Шпаргалки ао "Астрономии"

27. Линия перемены  даты

 

При счете времени  календарными сутками необходимо условиться, где (на каком

меридиане) начинается новая дата (число месяца).

По международному соглашению линия перемены даты (демаркационная линия) проходит

в большей своей части  по меридиану, отстоящему от гринвичского на 180°, отступая

от него к западу - у островов Врангеля и Алеутских, к востоку - у оконечности

Азии, островов Фиджи, Самоа, Тонгатабу, Кермадек и Чатам.

Необходимость установления линии перемены даты вызвана следующими соображениями.

При кругосветном путешествии  с запада на восток путешественник проходит пункты,

где часы, идущие по местному (или поясному) времени, показывают все большее

время по сравнению с  местным (поясным) временем пункта отправления

путешественника. Постепенно переводя стрелки своих часов  вперед, к концу

кругосветного путешествия  путешественник насчитывает одни лишние сутки. И

наоборот, при кругосветном путешествии с востока на запад - одни сутки теряются.

Во избежание связанных  с этим ошибок в счете дней и  установлена линия перемены

даты.

К западу от линии перемены даты число месяца всегда на единицу  больше, чем к

востоку от нее. Поэтому  после пересечения этой линии  с запада на восток

необходимо уменьшить  календарное число, а после пересечения  ее с востока на

запад, наоборот, увеличить  на единицу. Например, если корабль  пересекает

демаркационную линию 8 ноября, идя с запада на восток, то на корабле дата в

полночь, следующую после  пересечения этой линии, не меняется, т. е. два дня

подряд датируются как 8 ноября. И наоборот, если корабль  пересекает эту линию 8

ноября, идя с востока  на запад, то в полночь, следующую  после перехода через

нее, дата меняется сразу  на 10 ноября, а дня с названием 9 ноября на корабле не

будет.

Соблюдение этого  правила исключает ошибку в счете  дней, впервые допущенную

участниками первой кругосветной экспедиции Магеллана в XVI в., когда  они,

вернувшись на родину, обнаружили, что разошлись в счете  дней и чисел месяца с

жителями, остававшимися  на месте, ровно на одни сутки.

 

 

Неравномерность вращения Земли. Эфемеридное время. Атомное время

 

Период вращения Земли  вокруг оси есть промежуток времени, за который Земля

делает один полный оборот относительно какого-нибудь неизменного  направления.

Этот промежуток близок к продолжительности звездных суток (см. § 19), но не

равен ему, так как  направление на точку весеннего  равноденствия (в плоскости

небесного экватора) вследствие прецессии (см. § 73) изменяется за год

приблизительно на 46”. За одни звездные сутки направление  на точку весеннего

равноденствия изменяется на 0",126 = 46":366. Земля на такой  угол поворачивается

за время 0s,008, и так как точка весеннего равноденствия смещается к западу, т.

е. навстречу вращению Земли, то период вращения Земли превосходит  звездные сутки

на 0s,008 и равен 23h 56m 04s,098 среднего солнечного времени.

В результате многочисленных исследований было установлено, что  угловая скорость

вращения Земли непостоянна, т.е. вращение Земли неравномерно.

Изменения скорости вращения Земли делятся на три типа: вековые, нерегулярные

(скачкообразные) и периодические,  или сезонные.

В результате вековых  изменений продолжительность одного оборота Земли

увеличивалась за последние 2000 лет в среднем на 0s,0023 в столетие (по

наблюдениям за последние 250 лет это увеличение меньше - около 0s,0014 за 100

лет). Вековое замедление скорости вращения Земли вызвано  тормозящим действием

лунных и солнечных  приливов (см. § 55).

Скачкообразные изменения  скорости вращения могут увеличить  или уменьшить

продолжительность суток  на 0s,004. Причина этих изменений с достоверностью еще

не установлена.

В результате сезонных изменений  скорости вращения Земли продолжительность  суток

в течение года может  отличаться от их средней продолжительности  за год на ±

0s,001. При этом самые короткие сутки приходятся на июль - август, а самые

длинные - на март. Наиболее вероятной причиной периодических. изменений скорости

являются сезонные перераспределения  воздушных и водных масс на поверхности

Земли. Эти изменения  скорости вращения Земли были обнаружены в 40-х годах нашего

века экспериментально с помощью кварцевых часов.

