АСТРОНОМИЯ

 

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.

 

 Курс общей астрономии >>> 

 

Смотрите также:

 

Физико-математические науки. Астрономия

Астрономия. Для развития астрономии этого периода характерно возникновение особой отрасли, пограничной с физикой,—астрофизики. В астрономии использовались ...
www.bibliotekar.ru/istoria-tehniki/15.htm

 

 Астрономия. Самые-самые... Звезды, кометы, метеориты, галактики ...

Лекселя. Наименьшее расстояние до Земли было достигнуто 1 июля 1770 г. и составило 0015 астрономических единицы (т.е. 2244 миллиона километров или около 3 ...
bibliotekar.ru/kkSamye.htm

 

 Астрономия. Вселенная, Галактика, Звёзды, планеты, астероиды ...

Таковы, например, природа атома и элементарных частиц, генетика, астрономия. Здесь мы хотим рассказать об одной "безумной" попытке объяснить, как произошла ...
bibliotekar.ru/ne_odinoka.htm

 

 БРОКГАУЗ И ЕФРОН. Полярная звезда. Астрономия

Прецессия. П. звезда играет большую роль в практической астрономии (см.), где пользуются ее близостью к полюсу и медленностью суточного движения для ...
bibliotekar.ru/bep/259.htm

 

 Астрономия. Свинцовые звёзды

Новые наблюдения сообщены группой Бельгийских и Французских астрономов, использующих спектрометр Coude Echelle на 3.6-метровом телескопе ESO в обсерватории ...
bibliotekar.ru/iiSvinc.htm

 

 Неизвестная Вселенная

Древние астрономы пытались (в основном безуспешно) определить (но еще не доказать! .... Радиоастрономия и внеатмосферная рентгеновская астрономия приоткрыли ...
bibliotekar.ru/kkNeizVselennaya.htm

 

 Майя - одинокие гении. Календарь и астрономия индейцев майя

Астрономы майя проводили наблюдения за небесными светилами из каменных обсерваторий, которые были во многих городах — Тикале, Копане, Паленке, Чичен-Ице.. ...
www.bibliotekar.ru/1kalmaya.htm

 

 Древний Рим. МАТЕМАТИКА, АСТРОНОМИЯ, ГЕОГРАФИЯ И ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ...

Основные астрономические и метеорологические представления Рать ней империи изложил римский автор времени Августа Манилий в дидактической поэме ...
bibliotekar.ru/polk-20/15.htm

 

 астрономия индейцев майя

АСТРОНОМИЯ МАЙЯ. Но майя занимались не только счетом дней и созданием концепции времени. Они также были опытными астрономами. ...
bibliotekar.ru/maya/t9.htm