Stocarea și transmiterea astronomiei în timp exact. Astronomie (educatie suplimentara)_11

Sunt fericit să trăiesc exemplar și simplu:
Ca soarele - ca un pendul - ca un calendar
M. Ţvetaeva

Lecția 6/6

Subiect Bazele măsurării timpului.

Ţintă Luați în considerare sistemul de numărare a timpului și legătura acestuia cu longitudinea geografică. Dați o idee despre cronologie și calendar, determinând coordonatele geografice (longitudine) zonei pe baza observațiilor astrometrice.

Sarcini :
1. Educațional: astrometrie practică despre: 1) metode astronomice, instrumente și unități de măsură, numărare și stocare a timpului, calendare și cronologie; 2) determinarea coordonatelor geografice (longitudine) zonei pe baza observatiilor astrometrice. Serviciile Soarelui și ora exactă. Aplicarea astronomiei în cartografie. Despre fenomenele cosmice: revoluția Pământului în jurul Soarelui, revoluția Lunii în jurul Pământului și rotația Pământului în jurul axei sale și despre consecințele acestora - fenomene cerești: răsărit, apus, mișcare vizibilă zilnică și anuală și culmine ale luminarii (Soarele, Luna și stele), schimbând fazele Lunii.
2. Educarea: formarea unei viziuni științifice asupra lumii și a educației ateiste în cursul cunoașterii istoriei cunoașterii umane, cu principalele tipuri de calendare și sisteme cronologice; dezmințirea superstițiilor asociate cu conceptele de „an bisect” și traducerea datelor calendarelor iulian și gregorian; politehnică şi educatia muncii la prezentarea de materiale despre instrumentele de măsurare și stocare a timpului (ceasuri), calendare și sisteme cronologice, precum și despre metode practice de aplicare a cunoștințelor astrometrice.
3. De dezvoltare: formarea deprinderilor: rezolvarea problemelor privind calcularea timpului și a datelor și transferul timpului de la un sistem de stocare și numărare la altul; efectuarea de exerciții de aplicare a formulelor de bază ale astrometriei practice; utilizați o hartă a stelelor în mișcare, cărți de referință și calendarul astronomic pentru a determina poziția și condițiile de vizibilitate a corpurilor cerești și apariția fenomenelor cerești; determinați coordonatele geografice (longitudinea) zonei pe baza observațiilor astronomice.

Știi:
Nivelul 1 (standard)- sisteme de numărare a timpului și unități de măsură; conceptul de amiază, miezul nopții, zi, legătura timpului cu longitudinea geografică; meridianul prim și timpul universal; zonă, locală, ora de vară și de iarnă; metode de traducere; cronologia noastră, apariția calendarului nostru.
al 2-lea nivel- sisteme de numărare a timpului și unități de măsură; conceptul de amiază, miezul nopții, zi; legături între timp și longitudine geografică; meridianul prim și timpul universal; zonă, locală, ora de vară și de iarnă; metode de traducere; atribuirea unui serviciu de timp precis; conceptul de cronologie și exemple; conceptul de calendar și principalele tipuri de calendare: lunar, lunisolar, solar (julian și gregorian) și bazele cronologiei; problema creării unui calendar permanent. Concepte de bază ale astrometriei practice: principii de determinare a timpului și a coordonatelor geografice ale unei zone pe baza datelor de observație astronomică. Cauzele fenomenelor cerești observate zilnic generate de revoluția Lunii în jurul Pământului (modificări ale fazelor Lunii, mișcarea aparentă a Lunii în sfera cerească).

A fi capabil să:
Nivelul 1 (standard)- găsiți ora universală, medie, zonală, locală, de vară, de iarnă;
al 2-lea nivel- găsiți ora universală, medie, zonală, locală, de vară, de iarnă; convertiți datele de la stilul vechi la cel nou și înapoi. Rezolvați probleme pentru a determina coordonatele geografice ale locului și timpului de observație.

Echipament: poster „Calendar”, PKZN, pendul și cadranele solare, metronom, cronometru, ceas cu quartz Globul Pământului, tabele: unele aplicatii practice astronomie. CD- „Red Shift 5.1” (Timp - spectacol, Poveștile Universului = Timp și anotimpuri). Modelul sferei cerești; hartă de perete a cerului înstelat, harta fusurilor orare. Hărți și fotografii ale suprafeței pământului. Tabelul „Pământul în spațiul cosmic”. Fragmente de benzi de film„Mișcarea aparentă a corpurilor cerești”; „Dezvoltarea ideilor despre Univers”; „Cum a infirmat astronomia ideile religioase despre Univers”

Conexiune între subiecte: Coordonate geografice, cronometrare și metode de orientare, proiecție cartografică (geografie, clase 6-8)

Progresul lecției

1. Repetarea a ceea ce s-a învățat(10 min).
O) 3 persoane pe carduri individuale.
1. 1. La ce altitudine în Novosibirsk (φ= 55º) culminează Soarele pe 21 septembrie? [pentru a doua săptămână a lunii octombrie conform PCZN δ=-7º, apoi h=90 o -φ+δ=90 o -55º-7º=28º]
2. Unde pe pământ nu sunt vizibile stele din emisfera sudică? [la Polul Nord]
3. Cum să navighezi pe teren folosind Soarele? [Martie, septembrie - răsărit în est, apus în vest, amiază în sud]
2. 1. Altitudinea de la amiază a Soarelui este de 30º, iar declinarea sa este de 19º. Determinați latitudinea geografică a locului de observare.
2. Cum sunt situate traseele zilnice ale stelelor în raport cu ecuatorul ceresc? [paralel]
3. Cum să navighezi în zonă folosind Steaua Polară? [direcția nord]
3. 1. Care este declinația stelei dacă culminează la Moscova (φ = 56 º ) la o altitudine de 69º?
2. Cum este situată axa lumii în raport cu axa pământului, în raport cu planul orizontului? [paralel, la unghiul de latitudine al locului de observare]
3. Cum se determină latitudinea geografică a unei zone din observații astronomice? [măsoară înălțimea unghiulară a Stelei Polare]

b) 3 persoane la bord.
1. Deduceți formula pentru înălțimea luminii.
2. Traseele zilnice ale luminilor (stelelor) la diferite latitudini.
3. Demonstrați că înălțimea polului ceresc este egală cu latitudinea geografică.

V) Restul pe cont propriu .
1. Care este cea mai mare înălțime atinsă de Vega (δ=38 o 47") în Cradle (φ=54 o 04")? [înălțimea cea mai mare la culmea superioară, h=90 o -φ+δ=90 o -54 o 04 "+38 o 47"=74 o 43"]
2. Selectați oricare în funcție de PKZN stea strălucitoareși notează-i coordonatele.
3. În ce constelație se află astăzi Soarele și care sunt coordonatele lui? [pentru a doua săptămână a lunii octombrie conform PKZN în convocare. Fecioară, δ=-7º, α=13 h 06 m ]

d) în „Red Shift 5.1”
Găsiți Soarele:
- ce informații poți obține despre Soare?
- care sunt coordonatele sale astăzi și în ce constelație se află?
- Cum se schimbă declinația? [descreste]
- care dintre stelele care au propriul nume este cea mai apropiată ca distanță unghiulară de Soare și care sunt coordonatele acestuia?
- dovediți că Pământul se mișcă în prezent pe orbită mai aproape de Soare (din tabelul de vizibilitate - diametrul unghiular al Soarelui crește)

2. Material nou (20 min)
Trebuie să plătească atenția elevilor:
1. Lungimea zilei și a anului depinde de sistemul de referință în care este luată în considerare mișcarea Pământului (dacă este legată de stelele fixe, Soarele etc.). Alegerea sistemului de referință este reflectată în numele unității de timp.
2. Durata unităților de timp este legată de condițiile de vizibilitate (punctele) corpurilor cerești.
3. Introducerea standardului de timp atomic în știință s-a datorat rotației neuniforme a Pământului, descoperită atunci când precizia ceasurilor a crescut.
4. Introducerea orei standard se datorează necesității de coordonare a activităților economice pe teritoriul definit de limitele fusurilor orare.

