Солнечные сутки

Со́лнечные су́тки — промежуток времени, за который небесное тело совершает 1 поворот вокруг своей оси относительно центра Солнца.[уточнить]

Более строго это промежуток времени между двумя одноимёнными (верхними или нижними) кульминациями (прохождениями через меридиан) центра Солнца в данной точке Земли (или иного небесного тела).

Sidereal day (prograde)
(1) — начальное положение тела; (2) — положение, соответствующее одному обороту вокруг собственной оси; (3) — положение по прошествии одних солнечных суток

Солнечные сутки на Земле

Колебания продолжительности солнечных суток

Из-за эллиптичности земной орбиты линейная скорость движения и угловая скорость вращения Земли вокруг Солнца изменяется в течение года. Медленнее всего Земля движется по орбите, находясь в афелии — самой удалённой от Солнца точке орбиты, быстрее всего — находясь в перигелии. Это является существенной причиной изменения длительности солнечных суток в течение года. А наклон земной оси приводит к движению Солнца по небесной сфере вверх и вниз от экватора в течение года. При этом прямое восхождение Солнца вблизи равноденствий изменяется медленнее (так как Солнце движется под углом к экватору), чем во время солнцестояний, когда оно движется параллельно экватору.

Вклад эллиптичности орбиты в колебание длительности солнечных суток можно описать синусоидой с амплитудой +7,931 секунд в перигелии и −7,92 секунд в афелии с периодом в 1 год. Есть и другие периодические эффекты, вносящие вклад в длину солнечных суток и зависящие от времени, но они невелики (возмущения от Луны и планет и т. д.).

Колебание продолжительности солнечных суток приводит к тому, что истинное солнечное время также колеблется относительно среднего солнечного времени. А именно: в результате накопления отклонений продолжительности солнечных суток от 24 часов солнечные часы спешат или отстают в зависимости от момента отсчёта. А, именно: если начать с осени, когда амплитуда колебания проходит через значение нуль, это на 13 суток позже дня осеннего равноденствия, а затем достигает выше упомянутого максимума +7,931 секунды, это 4 января, когда Земля проходит точку перигелия, и до весны, когда амплитуда опять проходит нулевое значение, это позже дня весеннего равноденствия на также 13 суток, отставание составит с использованием интегрального исчисления S = 7,931*180*2/π = 908,82565463651 с = 15 мин. 8,825.. сек. Теперь, если полученную сумму разделим пополам, получим положительную амплитуду уравнения времени, обусловленную эллиптичностью орбиты, равную 7 минутам и 34,41 секунды (см. Истинная механика движения Земли вокруг Солнца и формула истинных солнечных суток).

Средние солнечные сутки

Чтобы не учитывать эту переменность в повседневной жизни, используют средние солнечные сутки, привязанные к так называемому среднему Солнцу — условной точке, движущейся равномерно по небесному экватору (а не по эклиптике, как реальное Солнце) и совпадающей с центром Солнца в момент весеннего равноденствия. Период обращения среднего Солнца по небесной сфере равен тропическому году.

Средние солнечные сутки не подвержены периодическим изменениям, как истинные солнечные сутки, но их длительность монотонно изменяется в связи с изменением периода осевого вращения Земли и (в меньшей степени) с изменением длительности тропического года, увеличиваясь примерно на 0,0017 секунды в столетие. Так, длительность средних солнечных суток в начале 2000 года была равна 86400,002 секунды. Следует отметить, что здесь в качестве единицы измерения указана именно секунда СИ, определённая с использованием внутриатомного периодического процесса, а не средняя солнечная секунда, которая по определению равна 1/86 400 части средних солнечных суток и, следовательно, также не является постоянной.

