§ 5. Измерение времени. Определение географической долготы

1. Чем отличаются истинные солнечные сутки от средних солнечных суток?

Истинные солнечные сутки — промежуток времени между двумя последовательными одноимёнными кульминациями центра Солнца.

Средние солнечные сутки — промежуток времени между двумя последовательными средними полднями.

Истинными солнечными сутками пользоваться для измерения времени неудобно из-за их неравномерности. Для этого используются средние солнечные сутки. При определении истинных солнечных суток рассматривается движение центра солнечного диска, а при определении средних солнечных суток — движение среднего экваториального Солнца.

2. Что называют звёздными сутками?

Звёздные сутки — промежуток времени между двумя последовательными одноимёнными кульминациями точки весеннего равноденствия.

3. Что понимают под уравнением времени?

Уравнение времени — разность между средним солнечным временем и истинным солнечным временем в один и тот же момент.

4. Что понимают под всемирным временем?

Всемирне время — местное среднее солнечное время Гринвичского меридиана.

5. Что понимают под линией перемены дат? Где она проходит?

Линия перемены дат — граница, открывающая новую дату и день недели.

Международная линия перемены дат проходит через Берингов пролив между островами Тихого океана от Северного полюса до Южного полюса (меридиан 180°).

6. Назовите календарные системы. На каких принципах они строятся?

Любая календарная система опирается на три основные единицы измерения времени, а именно: средние солнечные сутки, синодический (или лунный) месяц и тропический (или солнечный) год. 

Существует 3 типа календарных систем: лунные календарь, лунно-солнечные календари исолнечные календари.

В лунном календаре год делится на 12 месяцев, содержащих попеременно 30 или 29 суток. Всего в лунном календаре 354 или 355 средних солнечных суток, т.е. он короче солнечного года примерно на 10 суток.

В лунно-солнечных календарях сумма некоторого количества лунных месяцев приблизительно соответствует продолжительности тропического года.

По солнечному календарю год состоит из 12 месяцев по 30 дней в каждом, а в конце года добавляется ещё 5 праздничных дней.

7. В чём состоит отличие григорианского календаря от юлианского?

В григорианском календаре отличается правило високосных лет. В юлианском календаре каждый четвёртый год — високосный. В григорианском введено новое правило: если год заканчивается на два нуля, то он високосный только тогда, когда число сотен в нём кратно четырём. В остальных случаях год считается не високосным.

8. Почему нельзя создать абсолютно точный календарь?

Потому что астрономические циклы, на которых основан календарь, точно не согласуются между собой. Год не содержит целое число суток и равных месяцев.

9. Найдите разницу в среднем солнечном времени для городов Гродно и Могилёв.

Координаты городов:
Гродно: $23^ч49^м32^с$ в.д.;
Могилёв: $30^ч20^м41^с$ в.д.

Среднее солнечное время находится по формуле:

$$Т_λ = Т_0 + λ,$$

где $λ$ — долгота места наблюдения, $T_0$ — всемирное время.

Тогда, чтобы найти разницу в среднем солнечном времени (местном времени) двух городов сделаем вычисление: $ΔТ_{λ} = Т_{λ\,Гродно} - Т_{λ\,Могилёв}.$

$Т_{λ\,Гродно} = Т_0 + λ_{Гродно},$
$Т_{λ\,Могилёв} = Т_0 + λ_{Могилёв},$
$ΔТ_{λ}=(Т_0 + λ_{Могилёв})-(Т_0 + λ_{Гродно}),$

$ΔТ_{λ}= λ_{Могилёв}-λ_{Гродно}$ $=30^ч20^м41^с - 23^ч49^м32^с = 6^ч41^м9^с$

10. В местный полдень капитан корабля отметил 14 ч 13 мин 46 с по хронометру, идущему по гринвичскому времени. Определите географическую долготу корабля.

Дано:

T0=14 ч 13 мин 46 с;T_0=14\,ч\,13\,мин\,46\,с;

Tм=12 ч 00 мин.T_м=12\,ч\,00\,мин.

Найти:

λ−?\lambda-?

Решение:

Местное время — это среднее солнечное время, а местное время Гринвича — это всемирное время. Воспользовавшись соотношением, связывающим среднее солнечное время Tм,T_м, всемирное время T0T_0 и долготу λ,λ, выраженную в часовой мере, получим:

λ=Tм−T0=12 ч 00 мин−14 ч 13 мин 46 с;\lambda=T_м-T_0=12\,ч\,00\,мин-14\,ч\,13\,мин\,46\,с;

λ=2 ч 13 мин 46 с.\lambda=2\,ч\,13\,мин\,46\,с.

Ответ: λ=2 ч 13 мин 46 с.\lambda=2\,ч\,13\,мин\,46\,с.

11. 22 июня наблюдатель определил, что средний местный полдень наступил в 8 ч 40 мин всемирного времени, а высота Солнца в этот момент была равна 62°10′. Склонение Солнца в этот день δ = +23°26′. Определите географические координаты наблюдателя.

Дано:

T0=8 ч 40 мин;T_0=8\,ч\,40\,мин;

h=62°10′;h=62°10';

δ=+23°26′.\delta = +23°26'.

Найти:

φ−?\varphi-?

λ−?\lambda-?

Решение:

Используя формулу для нахождения верхней кульминации и из рисунка, получим, что:

h=90°−φ+δ.h = 90°- φ+δ.

Выразим широту пункта наблюдателя из формулы, получим:

φ=90°−h+δ;\varphi=90°-h+\delta;

φ=90°−61°10′+23°26′=51°16′ с.ш.\varphi=90°-61°10'+23°26'=51°16'\,с.ш.

Местное время — это среднее солнечное время, а местное время Гринвича — это всемирное время. Воспользовавшись соотношением, связывающим среднее солнечное время Tм,T_м, всемирное время T0T_0 и долготу λ,λ, выраженную в часовой мере получим:

λ=Tм−T0;\lambda=T_м-T_0;

λ=12 ч 00 мин−8 ч 40 мин=3 ч 20 мин в.д.\lambda=12\,ч\,00\,мин-8\,ч\,40\,мин=3\,ч\,20\,мин\,в.д.

Ответ: φ=51°16′ с.ш.;λ=3 ч 20 мин в.д.\varphi=51°16'\,с.ш.; \lambda=3\,ч\,20\,мин\,в.д.