Sisteme de numărare a timpului. Relația cu longitudinea geografică. Cu mii de ani în urmă, oamenii au observat că multe lucruri din natură se repetă: Soarele răsare în est și apune în vest, vara face loc iernii și invers. Atunci au apărut primele unități de timp - zi, luna, an . Folosind instrumente astronomice simple, s-a stabilit că într-un an sunt aproximativ 360 de zile, iar în aproximativ 30 de zile silueta Lunii trece printr-un ciclu de la o lună plină la alta. Prin urmare, înțelepții caldeeni au adoptat ca bază sistemul de numere sexagesimal: ziua a fost împărțită în 12 nopți și 12 zile. ore , cerc - 360 de grade. Fiecare oră și fiecare grad a fost împărțit la 60 minute , și în fiecare minut - până la 60 secunde .
Cu toate acestea, măsurătorile ulterioare mai precise au stricat fără speranță această perfecțiune. S-a dovedit că Pământul face o revoluție completă în jurul Soarelui în 365 de zile, 5 ore, 48 de minute și 46 de secunde. Luna are nevoie de 29,25 până la 29,85 zile pentru a face ocolul Pământului.
Fenomene periodice însoțite de rotația zilnică a sferei cerești și de mișcarea anuală aparentă a Soarelui de-a lungul eclipticii formează baza diferitelor sisteme de numărare a timpului. Timp- mărimea fizică principală care caracterizează schimbarea succesivă a fenomenelor şi stărilor materiei, durata existenţei acestora.
Scurt- zi, oră, minut, secundă
Lung- an, trimestru, lună, săptămână.
1. "Zvezdnoe„timpul asociat cu mișcarea stelelor pe sfera cerească. Măsurat prin unghiul orar al unui punct echinocțiul de primăvară: S = t^ ; t = S - a
2. "Însorit„timp asociat: cu mișcarea vizibilă a centrului discului Soarelui de-a lungul eclipticii (timpul solar adevărat) sau cu mișcarea „Soarelui mediu” - un punct imaginar care se mișcă uniform de-a lungul ecuatorului ceresc în aceeași perioadă de timp ca și Soarele adevărat (ora solară medie).
Odată cu introducerea standardului de timp atomic și a Sistemului Internațional SI în 1967, secunda atomică a fost folosită în fizică.
Doilea- o mărime fizică egală numeric cu 9192631770 de perioade de radiație corespunzătoare tranziției între nivelurile hiperfine ale stării fundamentale a atomului de cesiu-133.
Toate „timpurile” de mai sus sunt consecvente între ele prin calcule speciale. ÎN viata de zi cu zi se folosește timpul mediu solar . Unitatea de bază a timpului solar sideral, adevărat și mediu este ziua. Obținem secunde siderale, medii solare și alte secunde împărțind ziua corespunzătoare la 86400 (24 h, 60 m, 60 s). Ziua a devenit prima unitate de măsură a timpului în urmă cu peste 50.000 de ani. Zi- perioada de timp în care Pământul face o revoluție completă în jurul axei sale în raport cu un reper.
Zi siderale- perioada de rotație a Pământului în jurul axei sale față de stelele fixe, definită ca intervalul de timp dintre două culmi superioare succesive ale echinocțiului de primăvară.
Zile solare adevărate- perioada de rotație a Pământului în jurul axei sale față de centrul discului solar, definită ca intervalul de timp dintre două culmi succesive cu același nume în centrul discului solar.
Datorită faptului că ecliptica este înclinată față de ecuatorul ceresc la un unghi de 23 de aproximativ 26", iar Pământul se rotește în jurul Soarelui pe o orbită eliptică (puțin alungită), viteza mișcării aparente a Soarelui pe suprafața cerească. sferă și, prin urmare, lungimea zilei solare adevărate se va schimba constant pe parcursul anului: cel mai rapid în apropierea punctelor echinocțiului (martie, septembrie), cel mai lent în apropierea solstițiilor (iunie, ianuarie) Pentru a simplifica calculele de timp, conceptul de zi solară medie a fost introdus în astronomie - perioada de rotație a Pământului în jurul axei sale în raport cu „Soarele mediu”.
Zi solară medie sunt definite ca perioada de timp dintre două culmi succesive ale „Soarelui mediu” cu același nume. Sunt cu 3 m 55,009 s mai scurte decât ziua siderale.
Timpul sideral de 24 h 00 m 00 s este egal cu timpul mediu solar de 23 h 56 m 4,09 s. Pentru certitudinea calculelor teoretice s-a acceptat efemeride (tabulare) o secundă egală cu media secundă solară la 0 ianuarie 1900 la ora echicurente 12, neasociată cu rotația Pământului.

În urmă cu aproximativ 35.000 de ani, oamenii au observat schimbarea periodică a aspectului Lunii - schimbarea fazelor lunare. Fază F corpul ceresc (Lună, planetă etc.) este determinat de raportul dintre cea mai mare lățime a părții iluminate a discului d la diametrul acestuia D: Ф=d/D. Linia terminator separă părțile întunecate și luminoase ale discului luminarului. Luna se mișcă în jurul Pământului în aceeași direcție în care Pământul se rotește în jurul axei sale: de la vest la est. Această mișcare se reflectă în mișcarea vizibilă a Lunii pe fundalul stelelor către rotația cerului. În fiecare zi, Luna se deplasează spre est cu 13,5 o față de stele și completează un cerc complet în 27,3 zile. Așa a fost stabilită a doua măsură a timpului după zi - lună.
Luna lunară siderale (siderală).- perioada de timp în care Luna face o revoluție completă în jurul Pământului în raport cu stelele fixe. Egal cu 27 d 07 h 43 m 11,47 s.
Luna lunară sinodică (calendară).- perioada de timp dintre două faze succesive cu același nume (de obicei luni noi) ale Lunii. Egal cu 29 d 12 h 44 m 2,78 s.
Combinația dintre fenomenele mișcării vizibile a Lunii pe fundalul stelelor și fazele schimbătoare ale Lunii permite navigarea pe lângă Lună pe sol (Fig.). Luna apare ca o semilună îngustă în vest și dispare în razele zorilor ca o semilună la fel de îngustă la est. Să tragem mental o linie dreaptă la stânga semilunii. Putem citi pe cer fie litera „R” - „în creștere”, „coarnele” lunii sunt întoarse spre stânga - luna este vizibilă în vest; sau litera „C” - „îmbătrânire”, „coarnele” lunii sunt întoarse la dreapta - luna este vizibilă în est. În timpul lunii pline, luna este vizibilă în sud la miezul nopții.

Ca urmare a observațiilor privind schimbările în poziția Soarelui deasupra orizontului de-a lungul mai multor luni, a apărut o a treia măsură de timp - an.
An- perioada de timp în care Pământul face o revoluție completă în jurul Soarelui în raport cu un reper (punct).
An sideral- perioada siderală (stelară) a revoluției Pământului în jurul Soarelui, egală cu 365,256320... zi solară medie.
An anomalistic- intervalul de timp dintre două treceri succesive ale Soarelui mediu printr-un punct de pe orbita sa (de obicei periheliu) este egal cu 365,259641... zi solară medie.
An tropical- intervalul de timp dintre două treceri consecutive ale Soarelui mediu prin echinocțiul de primăvară, egal cu 365,2422... zi solară medie sau 365 d 05 h 48 m 46,1 s.

Ora mondială este definită ca ora solară medie locală la meridianul prim (Greenwich) ( Că, UT- Timpul universal). Deoarece în viața de zi cu zi nu puteți folosi ora locală (deoarece în Kolybelka este una, iar în Novosibirsk este diferit (diferit λ )), motiv pentru care a fost aprobat de Conferință la propunerea unui inginer de căi ferate canadian Sanford Fleming(8 februarie 1879 când vorbesc la Institutul Canadian din Toronto) ora standard,împărțind globul în 24 de fusuri orare (360:24 = 15 o, 7,5 o de meridianul central). Fusul orar zero este situat simetric față de meridianul prim (Greenwich). Centurile sunt numerotate de la 0 la 23 de la vest la est. Granițele reale ale centurilor sunt combinate cu granițele administrative ale districtelor, regiunilor sau statelor. Meridianele centrale ale fusurilor orare sunt separate între ele de exact 15 o (1 oră), prin urmare, la trecerea de la un fus orar la altul, ora se schimbă cu un număr întreg de ore, dar numărul de minute și secunde nu se modifică. schimba. Nouă zi calendaristică (și Anul Nou) începe cu linii de dată(linie de demarcație), trecând în principal de-a lungul meridianului de 180 o longitudine estică lângă granița de nord-est Federația Rusă. La vest de linia de dată, data lunii este întotdeauna cu una mai mult decât la est de aceasta. La trecerea acestei linii de la vest la est, numărul calendaristic scade cu unu, iar la trecerea liniei de la est la vest, numărul calendaristic crește cu unu, ceea ce elimină eroarea de numărare a timpului atunci când călătoriți în jurul lumii și mutați oamenii din Est până în emisferele vestice ale Pământului.
Prin urmare, Conferința Internațională Meridian (1884, Washington, SUA) în legătură cu dezvoltarea transportului telegraf și feroviar a introdus:
- ziua începe la miezul nopții, și nu la prânz, așa cum era.
- meridianul prim (zero) de la Greenwich (Observatorul Greenwich de lângă Londra, fondat de J. Flamsteed în 1675, prin axa telescopului observator).
- sistem de numărare ora standard
Ora standard este determinată de formula: T n = T 0 + n , Unde T 0 - timpul universal; n- numărul fusului orar.
Timpul de maternitate- ora standard, schimbată la un număr întreg de ore prin decret guvernamental. Pentru Rusia este egal cu ora zonei, plus 1 oră.
ora Moscovei- timpul de maternitate al celui de-al doilea fus orar (plus 1 oră): Tm = T 0 + 3 (ore).
Ora de vară- ora standard de maternitate, modificată suplimentar cu plus 1 oră prin ordin de guvern pentru perioada de vară pentru a economisi resursele energetice. Urmând exemplul Angliei, care a introdus ora de vară pentru prima dată în 1908, acum 120 de țări din întreaga lume, inclusiv Federația Rusă, implementează ora de vară anual.
Fusurile orare ale lumii și ale Rusiei
În continuare, elevii ar trebui să fie introduși pe scurt în metodele astronomice pentru determinarea coordonatelor geografice (longitudine) unei zone. Datorită rotației Pământului, diferența dintre momentele de începere a prânzului sau climax ( punct culminant. Ce fel de fenomen este acesta?) stele cu coordonate ecuatoriale cunoscute în 2 puncte este egală cu diferența dintre longitudinele geografice ale punctelor, ceea ce face posibilă determinarea longitudinii unui punct dat din observațiile astronomice ale Soarelui și ale altor corpuri de iluminat și, invers, ora locală în orice punct cu o longitudine cunoscută.
De exemplu: unul dintre voi este în Novosibirsk, al doilea este în Omsk (Moscova). Care dintre voi va observa primul punctul culminant al centrului Soarelui? De ce? (rețineți, asta înseamnă că ceasul dumneavoastră funcționează în funcție de ora Novosibirsk). Concluzie- în funcție de locația de pe Pământ (meridian - longitudine geografică), punctul culminant al oricărei stele se observă în timpuri diferite, adică timpul este legat de longitudinea geografică sau Т=UT+λ, iar diferenţa de timp pentru două puncte situate pe meridiane diferite va fi T 1 - T 2 = λ 1 - λ 2.Longitudine geografică (λ ) a zonei este măsurată la est de meridianul „zero” (Greenwich) și este numeric egal cu intervalul de timp dintre aceleași puncte culminante ale aceleiași stele de pe meridianul Greenwich ( UT)și la punctul de observație ( T). Exprimat în grade sau ore, minute și secunde. Pentru a determina longitudinea geografică a zonei, este necesar să se determine momentul de culminare al unui luminator (de obicei Soarele) cu coordonate ecuatoriale cunoscute. Folosind tabele speciale sau un calculator pentru a converti timpul de observație de la media solară la sideral și știind din cartea de referință momentul culminației acestei stele pe meridianul Greenwich, putem determina cu ușurință longitudinea zonei. Singura dificultate în calcule este conversia exactă a unităților de timp de la un sistem la altul. Nu este nevoie să „vizionați” momentul de culminare: este suficient să determinați înălțimea (distanța zenit) a luminii în orice moment în timp înregistrat cu precizie, dar calculele vor fi apoi destul de complicate.
Ceasurile sunt folosite pentru a măsura timpul. Din cele mai simple, folosite în cele mai vechi timpuri, sunt gnomon - un stâlp vertical în centrul unei platforme orizontale cu diviziuni, apoi nisip, apă (clepsidra) și foc, până la mecanic, electronic și atomic. Un standard de timp atomic (optic) și mai precis a fost creat în URSS în 1978. O eroare de 1 secundă apare o dată la 10.000.000 de ani!

