) кульмінація будь-якого світила спостерігається в різний час, тобто час пов'язаний із географічною довготою або Т=UT+λ,а різниця в часі для двох пунктів, розташованих на різних меридіанах, буде Т 1 -Т 2 = λ 1 - λ 2 .Географічна довгота (λ ) місцевості відраховується на схід від "нульового" (грінвічського) меридіана і чисельно дорівнює проміжку часу між однойменними кульмінаціями одного і того ж світила на мерідіані Гринвіч ( UT)та у пункті спостереження ( Т). Виражається в градусах або годинах, хвилинах та секундах. Щоб визначити географічну довготу місцевості необхідно визначити момент кульмінації будь-якого світила (зазвичай Сонця) з відомими екваторіальними координатами. Перевівши за допомогою спеціальних таблиць або калькулятора час спостережень із середнього сонячного в зоряний і знаючи по довіднику час кульмінації цього світила на меридіані Грінвіч, ми без труднощів визначимо довготу місцевості. Єдину складність обчислень складає точне переведення одиниць часу з однієї системи до іншої. Момент кульмінації можна не "вартувати": досить визначити висоту (зенітну відстань) світила у будь-який точно зафіксований момент часу, але обчислення тоді будуть досить складними.
Для вимірювання часу служить годинник. Від найпростіших, що застосовуються ще в давнину, - це гномон - вертикальна жердина в центрі горизонтального майданчика з поділами, потім пісочні, водні (клепсидри) та вогневі, до механічних, електронних та атомних. Ще точніший атомний (оптичний) стандарт часу було створено СРСР 1978 року. Помилка в 1 секунду відбувається раз на 10 000 000 років!

Система рахунку часу в нашій країні
1) З 1 липня 1919 р вводиться поясний час(Декрет РНК РРФСР від 8.02.1919г)
2) У 1930р встановлюється Московське (декретне) час 2-го часового поясу в якому знаходиться Москва, перекладом на одну годину вперед порівняно з поясним часом (+3 до Світового або +2 до середньоєвропейського) з метою забезпечення вдень більш світлої частини доби (декрет РНК СРСР від 16.06.1930г ). Істотно змінюється розподіл за часовими поясами країв та областей. Скасовано у лютому 1991р і знову відновлено з січня 1992р.
3) Цим же Декретом 1930 р скасовується чинний з 1917 р перехід на літній час (20 квітня і повернення 20 вересня).
4) У 1981 р відновлюється країни перехід на літній час. Постановою Ради Міністрів СРСР від 24 жовтня 1980 «Про порядок обчислення часу на території СРСР» вводиться літній час переведенням о 0 годині 1 квітня стрілок годинника на годину вперед, а 1 жовтня на годину тому з 1981р. (У 1981 р. перехід на літній час введено в переважній більшості розвинених країн - 70, крім Японії). Надалі в СРСР переклад стали робити найближчою до цих дат неділі. Постанова внесла ряд істотних змінта затвердило заново складений перелік адміністративних територій, віднесених до відповідних часових поясів.
5) У 1992 р. відновлено Указам Президента, скасоване в лютому 1991 р., декретний (Московський) час з 19 січня 1992 р. зі збереженням переведення на літній час в останню неділю березня о 2 годині ночі на годину вперед, а на зимовий час в останню неділю вересня в 3 години ночі на годину тому.
6) У 1996 р. Постановою Уряду РФ №511 від 23.04.1996 р. літній час продовжується на один місяць і закінчується тепер в останню неділю жовтня. У Західного Сибірурегіони, що раніше знаходилися в зоні MSK+4, перейшли на час MSK+3, приєднавшись до Омського часу: Новосибірська область 23 травня 1993 о 00:00, Алтайський край та Республіка Алтай 28 травня 1995 о 4:00, Томська область 1 травня 2002 о 3:00, Кемеровська область 28 березня 2010 року о 02:00. ( різниця зі всесвітнім часом GMT залишається 6 годин).
7) З 28 березня 2010 року при переході на літній час територія Росії почала розташовуватися в 9 часових поясах (з 2-го по 11-й включно, за винятком 4-го Самарську область і Удмуртія 28 березня 2010 року о 2 годині ночі перейшли на московський час) з однаковим часом у межах кожного часового поясу. Межі часових поясів проходять за межами суб'єктів Російської Федерації, кожен суб'єкт входить в один пояс, за винятком Якутії, яка входить у 3 пояси (MSK+6, MSK+7, MSK+8), та Сахалінської областіяка входить у 2 пояси (MSK+7 на Сахаліні та MSK+8 на Курильських островах).

