Время в астрономии

Почему в часе 60 минут, в минуте – 60 секунд, а в сутках – 24 часа?

Сразу оговоримся, что изложенное ниже во многом является личными предположениями автора, сделанными на основе исторических сведений. Если у наших читателей появятся уточнения или вопросы, мы будем рады видеть их в обсуждениях.

Древним народам нужна была какая-то основа, чтобы строить свои системы счисления. В Вавилоне за такую основу было взято число 60. 

Именно благодаря шестидесятеричной системе счисления, придуманной шумерами и позже распространившейся в Древнем Вавилоне, окружность содержит 360 градусов, градус – 60 минут, а минута – 60 секунд.

Год можно представить в виде окружности, содержащей 360 градусов. Возможно, число 360 в данном контексте взялось оттого, что в году 365 дней, и эту цифру просто округлили до 360.

Когда-то самой короткой единицей измерения времени был час. Древние вавилоняне были сильными математиками и решили ввести меньшие единицы времени, используя свое любимое число 60. Поэтому, в часе 60 минут, а в минуте 60 секунд.

Но почему день делится на 12 часов? За это нужно сказать спасибо древним египтянам и их двенадцатиричной системе.  День и ночь делились на 12 раных частей, считаясь разными царствами бытия. Скорее всего, первоначально использование числа 12 связано с количеством оборотов Луны вокруг Земли за год.

Причины неравномерности истинного солнечного времени

У Птолемея можно найти две основные причины, приводящие к неравномерности солнечного времени:

В этом тексте 2 века нашей эры видим, что уже древние астрономы, несмотря на ошибочную (геоцентрическую) модель движения планет, смогли правильно установить две причины, оказывающие влияние на неравномерность солнечных суток: наклон земной оси и неравномерность движения Солнца (читай Земли) относительно звезд.

Наклон земной оси

Во время солнцестояний солнце движется почти параллельно небесному экватору и его скорость перемещения практически полностью вычитается из суточного движения небесной сферы.Поэтому вблизи солнцестояний продолжительность солнечных суток максимальна. Во время равноденствий солнце движется под максимальным углом к небесному экватору и скорость его перемещения вычитается из суточного движения в наименьшей степени. Это укорачивает продолжительность солнечных суток. График синусоиды выражающей влияние наклона оси имеет период пол года и проходит в нулевой точке близко к периодам солнцестояний и равноденствий.

Эксцентриситет орбиты Земли

Земля движется вокруг Солнца по эллипсоидальной орбите в одном из фокусов которой находится Солнце. Согласно второму закону Кеплера, скорость движения Земли в ближайшей точке к Солнцу (перигелии) максимальна. В противоположной точке (афелии) — минимальна. Соответственно в перигелии солнечные сутки удлиняются больше всего, в афелии — укорачиваются. На графике составляющей эксцентриситета орбиты точки близкие к нулю соответствуют афелию и перигелию орбиты Земли. Период этого графика один год.

Сколько времени длится восход солнца

Сначала, о некотором противоречии, на которое часто указывают дотошные любители астрономии. А именно: в справочниках по астрономии дан видимый диаметр Солнца в 30′, и в то же время присутствует фраза о том, что свой видимый диаметр Солнце проходит за 4 минуты. Далее, любители делят число минут в сутках (1440) на 360 градусов и в результате получают 4 минуты. Из чего делается вывод, что видимый диаметр Солнца равен 1 градусу. На лицо — явное противоречие,- диаметр Солнца равен и 30 минутам и 1 градусу.

Где же правда ? А правда состоит в том, что видимый диаметр Солнца — это Угол, под которым Солнце видно с Земли невооруженным глазом. А время, за которое Солнце проходит свой видимый диаметр — это Угловая Скорость вращения Земли. И любая точка небесной сферы, кроме Полюсов, движется с угловой скоростью 1 градус за 4 минуты. И это просто (или не просто) совпадение, что Солнце проходит свой видимый диаметр тоже за 4 минуты. Но нельзя из угловой скорости получить видимый диаметр. Если представить себе, что Земля будет вращаться в два раза быстрее, то Солнце будет проходить свой видимый диаметр уже не за 4, а за 2 минуты. Но видимый диаметр Солнца останется по прежнему равным 30′.