Sistem de cronometrare în țara noastră
1) De la 1 iulie 1919 a fost introdus ora standard(decretul Consiliului Comisarilor Poporului din RSFSR din 8 februarie 1919)
2) Înființată în 1930 Moscova (concediu de maternitate) ora celui de-al 2-lea fus orar în care se află Moscova, tradusă cu o oră înainte față de ora standard (+3 la Ora Mondială sau +2 la Ora Europei Centrale) pentru a asigura o parte mai ușoară a zilei în timpul zilei (decretul de Consiliul Comisarilor Poporului din URSS din 16 iunie 1930). Distribuția regiunilor și regiunilor pe fusurile orare se schimbă semnificativ. Anulat în februarie 1991 și repus din nou în ianuarie 1992.
3) Același Decret din 1930 a desființat trecerea la ora de vară în vigoare din 1917 (20 aprilie și întoarcere la 20 septembrie).
4) În 1981, țara a reluat ora de vară. Rezoluția Consiliului de Miniștri al URSS din 24 octombrie 1980 „Cu privire la procedura de calcul a timpului pe teritoriul URSS” este introdusă ora de vară Deplasând ceasul înainte la ora 0 pe 1 aprilie și deplasând ceasul cu o oră înainte pe 1 octombrie, din 1981. (În 1981, ora de vară a fost introdusă în marea majoritate a țărilor dezvoltate - 70, cu excepția Japoniei). Mai târziu, în URSS, traducerile au început să se facă în duminica cea mai apropiată de aceste date. Rezoluția a introdus o serie de modificări semnificative și a aprobat o listă nou compilată a teritoriilor administrative alocate fusurilor orare corespunzătoare.
5) În 1992, prin decret al președintelui, ora maternității (Moscova) a fost restabilită începând cu 19 ianuarie 1992, cu păstrarea orei de vară în ultima duminică a lunii martie la ora 2 a.m. cu o oră înainte, iar pentru ora de iarnă pe ultima duminica din septembrie la ora 3 dimineata acum o ora.
6) În 1996, prin Decretul Guvernului Federației Ruse nr. 511 din 23 aprilie 1996, ora de vară a fost prelungită cu o lună și acum se încheie în ultima duminică a lunii octombrie. În Siberia de Vest, regiunile care se aflau anterior în zona MSK+4 au trecut la ora MSK+3, alăturându-se orei Omsk: regiunea Novosibirsk pe 23 mai 1993 la 00:00, Teritoriul Altai și Republica Altai pe 28 mai 1995 la 4 :00, regiunea Tomsk 1 mai 2002 la 3:00, regiunea Kemerovo 28 martie 2010 la 02:00. ( diferența cu ora mondială GMT rămâne de 6 ore).
7) Din 28 martie 2010, la trecerea la ora de vară, teritoriul Rusiei a început să fie situat în 9 fusuri orare (de la 2 la 11 inclusiv, cu excepția celui de-al 4-lea - regiunea Samara și Udmurtia în martie). 28, 2010 la ora 2 am schimbat ora Moscovei) cu aceeași oră în fiecare fus orar. Granițele fusurilor orare se desfășoară de-a lungul granițelor entităților constitutive ale Federației Ruse, fiecare subiect este inclus într-o zonă, cu excepția Yakutiei, care este inclusă în 3 zone (MSK+6, MSK+7, MSK+8). ), și regiunea Sahalin, care este inclusă în 2 zone ( MSK+7 pe Sahalin și MSK+8 pe Insulele Kurile).

Deci pentru țara noastră iarna T= UT+n+1 h , A vara T= UT+n+2 h

Vă puteți oferi să faceți lucrări de laborator (practice) acasă: Lucrări de laborator„Determinarea coordonatelor terenului din observații solare”
Echipamente: gnomon; cretă (cuietoare); „Calendarul astronomic”, caiet, creion.
Comanda de lucru:
1. Determinarea liniei de amiază (direcția meridianului).
Pe măsură ce Soarele se mișcă zilnic pe cer, umbra gnomonului își schimbă treptat direcția și lungimea. La prânz adevărat, are cea mai scurtă lungime și arată direcția liniei de amiază - proiecția meridianului ceresc pe planul orizontului matematic. Pentru a determina linia amiezii, este necesar dimineața să marcați punctul în care cade umbra gnomonului și să trasați un cerc prin ea, luând gnomonul ca centru. Apoi ar trebui să așteptați până când umbra gnomonului atinge linia cercului a doua oară. Arcul rezultat este împărțit în două părți. Linia care trece prin gnomon și mijlocul arcului de amiază va fi linia de amiază.
2. Determinarea latitudinii și longitudinii zonei din observațiile Soarelui.
Observațiile încep cu puțin înainte de momentul prânzului adevărat, al cărui debut este înregistrat în momentul coincidenței exacte a umbrei din gnomon și a liniei de amiază după un ceas bine calibrat, care funcționează în funcție de timpul de maternitate. În același timp, măsurați lungimea umbrei de la gnomon. După lungimea umbrei l la prânz adevărat până la momentul în care se întâmplă T d în funcție de timpul de maternitate, folosind calcule simple, se determină coordonatele zonei. Anterior din raport tg h ¤ =Н/l, Unde N- înălțimea gnomonului, găsiți înălțimea gnomonului la prânzul adevărat h ¤.
Latitudinea zonei este calculată folosind formula φ=90-h ¤ +d ¤, unde d ¤ este declinația Soarelui. Pentru a determina longitudinea unei zone, utilizați formula λ=12 h +n+A-D, Unde n- numărul fusului orar, h - ecuația timpului pentru o zi dată (determinată conform Calendarului Astronomic). Pentru ora de iarnă D = n+ 1; pentru ora de vara D = n + 2.

Ora exactă

Pentru măsurarea unor perioade scurte de timp în astronomie, unitatea de bază este durata medie a unei zile solare, adică. intervalul de timp mediu dintre cele două culmi superioare (sau inferioare) ale centrului Soarelui. Valoarea medie trebuie utilizată deoarece durata zilei însorite fluctuează ușor pe parcursul anului. Acest lucru se datorează faptului că Pământul se învârte în jurul Soarelui nu într-un cerc, ci într-o elipsă, iar viteza de mișcare a acestuia se modifică ușor. Acest lucru provoacă ușoare nereguli în mișcarea aparentă a Soarelui de-a lungul eclipticii pe tot parcursul anului.