Введение поправок

Хотя средние солнечные сутки не являются, строго говоря, неизменной единицей времени, но повседневная жизнь людей связана именно с ними. В связи с накоплением поправки к длительности суток в среднем солнечном времени по отношению к равномерному атомному времени, иногда приходится добавлять к атомной шкале UTC так называемую високосную секунду, чтобы восстановить привязку этой шкалы к солнечной шкале времени UT. Теоретически возможно и вычитание високосной секунды, так как вращение Земли в принципе не обязано постоянно замедляться.

Солнечные сутки на других планетах и спутниках

Луна

Средние солнечные сутки на Луне равны среднему синодическому месяцу (среднему промежутку между двумя одинаковыми фазами Луны, например, полнолуниями) — 29 суток 12 часов 44 минуты 2,82 секунды. Истинные солнечные сутки могут отклоняться от средних на 13 часов в обе стороны, что связано как с неравномерностью движения Земли по орбите, так и с наклоном орбиты Луны к эклиптике, с эллиптичностью её орбиты и с наклоном оси вращения Луны к плоскости орбиты (см. также Либрация).

Другие спутники планет

Как и в случае Луны, большинство спутников планет в Солнечной системе вследствие приливного резонанса имеют орбитальный период, равный периоду осевого вращения. Таким образом, для этих спутников средние солнечные сутки близки к периоду обращения вокруг планеты. Исключениями являются самые внешние спутники планет-гигантов (например, Феба), а также Гиперион, который вращается вокруг своей оси хаотически.

Планеты

На газовых гигантах, не имеющих твёрдой поверхности, солнечные сутки зависят от широты — атмосфера вращается с разными скоростями на разных широтах.

Меркурий обходит вокруг Солнца за 87,97 дня, а вокруг своей оси делает полный оборот за 58,65 дня (эти периоды относятся как 3:2). Средний промежуток времени между двумя верхними кульминациями Солнца на этой планете равен 176 дням, что равно двум её годам. Интересно, что когда он находится вблизи перигелия, Солнце для наблюдателя на поверхности планеты может в течение 8 дней двигаться в обратном направлении, поэтому, строго говоря, привязка определения солнечных суток к кульминации в этом случае не вполне корректна.

На Венере, чей сидерический период обращения вокруг своей оси равен 243 дням — больше, чем орбитальный период (224,7 дня), средние солнечные сутки равны примерно 116,7 дня (из-за вращения в обратную сторону).

На Марсе средние солнечные сутки лишь слегка больше, чем земные. Они равны 24 ч 39 мин 35,244 с.

На Юпитере сутки равны 9 часам 55 минутам 40 секундам, на Сатурне 10 часам 34 минутам 13 секундам. Сутки на Уране равны 17 часам 14 минутам 24 секундам, а на Нептуне 15 часам 57 минутам 59 секундам.

У Плутона ввиду его крайней удалённости от Солнца (и, следовательно, малости угловой орбитальной скорости) средние солнечные сутки практически равны периоду вращения: 6 дней 9 часов 17 минут 36 секунд.

См. также

Год

Год — внесистемная единица измерения времени, которая исторически в большинстве культур означала однократный цикл смены сезонов (весна, лето, осень, зима). В большинстве стран календарная продолжительность года равна 365 или 366 суткам. В настоящее время год употребляется также в качестве временной характеристики обращения планет вокруг звёзд в планетарных системах, в частности Земли вокруг Солнца.

Гражданское время

Гражданское время — система счёта времени, в основе которого лежат средние солнечные сутки с началом в местную среднюю полночь.

До 1925 года за начало средних суток принимался момент верхней кульминации среднего Солнца, то есть время суток отсчитывалось от среднего полдня — этим временем пользовались астрономы при наблюдениях, чтобы не делить ночь на две даты. Такие сутки назывались астрономическими сутками.

В гражданской жизни использовалось или местное среднее солнечное время, или поясное время, получившее к тому моменту значительное распространение, но за начало суток принималась средняя полночь. Такие сутки назывались гражданскими сутками. Среднее солнечное время, отсчитываемое от полночи, называлось гражданским средним временем. Получалось, например, что 6 часов утра понедельника по гражданскому времени соответствовало 18 часам воскресенья по астрономическому счёту времени.