Теперь о том, за какое же время Солнышко выходит из-за горизонта.

Этот вопрос, почему-то, нигде не рассматривается. То ли ответ на него слишком очевиден, то ли ответа никто не знает. То ли — одно из двух, как говорят в Одессе.

Существует масса примеров с формулами расчета Времени Восхода или Заката Солнца,- от справочников по математике до форумов по астрономии.

Но вот относительно скорости Восхода или Заката — полный штиль.

Попытаемся разобраться в этом вопросе.

А разбираться удобнее, расположившись несколько южнее Экватора. (Можно и севернее, — дело вкуса)

Важно, что плоскость движения Солнца перпендикулярна земной оси. В итоге, приходим к простому геометрическому построению

Что получается? Солнце действительно проходит свой видимый диаметр за 4 минуты, и это и является Продолжительностью Восхода. Но, только в одном случае,- если Наблюдатель находится точно на Экваторе. Тогда Солнце восходит перпендикулярно линии горизонта. А во всех остальных случаях Солнце восходит под углом, меньшим 90 градусов и за время, большее, чем 4 минуты. Большее на величину delta. Эту «добавку» легко вычислить из прямоугольного треугольника, образованного линией горизонта, линией движения Солнца и прямой, соединяющей центры Солнца и Земли. Добавка delta равна разности гипотенузы этого треугольника и радиуса Солнца. Выразив радиус Солнца в минутах (4:2) получим

delta = 2 : COS(угла O) — 2

А угол O — это не что иное, как Широта места наблюдения. В итоге, время Восхода Солнца в минутах равно

T = 4 + 2 : COS(широты) — 2

Формула специально не приведена к более простому виду, чтобы был виден принцип расчета продолжительности Восхода: 4 минуты плюс delta

Для некоторых точек наблюдения Время Восхода равно

для Москвы (55,5 СШ) — 5 минут и 29 секунд для Одессы (46,4 СШ) — 4 минуты и 53 секунды для Экватора — 4 минуты для широты 66,6 (Полярный круг) — 7 минут Санкт-Петербург (59,5 СШ) — 6 минут остров Тенерифе (28,5 СШ) — 4 минуты и 16 секунд г. Бийск (52,5 СШ) — 5 минут и 15 секунд

На службе людей и богов

Египетские земледельцы заметили, что приблизительно в дни долгожданного разлива Нила на утреннем небосклоне загорается яркая звезда — Сотис, или, как мы ее называем теперь, Сириус. А появление Сотис совпадало с днем летнего солнцестояния. Египетские мудрецы, достигшие изумительной для тех времен точности в наблюдениях, высчитали, что от одного летнего солнцестояния до другого, то есть между двумя разливами Нила, проходит 365,25 суток. Но в календарном египетском году было ровно 365 дней: официальный календарь каждый год «обворовывал» египтян на 6 часов. Составители календаря пошли на это умышленно, потому что их календарь служил не только людям, но и богам.

365 дней календарного года были разделены на 12 месяцев, по 30 дней. В конце каждого года добавлялись пять праздничных дней, и каждый из них был посвящен определенному богу. Вот эти боги и сбивали все астрономические расчеты. За четыре солнечных года неучтенная четверть суток вырастала почти до суток, отдаляя день разлива Нила, восхода Сотис и летнего солнцестояния. С годами число неучтенных суток росло, и наступал такой момент, когда их набиралось 365, когда календарь обгонял время на целый год. Вместе с началом года блуждали по времени и праздники в честь тех или иных богов, обходя постепенно все дни года. По мнению жрецов, каждому из богов было лестно, что в конце концов любой день года бывал посвящен ему. И всякие попытки исправить календарь, остановить его «блуждание» наталкивались на непримиримую фанатичность священнослужителей. В первом тысячелетии до нашей эры египетские жрецы даже ввели в ритуал коронации клятву, в которой цари обязывались не делать ни одного нарушения в календаре, не вставлять ни одного дня и считать в году ровно 365 дней. Попытка календарной реформы все же была. Царь Эвергет ввел високосный год — и египетский календарь был «остановлен». Но требования жрецов оказались сильнее здравого смысла. Исправленный календарь умер вместе с Эвергетом. Гражданский год продолжал упрямо блуждать по времени.