Momentul culminării superioare a centrului Soarelui, așa cum am spus deja, se numește amiază adevărată. Dar pentru a verifica ceasul, pentru a determina ora exactă, nu este nevoie să marchezi pe el exact momentul culmii Soarelui. Este mai convenabil și mai precis să marcați momentele de culminare a stelelor, deoarece diferența dintre momentele de culminare a oricărei stele și Soare este cunoscută cu precizie pentru orice moment. Prin urmare, pentru a determina ora exactă, folosind instrumente optice speciale, ei marchează momentele culmiilor stelelor și le folosesc pentru a verifica corectitudinea ceasului care „stochează” timpul. Timpul determinat în acest fel ar fi absolut exact dacă rotația observată a cerului s-ar produce cu o viteză unghiulară strict constantă. Cu toate acestea, s-a dovedit că viteza de rotație a Pământului în jurul axei sale și, prin urmare, rotația aparentă a sferei cerești, suferă modificări foarte mici în timp. Prin urmare, pentru a „economisi” timpul exact, acum sunt folosite ceasuri atomice speciale, al căror curs este controlat de procese oscilatorii în atomi care au loc la o frecvență constantă. Ceasurile observatoarelor individuale sunt verificate în raport cu semnalele de timp atomice. Compararea timpului determinat de ceasurile atomice și mișcarea aparentă a stelelor face posibilă studierea neregulilor de rotație a Pământului.

Determinarea orei exacte, stocarea acesteia și transmiterea ei prin radio către întreaga populație este sarcina serviciului de ora exactă, care există în multe țări.

Semnale de timp precise prin radio sunt recepționate de navigatorii marinei și ai forțelor aeriene și de multe organizații științifice și industriale care trebuie să cunoască ora exactă. Cunoașterea orei exacte este necesară, în special, pentru a determina longitudinele geografice ale diferitelor puncte de pe suprafața pământului.

Numărarea timpului. Determinarea longitudinii geografice. Calendaristic

Din cursul geografiei fizice a URSS, cunoașteți conceptele de timp local, de zonă și de maternitate și, de asemenea, că diferența de longitudine geografică a două puncte este determinată de diferența de timp local a acestor puncte. Această problemă este rezolvată prin metode astronomice folosind observații stelelor. Pe baza determinării coordonatelor exacte ale punctelor individuale, se cartografiază suprafața pământului.

Pentru a număra perioade mari de timp, oamenii din cele mai vechi timpuri au folosit durata fie a lunii lunare, fie a anului solar, adică. Durata revoluției Soarelui de-a lungul eclipticii. Anul determină frecvența schimbărilor sezoniere. Un an solar durează 365 de zile solare, 5 ore 48 minute 46 secunde. Este practic necomensurat cu ziua și cu lungimea lunii lunare - perioada de schimbare a fazelor lunare (aproximativ 29,5 zile). Aceasta este dificultatea creării unui calendar simplu și convenabil. De-a lungul istoriei de secole a omenirii, au fost create și utilizate multe sisteme de calendare diferite. Dar toate pot fi împărțite în trei tipuri: solare, lunare și lunisolare. Popoarele pastorale din sud foloseau de obicei lunile lunare. Un an format din 12 luni lunare conținea 355 de zile solare. Pentru a coordona calculul timpului de către Lună și Soare, a fost necesar să se stabilească fie 12, fie 13 luni în an și să se introducă zile suplimentare în an. Calendarul solar, care era folosit în Egiptul Antic, era mai simplu și mai convenabil. În prezent, majoritatea țărilor din lume adoptă și un calendar solar, dar unul mai avansat, numit calendar gregorian, despre care se discută mai jos.

La alcătuirea unui calendar, este necesar să se țină cont de faptul că durata anului calendaristic ar trebui să fie cât mai apropiată de durata revoluției Soarelui de-a lungul eclipticii și că anul calendaristic trebuie să conțină un număr întreg de zile solare, deoarece este incomod să începi anul în diferite momente ale zilei.

Aceste condiții au fost îndeplinite de calendarul elaborat de astronomul alexandrin Sosigenes și introdus în anul 46 î.Hr. la Roma de Iulius Cezar. Ulterior, după cum știți, din cursul geografiei fizice, a primit numele de Julian sau stil vechi. În acest calendar, anii sunt numărați de trei ori la rând timp de 365 de zile și se numesc simpli, anul care le urmează este de 366 de zile. Se numește an bisect. Anii bisecți în calendarul iulian sunt acei ani ale căror numere sunt divizibile cu 4 fără rest.

Durata medie a anului conform acestui calendar este de 365 zile 6 ore, i.e. este cu aproximativ 11 minute mai lung decât cel adevărat. Din această cauză, stilul vechi a rămas în urmă cu aproximativ 3 zile la fiecare 400 de ani în urma fluxului real de timp.

În calendarul gregorian (stil nou), introdus în URSS în 1918 și adoptat chiar mai devreme în majoritatea țărilor, anii se termină cu două zerouri, cu excepția anilor 1600, 2000, 2400 etc. (adică cei al căror număr de sute este divizibil cu 4 fără rest) nu sunt considerate zile bisecte. Astfel se corectează eroarea de 3 zile, care se acumulează peste 400 de ani. Astfel, durata medie anul în noul stil se dovedește a fi foarte aproape de perioada revoluției Pământului în jurul Soarelui.

Până în secolul al XX-lea diferența dintre stilul nou și cel vechi (Julian) a ajuns la 13 zile. Întrucât în ​​țara noastră noul stil a fost introdus abia în 1918, pe 7 noiembrie (stil nou) se sărbătorește Revoluția din octombrie, realizată în 1917 la 25 octombrie (stil vechi).

Diferența dintre stilul vechi și cel nou de 13 zile va rămâne în secolul 21 și în secolul 22. va crește la 14 zile.

Noul stil, desigur, nu este complet exact, dar o eroare de 1 zi se va acumula în el abia după 3300 de ani.

Fiecare observație astronomică trebuie să fie însoțită de date despre momentul executării ei. Precizia momentului în timp poate varia, în funcție de cerințele și proprietățile fenomenului observat. De exemplu, în observațiile obișnuite ale meteorilor și stelelor variabile, este suficient să cunoaștem momentul cu o precizie de până la un minut. Observatii eclipsele de soare, ocultările de stele de către Lună și, în special, observațiile mișcării sateliților artificiali de pe Pământ necesită marcarea momentelor cu o precizie de nu mai puțin de o zecime de secundă. Observațiile astrometrice precise ale rotației zilnice a sferei cerești obligă utilizarea unor metode speciale pentru înregistrarea momentelor de timp cu o precizie de 0,01 și chiar 0,005 secunde!

Prin urmare, una dintre principalele sarcini ale astronomiei practice este de a obține timpul precis din observații, de a-l stoca și de a comunica consumatorilor date de timp.

Pentru a păstra timpul, astronomii au ceasuri foarte precise, pe care le verifică în mod regulat determinând momentele culmiilor stelare folosind instrumente speciale. Transmisia de semnale de timp precise prin radio le-a permis să organizeze un serviciu mondial de timp, adică să conecteze toate observatoarele angajate în observații de acest fel într-un singur sistem.

Responsabilitatea Time Services, pe lângă difuzarea de semnale orare precise, include și transmiterea de semnale simplificate care sunt bine cunoscute de toți ascultătorii de radio. Acestea sunt șase semnale scurte, „puncte”, care sunt date înainte de începerea unei noi ore. Momentul ultimului „punct”, precis cu o sutime de secundă, coincide cu începutul unei noi ore. Pasionații de astronomie sunt sfătuiți să folosească aceste semnale pentru a-și verifica ceasurile. Când verificăm ceasul, nu ar trebui să-l resetam, deoarece acest lucru va deteriora mecanismul, iar astronomul trebuie să aibă grijă de ceasul său, deoarece este unul dintre instrumentele sale principale. Trebuie să determine „corecția ceasului” - diferența dintre ora exactă și citirile sale. Aceste corecții trebuie determinate sistematic și înregistrate în jurnalul observatorului; Studiul lor suplimentar va face posibilă determinarea cursului ceasului și studierea lor bine.

Desigur, este indicat să aveți la dispoziție cel mai bun ceas posibil. Ce ar trebui să se înțeleagă prin termenul „ceas bună”?

Este necesar ca ei să-și mențină progresul cât mai precis posibil. Să comparăm două exemple de ceasuri de buzunar obișnuite:

Semnul pozitiv al corecției înseamnă că pentru a obține ora exactă este necesar să adăugați o corecție la citirea ceasului.

Cele două jumătăți ale tabletei conțin înregistrări ale corecțiilor ceasului. Scăzând-o pe cea superioară din corecția inferioară și împărțind la numărul de zile care au trecut între determinări, obținem ciclul de ceas zilnic. Datele de progres sunt date în același tabel.

De ce am numit unele ceasuri rele și altele bune? Pentru primul ceas, corecția este aproape de zero, dar rata sa se modifică neregulat. Pentru al doilea, corecția este mare, dar cursa este uniformă. Primul ceas este potrivit pentru astfel de observații care nu necesită un marcaj de timp mai precis decât la minut. Citirile lor nu pot fi interpolate și trebuie verificate de mai multe ori pe noapte.

Al doilea, „ceasul bun”, este potrivit pentru a face observații mai complexe. Desigur, este util să le verificați mai des, dar le puteți interpola citirile pentru momente intermediare. Să arătăm asta cu un exemplu. Să presupunem că observația a fost făcută pe 5 noiembrie la ora 23:32:46. conform ceasului nostru. Un control de ceas efectuat la ora 17:00 pe 4 noiembrie a dat o corecție de +2 m 15 s. Variația zilnică, după cum se poate observa din tabel, este de +5,7 s. De la ora 17:00 pe 4 noiembrie până în momentul observării au trecut 1 zi și 6,5 ore sau 1,27 zile. Înmulțind acest număr cu ciclul zilnic, obținem +7,2 s. Prin urmare, corecția ceasului în momentul observării nu a fost egală cu 2 m 15 s., ci +2 m. O adăugăm la momentul observării. Așadar, observația a fost făcută pe 5 noiembrie la ora 23:35:80.

