УАҚЫТТЫ САНАУ ЖҮЙЕЛЕРІ

Пән: Астрономия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

УАҚЫТТЫ САНАУ ЖҮЙЕЛЕРІ

Кейбір оқиға болған мезетті және екі оқиға арасындағы уақыт аралығын анықтау үшін уақыт шкаласы (жүйесі) ұғымын енгізуді талап етеді. Уақыт шкаласын анықтау кейбір астрономиялық немесе физикалық периодтық процесті сайлап алуды, бұл процестің теориясын құруды және уақыт бірлігін бекітуді (уақыт бірлігі мен қалап алынған астрономиялық немесе физикалық процестің периоды арасындағы қатынас туралы келісім жасауды) қажет етеді.
Ежелден уақытты санаудың негізгі бірліктер ретінде Жердің өз осі бойымен және Күн бойымен айналу ұзақтығын көрсететін тәулік пен жыл алынған. Бірақ Жер айналуының қалыпсыздығы салдарынан (оның ішінде айналу осінің қатты Жерге қатысты орналасуы өзгергендіктен, яғни полюстің қозғалысынан) тәуліктің ұзақтығы (демек ол арқылы анықталатын уақыттың өлшем бірлігі де) тұрақсыз шама болып табылады. Осыған байланысты қазіргі заманғы астрономияда уақытты санаудың бірнеше жүйесі қолданылады. Атап айтсақ, шкала негізінде алынған периодты процеске байланысты:
1. жұлдыздық уақыт;
2. күн уақыт;
3. динамикалық уақыт;
4. атомдық уақыт жүйелері анықталып, қолданылады.
Күн мен жұлдыздық шкалалармен өлшенетін уақыт тәулік ұзақтығының тұрақсыздығына байланысты қалыпсыз, ал динамикалық пен атомдық уақыт бірқалыпты болып табылады.

1.11.1. Жұлдыздық және күн уақыты

Жұлдыздық және күн уақыты Жердің айналуын бақылаудан анықталады. Жердің өз осі бойымен айналуының салдарынан жұлдыздар, Күн, аспан сферасының нүктелері аспан меридианы арқылы периодты түрде өтіп тұрады. Жұлдыздық немесе күн уақытын өлшеу аспан меридиан жазықтығы мен қалап алынған аспан денесінің (немесе аспан сферасы нүктеснің) еңкею шеңберінің жазықтығы арасындағы бұрышты өлшеу де негізделген. Егер уақыт көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесінің сағаттық бұрышын өлшеу арқылы анықталса, мұндай шкала жұлдыздық деп, егер уақыт Күнді бақылаудан анықталса - күн уақыты деп аталады. Күн уақытының екі түрі: ақиқат (шын) күн уақыты (шын күн дискінің центрі бақыланады) және орташа күн уақыты (орташа экваторлық күн деп аталатын ойдағы нүкте бақыланады) бар.

1.11.2. Жұлдыздық тәуліктер және жұлдыздық уақыт.

Көктемгі күн мен түннің теңесу нүктесінің бір географиялық меридианындағы екі аттас бірінен соң бірі болатын кульминациясы арасындағы уақыт аралығы жұлдыздық тәулік деп аталады.
Берілген меридиандағы жұлдыздық тәуліктің басы болып көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесінің жоғарғы кульминация моменті алынады.
Көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесінің жоғарғы кульминациясынан оның кез келген келесі орнына дейін өткен жұлдыздық тәулік бөліктері түрінде (жұлдыздық сағаттар, минуттар мен секундтар түрінде) көрсетілген уақыт жұлдыздық уақыт (s) деп аталады.
Берілген меридиандағы жұлдыздық уақыт көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесінің сағаттық бұрышына тең, яғни:

s = t . (1.11.1)

Бұл нүкте аспанда белгіленбегендіктен, жұлдыздық тәуліктің басын немесе жұлдыздық уақытты анықтау үшін кейбір шырақтың сағаттық бұрышын өлшеу керек. Шырақтың тік шарықтауы белгілі болса, онда, t = Qm, = m, ал көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесінің сағаттық бұрышы t = Q болғандықтан
s = t = + t, (1.11.2)
яғни жұлдыздық уақыт кез келген мезетте кейбір шырақтың тік шарықтауының оның сағаттық бұрышымен қосындысына тең (1.23-сурет).
t=0 болған кезде (шырақтың жоғарғы кульминациясы кезінде) s = болады.
t=12h болғанда (шырақтың төменгі кульминациясы кезінде): s = + 12h.