Время — это иллюзия

Возможно, вы когда-нибудь слышали от вашего учителя физики, преподавателя естественных наук или энергичного гостя на «модном» официальном приеме, что время нереально. И хотя это утверждение по своей природе необязательно неверно, основной принцип, который лежит в его основе (и порой называется B-теорией времени), .

Говоря более конкретно, наш опыт времени (прошлого, настоящего и будущего) больше связан с нашими собственными субъективными ощущениями, чем с какой-либо фундаментальной особенностью существования.

Большинство современных физиков поддерживают эту точку зрения, утверждая, что время, которое мы воспринимаем нашим человеческим разумом на местном уровне, значительно отличается от изначального поведения времени в масштабе Вселенной.

Эра — система летоисчисления

Но, несмотря на тончайшие способы измерения времени, выработанные современной наукой, понятие это остаётся загадочным и трудноопределимым. Понятие времени в геологии, истории измеряется совершенно иначе. В основе всех календарных систем лежит наука хронология. Самым важным, определяющим понятием в этой науке является начальная дата системы летоисчисления, и последующая система — то, что называется эрой.

И вот здесь начинается невероятное разнообразие. У многих народов своё понимание эры. Например в Китае и Японии эра определялась периодом правления той или иной императорской династии, в Италии она определялась периодом правления римских императоров. Существует даже мнение, что само слово «эра» произошло от сочетания начальных букв латинской фразы “Ab exordio regni Augusti” – «От начала воцарения Августа». Современное летоисчисления во многих странах ведётся от даты Рождества Христова, а народы Востока, исповедующие ислам, начинают летоисчисление с Хиджры, момента переселения Мухаммеда и его приверженцев из Мекки в Медину.

Календарные времена года

По календарю год делится на весну, лето, осень и зиму. Каждый из этих сезонов состоит из 3 месяцев. Не все месяцы равны по длине – апрель, сентябрь, июнь и ноябрь имеют по 30 дней каждый, а февраль состоит из 28 или 29 дней, в зависимости от того, является ли год високосным или нет. Все остальные месяцы содержат по 31 дню.

Календарные времена года начинаются с первого числа месяцев декабрь, март, июнь и сентябрь.

Весна и осень занимают промежуточное положение. В течение весны постепенно становится теплее и дни становятся длиннее. Осенью же, наоборот, дни становятся короче, постепенно холодает и темнеет.

Год начинается 1 января и заканчивается 31 декабря.

Истинное и среднее солнечное время в астрономии

Солнечное время бывает истинным и средним. Зависит это того, по какому Солнцу его определяют.

Истинные солнечные сутки это время оборота Земли касательно Солнца.Началом таких суток принято считать истинную полночь, то есть период нижней кульминации Солнца.

Солнечне часы

Передвижение солнца неравномерно. В результате этого, солнечные сутки 22 декабря длиннее, чем 23 сентября почти на одну минуту. Но такая неточность неудобна для расчёта.

В нашей жизни сутки составляют 24 часа. Как правило, измеряют всё в секундах. Кроме того, для определения времени человек различает утро, день, вечер и ночь. Это зависит, прежде всего, от того, где расположено Солнце относительно отдельного меридиана.

А вот средние солнечные сутки используются для точного определения времени.Это время между двумя относительными кульминациями среднего экваториального Солнца на одном меридиане. Лучше сказать, что средние солнечные сутки соответствуют среднему значению истинных солнечных.