Отже, для нашої країни у зимовий час Т=UT+n+1 год , а в літній час Т=UT+n+2 год

Можна запропонувати виконати вдома лабораторну (практичну) роботу: Лабораторна робота"Визначення координат місцевості за спостереженнями Сонця"
Устаткування: гномон; крейда (кілочки); "Астрономічний календар", зошит, олівець.
Порядок виконання роботи:
1. Визначення полуденної лінії (напрямки меридіана).
При добовому русі Сонця небом тінь від гномона поступово змінює свій напрям і довжину. У справжній опівдні вона має найменшу довжину і показує напрямок південної лінії - проекції небесного меридіана на площину математичного горизонту. Для визначення полуденної лінії необхідно в ранковий час відзначити точку, в яку падає тінь від гномона і провести через неї коло, приймаючи гномон за її центр. Потім слід почекати, коли тінь від гномона вдруге торкнеться лінії кола. Отриману дугу поділяють на дві частини. Лінія, що проходить через гномон та середину полуденної дуги, буде полуденною лінією.
2. Визначення широти та довготи місцевості за спостереженнями Сонця.
Спостереження починаються незадовго до моменту справжнього полудня, настання якого фіксується в момент точного збігу тіні від гномона і південної лінії по добре вивіреному годиннику, що йде за декретним часом. Одночасно вимірюють довжину тіні від гномону. По довжині тіні lу справжній полудень на момент його наступу Тд за декретним часом за допомогою простих розрахунків визначають координати місцевості. Попередньо із співвідношення tg h ¤ =Н/l, де Н- Висота гномона, знаходять висоту гномона в справжній полудень h ¤.
Широта місцевості обчислюється за такою формулою φ=90-h ¤ +d ¤де d ¤ - відмінювання Сонця. Для визначення довготи місцевості використовують формулу λ=12 h +n+Δ-D, де n- номер часового поясу, h - рівняння часу на цю добу (визначається за даними "Астрономічного календаря"). Для зимового часу D = n+ 1; для літнього часу D = n + 2.

"Планетарій" 410,05 мб		Ресурс дозволяє встановити на комп'ютер вчителя чи учня повну версіюінноваційного навчально-методичного комплексу „Планетарій”. "Планетарій" - добірка тематичних статей - призначені для використання вчителями та учнями на уроках фізики, астрономії чи природознавства у 10-11 класах. При установці комплексу рекомендується використовувати лише англійські літерив іменах тек.
Демонстраційні матеріали 13,08 мб		Ресурс є демонстраційними матеріалами інноваційного навчально-методичного комплексу "Планетарій".
Планетарій 2,67 мб Годинник 154,3 кб Поясний час 374,3 кб Карта поясного часу 175,3 кб

1.2.3. Справжній та середній сонячний час. Рівняння часу

1.2.4. Юліанські дні

1.2.5. Місцевий час на різних меридіанах. Всесвітній, поясний та декретний час

1.2.6. Зв'язок між середнім сонячним та зоряним часом

1.2.7. Нерівномірність обертання Землі

1.2.8. Ефемеридний час

1.2.9. Атомний час

1.2.10. Динамічне та координатний час

1.2.11. Системи всесвітнього часу. Світовий координований час

1.2.12. Час супутникових навігаційних систем

1.3. Астрономічні фактори

1.3.1. загальні положення

1.3.2. Астрономічна рефракція

1.3.3. Паралакс

1.3.4. Аберація

1.3.5. Власний рух зірок

1.3.6. Гравітаційне відхилення світла

1.3.7. Рух земних полюсів

1.3.8. Зміна положення осі світу у просторі. Прецесія

1.3.9. Зміна положення осі світу у просторі. Нутація

1.3.10. Спільний облік редукцій

1.3.11. Обчислення видимих ​​місць зірок

2. ГЕОДЕЗИЧНА АСТРОНОМІЯ

2.1. Предмет та завдання геодезичної астрономії

2.1.1. Використання астрономічних даних під час вирішення задач геодезії

2.1.3. Сучасні завдання та перспективи розвитку геодезичної астрономії

2.2. Теорія методів геодезичної астрономії

2.2.2. Найвигідніші умови визначення часу та широти у зенітальних способах астрономічних визначень