Serviciu de timp
Sarcinile unui serviciu de timp precis sunt de a determina ora exactă, de a o putea salva și de a o transmite consumatorului. Dacă vă imaginați că acul ceasului este axa optică a unui telescop îndreptat vertical spre cer, atunci cadranul sunt stelele, una după alta căzând în câmpul vizual al acestui telescop. Înregistrarea momentelor trecerii stelelor prin vizorul telescopului este principiul general al determinării clasice a timpului astronomic. Judecând după monumentele megalitice care au ajuns până la noi, dintre care cel mai faimos este Stonehenge din Anglia, această metodă de serifuri reticulate a fost folosită cu succes încă din epoca bronzului. Însuși numele serviciului de timp astronomic este acum învechit. Din 1988, acest serviciu se numește Serviciul Internațional de Rotație a Pământului http://hpiers.obspm.fr/eop-pc/.
Metoda astronomică clasică de determinare a timpului exact (Timp universal, UT) este asociată cu măsurarea unghiului de rotație al oricărui meridian selectat al Pământului în raport cu „sfera stelelor fixe”. Până la urmă, cel ales a fost meridianul Greenwich. Cu toate acestea, în Rusia, de exemplu, pentru o lungă perioadă de timp Meridianul Pulkovo a fost luat drept meridianul zero. De altfel, orice meridian pe care este instalat un telescop specializat pentru înregistrarea momentelor trecerilor stelare (instrument de trecere, tub zenit, astrolabul) este potrivit pentru rezolvarea primei sarcini a unui serviciu de timp precis. Dar nu orice latitudine este optimă pentru aceasta, ceea ce este evident, de exemplu, datorită convergenței tuturor meridianelor la polii geografici.
Din metoda de determinare a timpului astronomic este evidentă legătura acestuia cu determinarea longitudinilor de pe Pământ și în general cu măsurătorile de coordonate. În esență, aceasta este o singură sarcină de sprijin în timp coordonat (CTS). Complexitatea acestei probleme este de înțeles, a cărei soluție a durat multe secole și continuă să fie cea mai presantă problemă a geodeziei, astronomiei și geodinamicii.
La determinarea UT prin metode astronomice, este necesar să se ia în considerare:

• că „sfera stelelor fixe” nu există, adică coordonatele stelelor („cadranul” ceasului sideral, care determină precizia acestui ceas) trebuie clarificate în mod constant din observații,
• că axa de rotație a Pământului, sub influența forțelor gravitaționale ale Soarelui, Lunii și ale altor planete, efectuează mișcări periodice complexe (precesionale și nutaționale), descrise prin serii de sute de armonici,
• că observațiile au loc de la suprafața Pământului, care se mișcă complex în spațiu și, prin urmare, este necesar să se țină seama de efectele paralactice și de aberație,
• că telescoapele pe care se fac observații UT au propriile erori variabile, în funcție, în special, de condițiile climatice și determinate din aceleași observații,
• că observațiile au loc „în fundul” oceanului atmosferic, ceea ce distorsionează adevăratele coordonate ale stelelor (refracția) adesea într-un mod greu de luat în considerare,
• că axa de rotație în sine „atârnă” în corpul Pământului și acest fenomen, precum și o serie de efecte de maree și efecte cauzate de influențele atmosferice asupra rotației Pământului, sunt determinate din observațiile în sine,
• că rotația Pământului în jurul axei sale, care a servit drept standard de timp până în 1956, are loc neuniform, ceea ce este determinat și din observațiile în sine.