Эклиптическое Солнце размеренно двигается со средней скоростью Солнца. Сходятся они примерно 3 января и 4 июля.Экваториальное также равномерно, но совпадает с эклиптическим солнцем в точке весеннего равноденствия. Среднее экваториальное солнце постоянно и равномерно относительно истинному солнечному времени.

Эклиптика

Что такое время. Классическая физика

Классическая физика сложилась до возникновения теории относительности Эйнштейна и квантовой теории. Согласно классической концепции времени, время – непрерывная величина, которая не определяется чем-либо и является априорной характеристикой мира. Время – основное условие протекания каких-либо процессов в мире. Такое время одинаково течет для всех процессов и во всех точках мира, при этом нет ничего, что способно повлиять на ход времени. Несмотря на то, что тела и процессы могут ускоряться и замедляться, течение времени равномерно. В связи с этим с точки зрения классической физики время называют абсолютным. Эти свойства времени описал Исаак Ньютон в своем труде «Математические начала натуральной философии» 1687-го года.

«Математические начала натуральной философии» Исаака Ньютона

В классической механике переход от одной системы отсчета (инерциальной) к другой описывается так называемыми преобразованиями Галилея. Уравнения механики Ньютона по отношению к данным преобразованиям являются инвариантными, из чего выплывает абсолютность времени.

Время замедляется, и мы можем это видеть

Одна из давних проблем физики связана с существованием тёмной энергии. Мы можем видеть эффекты от этой энергии, но понятия не имеем, что она такое.

Команда профессоров из Испании считает, что все усилия по поиску тёмной энергии оказались напрасны просто потому, что её не существует. Они полагают, что все эффекты тёмной энергии можно объяснить альтернативной идеей, что на самом деле мы видим замедление времени перед его возможной остановкой.

Возьмём астрономическое явление, известное как «красное смещение». Когда мы видим звёзды, светящиеся красным светом, мы знаем, что они ускоряются. Группа испанских профессоров объясняет феномен ускорения Вселенной не как результат присутствия в ней тёмной энергии, а как иллюзию, созданную замедлением времени.

У света времени достаточно для того, чтобы дойти до нас. И когда это наконец происходит, время замедляется, создавая иллюзию того, что всё вокруг ускоряется. Время останавливается чрезвычайно, невообразимо медленно, но если учесть обширность космического пространства и его умопомрачительные расстояния, то получится, что мы можем видеть, как замедляется время, просто глядя на звёзды.

Специфические свойства пространства-времени

В биологических системах существуют специфические свойства пространства-времени: Асимметрия в расположении атомов в молекулах белков и нуклеиновых кислот, присущие организму временные ритмы и темпы изменений внутри организменных и надорганических биосистем, взаимосвязь и синхронизация ритмов друг с другом и с вращением Земли вокруг своей оси и сменой времен года.

Точно так же в обществе существуют специфические пространственные отношения между его элементами, собственные ритмы и темпы изменений в различных сферах общественной жизни, проявляется ускорение темпов развития с прогрессом науки и техники.

Но во всех этих и других системах проявляются вышеупомянутые общие свойства пространства и времени и большинство их общих свойств.

Календарь

Главное назначение календаря — дать простой способ привязывать события к последовательности дней и легко фиксировать в одном и том же сезоне начало года. Если бы календарный год был постоянно равен 365 суткам, его начало всегда опережало бы начало истинного года на 5 ч 48 мин, и день Нового года проходил бы через все времена года за период около 1508 лет. Но такой год, некогда применявшийся в Египте, лишает календарь удобства. Поэтому в календаре чередуются годы продолжительностью 365 дней и 366 (високосные).