Наряду с гражданским и астрономическим счётом времени, вплоть до 19 века существовал навигационный, или морской (англ. nautical), счёт времени, тоже, как и в астрономии, с началом суток в полдень. Такие сутки назывались навигационными, или морскими, сутками. Они были сдвинуты на 1 день относительно астрономического счёта времени. Однако к концу 19 века моряки многих стран отказались от применения морских суток в пользу гражданских суток.

В 1925 году по международному соглашению астрономы приняли для своих работ гражданское среднее время. Таким образом, время суток, отсчитываемое от среднего полдня, утратило своё значение.

По нынешним представлениям гражданское время соответствует понятию стандартное время (англ. standard time) или местное время, а также понятию летнее время (если таковое применяется). Иногда используют словосочетание официальное время или административное время.

Дариский календарь

Дариский календарь является одной из предлагаемых систем измерения времени на Марсе, который может быть использован поселенцами на красную планету. Он был создан аэрокосмическим инженером и политологом Томасом Гангале (Thomas Gangale) в 1985 году и назван им честь своего сына Дариуса.

Дополнительная секунда

Дополнительная (високо́сная, скачущая) секу́нда, или секу́нда координа́ции (англ. leap second) — секунда, добавляемая ко всемирному координированному времени для согласования его со средним солнечным временем UT1.

Звёздные сутки

Звёздные су́тки — период вращения какого-либо небесного тела вокруг собственной оси в инерциальной системе отсчёта, за которую обычно принимается система отсчёта, связанная с удалёнными звёздами. Для Земли это время, за которое Земля совершает один оборот вокруг своей оси по отношению к далёким звёздам.

На 2000-й год звёздные сутки на Земле равны 23ч56мин4,090530833сек = 86164,090530833 с .

Звёздные сутки делятся на звёздные часы, минуты и секунды. Звёздные сутки на 3 мин 56 с. короче средних солнечных суток, звёздный час короче общепринятого на 9.86 с. Как единица времени употребляются в редких случаях при организации астрономических наблюдений.

Часовой угол точки весеннего равноденствия равен нулю в момент её верхней кульминации. Полный оборот точки весеннего равноденствия, как и любой другой точки небесной сферы (так называемые звёздные сутки, или «24 часа звёздного времени») происходит за 23 час 56 мин 04 сек. среднего солнечного времени. В году содержится звёздных суток ровно на один больше, чем средних солнечных. Продолжительность звёздных суток слегка меняется вследствие нутации и движения полюсов (то есть покачивания Земли относительно её оси вращения), а также из-за неравномерности вращения Земли вокруг оси. Эти изменения составляют менее 0.001 с.

Можно выделить более мелкие периоды звёздных суток:

Звёздный час — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/24 от звёздных суток. За звёздный час Земля поворачивается на 15° относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздный час равен 0ч59мин50,1704387847сек.

Звёздная минута — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/60 от звёздного часа. За звёздную минуту Земля поворачивается на 15′ относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздная минута равна 0ч0мин59,8361739797451сек.

Звёздная секунда — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/60 от звёздной минуты. За звёздную секунду Земля поворачивается на 15″ относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздная секунда равна 0ч0мин0,9972695663290856сек.

Международная меридианная конференция

Международная меридианная конференция прошла в октябре 1884 года в Вашингтоне. Целью этой конференции было обсуждение и, если возможно, выбор меридиана, подходящего для применения как общий ноль долготы и стандарт времяисчисления по всему миру. Как следует из заголовка сборника материалов конференции, её целью была фиксация первичного (нулевого) меридиана и всемирных (универсальных) суток.

Ночь

Ночь — промежуток времени, в течение которого для определённой точки на поверхности небесного тела (планеты, её спутника и т. п.) центральное светило (Солнце, звезда) находится ниже линии горизонта.