2.3. Приладове забезпечення геодезичної астрономії

2.3.1. Особливості приладового забезпечення геодезичної астрономії

2.3.2. Астрономічні теодоліти

2.3.3. Прилади для вимірювання та реєстрації часу

2.4. Особливості спостереження світил у геодезичній астрономії. Редукції астрономічних спостережень

2.4.1. Методи візування світил

2.4.2. Поправки у виміряні зенітні відстані

2.4.3. Поправки у виміряні горизонтальні напрямки

2.5. Поняття про точні способи астрономічних визначень

2.5.1.Визначення широти за виміряними малими різницями зенітних відстаней пар зірок у меридіані (спосіб Талькотта)

2.5.2. Способи визначення широти та довготи зі спостережень зірок на рівних висотах (способи рівних висот)

2.5.3. Визначення астрономічного азимуту направлення на земний предмет за спостереженнями Полярної

2.6. Наближені методи астрономічних термінів

2.6.1. Наближені визначення азимуту земного предмета за спостереженнями Полярної

2.6.2. Наближені визначення широти за спостереженнями Полярної

2.6.3. Наближені визначення довготи та азимуту за виміряними зенітними відстанями Сонця

2.6.4. Наближені визначення широти за виміряними зенітними відстанями Сонця

2.6.5. Визначення дирекційного кута напрямку на земний предмет за спостереженнями світил

2.7. Авіаційна та морехідна астрономія

3. АСТРОМЕТРІЯ

3.1. Завдання астрометрії та методи їх вирішення

3.1.1. Предмет та завдання астрометрії

3.1.3. Сучасний стан та перспективи розвитку астрометрії

3.2. Інструменти фундаментальної астрометрії

3.2.2. Класичні астрооптичні інструменти

3.2.3. Сучасні астрономічні інструменти

3.3. Створення фундаментальної та інерційної систем координат

3.3.1. загальні положення

3.3.2. Теоретичні основи визначення координат зірок та їх змін

3.3.3. Побудова фундаментальної системи координат

3.3.4. Побудова інерційної системи координат

3.4.1. Встановлення шкали точного часу

3.4.2. Визначення параметрів орієнтації Землі

3.4.3. Організація служби часу, частоти та визначення параметрів орієнтації Землі

3.5. Фундаментальні астрономічні постійні

3.5.1. загальні положення

3.5.2. Класифікація фундаментальних астрономічних постійних

3.5.3. Міжнародна система астрономічних постійних

БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

ДОДАТКИ

1. Система фундаментальних астрономічних постійних МАС 1976

1.2. Вимірювання часу в астрономії

1.2.1. загальні положення

Одним із завдань геодезичної астрономії, астрометрії та космічної геодезії є визначення координат небесних тілу заданий час. Побудовою астрономічних шкал часу займаються національні служби часу та Міжнародне бюро часу.

В основі всіх відомих способів побудови безперервних шкал часу лежать періодичні процеси, наприклад:

- обертання Землі навколо осі;

- звернення Землі навколо Сонця орбітою;

- звернення Місяця навколо Землі орбітою;

- гойдання маятника під впливом сили тяжіння;

- пружні коливання кристала кварцу під впливом змінного струму;

- електромагнітні коливання молекул та атомів;

- радіоактивний розпад ядер атомів та інші процеси.

Систему часу можна задати такими параметрами:

1) механізм - явище, що забезпечує процес, що періодично повторюється (наприклад, добове обертання Землі);

2) масштаб – проміжок часу, протягом якого повторюється процес;

3) початкова точка, нульпункт - момент початку повторення процесу;

4) спосіб відліку часу.