В римском календаре, введенном Юлием Цезарем, високосный год включается раз в четыре года. Персы в XI в. делали високосным годом каждый четвертый год семь раз подряд, а восьмой раз заменяли високосным лишь пятый год. В григорианском календаре (по новому стилю) метод несколько менее точен, чем у персов, но позволяет проще переводить годы и века в дни, а это и является одним из главных назначений календаря: он состоит в том, чтобы считать високосным каждый четвертый год, исключая его в конце каждого века, кроме каждого четвертого столетия. Средняя длина григорианского года равна 365,242500 суток, что на 0,0002581 суток — на 22 секунды — длиннее истинного года. Но если, следуя аналогии такого способа, исключать еще один високосный год каждые четыре тысячи лет, то длина года настолько приблизится к его длине, определенной из наблюдений, что можно пренебречь их разностью, учитывая к тому же, что длина года не совсем постоянна.

На протяжении всей истории человечества времени отводилась важная роль. Время в астрономии, как и в любой сфере, играет важную и интересную роль. В своем роде, это продолжительность любого действия, оценка самой жизнидеятельности. Представьте, если бы его не было, то как бы мы определяли все вокруг.

Сутки Земли

9.6. Системы счета времени

Местное время — это время, измеренное на данном географическом меридиане.

Разность любых местных времен на двух меридианах в один и тот же физический момент, равна разности долгот этих меридианов:

(16)

(17)

(18)

Всемирное время UT — местное среднее солнечное время гринвичского (

(19)

Поясное время. В 1884 г. введена поясная система счета среднего времени. Счет времени ведется только на 24 основных географических меридианах, расположенных друг от друга по долготе точно через 15 o начиная с нулевого меридиана. Границы поясов отстоят, как правило, на

NT

Декретное время. В 1930 г. декретом правительства СССР стрелки часов переведены на 1 час вперед относительно поясного времени:

Это время и называется декретным временем.

Летнее время. В 1981 г. в СССР, по примеру большинства стран мира, было введено еще и летнее время, на 1 час опережающее декретное. Летнее время вводится с последнего воскресенья марта по последнее воскресенье октября:

Таким образом, то время, которое мы называем московским, зимой является декретным временем второго часового пояса и опережает всемирное время UT на 3 часа. Летом отличие от гринвичского времени составляет 4 часа.

Современные представления о пространстве и времени

Ранее мы выяснили, какие из свойств пространства и времени являются универсальными (общезначимыми), а какие — специфическими (их универсальность не доказана). Отнесение к специфике некоторых свойств пространства и времени еще не означает, что где-то в опыте встречаются исключения. Однако логика стремительного развития естественных наук в прошлом веке показывает, что такие открытия возможны.

Есть основания полагать, что на глубинных уровнях микромира пространство и время прерывны и, подобно материи, квантованы, то есть состоят из неделимых «порций». Предполагаемые кванты пространства могут иметь размер порядка 10-33 см (на порядок планковской длины, которая характеризует масштаб квантовых свойств), но до вхождения в мир таких масштабов современной науке еще далеко.

В настоящее время однонаправленность времени из прошлого в будущее не считается универсальным свойством. Таким образом, в модели «пульсирующей Вселенной» предполагается, что наблюдаемое в настоящее время расширение Вселенной может быть заменено сжатием при определенных условиях. И в математических уравнениях, описывающих эту фазу его эволюции, время поменяет свой знак с положительного на отрицательный, то есть «потечет вспять». Есть и ряд других явлений, парадоксальных с нашей точки зрения.

Специальная относительность объединила пространство и время в единый четырехмерный пространственно-временной многогранник (spacetime). СТО установила зависимость свойств пространства-времени от скорости тел.

Общая относительность (ОО) привела к утверждению о пространстве-времени. Его общий смысл заключается в следующем: метрические свойства пространства-времени определяются распределением и движением гравитационных масс материи, и наоборот, гравитационные силы в любой точке пространства зависят от его метрики. Пространство и время существуют не «сами по себе», а в тесной зависимости от свойств материи.

На странице рефераты по философии вы найдете много готовых тем для рефератов по предмету «Философия».