Длительность «ночного периода» для определённой точки зависит от её широты, наклона оси вращения планеты по отношению к плоскости её орбиты и угла, образованного осью вращения и направлением на центральное светило. Дневная и ночная стороны небесных тел разделяются терминатором.

В России вплоть до начала 1920-х годов слово «ночь» было официальной прибавкой для уточнения времени суток. Например, в расписаниях движения пассажирских поездов, опубликованных в газете «Гудок» в 1921 году, указаны часы отхода из Москвы (формат указания времени сохранён): «12—10 н.» и «1—00 н.», но «11—40 в.», «6—45 у.», то есть 12:10 и 1:00 ночи, но 11:40 вечера, 6:45 утра.

Основные единицы СИ

Основные единицы Международной системы единиц (СИ) — семь единиц измерения основных величин СИ. Эти величины — длина, масса, время, электрический ток, термодинамическая температура, количество вещества и сила света. Единицы измерения для них — основные единицы СИ — метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела соответственно.

Основные единицы СИ определяет Международное бюро мер и весов (МБМВ). Полное официальное описание основных единиц СИ, а также СИ в целом вместе с её толкованием, содержится в действующей редакции Брошюры СИ, опубликованной МБМВ и представленной на его сайте.

Полдень

По́лдень, изначально — момент времени в середине дня, между восходом и заходом солнца (половина дня), момент верхней кульминации Солнца — солнечный полдень.

Также принято называть полднем момент времени, когда часы показывают 12:00 по официальному местному времени, хотя солнечный полдень может наступать и раньше, и позже 12:00.

Полночь

По́лночь, изначально — момент времени в середине ночи, между заходом и восходом Солнца (половина ночи), момент нижней кульминации Солнца — астрономическая полночь.

Также принято называть полночью момент времени, когда часы показывают 00:00 (иногда 24:00) по официальному местному времени, хотя астрономическая полночь может наступать и раньше, и позже 00:00.

Постоянная Гаусса

Постоя́нная Га́усса, или гравитацио́нная постоя́нная Га́усса, — квадратный корень из гравитационной постоянной Ньютона G, выраженной в астрономической системе единиц (сутки, масса Солнца, астрономическая единица), одна из фундаментальных астрономических постоянных. Обозначается буквой k. Первоначально определена Карлом Гауссом как приближённое значение корня квадратного из гравитационной постоянной, входящей в формулу задачи двух тел (в небесной механике):

которая связывает массы Солнца MS, Земли mT и Луны mL с периодом обращения Р системы Земля—Луна по эллиптической орбите вокруг Солнца и с большой полуосью а этой орбиты, причём массу Солнца и указанную большую полуось а Гаусс принимал в качестве единиц массы и длины, а в качестве единицы времени — средние солнечные сутки. Из принятых в его время значений Р и отношений mT/mS, mL/mT Гаусс в своей работе Theoria motus corporum coelestium in sectionibus conicis solem ambientum (1809) нашёл:

k = 0,01720209895 а. е.3/2 × сутки−1 × MS−1/2.

Это значение k (которое сейчас по соглашению считается точным) входит в современную систему фундаментальных астрономических постоянных и называется гауссовой постоянной (или постоянной Гаусса).

Единицы, в которых обычно выражается постоянная Гаусса, составляют астрономическую систему единиц. Единица расстояния, соответствующая этому значению k и формуле (1), при условии, что единицей времени являются эфемеридные сутки, называется астрономической единицей (а. е.). Последняя несколько отличается от действительной большей полуоси а орбиты системы Земля — Солнце, которая в соответствии с формулой (1) и современными значениями Р, mT/mS и mL/mT составляет 1,000000032 a. e.

Численное значение постоянной Гаусса также приблизительно совпадает с угловой скоростью орбитального движения Земли, выраженной в радианах в сутки: ω ≈ 0,01720 рад/сутки.

Постоянная Гаусса с 1952 г. используется в принятом МАС определении астрономической единицы. С 1956 по 1967 она также использовалась в определении секунды, пока это определение не было заменено на современное, связанное не с астрономией, а с атомным временем.