У геодезичній астрономії, астрометрії, небесній механіці використовуються системи зоряного та сонячного часу, засновані на обертанні Землі навколо осі. Цей періодичний рух є надзвичайно рівномірним, не обмеженим у часі і безперервним протягом усього існування людства.

Крім того, в астрометрії та небесній механіці використовуються

Системи ефемеридного та динамічного часу , як ідеальне по-

будова рівномірної шкали часу;

Система атомного часу- Практична реалізація ідеально рівномірної шкали часу.

1.2.2. Зірковий час

Зоряний час позначається s. Параметрами системи зіркового часу є:

1) механізм – обертання Землі навколо осі;

2) масштаб - зоряна доба, рівна проміжку часу між двома послідовними верхніми кульмінаціями точки весняного рівнодення

в пункт спостереження;

3) початкова точка на небесній сфері – точка весняного рівнодення, нульпункт (початок зіркової доби) – момент верхньої кульмінації крапки;

4) спосіб відліку. Міра вимірювання зоряного часу – годинний кут точки

весняного рівнодення, t. Виміряти його неможливо, але для будь-якої зірки справедливий вираз

отже, знаючи пряме сходження зірки і обчислюючи її кут годинник t, можна визначити зоряний час s.

Розрізняють справжню, середню та квазіістиннуточки гама (поділ пов'язаний астрономічним фактором нутацією, див. пункт 1.3.9), щодо яких вимірюється справжній, середній та квазіістинний зоряний час.

Система зоряного часу застосовується щодо географічних координат пунктів лежить на поверхні Землі і азимутів напрями на земні предмети, щодо нерівномірностей добового обертання Землі, щодо нульпунктів шкал інших систем виміру часу. Ця система, хоч і широко застосовується в астрономії, у повсякденному житті незручна. Зміна дня й ночі, зумовлена ​​видимим добовим рухом Сонця, створює цілком певний цикл діяльності людини Землі. Тому здавна перерахування часу ведеться за добовим рухом Сонця.

1.2.3. Справжній та середній сонячний час. Рівняння часу

Система справжнього сонячного часу (або справжній сонячний час- m) застосовується при астрономічних або геодезичних спостереженнях Сонця. Параметри системи:

1) механізм – обертання Землі навколо своєї осі;

2) масштаб - справжня сонячна доба- проміжок часу між двома послідовними нижніми кульмінаціями центру Сонця;

3) початкова точка - центр диска істинного Сонця - , нульпункт - справжня опівночі, або момент нижньої кульмінації центру диска Сонця;

4) спосіб відліку. Міра вимірювання істинного сонячного часу - геоцентричний кут кут істинного Сонця t плюс 12 годин:

m = t + 12h.

Одиниця істинного сонячного часу - секунда, що дорівнює 1/86400 істинної сонячної доби, не задовольняє основну вимогу до одиниці вимірювання часу - вона не постійна.

Причинами непостійності шкали справжнього сонячного часу є

1) нерівномірний рух Сонця з екліптики внаслідок еліптичності орбіти Землі;

2) нерівномірне зростання прямого сходження Сонця протягом року, тому що Сонце з екліптики, нахиленої до небесного екватора під кутом приблизно 23.50.

Внаслідок цих причин застосування системи істинного сонячного часу практично незручно. Перехід до рівномірної шкали сонячного часу відбувається у два етапи.

Етап 1 перехід до фіктивного середнього еліптичного Сонця. На даний-

ном етапі виключається нерівномірність руху Сонця з екліптики. Нерівномірний рух по еліптичній орбіті замінюється рівномірним рухом по круговій орбіті. Справжнє Сонце та середнє еліптичне Сонце збігаються, коли Земля проходить через перигелій та афелій своєї орбіти.

Етап 2 перехід до середньому екваторіальному Сонцю, що рухається рів-

номерно вздовж небесного екватора. Тут виключається нерівномірність зростання прямого сходження Сонця, зумовлена ​​нахилом екліптики. Справжнє Сонце та середнє екваторіальне Сонце одночасно проходять точки весняного та осіннього рівнодення.

