Зоряний час. Періодичне обертання небесної сфери, повторення явищ сходу і заходу світил та їхніх кульмінацій дали людям природну одиницю часу — добу. Залежно від того, що взято за орієнтир на небі, відрізняють сонячну та зоряну добу.

Зоряна доба — це проміжок часу між двома послідовними верхніми кульмінаціями точки весняного рівнодення на одному й тому самому меридіані.

Зоряний час, відповідно, — це час s, що минув від верхньої кульмінації точки весняного рівнодення (або це годинний кут точки весняного рівнодення: s = t_T).

Через те, що Земля обертається навколо своєї осі, на різних географічних меридіанах кульмінація точки весняного рівнодення настає в різні моменти. Якщо позначити через s₀ зоряний час на нульовому Грінвіцько-му меридіані, то для людини, яка перебуває на схід від Грінвіча й географічна довгота якого λ виражена в годинах і частках години, зоряний час буде більшим на величину

Оскільки точка весняного рівнодення на небі ніяк не позначена й поблизу неї немає яскравого світила, безпосереднє вимірювання годинних кутів цієї точки утруднене. Однак, простий зв’язок між зоряним часом, годинним кутом світила та його прямим сходженням дає змогу визначати зоряний час. З малюнка 191 (с. 234) бачимо, що для кожного світила виконується рівність α + t = s. Коли світило розташоване у верхній кульмінації, то t = 0, а отже, s = α. Звідси можна зробити висновок, що зоряний час у кожний момент дорівнює прямому сходженню зір, які перебувають у верхній кульмінації.

Таким чином, для визначення зоряного часу потрібно знати прямі сходження зір, які кульмінують. Зоряним часом користуються лише астрономи.

Сонячний час. Повсякденний розпорядок життя людини пов’язаний з видимим положенням Сонця, його сходом, кульмінацією та заходом. Інакше кажучи, ми живемо за сонячним часом.

Справжня сонячна доба — це інтервал часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями центра диска Сонця на одному й тому самому географічному меридіані.

За початок справжньої сонячної доби на певному меридіані приймається момент нижньої кульмінації Сонця (справжня північ).

Але тривалість справжньої сонячної доби не є постійною величиною. Це пов’язано з двома причинами: по-перше, Земля впродовж року рухається навколо Сонця по еліптичній орбіті, тобто нерівномірно, а отже, нерівномірним виявляється і видимий річний рух Сонця серед зір; по-друге, Сонце рухається по екліптиці, нахиленій до небесного екватора під значним кутом. Через непостійність тривалості справжньої сонячної доби користуватися справжнім сонячним часом у побуті дуже незручно. Адже неможливо безперервно регулювати всі годинники. Тому було введено поняття середнього сонця.

Середнє сонце — це фіктивна точка, яка рівномірно рухається вздовж небесного екватора, і за той самий інтервал часу (рік), що і Сонце, повертається до точки весняного рівнодення.

Час, який визначається за середнім сонцем і за яким ми живемо, називається середнім сонячним часом і вимірюється середньою сонячною добою.

Середній сонячний час, Τ_λ — це час, що минув від нижньої кульмінації середнього сонця.

Із цього визначення випливає, що середній сонячний час має різне значення для кожного конкретного меридіана на поверхні Землі (місцевий час). Наприклад, географічні довготи Ужгорода — 22,3°, Києва — 30° і Луганська — 39,4° відповідно в годинній мірі 1^h 29^m, 2^h 00^m, 2^h 38^m. Отже, у Луганську Сонце як у нижній, так і у верхній кульмінації буде на 38 хв раніше, а в Ужгороді — на 31 хв пізніше, ніж у Києві.

Місцевий час, Т_ш — це час, виміряний на певному географічному меридіані.

Для всіх пунктів, розташованих на одному меридіані, місцевий час буде однаковим. Для пунктів, розташованих на різних меридіанах, він буде різним. Це викликає певні незручності.

У 1884 р. Міжнародна конференція представників 26 держав прийняла систему поясного часу. Земну кулю умовно було поділено меридіанами на 24 годинних пояси з нумерацією від 0-го до 23-го, так що ширина поясу по довготі дорівнює 15°. Через середину кожного годинного поясу проходить центральний меридіан цього поясу.

Поясний час, Т_и — це місцевий час центрального меридіана поясу.