1.23-сурет. Жұлдыздық уақыттың шырақтың тік шарықтауы мен сағаттық бұрышымен байланысы

Уақытты жұлдыздық тәуліктер мен оның бөліктері көмегімен өлшеу ең оңай тәсіл, сол себепті ол көптеген астрономиялық есептерді шешу кезінде өте тиімді тәсіл болып табылады. Бірақ адамның күнделікті тіршілігі Күннің көкжиекке қатысты орналасуымен байланысты болғандықтан, жұлдыздық уақытты күнделікті тіршілікке қолдану өте ыңғайсыз: Күннің және күн мен түннің теңелу нүктесінің өзара орналасуы жыл ішінде үздіксіз өзгеріп отырады да (әр жұлдыздық тәулік ішінде Күн көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесіне қатысты шығысқа қарай ~1о-қа ығысады), Күннің, мысалы, жоғарғы кульминациясы (тал түс) жылдың әр күнінде жұлдыздық тәуліктің әртүрлі мезеттеріне (әр тәулік сайын Күннің жоғарғы кульминация мезеті көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесінің кульминация мезетіне қатысты 24 сағат1о360 о ≈ 4 минутқа (мұндай уақыт ішінде Күн өзінің тәуліктік парллелі бойымен 1о-ты өтеді) кешігіп қалады) сәйкес келеді.

1.11.3. Шын күн тәуліктері мен шын күн уақыты

Күннің (дәлірек айтсақ, күн дискі центрінің) бір географиялық меридианындағы екі аттас бірінен соң бірі болатын кульминациясы арасындағы уақыт аралығы шын күн тәулігі деп аталады.
Берілген меридиандағы шын күн тәулігінің басы болып Күннің төменгі кульминация мезеті қабылданады.
Күннің төменгі кульминациясынан оның кез келген келесі орнына дейін өткен шын күн тәулігінің бөліктері түрінде (шын күн сағаттары, минуттары мен секундтары түрінде) көрсетілген уақыт шын күндік уақыт (Tmẃ) деп аталады.
Кезкелген мезетте берілген меридиандағы шын күн уақыты жұлдыздық уақытты көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесінің сағаттық бұрышына тең, яғни:

Tm= tm + 12h . (1.11.3)
Уақытты шын күн тәуліктерімен өлшеу оңай, бірақ мұндай уақытты күнделікті өмірде қолдану жұлдыздық уақытты қолдану сияқты ыңғайсыз болады, өйткені шын күн тәулігінің ұзақтығы жыл ішінде өзгеріп тұрады. Бұның екі себебі бар.
1) Күннің жыл ішіндегі эклиптика бойымен қозғалысы қалыпсыз болып табылады (Кеплердің екінші заңы бойынша (2тарауды қараңыз) Жер Күнге жақындау орналасқанда, ол өз орбитасы бойымен тездеу қозғалады), бұған байланысты Жердің өз осі бойымен айналуының Күнге қатысты периоды (яғни шын күн тәуілігінің ұзақтығы) өзгереді: Жер мен Күн бір біріне жақын болғанда ол артады, алыс болғанда - азаяды.
2) Күн аспан экваторы бойымен емес, оған айтарлықтай ε=23o26' бұрышқа еңкейген эклиптика бойымен қозғалады, бұған байланысты шын күн тәулігінің ұзақтығы Күн эклиптика бойымен бірқалыпты қозғалса да өзгеріп тұрады.
Бұл екі себептің әсерінен шын күн тәулігінің ұзақтығы, мысалы, 22 желтоқсанда 23 қыркүйектегіден көрі 50-51 секундқа көп болады.
Шын күн тәулігі бірқалыпсыздығының айтылған екі себебі Жердің өз осі бойымен айналуының бірқалыпсыздығымен байланысты емес, яғни бұл айналыс бірқалыпты болса да, шын күн тәулігінің ұзақтығы өзгеріп отырады.

1.11.4. Орташа күн тәуліктері және орташа
күн уақыты

Келесі түсініктерді енгізейік: орташа эклиптикалық күн және орташа экваторлық күн.
Орташа эклиптикалық күн эклиптика бойымен Күннің орташа жылдамдығымен бірдей қозғалады және Күнмен 3 қаңтарда және 4 шілдеде кездеседі.
Орташа экваторлық күн аспан экваторы бойымен орташа эклиптикалық күн жылдамдығымен бірдей қозғалады және онымен көктемгі күн теңелу нүктесін бірдей уақытта қиып өтеді.
Орташа экваторлық күннің бірдей географиялық меридиандар және бірдей кульминациялар арасындағы уақыт аралығы орташа күн тәуліктері деп аталады. Бір жыл ішіндегі орташа күн тәуліктерінің ұзақтығы шын күн тәуліктері ұзақтығына тең.
Орташа күн тәуліктерінің басы болып орташа экваторлық күннің төменгі кульминация моменті (орташа талтүс) қабылданады.
Орташа экваторлық күннің төменгі кульминациясынан оның кез-келген келесі орнына дейінгі уақыт аралығы Tm орташа күндік уақыт деп аталады. Орташа күн уақыты кез-келген мезетте орташа экваторлық күннің tm сағаттық бұрышына 12 сағатты қосқанға тең.