Pentru a urmări cu exactitate timpul, este nevoie de un standard. Standardul ales - perioada de rotație a Pământului - s-a dovedit a nu fi pe deplin de încredere. Ziua solară este una dintre unitățile de bază ale timpului, aleasă cu mult timp în urmă. Dar viteza de rotație a Pământului se modifică pe parcursul anului, motiv pentru care se folosește ziua solară medie, care diferă de cea adevărată cu până la 11 minute. Datorită mișcării inegale a Pământului de-a lungul eclipticii, ziua solară acceptată de 24 de ore este mai lungă pe an cu 1 zi siderale, însumând 23 ore 56 minute 4,091 secunde, în timp ce ziua solară medie este de 24 ore 3 minute 56,5554 secunde.
În anii 1930, a fost stabilită rotația neuniformă a Pământului în jurul axei sale. Denivelările sunt asociate în special: cu încetinirea seculară a rotației Pământului din cauza frecării mareelor ​​de la Lună și Soare; procese nestaţionare în interiorul Pământului. Ziua sideală medie datorată procesiunii axei pământului este cu 0,0084 s mai scurtă decât perioada reală de rotație a pământului. Acțiunea mareelor ​​a Lunii încetinește rotația Pământului cu 0,0023 s la 100 de ani. Prin urmare, este clar că definirea unei secunde ca unitate de timp care constituie 1/86400 dintr-o zi necesita o clarificare.
Anul 1900 a fost luat ca unitate de măsură pentru anul tropical (durata dintre două treceri succesive ale centrului Soarelui prin echinocțiul de primăvară) egală cu 365,242196 zile, sau 365 zile 5 ore 48 minute 48,08 secunde. Prin ea se determină durata unei secunde = 1/31556925,9747 din anul tropical 1900.
În octombrie 1967, la Paris, a 13-a Conferință Generală a Comitetului Internațional de Greutăți și Măsuri determină durata secundei atomice - perioada de timp în care au loc 9.192.631.770 de oscilații, corespunzătoare frecvenței de vindecare (absorbție) de către atomul de cesiu - 133 în timpul unei tranziții rezonante între două niveluri de energie ultrafine ale atomului de stare fundamentală în absența perturbărilor din câmpurile magnetice externe și este înregistrată ca emisie radio cu o lungime de undă de aproximativ 3,26 cm.
Precizia ceasurilor atomice este o eroare de 1 s la 10.000 de ani. Eroare 10-14s.
La 1 ianuarie 1972, URSS și multe țări ale lumii au trecut la standardul de timp atomic.
Semnalele de timp precise transmise prin radio sunt transmise prin ceasuri atomice către definiție precisă ora locală (adică longitudinea geografică - locația punctelor de referință, găsirea momentelor de culminare a stelelor), precum și pentru aviație și navigație maritimă.
Primele semnale de timp au început să fie transmise prin radio de la stația din Boston (SUA) în 1904, din 1907 în Germania, din 1910 la Paris (stația de radio Turnul Eiffel). În țara noastră, de la 1 decembrie 1920, Observatorul Pulkovo a început să transmită un semnal ritmic prin postul de radio din Petrograd „New Holland”, iar din 25 mai 1921 prin postul de radio Moscova octombrie de pe Khodynka. Organizatorii serviciului tehnic radio al vremii din țară au fost Nikolai Ivanovici DNEPROVSKI (1887-1944), Alexander Pavlovich Konstantinov (1895-1937) și Pavel Andreevich Azbukin (1882-1970).
Prin rezoluția Consiliului Comisarilor Poporului din 1924, la Observatorul Pulkovo a fost organizat Comitetul Interdepartamental al Serviciului de Timp, care în 1928 a început să publice buletine cu probleme de sinteză. În 1931, au fost organizate două noi servicii de timp în Institutul de Aviație de Stat și Institutul Central de Cercetare Științifică a Aviației Civile, iar serviciul de timp al Observatorului Tașkent a început activitatea regulată.
În martie 1932, la Observatorul Pulkovo a avut loc prima conferință astrometrică, la care s-a luat decizia: crearea unui serviciu de timp în URSS. În vremurile de dinainte de război, funcționau 7 servicii de timp, iar semnalele de timp ritmice erau transmise prin radio în Pulkovo, Poliția de Stat și Tașkent.
Cele mai precise ceasuri folosite de serviciu (depozitate la subsol la presiune, temperatură etc. constante) au fost ceasul cu două pendul lui Short (precizie ± 0,001 s/zi), F.M. Fedchenko (± 0,0003 s/zi), apoi au început să folosească cuarțul (cu ajutorul lor s-a descoperit rotația neuniformă a Pământului) până la introducerea ceasurilor atomice, care sunt acum folosite de serviciul de timp. Lewis Essen (Anglia), fizician experimental, creator de ceasuri de cuarț și atomice, a creat în 1955 primul standard de frecvență atomică (timp) pe un fascicul de atomi de cesiu, în urma căruia trei ani mai târziu un serviciu de timp bazat pe frecvența atomică. a apărut standardul.
Conform standardului atomic din SUA, Canada și Germania, TAI a fost stabilit de la 1 ianuarie 1972 - valoarea medie a timpului atomic, pe baza căreia a fost creată scara UTC (timp de coordonate universal universal), care diferă de media solară cu cel mult 1 secundă (precizie ±0,90 sec). În fiecare an, UTC este ajustată cu 1 secundă pe 31 decembrie sau 30 iunie.
În ultimul sfert al secolului al XX-lea, obiectele astronomice extragalactice - quasarii - erau deja folosite pentru a determina Timpul Universal. În același timp, semnalul lor radio de bandă largă este înregistrat pe două radiotelescoape separate de mii de kilometri (interferometre radio VLBI - VLBI) într-o scară sincronizată a standardelor de timp și frecvență atomică. În plus, sunt utilizate sisteme bazate pe observații ale sateliților (GPS - Global Positioning System, GLONASS - sistem global de navigație prin satelit și LLS - Laser Locating Satellites) și reflectoare de colț instalate pe Lună (Laser Lunar Locating - LLL).
Concepte astronomice
Timpul Astronomic. Până în 1925, în practica astronomică, începutul zilei solare medii a fost considerat ca fiind momentul culminației superioare (amiaza) a soarelui mediu. Această perioadă a fost numită astronomică medie sau pur și simplu astronomică. Secunda solară medie a fost folosită ca unitate de măsură. De la 1 ianuarie 1925, înlocuit cu Ora Universală (UT)
Timpul atomic (AT - Timpul atomic) a fost introdus la 1 ianuarie 1964. Unitatea de timp este considerată o secundă atomică, egală cu perioada de timp în care au loc 9.192.631.770 de oscilații, corespunzătoare frecvenței de radiație între două niveluri ale structurii hiperfine a stării fundamentale a atomului de cesiu-133 în absența câmpuri magnetice externe. Purtătorii AT sunt peste 200 de standarde de timp și frecvență atomice situate în peste 30 de țări din întreaga lume. Aceste standarde (ceasuri) sunt comparate în mod constant între ele prin intermediul sistemului de satelit GPS/GLONASS, cu ajutorul căruia se derivă scala de timp atomică internațională (TAI). Pe baza unei comparații, se crede că scara TAI nu se abate de la un ceas imaginar absolut precis cu mai mult de 0,1 microsecunde pe an. AT nu este asociat cu metoda astronomică de determinare a timpului, bazată pe măsurarea vitezei de rotație a Pământului, prin urmare, în timp, scările AT și UT ​​pot diverge cu o sumă semnificativă. Pentru a elimina acest lucru, ora universală coordonată (UTC) a fost introdusă la 1 ianuarie 1972.
Ora universală (UT – Universal Time) a fost folosită de la 1 ianuarie 1925 în locul orei astronomice. Numărat din punctul culminant inferior al soarelui mediu pe meridianul Greenwich. De la 1 ianuarie 1956, au fost definite trei scale de timp universale:
UT0 este timpul universal determinat pe baza observațiilor astronomice directe, adică timpul meridianului instantaneu Greenwich, a cărui poziție a planului este caracterizată de poziția instantanee a polilor Pământului;
UT1 este timpul meridianului mediu Greenwich, determinat de poziția medie a polilor Pământului. Diferă de UT0 în corecții pentru deplasarea polului geografic datorită deplasării corpului Pământului în raport cu axa de rotație;
UT2 este un timp UT1 „netezit” corectat pentru schimbările sezoniere ale vitezei unghiulare de rotație a Pământului.
Ora universală coordonată (UTC). UTC se bazează pe scara AT, care, după caz, dar numai pe 1 ianuarie sau 1 iulie, poate fi ajustată prin introducerea unei secunde suplimentare negative sau pozitive, astfel încât diferența dintre UTC și UT1 să nu depășească 0,8 secunde. Scala de timp UTC(SU) a Federației Ruse este reprodusă de Standardul de timp și frecvență de stat și este în concordanță cu scala Biroului de timp internațional UTC. În prezent (începutul anului 2005) TAI - UTC = 32 de secunde. Există multe site-uri de unde puteți obține ora exactă, de exemplu, pe serverul Biroului Internațional de Greutăți și Măsuri (BIPM) http://www.bipm.fr/en/scientific/tai/time_server.html.
Ziua siderale este perioada de timp dintre două culmi succesive cu același nume în punctul echinocțiului de primăvară pe același meridian. Momentul culmii sale superioare este luat drept începutul zilei siderale. Există timp sideral adevărat și mediu în funcție de punctul ales al echinocțiului de primăvară. Ziua sideală medie este egală cu 23 de ore.56 minute 04.0905 secunde din ziua solară medie.
Timpul solar adevărat este un timp neuniform determinat de mișcarea soarelui adevărat și exprimat în fracțiuni dintr-o zi solară adevărată. Neuniformitatea timpului solar adevărat (ecuația timpului) se datorează 1) înclinării eclipticii față de ecuator și 2) mișcării neuniforme a soarelui de-a lungul eclipticii din cauza excentricității orbitei Pământului.
O zi solară adevărată este perioada de timp dintre două culmi succesive cu același nume ale soarelui adevărat pe același meridian. Momentul culmii inferioare (miezul nopții) a adevăratului soare este luat drept începutul adevăratei zile solare.
Timpul solar mediu este un timp uniform determinat de mișcarea soarelui mediu. Folosit ca standard pentru timp uniform pe o scară de o secundă solară medie (1/86400 dintr-o zi solară medie) până în 1956.
Ziua solară medie este intervalul de timp dintre două culmi succesive cu același nume ale soarelui mediu pe același meridian. Momentul culminației inferioare (miezul nopții) a soarelui mediu este luat drept începutul zilei solare medii.
Soarele mediu (ecuatorial) este un punct fictiv pe sfera cerească, care se deplasează uniform de-a lungul ecuatorului cu viteza medie anuală de mișcare a Soarelui adevărat de-a lungul eclipticii.
Soarele ecliptic mediu este un punct fictiv pe sfera cerească, care se deplasează uniform de-a lungul eclipticii cu viteza medie anuală a Soarelui adevărat. Mișcarea medie a soarelui ecliptic de-a lungul ecuatorului este inegală.
Punctul echinocțiului de primăvară este punctul de intersecție dintre ecuator și ecliptica de pe sfera cerească, pe care centrul soarelui îl trece primăvara. Există puncte adevărate (de mișcare din cauza precesiei și nutației) și medii (de mișcare numai din cauza precesiei) ale echinocțiului de primăvară.
Un an tropical este intervalul de timp dintre două treceri succesive ale soarelui mediu prin punctul mijlociu al echinocțiului de primăvară, egal cu 365,24219879 zile solare medii sau 366,24219879 zile siderale.
Ecuația timpului este diferența dintre timpul solar adevărat și timpul solar mediu. Ajunge la +16 minute la începutul lunii noiembrie și la -14 minute la mijlocul lunii februarie. Publicat în Anuarele Astronomice.
Timpul efemeridei (ET - Timpul efemeridei) este o variabilă (argument) independentă în mecanica cerească (teoria newtoniană a mișcării corpurilor cerești). Introdus la 1 ianuarie 1960 în anuarele astronomice ca fiind mai uniform decât Timpul Universal, împovărat de nereguli de lungă durată în rotația Pământului. Determinat din observațiile corpurilor sistemului solar (în principal Luna). Secunda efemeridă este luată ca unitate de măsură ca 1/31556925,9747 fracțiune a anului tropical pentru momentul 1900 ianuarie 0, 12 ore ET sau, în caz contrar, ca 1/86400 fracțiune din durata zilei solare medii pentru aceeași moment.

Metodologia lecției 5
„Ora și calendarul”

Scopul lecției: formarea unui sistem de concepte de astrometrie practică despre metode și instrumente de măsurare, numărare și stocare a timpului.

Obiective de învățare:
Educatia generala: formarea conceptelor:

Astrometrie practică despre: 1) metode astronomice, instrumente și unități de măsură, numărare și stocare a timpului, calendare și cronologie; 2) determinarea coordonatelor geografice (longitudine) zonei pe baza observatiilor astrometrice;

Despre fenomenele cosmice: revoluția Pământului în jurul Soarelui, revoluția Lunii în jurul Pământului și rotația Pământului în jurul axei sale și despre consecințele acestora - fenomene cerești: răsărit, apus, mișcare vizibilă zilnică și anuală și culmine ale luminarii (Soarele, Luna și stele), schimbând fazele Lunii.

Educațional: formarea unei viziuni științifice asupra lumii și a educației ateiste în cursul cunoașterii istoriei cunoașterii umane, cu principalele tipuri de calendare și sisteme cronologice; dezmințirea superstițiilor asociate cu conceptele de „an bisect” și traducerea datelor calendarelor iulian și gregorian; educație politehnică și muncii în prezentarea materialelor despre instrumentele de măsurare și stocare a timpului (ceasuri), calendare și sisteme cronologice și metode practice de aplicare a cunoștințelor astrometrice.

Dezvoltare: dezvoltarea abilităților: rezolvarea problemelor privind calcularea timpului și a datelor și transferul timpului de la un sistem de stocare și numărare la altul; efectuarea de exerciții de aplicare a formulelor de bază ale astrometriei practice; utilizați o hartă a stelelor în mișcare, cărți de referință și calendarul astronomic pentru a determina poziția și condițiile de vizibilitate a corpurilor cerești și apariția fenomenelor cerești; determinați coordonatele geografice (longitudinea) zonei pe baza observațiilor astronomice.