Солнечно-синхронная орбита

Со́лнечно-синхро́нная орби́та (иногда именуемая гелиосинхронной) — геоцентрическая орбита с такими параметрами, что объект, находящийся на ней, проходит над любой точкой земной поверхности приблизительно в одно и то же местное солнечное время. Таким образом, угол освещения земной поверхности будет приблизительно одинаковым на всех проходах спутника. Такие постоянные условия освещения очень хорошо подходят для спутников, получающих изображения земной поверхности (в том числе спутников дистанционного зондирования земли, метеоспутников). Однако присутствуют годовые колебания солнечного времени, вызванные эллиптичностью земной орбиты (см. Солнечные сутки).

Например, спутник LandSat-7, находящийся на солнечно-синхронной орбите, может пересекать экватор пятнадцать раз в сутки, каждый раз в 10:00 местного времени.

Для достижения подобных характеристик параметры орбиты выбираются таким образом, чтобы орбита прецессировала в восточном направлении на 360 градусов в год (приблизительно на 1 градус в день), компенсируя вращение Земли вокруг Солнца. Прецессия происходит за счёт взаимодействия спутника с Землёй, несферичной из-за полярного сжатия. Скорость прецессии зависит от наклонения орбиты. Нужной скорости прецессии можно достичь лишь для определённого диапазона высот орбит (как правило, выбираются значения 600—800 км, с периодами 96—100 мин.), необходимое наклонение для упомянутого диапазона высот около 98°. Для орбит с бо́льшими высотами требуются весьма большие значения наклонения, из-за чего в зону посещений спутника перестают попадать полярные области.

Данный тип орбит может иметь различные вариации. Например, возможны солнечно-синхронные орбиты с большим эксцентриситетом. В этом случае солнечное время прохода будет зафиксировано только для одной точки орбиты (как правило, перигея).

Период обращения выбирается в соответствии с необходимым периодом повторных проходов над одной и той же точкой поверхности. Хотя спутник на круговой солнечно-синхронной орбите пересекает экватор в одно и то же местное время, это происходит в разных точках экватора (на разной долготе) из-за того, что Земля поворачивается на некоторый угол между проходами спутника. Предположим, период обращения составляет 96 мин. Это значение нацело делит солнечные сутки на пятнадцать. Таким образом, за сутки спутник пройдёт над пятнадцатью разными точками экватора на дневной стороне орбиты (и еще над пятнадцатью — на ночной) , через сутки вернувшись к первой точке. Подбором более сложных (нецелых) отношений, число посещаемых точек может быть увеличено за счёт увеличения периода посещения одной и той же точки.

Специальным случаем солнечно-синхронной орбиты является орбита, на которой посещение экватора происходит в полдень/полночь, а также орбита, лежащая в плоскости терминатора (см. видео), то есть в полосе закатов и восходов. Последний вариант не имеет смысла для спутников, осуществляющих оптическую фотосъёмку, но хорош для радарных спутников, так как обеспечивает отсутствие участков орбиты, на которых спутник попадает в тень Земли. Таким образом, на такой орбите солнечные батареи спутника постоянно освещаются Солнцем.

Список планетоподобных объектов

Данная таблица включает планеты, карликовые планеты и спутники планетных размеров (>900 км в диаметре), входящие в Солнечную систему. Она объединяет информацию об объектах планетных размеров в Солнечной системе и их свойствах, особо обращая внимание на те, которые специфичны для планетоподобных объектов и важны для возможной будущей колонизации Солнечной системы. Также указана внутренняя структура (планетологическая модель) для тех объектов, для которых имеются данные. Тела сгруппированы по плането-спутниковым системам и основным регионам Солнечной системы. Спутники следуют за объектами, вокруг которых они обращаются в порядке возрастания расстояния. Для каждой системы указана суммарная площадь всех объектов планетных размеров, входящих в эту систему и имеющих твёрдую поверхность.

