2.11.2. Среднее солнечное время

Если при помощи точных звездных часов измерять продолжительность истинных солнечных суток (промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Солнца через меридиан наблюдателя), то окажется, что в течение года она изменяется. Это происходит по двум основным причинам:

1) Видимая орбита Солнца вокруг Земли является эллипсом, на котором равные углы заметаются радиусом-вектором, соединяющим Солнце и Землю, за разные времена.

2) Траектория видимого движения Солнца лежит в плоскости эклиптики, которая наклонена к экватору (вдоль которого измеряется часовой угол Солнца) под углом приблизительно .

Чтобы получить среднее солнечное время, астрономам приходится учитывать указанные нерегулярности. При этом они поступают следующим образом:

1) Вводится фиктивное тело, называемое средним эклиптическим солнцем, которое одновременно с Солнцем выходит из перигея, движется в плоскости эклиптики со средней угловой скоростью Солнца (среднее движение) и одновременно с Солнцем возвращается в перигей.

2) В момент, когда среднее эклиптическое солнце, двигаясь в плоскости эклиптики, достигает точки весеннего равноденствия Т, начинает движение второе фиктивное тело, называемое средним экваториальным солнцем. Оно движется вдоль экватора со скоростью, равной среднему движению Солнца, и возвращается в точку Т одновременно со средним эклиптическим солнцем.

Поскольку прямое восхождение среднего экваториального солнца увеличивается с постоянной скоростью примерно на 1° в сутки, а его часовой угол за одни сидерические сутки увеличивается на то время между последовательными прохождениями среднего экваториального солнца через меридиан наблюдателя является величиной постоянной. Этот интервал называется средними солнечными сутками.

Между звездным временем и средним солнечным временем существует следующая связь:

1 средние солнечные сутки звездного времени, 1 звездные сутки среднего солнечного времени.

В «Астрономических эфемеридах» и других ежегодниках печатаются таблицы перевода среднего солнечного времени в звездное время и наоборот.

Для связи положения среднего солнца с положением истинного солнца служит величина, называемая уравнением времени, равная разности часового угла Солнца и часового угла среднего солнца (MS), т. е.

Из уравнения (2.18) следует, что

    (2.22)

Уравнение времени связано с моментами кульминации Т, затабулированными в «Астрономических эфемеридах» на каждый день года, соотношением

Гринвичское среднее время GMT или всемирное время UT связано со средним солнечным временем следующим образом:

В уравнении (2.23) подразумевается, что начало гражданских суток соответствует средней полночи. Всемирное время UT представляет собой удобную систему отсчета времени и применяется в большинстве обсерваторий во всем мире. Одпако в повседневной жизни используется поясная система счета времени, при которой поверхность Земли делится на часовые пояса.

Время, которое показывают часы, установленные в соответствии с этой системой, связано с положением Солнца на небе только приблизительно. В то же время такая система избавляет движущегося наблюдателя от необходимости непрерывно подводить свои часы.

В пределах каждого пояса используется одно и то же гражданское время, называемое поясным временем (ZT). Границы поясов проходят по меридианам, причем ширина каждого пояса равна 15° (1h). Гринвичский пояс (пояс 0) ограничен меридианами , а время в нем соответствует времени гринвичского меридиана, т. е. GMT (UT). Границами пояса являются меридианы время в нем соответствует времени меридиана Аналогично время в поясе —1, ограниченном меридианами , соответствует меридиану 1 Е. Двигаясь таким образом в восточном и западном направлении, мы разделим всю поверхность Земли на пояса вплоть до поясов Очевидно, в обоих этих поясах время будет соответствовать меридиану или, что то же самое, меридиану . По соглашению пояс между является поясом , а пояс между — поясом —12. Разделяющий их меридиан называется международной линией перемены даты. Здесь раньше всего начинаются текущие сутки.

Следует заметить, что по географическим причинам действительная линия перемены даты не везде точно идет вдоль меридиана , а местами отклоняется от него, чтобы расположенные в этой области страны попали в одно полушарие. Добавим также,

что на судах, пересекающих эту линию с востока на запад, одни сутки вычитаются, а на судах, пересекающих ее с запада на восток, прибавляются.

На территориях больших стран, таких, как США и СССР, имеется более одного часового пояса. В США, например, используется четыре часовых пояса; средние времена, соответствующие меридианам к западу от Гринвича называются Восточным, Центральным, Горным и Тихоокеанским.

Связь между поясным (ZT) и гринвичским средним временами имеет вид

причем западная долгота прибавляется, а восточная вычитается (что соответствует сформулированному выше правилу).

Продолжительность года, используемого в повседневной жизни, соответствует величине тропического года, который определяется как промежуток времени между последовательными прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия. Он равен 365,2422 средних солнечных суток. Для удобства календарный год содержит целое число суток, либо 365, либо 366. Каждый четвертый год (называемый високосным) состоит из 366 суток. Исключениями являются такие годы столетий (как, например, 1900), у которых число сотен (в данном случае 19) не делится нацело на четыре. Таким образом, средний гражданский год равняется 365,2425 средних солнечных суток, т. е. почти равен тропическому году.