Геонавигационная информация

Не использовать фреймы при просмотре страницы

0.3. Движение Земли и системы измерения времени

•   Движение Земли в инерциальном пространстве включает в себя следующие составляющие: суточное вращение вокруг своей оси, годовое движение вокруг Солнца, прецессию оси, движение вместе с солнечной системой.

•   Угловая скорость вращения Земли вокруг своей оси составляет 15,04107⁰ в час, нестабильность которой оценивается величиной 10^-8. Вокруг Солнца Земля движется по эллиптической орбите с максимальной скоростью 57’2 в сутки в афелие (152 млн. км в июле). Среднее расстояние от Земли до Солнца равно 149500000 км при эксцентриситете эллипса орбиты 0.01673, средняя скорость – 30 км/с. Перемещаясь по орбите вместе с Землёй, наблюдатель, не ощущая своего собственного движения, видит перемещение Солнца относительно звёзд. Большой круг небесной сферы, то есть сферы произвольного радиуса с центром в точке наблюдения, по которому происходит годовое видимое движение Солнца, называется эклиптикой. Ось суточного вращения Земли наклонена к плоскости орбиты годового вращения Земли под углом 66⁰33’. Поэтому угол между плоскостью эклиптики и плоскостью небесного экватора составляет 23⁰27’. Небесный экватор (пересечение плоскости небесного экватора с небесной сферой) пересекается с эклиптикой в точке весеннего  (21 марта) и осеннего W (23 сентября) равноденствия. При движении по эклиптике за полный оборот Солнце проецируется последовательно на двенадцать созвездий, образующих пояс Зодиака. Так как Земля не является сферой, то силы тяготения Солнца и Луны создают момент, стремящийся повернуть ось вращения Земли, что приводит к её прецессии. Ось вращения Земли описывает от востока к западу коническую поверхность вокруг перпендикуляра к плоскости орбиты с периодом около 25800 лет. Из-за прецессии точки весеннего и осеннего равноденствия смещаются за год на 57’,25.

•   Кроме прецессии ось Земли совершает короткопериодические колебания, самое значительное из которых имеет период около 18,6 года и амплитуду угловых отклонений около 7- 9”.

•   Вместе с солнечной системой Земля совершает спиралевидное движение, совершая один оборот вокруг центра галактики за 180 млн. лет с тангенциальной скоростью около 250 км/с.

• Обеспечение безопасности и регулярности полётов невозможно без хорошо организованной единой службы времени. Для измерения времени пользуются наиболее стабильными естественными или искусственно создаваемыми периодическими процессами. Вращение Земли вокруг своей оси и движение Земли вокруг Солнца дают две основные единицы измерения времени – сутки и год.

•   Звёздными сутками называют промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия (кульминация – прохождение через небесный меридиан), а за начало отсчета местного звёздного времени S принимают момент её верхней кульминации. Звёздные сутки разбиты на звёздные часы, минуты, секунды, которые могут быть выражены в угловой мере, исходя из того, что 24 часа соответствуют 360⁰. Вследствие смещения точки весеннего равноденствия из-за прецессии земной оси звездные сутки короче периода вращения Земли вокруг своей оси на 0.0084 с. Точка весеннего равноденствия на небесной сфере ничем не отмечена, поэтому непосредственное измерение звёздного времени невозможно. Обычно звёздные хронометры проверяют по верхней кульминации какой-либо звезды, положение которой относительно точки весеннего равноденствия, определяемое прямым восхождением a, известно. Тогда для момента верхней кульминации S = a, а в любой другой момент S = a + t, где t – местный часовой угол звезды.

•   Если звёздное время определяется на начальном, гринвичском меридиане, то это время называют гринвичским временем (обозначается S_гр).

•   Звёздным годом называется промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через одну и ту же точку небесной сферы, и он равен 265,2564 средних суток. Промежуток времени между последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия называется тропическим годом, и он равен 365,2422 средних суток.

•   Звёздное время широко используют в авиационных навигационных системах, так как звёздные сутки практически постоянны, а способы его определения достаточно просты. Однако для повседневного использования звёздное время неудобно, так как оно не связано с Солнцем, Солнце перемещается относительно звёзд примерно на 1⁰ в сутки. Таким образом, звёздные сутки короче солнечных примерно на 4 мин. Вследствие этого начало звёздных суток смещается: например, весной оно будет ночью, а зимой днём. Так как вся деятельность человека тесно связана с естественной освещенностью, то целесообразно измерение времени производить по Солнцу.

•   Истинными солнечными сутками называется промежуток времени между двумя последовательными нижними кульминациями центра солнечного диска на одном и том же географическом меридиане. Время, прошедшее от момента нижней кульминации центра солнечного диска на одном и том же географическом меридиане. Время, прошедшее от момента нижней кульминации Солнца (истинная полночь) до любого другого его положения, выраженное в долях истинных солнечных суток (часах, минутах, секундах), называется истинным солнечным временем T©, которое в любой момент равно часовому углу Солнца t©, выраженному в единицах времени, плюс 12 ч. Однако вследствие неравномерного движения Солнца по эклиптике и наклона эклиптики к экватору истинные солнечные сутки имеют разную продолжительность в течение года: максимальная разница в продолжительности истинных солнечных суток примерно 51 с.

•   Для устранения этого неудобства введено понятие среднего Солнца и солнечного времени. Среднее Солнце – это фиктивная точка на небесной сфере, равномерно движущаяся по небесному экватору (а не по эклиптике) и совершающая полный оборот за тропический год. Средними солнечными сутками называют промежуток времени между двумя последовательными нижними кульминациями среднего Солнца. Их продолжительность совпадает со средней продолжительностью истинных солнечных суток за год. Среднее время T_m на данном меридиане равно часовому углу t_m среднего Солнца, выраженному в единицах времени, плюс 12 ч.:

T_m = t_m + 12 ч.

•   Среднее время, так же как и звёздное, не может быть измерено непосредственно, и его определяют через истинное солнечное время. Разность между средним и истинным солнечным временем в один и тот же момент называется уравнением времени E = T_m - T©, откуда T_m = T© + E. Зная величину E и измерив T©, можно определить T_m. Величины E вычисляются с достаточно высокой точностью и могут быть заданы графически, таблично или в виде интерполяционных формул. Разность истинного и среднего солнечного времени четыре раза в году равна нулю, а в течение года лежит в пределах от –26,4 до +14,4 мин. Время, измеренное на данном географическом меридиане, одинаковое для всего меридиана, называется местным временем. Пользование им создаёт значительные неудобства, что привело к появлению в 1870 году поясного времени. Система поясного времени предусматривает разделение всей земной поверхности меридианами на 24 пояса по 15⁰ каждый. За средний меридиан начального, нулевого пояса принят гринвичский. На территории всего часового пояса устанавливается единое время, равное местному среднему солнечному времени среднего меридиана данного часового пояса T_n. Для удобства пользования поясным временем границы часовых поясов проходят не строго по меридианам, а по государственным, административным границам или естественным рубежам.

•    Чтобы закрепить усвоенный материал, пожалуйста, пройдите следующий тест

• Чтобы перейти в начало страницы, нажмите СЮДА!