Страна багровых туч

«Страна багровых туч» — приключенческая фантастическая повесть, первое крупное произведение советских писателей Аркадия и Бориса Стругацких. Написана в 1952—1957 годах. Рассказывает об экспедиции землян конца XX века на планету Венера. В этой книге впервые появляются герои «Жилинского цикла» Стругацких — Быков, Юрковский, Дауге, Крутиков.

Сутки

Су́тки — единица измерения времени, приблизительно равная периоду обращения Земли вокруг своей оси.

Обычно под сутками подразумевают астрономическое понятие солнечные сутки. В обиходе сутки часто называют днём.

Сутки делятся на 24 часа (1440 минут, или 86 400 секунд) и условно делятся на четыре характерных интервала — утро, день, вечер и ночь.

Календарные сутки составляют недели, месяцы.

Тропический год

Тропический год (также известный как солнечный год) в общем смысле — это отрезок времени, за который Солнце завершает один цикл смены времён года, как это видно с Земли, например, время от одного весеннего равноденствия до следующего, или от одного дня летнего солнцестояния до другого. Со времён античности астрономы постепенно совершенствовали определение тропического года и в настоящее время определяют его как время, необходимое для того, чтобы средняя тропическая долгота Солнца (продольная позиция вдоль эклиптики относительно положения на весеннее равноденствие) увеличилась на 360 градусов (то есть, чтобы завершился один полный сезонный цикл).

Хронометрия на Марсе

Для измерения времени на Марсе до сих пор использовались или предлагались к использованию разнообразные схемы, независимые от земного времени и земных календарей.

Марс имеет наклон оси и период вращения схожие с земными. Поэтому на планете бывают почти такие же, как и на Земле, времена года — весна, лето, осень и зима, а продолжительность дня близка к земной. Однако продолжительность года на Марсе почти вдвое длиннее, чем на Земле, а эксцентриситет орбиты — значительно больше, из-за чего продолжительность разных времен года на Марсе может сильно отличаться, а солнечное время может отклоняться от часового времени значительно заметнее, чем на Земле.

Часовой пояс

Понятие часово́й по́яс имеет два основных значения:

Географический часово́й по́яс — условная полоса на земной поверхности шириной ровно 15° (± 7,5° относительно среднего меридиана). Средним меридианом нулевого часового пояса считается гринвичский меридиан.

Административный часово́й по́яс — участок земной поверхности, на котором в соответствии с некоторым законом установлено определённое официальное время. Как правило, в понятие административного часового пояса включается ещё и совпадение даты — в этом случае, например, пояса UTC−10:00 и UTC+14:00 будут считаться различными, хотя в них действует одинаковое время суток.Формирование часовых поясов (часовых зон — time zones) связано со стремлением, с одной стороны, учитывать вращение Земли вокруг своей оси, а с другой стороны, определить территории (временные зоны) с примерно одинаковым местным солнечным временем таким образом, чтобы различия по времени между ними были кратны одному часу. В результате было достигнуто решение, что должно быть 24 административных часовых пояса и каждый из них должен более или менее совпадать с географическим часовым поясом. За точку отсчёта был принят гринвичский меридиан — нулевой меридиан.

Сейчас время устанавливается при помощи всемирного координированного времени (UTC), которое было введено взамен времени по Гринвичу (GMT). Шкала UTC базируется на равномерной шкале атомного времени (TAI) и является более удобной для гражданского использования. Часовые пояса вокруг земного шара относительно нулевого меридиана выражаются как положительное (к востоку) и отрицательное (к западу) смещение от UTC. Для территорий часового пояса, где используется перевод часов на летнее время, смещение относительно UTC на летний период меняется.

В России с 2011 года законодательно установлено понятие часовая зона, ставшее после этого эквивалентным понятию административный часовой пояс.

Время суток
Виды суточного времени
Связанные статьи

На других языках

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.