Elevii trebuie stiu:

1) cauzele fenomenelor cerești observate zilnic generate de revoluția Lunii în jurul Pământului (modificări ale fazelor Lunii, mișcarea aparentă a Lunii în sfera cerească);
2) legătura dintre durata fenomenelor cosmice și cerești individuale cu unități și metode de măsurare, numărare și stocare a timpului și a calendarelor;
3) unități de timp: efemeride secundă; zi (siderală, adevărată și medie solară); săptămână; luna (sinodic și sideral); an (stelar și tropical);
4) formule care exprimă legătura de timp: universal, concediu de maternitate, local, vară;
5) instrumente și metode de măsurare a timpului: principalele tipuri de ceasuri (solare, de apă, de foc, mecanice, cuarț, electronice) și regulile de utilizare a acestora pentru măsurarea și stocarea timpului;
6) principalele tipuri de calendare: lunar, lunisolar, solar (julian și gregorian) și bazele cronologiei;
7) concepte de bază ale astrometriei practice: principii de determinare a timpului și a coordonatelor geografice ale unei zone pe baza datelor de observație astronomică.
8) valori astronomice: coordonatele geografice ale orașului natal; unități de timp: secundă efemeră; zi (siderală și medie solară); luna (sinodic și sideral); anul (tropical) și durata anului în principalele tipuri de calendare (lunar, lunisolar, solar iulian și gregorian); numerele de fus orar ale Moscovei și ale orașului natal.

Elevii trebuie a putea:

1) Folosiți un plan generalizat pentru a studia fenomenele cosmice și cerești.
2) Găsește-ți orientarea folosind Luna.
3) Rezolvaţi probleme legate de conversia unităţilor de timp dintr-un sistem de numărare în altul folosind formule care exprimă relaţia: a) dintre timpul sideral şi cel mediu solar; b) Ora mondială, ora maternității, ora locală, ora de vară și utilizarea unei hărți a fusului orar; c) între diferite sisteme cronologice.
4) Rezolvarea problemelor pentru a determina coordonatele geografice ale locului si timpului observatiei.

Ajutoare vizuale și demonstrații:

Fragmente din filmul „Aplicații practice ale astronomiei”.

Fragmente de benzi de film „Mișcarea vizibilă a corpurilor cerești”; „Dezvoltarea ideilor despre Univers”; „Cum a infirmat astronomia ideile religioase despre Univers.”

Instrumente și instrumente: glob geografic; harta fusului orar; gnomon și ceas ecuatorial, clepsidră, ceas cu apă (cu scară uniformă și neuniformă); lumanare cu diviziuni ca model ceas de foc, ceasuri mecanice, cuart si electronice.

Desene, diagrame, fotografii: modificări ale fazelor Lunii, structura internă și principiul de funcționare a ceasurilor mecanice (pendul și arc), cuarț și electronice, etalonul de timp atomic.

Teme pentru acasă:

1. Materialul manual de studiu:
B.A. Vorontsov-Velyaminova: §§ 6 (1), 7.
E.P. Levitan: § 6; sarcinile 1, 4, 7
A.V. Zasova, E.V. Kononovici: §§ 4(1); 6; exercițiul 6.6 (2.3)

2. Completați sarcini din colecția de sarcini de către Vorontsov-Velyaminov B.A. : 113; 115; 124; 125.

Planul de lecție

Metodologia de prezentare a materialului

La începutul lecției, ar trebui să testați cunoștințele dobândite în cele trei lecții anterioare, actualizând materialul destinat studiului cu întrebări și sarcini în timpul unui sondaj frontal și conversație cu elevii. Unii elevi realizează sarcini programate, rezolvând probleme legate de utilizarea unei hărți stelare în mișcare (similar sarcinilor din sarcinile 1-3).

O serie de întrebări despre cauzele fenomenelor cerești, liniile și punctele principale ale sferei cerești, constelații, condițiile de vizibilitate a luminilor etc. coincide cu întrebările puse la începutul lecţiilor anterioare. Acestea sunt completate de întrebări:

1. Definiți conceptele de „luminozitate” și „mărime stelară”. Ce știi despre scara de magnitudine? Ce determină luminozitatea stelelor? Scrieți formula lui Pogson pe tablă.

2. Ce știi despre sistemul de coordonate orizontale cerești? Pentru ce este folosit? Ce planuri și linii sunt principalele din acest sistem? Care este înălțimea luminii? Distanța zenit a luminii? Azimut al luminii? Care sunt avantajele și dezavantajele acestui sistem de coordonate cerești?

3. Ce știi despre sistemul de coordonate cerești ecuatoriale I? Pentru ce este folosit? Ce planuri și linii sunt principalele din acest sistem? Care este declinația unui luminar? Distanța polară? Unghiul orar al luminii? Care sunt avantajele și dezavantajele acestui sistem de coordonate cerești?

4. Ce știi despre sistemul de coordonate cerești ecuatoriale II? Pentru ce este folosit? Ce planuri și linii sunt principalele din acest sistem? Care este ascensiunea dreaptă a luminii? Care sunt avantajele și dezavantajele acestui sistem de coordonate cerești?

1) Cum să navighezi pe teren folosind Soarele? De Steaua Nordului?
2) Cum se determină latitudinea geografică a unei zone din observații astronomice?

Lucrări programabile corespunzătoare:

1) Culegere de probleme de către G.P. Subbotina, sarcini NN 46-47; 54-56; 71-72.
2) Culegere de probleme de către E.P. Rupte, sarcini NN 4-1; 5-1; 5-6; 5-7.
3) Strout E.K. : lucrări de testare NN 1-2 subiecte „Bazele practice ale astronomiei” (transformate în unele programabile ca urmare a muncii profesorului).

În prima etapă a lecției, sub forma unei prelegeri, formarea conceptelor despre timp, unități de măsură și numărare a timpului, pe baza duratei fenomenelor cosmice (rotația Pământului în jurul axei sale, revoluția Luna în jurul Pământului și revoluția Lunii în jurul Soarelui), legătura dintre diferite „timpuri” și curele de ceas Considerăm că este necesar să oferim studenților o înțelegere generală a timpului sideral.

Elevii trebuie să acorde atenție:

1. Lungimea zilei și a anului depinde de sistemul de referință în care este luată în considerare mișcarea Pământului (dacă este legată de stelele fixe, Soarele etc.). Alegerea sistemului de referință este reflectată în numele unității de timp.

2. Durata unităților de timp este legată de condițiile de vizibilitate (punctele) corpurilor cerești.

3. Introducerea standardului de timp atomic în știință s-a datorat rotației neuniforme a Pământului, descoperită atunci când precizia ceasurilor a crescut.

4. Introducerea orei standard se datorează necesității de coordonare a activităților economice pe teritoriul definit de limitele fusurilor orare. O greșeală de zi cu zi răspândită este aceea de a combina ora locală cu ora maternității.

1. Timpul. Unități de măsură și numărare a timpului

Timpul este principala mărime fizică care caracterizează schimbarea succesivă a fenomenelor și stărilor materiei, durata existenței lor.

Din punct de vedere istoric, toate unitățile de bază și derivate ale timpului sunt determinate pe baza observațiilor astronomice ale cursului fenomenelor cerești cauzate de: rotația Pământului în jurul axei sale, rotația Lunii în jurul Pământului și rotația Pământului în jurul Pământului. Soarele. Pentru măsurarea și numărarea timpului în astrometrie se folosesc diferite sisteme de referință, asociate cu anumite corpuri cerești sau anumite puncte ale sferei cerești. Cele mai răspândite sunt:

1. "Zvezdnoe„timpul asociat cu mișcarea stelelor pe sfera cerească. Măsurat prin unghiul orar al echinocțiului de primăvară: S = t ^ ; t = S - a

2. "Însorit„timp asociat: cu mișcarea vizibilă a centrului discului Soarelui de-a lungul eclipticii (timpul solar adevărat) sau cu mișcarea „Soarelui mediu” - un punct imaginar care se mișcă uniform de-a lungul ecuatorului ceresc în aceeași perioadă de timp ca și Soarele adevărat (ora solară medie).

Odată cu introducerea standardului de timp atomic și a Sistemului Internațional SI în 1967, secunda atomică a fost folosită în fizică.

O secundă este o mărime fizică egală numeric cu 9192631770 de perioade de radiație corespunzătoare tranziției între nivelurile hiperfine ale stării fundamentale a atomului de cesiu-133.

Toate „timpurile” de mai sus sunt consecvente între ele prin calcule speciale. În viața de zi cu zi, se folosește timpul solar mediu.

Determinarea orei exacte, stocarea și transmiterea acesteia prin radio constituie munca Serviciului de timp, care există în toate țările dezvoltate ale lumii, inclusiv în Rusia.

Unitatea de bază a timpului solar sideral, adevărat și mediu este ziua. Obținem secunde siderale, medii solare și alte secunde împărțind ziua corespunzătoare la 86400 (24 h´ 60 m´ 60 s).

Ziua a devenit prima unitate de măsură a timpului în urmă cu peste 50.000 de ani.

O zi este o perioadă de timp în care Pământul face o revoluție completă în jurul axei sale în raport cu un reper.

Ziua siderale este perioada de rotație a Pământului în jurul axei sale în raport cu stelele fixe, definită ca perioada de timp dintre două culmi superioare succesive ale echinocțiului de primăvară.

O adevărată zi solară este perioada de rotație a Pământului în jurul axei sale față de centrul discului solar, definită ca intervalul de timp dintre două culmi succesive cu același nume în centrul discului solar.