В результаті перерахованих дій запроваджується нова система вимірювання часу – середній сонячний час.

Середній сонячний час позначається m. Параметрами системи середнього сонячного часу є:

1) механізм – обертання Землі навколо осі;

2) масштаб - середня доба - проміжок часу між двома послідовними нижніми кульмінаціями середнього екваторіального Сонця  екв;

3) початкова точка - середнє екваторіальне Сонце екв, нульпункт - середня опівночі, або момент нижньої кульмінації середнього екваторіального Сонця;

4) спосіб відліку. Мірою вимірювання середнього часу є геоцентричний кутовий годинник середнього екваторіального Сонця t екв плюс 12 годин.

m = t екв + 12h.

Визначити середній сонячний час безпосередньо зі спостережень не можна, оскільки середнє екваторіальне Сонце – фіктивна точка на небесній сфері. Середній сонячний час обчислюють за істинним сонячним часом, визначеним зі спостережень Сонця. Різниця справжнього сонячного часу m та середнього сонячного часу m називається рівнянням часуі позначається:

M - m = t - t порівн.екв. .

Рівняння часу виражається двома синусоїдами з річним і напів-

довим періодами:

1 + 2 -7.7m sin (l + 790) + 9.5m sin 2l,

де l – еліптична довгота середнього еліптичного Сонця.

Графік є крива з двома максимумами та двома мінімумами, яка у декартовій прямокутній системі координат має вигляд, показаний на рис. 1.18.

Рис.1.18. Графік рівняння часу

Значення рівняння часу лежать у межах від +14m до -16m.

В Астрономічному Щорічнику на кожну дату наводиться величина Е, що дорівнює

Е = + 12 h.

З даною величиною зв'язок між середнім сонячним часом і годинниковим кутом істинного Сонця визначається виразом

m = t -E.

1.2.4. Юліанські дні

При точному визначенні чисельного значенняпроміжок часу, укладеного між двома віддаленими датами, зручно користуватися безперервним рахунком доби, яку в астрономії називають юліанськими днями.

Початок рахунка юліанських днів – середній полудень 1 січня 4713 р. до н.е., від початку цього періоду ведеться рахунок і нумерація середньої сонячної доби так, що кожній календарній даті відповідає певний юліанський день, що позначається коротко JD. Так, епосі 1900, січень 0,12h UT відповідає юліанська дата JD 2415020.0, а епосі 2000, січень 1, 12h UT - JD2451545.0.

Точний час

Для виміру коротких проміжків часу астрономії основний одиницею є середня тривалість сонячної доби, тобто. середній проміжок часу між двома верхніми (або нижніми) кульмінаціями центру Сонця. Середнє значення доводиться використовувати, тому що протягом року тривалість сонячної доби трохи коливається. Це з тим, що Земля обертається навколо Сонця за колом, а, по еліпсу і швидкість її руху у своїй трохи змінюється. Це і викликає невеликі нерівномірності у видимому русі Сонця з екліптики протягом року.

Момент верхньої кульмінації центру Сонця, як ми казали, називається справжнім полуднем. Але для перевірки годинника, для визначення точного часу немає потреби відзначати за ним саме момент кульмінації Сонця. Зручніше і точніше відзначати моменти кульмінації зірок, тому що різниця моментів кульмінації будь-якої зірки та Сонця точно відома для будь-якого часу. Тому для визначення точного часу за допомогою спеціальних оптичних приладів відзначають моменти кульмінацій зірок і перевіряють за ними правильність ходу годинника, що «зберігає» час. Визначається таким чином час було б абсолютно точним, якби обертання небосхилу, що спостерігається, відбувалося зі строго постійною кутовою швидкістю. Однак виявилося, що швидкість обертання Землі навколо осі, а отже і видиме обертання небесної сфери, зазнає згодом дуже невеликих змін. Тому для «зберігання» точного часу зараз використовуються спеціальні атомні годинники, хід яких контролюється коливальними процесами в атомах, що відбуваються на незмінній частоті. Годинник окремих обсерваторій звіряється за сигналами атомного часу. Порівняння часу, що визначається за атомним годинником і видимим рухом зірок, дозволяє досліджувати нерівномірності обертання Землі.