Неравномерность вращения Земли векового и нерегулярного  характера проявляется в

расхождениях наблюдаемых  положений Луны и близких к  Земле планет (Меркурий,

Венера) с вычисленными (эфемеридными) положениями этих тел. Еще в середине XIX

в. в наблюдаемом движении Луны были обнаружены отклонения от вычисленного

движения, не объяснимые теорией тяготения. Уже тогда  было высказано

предположение, что эти  отклонения кажущиеся и могут  быть вызваны неравномерным

вращением Земли вокруг оси. Действительно, когда вращение Земли замедляется, нам

кажется, что Луна движется по своей орбите быстрее, а когда  оно ускоряется,

движение Лупы кажется  замедленным.

Это объяснение подтвердилось, когда в XX в. были обнаружены отклонения в

движениях Меркурия и Венеры, аналогичные отклонениям в движении Луны,

одновременные с ними и пропорциональные средним движениям этих планет.

Вследствие неравномерного вращения Земли средние сутки, оказываются  величиной

непостоянной. Поэтому  в астрономии пользуются двумя системами  счета времени:

неравномерным временем, которое получается из наблюдений и  определяется

действительным вращением  Земли, и равномерным временем, которое  является

аргументом при вычислении эфемерид планет и определяется по движению Луны и

планет. Равномерное  время называется ньютоновским или эфемеридным временем.

Начиная с 1960 г., в астрономических  ежегодниках эфемериды Солнца, Луны, планет

и их спутников даются в системе эфемеридного времени. Чтобы вычислить положения

этих небесных тел  в системе всемирного (неравномерного) времени, необходимо

знать разность DT между эфемеридным временем ТЕ и всемирным Т0 . Точное значение

разности DT может быть получено лишь для прошедших моментов времени, из

сравнения наблюденных  координат Луны с ее вычисленными координатами. Поэтому в

астрономических ежегодниках  публикуется экстраполированное значение DT на данный

год.

Разность DT была равна нулю около 1900 г. Но так как скорость вращения Земли в

XX в. в среднем уменьшалась, т.е. наблюденные сутки были длиннее равномерных

(эфемеридных) суток, то эфемеридное время за протекшие 75 лет “ушло” вперед

относительно всемирного времени на 46s, а для 1978 г. принято DT = ТЕ - T0 = +

47s.

В связи с использованием системы эфемеридного времени в астрономии и физике

введено новое определение  производной единицы времени - секунды. Раньше она

определялась как  доля средних солнечных суток. В  октябре 1956 г. Международное

Бюро мер и весов  постановило: “секунда есть   доля тропического года”,

продолжительность которого, в системе эфемеридного времени, в 1900 г. равнялась

365,2421988 средних солнечных  суток. (Число 31 566 925,9747 = 365,2421988 × 86

400 - есть число секунд  в этом тропическом году.) Секунда в таком определении

получила название эфемеридной.

Таким образом, новое  определение секунды учитывает  непостоянство средних

солнечных суток.

Создание атомных  и молекулярных эталонов частоты (см. § 100) позволило впервые

получить принципиально  новую, не зависящую от вращения Земли  шкалу времени.

В 1967 г. была установлена  система атомного времени - TUA, единицей которого

является атомная  секунда, определяемая как продолжительность 9 192 631 770

колебаний излучения, соответствующего резонансной частоте перехода между  двумя.

сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

Атомное время TUA вычисляется Международным Бюро времени на основе регулярного

сравнения атомных эталонов отдельных обсерваторий. Результаты нескольких лет

исследовании и сравнений между собой атомных эталонов показали, что шкала

времени, задаваемая ими, чрезвычайно стабильна и легко воспроизводима -

продолжительность атомной  секунды на разных обсерваториях  отличалась не более,

чем на 1 ×10 -10.

Атомное время не зависит  от астрономических наблюдений. и движений небесных тел.

По этой причине, а  также в силу высокой точности воспроизводства равномерной

шкалы времени: оно является основой для изучения периодической  неравномерности

вращения Земли вокруг своей оси.