Здесь темы курсовых работ по философии

Читайте дополнительные лекции:

1. Постпозитивизм
2. Духовная жизнь общества
3. Механистическая картина мира — Природа в учении английских материалистов 17 века
4. Развитие высшего инженерного образования (конец ХIХ в. – начало ХХ в.)
5. Тождество субъекта и объекта в системе Шеллинга
6. Сильные и слабые стороны буддизма
7. Тринитарные споры в свете философии
8. Перспективы идеологии
9. Классическая концепция истины. Доказательство, объяснение и понимание и их роль в познании
10. Александрийская школа

Время может существовать в другом месте

Все больше ученых считают, что наша Вселенная является лишь одной из множества. Так гласит теория Мультивселенной. Одни ученые предсказывают, что эти вселенные могут быть идентичными или лишь слегка отличаться от нашей, в то время как другие представляют их совершенно уникальными.

В первом случае время, скорее всего, существует и ведет себя так же, как и в нашей Вселенной. Но если вселенная радикально отличается от той, в которой живем мы с вами, в ней может существовать нечто подобное времени или, быть может, что-то еще более ошеломляющее и экзотическое. При таком раскладе почти невозможно представить, как будет функционировать подобная вселенная.

Звездные и солнечные сутки

Солнечные сутки примерно на 4 минуты длиннее звездных, потому что Земля одновременно вращается вокруг оси и обращается вокруг Солнца.

Чтобы самостоятельно определить продолжительность оборота Земли, нужно смастерить визир-прицел из двух гвоздей, вбитых в доску, и установить его на штативе. Далее как можно точнее навести визир на любую звезду, зафиксировать его положение и, отметив и записав время начала наблюдений, оставить прибор неподвижным на сутки. Вместо визира с еще большим успехом можно использовать телескоп или зрительную трубу, так же надежно закрепленные. Через 23 ч 56 мин (это и есть продолжительность оборота Земли — сутки) Земля, сделав оборот вокруг оси, сама нацелит визир на ту же звезду.

Обелиск и гномон в Карнакском храме в Луксоре, Египет

Солнечные сутки подобны «лунным». Вследствие движения вокруг Земли Луна каждые сутки смещается на фоне звезд на 13°, и Земля доворачивается до полного оборота относительно Луны еще 50 мин. Вследствие движения Земли вокруг Солнца оно для земного наблюдателя тоже смещается на фоне звезд — на 1° за сутки. А скорость вращения Земли — 1° в 4 мин. Потому-то Земля и завершает оборот относительно Солнца с опозданием на 4 мин.

За сутки звездный и солнечный обороты Земли расходятся на 4 мин, за месяц — на 120 мин за год — на 24 ч. Так же расходятся и часы, отмеряющие звездное и солнечное время. В году звездных суток на одни больше, чем солнечных. И только раз в год, а именно в момент осеннего равноденствия, звездное время совпадает с солнечным.

Пражские куранты, или орлой. Это старейшие до сих пор работающие астрономические часы. Циферблат показывает старочешское, вавилонское, центральноевропейское и звездное время, время восхода и захода Солнца, положение Солнца и Луны среди созвездий, входящих в зодиакальный круг, и фазы Луны

Человек живет днями и ночами, он живет солнечными сутками. Но в любой обсерватории есть часы, которые идут по звездному времени — каждые сутки на 4 мин вперед. Они нужны для организации наблюдений. По нижнему краю звездной карты проставлены часы и минуты. Это — прямое восхождение светил. Прямое восхождение Сириуса — 6 ч 45 мин. Это означает, что в указанное время по звездным часам в любой день года Сириус оказывается точно на юге, на меридиане. Взглянув на звездные часы и на карту, легко сообразить, какие звезды сейчас удобны для наблюдения.

Часовщик может отрегулировать механический будильник, заставив его спешить на 4 мин в сутки, т. е. идти по звездному времени. А в ежегодных астрономических календарях есть таблица «Звездное время в среднюю полночь», позволяющая правильно поставить стрелки звездных часов.