Tm = tm +12h.

1.11.5. Уақыт теңдеуі

Орташа уақыт пен шын күндік уақыттың бір мезеттегі айырмасы - уақыт теңдеуі деп аталады. Жоғарыдағы өрнектерді пайдалана отырып уақыт теңдеуін алуға болады:

= Tm - T = tm - t = - m. (1.11.4)

Соңғы теңдеуден шығатыны: Tm = T + , яғни кез-келген мезеттегі орташа күн уақыты шын күн уақытын уақыт теңдеуіне қосқанға тең. Күннің сағаттық бұрышын өлшеп алып өрнектен шын күндік уақытты анықтауға болады. Орташа күндік уақыт:

Tm = t + 12h + -ға (1.11.5)
тең болады. 1.24-суретте уақыт теңдеуі (бүтін сызық) және оның өзгерісі көрсетілген. Бұл қисық периодтары жылдық және жарты жылдық екі синусоиданың қосындысы болып табылады.
Жылдық периодты синусоида (кесік сызық) шын және орташа уақыттар арасындағы Күннің эклиптика бойымен қалыпсыз қозғалысы салдарынан пайда болатын айырмашылықты береді. Уақыт теңдеуінің бұл бөлігі центр теңдеуі деп аталады. Жарты жылдық периодты синусоида (кесік-пунктир сызық) эклиптиканың экваторға еңкеюімен байланысты пайда болатын уақыт айырымын сипаттайды және эклиптика еңкеюінің теңдеуі деп аталады.
Уақыт теңдеуі 15 сәуір, 14 маусым, 15 қыркүйек және 24 желтоқсан күндерінде нольге айналады және жылына 4 рет экстремалды мәндерге ие болады.
Уақыт теңдеуін кез-келген уақыт мезеті үшін есептеп табуға болады, ол әдетте астрономиялық күнтізбелерде көрсетіледі.

1.24-сурет. Уақыт теңдеуінің графигі: 1 уақыт теңдеуі, 2 центр теңдеуі, 3 эклиптика көлбеулігінің теңдеуі

1.11.6. Әлемдік уақыт

Гринвич меридианындағы орташа күн уақытының көпшілік келіскен аталуы - бүкіләлемдік уақыт (UT (Universal Time)). Бүкіләлемдік UT уақыты орташа экваторлық күннің Гринвич меридианына қатысты сағаттық бұрышына 12h қосу арқылы табылады.
Гринвич меридианының жергілікті орташа күндік уақыты - әлемдік уақыт деп аталады. Жоғарыдағы теңдеуде Tm2 = T0, 2 = 0, Tm1 = Tm и 1 = деп қабылдасақ, онда

Tm = T0 + ,

Уақыт бірлігінің ұзақтығы Күннің немесе көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесінің бірінен соң бірі болатын аттас кульминациялар арасындағы уақыт аралығының бөлігі ретінде анықталады. Шкаланың екеуі де Жер айналуымен анықталатындықтан, олар бірбірімен байланыста болады: бір шкаладан екіншіні дәлме-дәл қатынастар арқылы алуға болады. Жоғарыда айтылғандай, бұл шкалалардың негізгі кемшілігі - олардың бірқалыпсыздығы: Жер айналу жылдамдығы айнымалы болғандықтан уақыт бірлігінің ұзақтығы да айнымалы болады, және де оның өзгеруінің дәл заңы белгісіз.
Уақыт бірлігінің ұзақтығына Жер полюсі қозғалысының әсерін болдырмау және Жердің айналу жылдамдығының өзгерістерінің әсерін ескермеу мақсатында бүкіләлемдік уақыттың бірнеше жүйесін (шкаласын) қолданады (айырады).
1) UТ0 уақыты - ол бақылаулардан өлшенетін бүкіләлемдік уақыт, яғни Жердің лездік полюсіне сәйкес келетін лездік гринвич меридианындағы уақыт. UТ0 уақытты анықтаумен арнайы ұйымдар - уақыт қызметтері айналысқан, олар жұлдыздарды жүйелі түрде түрлі астрометриялық аспаптар (фотографиялық зенитті құбырлар, пассажды аспаптар, астролябиялар) көмегімен бақылаған.
2) UТ1= UТ0+ уақыты - Жер полюсінің орташа орналасуымен анықталатын орташа гринвич меридианының уақыты, ол UТ0 уақытынан лездік полюстің орташа полюске қатысты ығысуынан болатын бақылаушы бойлығының өзгеруіне түзету арқылы алынады.
3) UТ2= UТ1+ TS= UТ0++TS уақыты - од Жер айналуының бұрыштық жылдамдықтың TS маусымдық периодты вариацияларға түзетілген орташа гринвич меридианының уақыты.
Бұлардың ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.