Визначення точного часу, його зберігання та передача по радіо всьому населенню становлять завдання служби точного часу, що існує у багатьох країнах.

Сигнали точного часу по радіо приймають штурмани морського і повітряного флоту, багато наукових і виробничих організацій, які потребують знання точного часу. Знати точний час потрібно, зокрема, і визначення географічних довгот різних пунктів земної поверхні.

Рахунок часу. Визначення географічної довготи. Календар

З курсу фізичної географії СРСР вам відомі поняття місцевого, поясного та декретного рахунку часу, а також що різницю географічних довгот двох пунктів визначають за різницею місцевого часу цих пунктів. Це завдання вирішується астрономічними методами, які використовують спостереження зірок. З визначення точних координат окремих пунктів проводиться картографування земної поверхні.

Для рахунки великих проміжків часу люди з давніх-давен використовували тривалість або місячного місяця, або сонячного року, тобто. тривалість обороту Сонця з екліптики. Рік визначає періодичність сезонних змін. Сонячний рік триває 365 сонячних днів 5 годин 48 хвилин 46 секунд. Він практично несумірний з добою та з довжиною місячного місяця - періодом зміни місячних фаз (близько 29,5 діб). Це і становить труднощі створення простого та зручного календаря. За багатовікову історію людства створювалося та використовувалося багато різних систем календарів. Але всі їх можна розділити на три типи: сонячні, місячні та місячно-сонячні. Південні скотарські народи користувалися зазвичай місячними місяцями. Рік, що складається з 12 місячних місяців, містив 355 сонячних діб. Для узгодження рахунку часу по Місяцю та Сонцю доводилося встановлювати в році то 12, то 13 місяців і вставляти в рік додаткові дні. Простішим і зручнішим був сонячний календар, який застосовувався ще в Стародавньому Єгипті. В даний час у більшості країн світу прийнято також сонячний календар, але більш досконалого пристрою, званий григоріанським, про який йдеться далі.

При складанні календаря необхідно враховувати, що тривалість календарного року має бути якомога ближчою до тривалості обороту Сонця з екліптики і що календарний рік повинен містити цілу кількість сонячної доби, оскільки незручно починати рік у різний час доби.

Цим умовам задовольняв календар, розроблений олександрійським астрономом Созігеном та введений у 46 р. до н.е. у Римі Юлієм Цезарем. Згодом, як вам відомо, з курсу фізичної географії він отримав назву юліанського або старого стилю. У цьому календарі роки вважаються тричі поспіль по 365 діб і називаються простими, наступний за ними рік - 366 діб. Він називається високосним. Високосними роками у юліанському календарі є роки, номери яких без залишку діляться на 4.

Середня тривалість року за цим календарем становить 365 діб 6 год, тобто. вона приблизно на 11 хв довша за істинну. Через це старий стиль відставав від дійсного часу приблизно на 3 доби за кожні 400 років.

У григоріанському календарі (новому стилі), запровадженому СРСР 1918 р. і ще раніше прийнятому більшості країн, роки, що закінчуються на два нулі, крім 1600, 2000, 2400 тощо. (Тобто тих, у яких число сотень ділиться на 4 без залишку), не вважаються високосними. Цим і виправляють помилку в 3 доби, що накопичується за 400 років. Таким чином, середня тривалість року у новому стилі виявляється дуже близькою до періоду звернення Землі навколо Сонця.

До XX ст. різниця між новим стилем та старим (юліанським) досягла 13 діб. Оскільки нашій країні новий стиль було запроваджено лише 1918 р., то Жовтнева революція, скоєна 1917 р. 25 жовтня (за старим стилем), відзначається 7 листопада (за новим стилем).

Різниця між старим та новим стилями у 13 діб збережеться і у XXI ст., а у XXII ст. зросте до 14 діб.

Новий стиль, звичайно, не є абсолютно точним, але помилка в 1 добу накопичиться за ним лише через 3300 років.