Грінвіцький меридіан є центральним для нульового годинного поясу. Центральний меридіан першого годинного поясу лежить східніше від Грінвіча на 15°, або на 1 год за часом (він проходить на 45 км східніше від Праги). Центральний меридіан другого годинного поясу розміщений на схід від Грінвіча на 30° або на 2 год за часом (західне передмістя Києва) і т. д.

Всесвітній час, Т₀ (англ. Universal Time, UT) — це місцевий середній час Грінвіцького меридіана.

Кульмінації світил на географічному меридіані східної довготи λ відбуваються на λ годин раніше, ніж на Грінвіцькому. Тому місцевий середній сонячний час Τ_λ пов’язаний з Т₀ так:

У свою чергу, поясний час Т_п = Т₀ + n, де n — номер поясу, що збігається з вираженою в годинах довготою центрального меридіана поясу. Наприклад, для Києва

У Європі встановлено середньоєвропейський час. Це означає, що в усіх країнах Європи діє час першого годинного поясу. В Україні годинники в жовтні-березні показують середній сонячний час другого годинного поясу. У квітні-вересні — літній час цього поясу.

Тропічний і зоряний роки. Календарі. Явище переміщення точки весняного рівнодення спричинило введення поняття тропічного та зоряного років.

Тропічний рік — це інтервал часу, протягом якого Сонце робить повний оберт небесною сферою відносно точки весняного рівнодення.

Тривалість тропічного року дорівнює 365,2422 доби. Тропічний рік узгоджується з природними явищами й містить повний цикл сезонів року: весну, літо, осінь та зиму.

Зоряний рік — це інтервал часу, протягом якого Сонце робить повний оберт небесною сферою відносно зір.

Тривалість зоряного року дорівнює 365,2561 доби. Зоряний рік довший за тропічний.

У сучасному календарі всіх європейських країн за основу береться тропічний рік. Але під час створення ідеального календаря виникає ускладнення, бо тропічний рік не має цілого числа діб. Тривалий час у Європі користувалися юліанським календарем, який був запроваджений ще Юлієм Цезарем у 46 р. до н. е. У цьому календарі тривалість тропічного року була прийнята за 365 діб 6 год 00 хв 00 с, а для того щоб рік мав ціле число діб, було прийнято, що кожні 3 роки підряд триватимуть по 365 діб, а четвертий рік — 366 діб (високосний рік). Але в середньому кожний календарний рік був довший за тропічний на 11 хв 14 с. Тобто коли тропічний рік уже реально закінчувався, рік за юліанським календарем тривав ще 11 хв 14 с. Різниця невелика, але за кожні 128 років із цих частинок нагромаджувалася ціла доба. Отже, якщо у 300 р. н. е. весняне рівнодення припадало на 21 березня, то через 128 років — на 20, ще через 128 років — на 19 і т. д. До середини XVI ст. дата весняного рівнодення змістилася вже на 10 діб і припадала на 11 березня.

З датою весняного рівнодення пов’язане найбільше християнське свято — Великдень. Тому в 1582 р. Папа Римський Григорій ХІІІ здійснив реформу календаря. Щоб повернути весняне рівнодення з 11 на 21 березня, з лічби днів було вилучено 10 діб: після 4 жовтня 1582 р. настало не 5, а 15 жовтня. І щоб надалі така помилка не виникала, було прийнято з кожних 400 років вилучати три доби: столітні роки, число сотень яких не ділиться без остачі на 4, вважають простими — по 365 діб (такими були роки 1700, 1800, 1900 і буде 2100-й). Цей виправлений календар отримав назву григоріанського, або нового стилю. У цивільному житті України новий стиль був запроваджений урядом Центральної Ради в 1918 р.

Григоріанський календар теж не є ідеальним, але похибку на одну добу він дає приблизно через 33 століття.

ЗНАЮ, вмію, розумію

1. Чим відрізняються сонячна й зоряна доба?

2. Чому тривалість справжньої сонячної доби не є сталою величиною?

3. Який природний періодичний процес використовують для вимірювання більших, ніж доба, інтервалів часу?

4. Чому виникла необхідність реформи юліанського календаря?

5. В Україні за стародавньою традицією 14 січня зустрічають так званий старий Новий рік. Звідки походить ця традиція?

6. Де на Землі тривалість дня протягом року не змінюється?

Це матеріал з підручника Фізика і астрономія за 10 клас Засєкіна (профільний рівень)