1. Введение. Основные периодические явления, связанные с суточным вращением небесной сферы и видимым годовым движением Солнца вдоль эклиптики, лежат в основе различных систем отсчета времени. Рассмотрим некоторые из этих систем.
2. Связь времени с географической долготой. Системы счета времени. Истинный полдень, когда центр Солнца достигает верхней кульминации, отмечается как истинный полдень, а полночь — как нижняя кульминация. Продолжительность истинных солнечных суток изменяется в течение года из-за неравномерного движения Солнца по эклиптике и наклона ее к небесному экватору. Поэтому для повседневных нужд используют средние солнечные сутки, продолжительность которых принята постоянной. Кульминация любой точки небесной сферы (точки весеннего равноденствия, центра Солнца, «среднего Солнца», звезды и т. д.) происходит в разное время на разных меридианах земного шара. При этом чем восточнее находится пункт наблюдения, тем раньше это происходит. Из этого следует, что местное время связано с географической долготой. Пусть в данный момент среднее время в нулевом (гринвичском) меридиане равно T0T0 (оно называется всемирным), тогда в местности с географической долготой λλ местное время будет TλTλ, где разность Tλ−T0Tλ−T0 выражается в часах, минутах и секундах как λλ:
Tλ−T0=λ⋅115 часа.Tλ−T0=λ⋅151 часа. (7)
Эту формулу можно записать для двух пунктов земной поверхности с географическими долготами λ1λ1 и λ2λ2:
Tλ2−Tλ1=(λ2−λ1)⋅115 часа.Tλ2−Tλ1=(λ2−λ1)⋅151 часа.
Отсюда следует важное соотношение, позволяющее определить географическую долготу места наблюдения:
λ2−λ1=15(Tλ2−Tλ1)λ2−λ1=15(Tλ2−Tλ1) (8)
Это соотношение позволяет вычислить долготу по разности времен в двух пунктах, из которых долгота одного известна.
Введено поясное счета времени, так как время неодинаково даже в пределах больших городов. Пояса простираются по долготе на 15°, что соответствует 1 часу. Всего 24 часовых пояса, а на территории России проходит 11 из них (от II до XII включительно). Гринвичский меридиан — нулевой пояс. Каждый пояс использует время центрального меридиана. Зная всемирное время T0T0 и номер пояса места nn, легко найти поясное время:
Tпоясное=T0+(n−2) часа.Tпоясное=T0+(n−2) часа. (9)
Из формул (7) и (9) следует, что
Tпоясное=T0+(n−2) часа=Tλ.Tпоясное=T0+(n−2) часа=Tλ. (10)
На территории Российской Федерации установлен следующий порядок исчисления времени. Сначала к поясному времени прибавляется 1 час. Ежегодно стрелки часов переводятся на 1 час вперед ночью в последнее воскресенье марта (так вводится летнее время, TлTл), а ночью в последнее воскресенье октября стрелки часов переводятся на 1 час назад.
Таким образом, летнее время впереди поясного на 2 часа:
Tл−Tпоясное=2 часа.Tл−Tпоясное=2 часа.
Летнее время, введенное в определенные периоды года, способствует сбережению электроэнергии, поскольку сокращает потребление освещения.
Московское время, применяемое в столице России, соответствует второму часовому поясу (n = 2). На большей части территории страны местное время отличается от московского, однако это различие всегда кратно часам и хорошо известно местным жителям.
В современную эпоху научно-технического прогресса точность измерения времени приобретает особое значение, требуя применения современных методов. Точность измерения времени достигает миллиардных долей секунды в сутки. Службы времени используют молекулярные и атомные часы, обеспечивающие такую точность. Единица времени — секунда — входит в число основных единиц Международной системы СИ.
Пример 2. 25 мая в Москве (n1 = 2) показания часов составляют 10 часов 45 минут. В этот момент в Новосибирске (n2 = 6, λ2λ2 = 5 часов 31 минут) среднее, поясное и летнее время как следует скорректированы с учетом часового пояса и долготы:
Московское среднее время: Tср=10:45Tср=10:45. Поясное время в Новосибирске: Tпоясн=T0+(n2−2)=T0+4Tпоясн=T0+(n2−2)=T0+4 часа. Летнее время в Новосибирске: Tл=Tпоясн+2Tл=Tпоясн+2 часа.
3*. Понятие о летосчислении. Тропический год, период между двумя последовательными прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия, составляет 365 суток 5 часов 48 минут 46 секунд (или 365,2422 суток). Этот период лежит в основе солнечного календаря, который используется для отсчета длительных промежутков времени, связанных со сменой сезонов.
Однако, затруднение заключается в том, что продолжительность тропического года не соизмерима с сутками. Поэтому календарный год должен содержать целое число суток, близкое к продолжительности тропического года, чтобы начало весны приходилось примерно на один и тот же день года.
В юлианском календаре (старый стиль), введенном в 46 г. до н. э. Юлием Цезарем, средняя продолжительность года составляла 365,25 суток: три года имели по 365 суток, а четвертый (високосный) — 366. Это приводило к тому, что год юлианского календаря оказывался длиннее тропического. На протяжении 400 лет разница достигала 3 суток.
В 1582 г. папа Григорий XIII ввел новый стиль (григорианский календарь). В рамках реформы 5 октября 1582 г. объявили 15-м октября, а годы, номера которых были типа 1700, 1800, 1900, 2100, стали считаться простыми, а не високосными. Ошибка в одни сутки накапливается в григорианском календаре (где год составляет 365,2425 суток) за 3300 лет.
В России новый стиль был введен в 1918 г. Расхождение с юлианским календарем тогда достигло 13 суток, и 1 февраля приказали считать 14 февраля. Это расхождение сохранится до 2100 г. (после 28 февраля 2100 г. оно достигнет 14 дней).
В настоящее время рассматривается вопрос о создании календаря, в котором год был бы более равномерно поделен на полугодия, кварталы и так далее, а каждая дата имела бы постоянный день недели.