Datorită faptului că ecliptica este înclinată față de ecuatorul ceresc la un unghi de 23º 26¢, iar Pământul se rotește în jurul Soarelui pe o orbită eliptică (puțin alungită), viteza mișcării aparente a Soarelui în sfera cerească și, prin urmare, durata adevăratei zile solare se va schimba constant de-a lungul anului: cel mai rapid în apropierea echinocțiilor (martie, septembrie), cel mai lent în apropierea solstițiilor (iunie, ianuarie).

Pentru a simplifica calculele de timp în astronomie, a fost introdus conceptul de zi solară medie - perioada de rotație a Pământului în jurul axei sale în raport cu „Soarele mediu”.

Ziua solară medie este definită ca intervalul de timp dintre două culmi succesive cu același nume ale „Soarelui mediu”.

Ziua solară medie este cu 3 m 55,009 s mai scurtă decât ziua siderale.

Timpul sideral de 24 h 00 m 00 s este egal cu timpul mediu solar de 23 h 56 m 4,09 s.

Pentru certitudinea calculelor teoretice s-a acceptat efemeride (tabulare) o secundă egală cu media secundă solară la 0 ianuarie 1900 la ora echicurente 12, neasociată cu rotația Pământului. În urmă cu aproximativ 35.000 de ani, oamenii au observat schimbarea periodică a aspectului Lunii - schimbarea fazelor lunare. Fază F corpul ceresc (Lună, planetă etc.) este determinat de raportul dintre cea mai mare lățime a părții iluminate a discului d¢ la diametrul acestuia D: . Linia terminator separă părțile întunecate și luminoase ale discului luminarului.

Orez. 32. Schimbarea fazelor lunii

Luna se mișcă în jurul Pământului în aceeași direcție în care Pământul se rotește în jurul axei sale: de la vest la est. Această mișcare se reflectă în mișcarea vizibilă a Lunii pe fundalul stelelor către rotația cerului. În fiecare zi, Luna se deplasează spre est cu 13º față de stele și completează un cerc complet în 27,3 zile. Așa a fost stabilită a doua măsură a timpului după zi - lună(Fig. 32).

Luna lunară siderale (siderală).- perioada de timp în care Luna face o revoluție completă în jurul Pământului în raport cu stelele fixe. Egal cu 27 d 07 h 43 m 11,47 s.

O lună lunară sinodică (calendară) este perioada de timp dintre două faze succesive cu același nume (de obicei luni noi) ale Lunii. Egal cu 29 d 12 h 44 m 2,78 s.

Orez. 33. Metode de orientare către teren pe lună

Combinația dintre fenomenele mișcării vizibile a Lunii pe fundalul stelelor și fazele schimbătoare ale Lunii permite navigarea pe lângă Lună pe sol (Fig. 33). Luna apare ca o semilună îngustă în vest și dispare în razele zorilor ca o semilună la fel de îngustă la est. Să tragem mental o linie dreaptă la stânga semilunii. Putem citi pe cer fie litera „R” - „în creștere”, „coarnele” lunii sunt întoarse spre stânga - luna este vizibilă în vest; sau litera „C” - „îmbătrânire”, „coarnele” lunii sunt întoarse la dreapta - luna este vizibilă în est. În timpul lunii pline, luna este vizibilă în sud la miezul nopții.

Ca urmare a observațiilor privind schimbările în poziția Soarelui deasupra orizontului de-a lungul mai multor luni, a apărut o a treia măsură de timp - an.

Un an este perioada de timp în care Pământul face o revoluție completă în jurul Soarelui în raport cu un punct de reper.

Un an sideral este perioada siderale (stelară) a revoluției Pământului în jurul Soarelui, egală cu 365,256320... zi solară medie.

Un an anomalistic - intervalul de timp dintre două treceri succesive ale Soarelui mediu printr-un punct de pe orbita sa (de obicei periheliu) este egal cu 365,259641... zile solare medii.

Anul tropical este intervalul de timp dintre două treceri succesive ale Soarelui mediu prin echinocțiul de primăvară, egal cu 365,2422... zile solare medii sau 365 d 05 h 48 m 46,1 s.

Timpul universal este definit ca timpul solar mediu local la meridianul prim (Greenwich).

Suprafața Pământului este împărțită în 24 de zone delimitate de meridiane - fusuri orare. Fusul orar zero este situat simetric față de meridianul prim (Greenwich). Centurile sunt numerotate de la 0 la 23 de la vest la est. Granițele reale ale centurilor sunt combinate cu granițele administrative ale districtelor, regiunilor sau statelor. Meridianele centrale ale fusurilor orare sunt separate unele de altele exact la 15 grade (1 oră), astfel încât, atunci când se trece de la un fus orar la altul, ora se schimbă cu un număr întreg de ore, dar numărul de minute și secunde nu se modifică . Încep zilele calendaristice noi (și Anul Nou). linii de dată(linie de demarcație), trecând în principal de-a lungul meridianului de 180° longitudine estică lângă granița de nord-est a Federației Ruse. La vest de linia de dată, data lunii este întotdeauna cu una mai mult decât la est de aceasta. La trecerea acestei linii de la vest la est, numărul calendaristic scade cu unu, iar la trecerea liniei de la est la vest, numărul calendaristic crește cu unu, ceea ce elimină eroarea de numărare a timpului atunci când călătoriți în jurul lumii și mutați oamenii din Est până în emisferele vestice ale Pământului.

Ora standard este determinată de formula:
T n = T 0 + n , Unde T 0 - timpul universal; n- numărul fusului orar.

Ora de vară este ora standard modificată cu un număr întreg de ore prin decret guvernamental. Pentru Rusia este egal cu ora zonei, plus 1 oră.

Ora Moscovei - ora maternității din al doilea fus orar (plus 1 oră):
Tm = T 0 + 3 (ore).

Ora de vară este ora standard standard, modificată cu un plus de 1 oră prin ordin guvernamental pentru perioada de vară pentru a economisi resursele de energie.

Datorită rotației Pământului, diferența dintre momentele prânzului sau culminarea stelelor cu coordonate ecuatoriale cunoscute în 2 puncte este egală cu diferența de longitudini geografice ale punctelor, ceea ce face posibilă determinarea longitudinii unui punct dat din observațiile astronomice ale Soarelui și ale altor lumini și, dimpotrivă, ora locală în orice punct cu o longitudine cunoscută.

Longitudinea geografică a zonei este măsurată la est de meridianul „zero” (Greenwich) și este numeric egală cu intervalul de timp dintre aceleași puncte culminante ale aceleiași stele de pe meridianul Greenwich și la punctul de observare: , unde S- timp sideral într-un punct cu o latitudine geografică dată, S 0 - timpul sideral pe meridianul prim. Exprimat în grade sau ore, minute și secunde.

Pentru a determina longitudinea geografică a unei zone, este necesar să se determine momentul de culminare al unui luminator (de obicei Soarele) cu coordonate ecuatoriale cunoscute. Folosind tabele speciale sau un calculator pentru a converti timpul de observație de la media solară la sideral și știind din cartea de referință momentul culminației acestei stele pe meridianul Greenwich, putem determina cu ușurință longitudinea zonei. Singura dificultate în calcule este conversia exactă a unităților de timp de la un sistem la altul. Nu este nevoie să „vizionați” momentul de culminare: este suficient să determinați înălțimea (distanța zenit) a luminii în orice moment în timp înregistrat cu precizie, dar calculele vor fi destul de complicate.

În a doua etapă a lecției, elevii se familiarizează cu instrumentele de măsurare, stocare și numărare a timpului - ceasurile. Citirile ceasului servesc ca standard cu care pot fi comparate intervalele de timp. Elevii ar trebui să acorde atenție faptului că necesitatea de a determina cu precizie momentele și perioadele de timp a stimulat dezvoltarea astronomiei și a fizicii: până la mijlocul secolului XX, metodele astronomice de măsurare, stocare a timpului și a standardelor de timp au stat la baza lumii. Serviciul de timp. Precizia ceasului a fost controlată de observații astronomice. În prezent, dezvoltarea fizicii a condus la crearea unor metode mai precise pentru determinarea timpului și a standardelor, care au început să fie folosite de astronomi pentru a studia fenomenele care stau la baza metodelor anterioare de măsurare a timpului.

Materialul este prezentat sub forma unei prelegeri, însoțită de demonstrații ale principiului de funcționare și ale structurii interne a diferitelor tipuri de ceasuri.

2. Instrumente pentru măsurarea și stocarea timpului

Chiar și în Babilonul Antic, ziua solară a fost împărțită în 24 de ore (360њ: 24 = 15њ). Mai târziu, fiecare oră a fost împărțită în 60 de minute și fiecare minut în 60 de secunde.

Primele instrumente pentru măsurarea timpului au fost cadranele solare. Cel mai simplu cadran solar - gnomon- reprezintă un stâlp vertical în centrul unei platforme orizontale cu diviziuni (Fig. 34). Umbra din gnomon descrie o curbă complexă care depinde de înălțimea Soarelui și se modifică de la o zi la alta în funcție de poziția Soarelui pe ecliptică și viteza umbrei. Cadranul solar nu necesită bobinaj, nu se oprește și funcționează întotdeauna corect. Înclinând platforma astfel încât stâlpul de la gnomon să fie îndreptat spre polul ceresc, obținem un cadran solar ecuatorial în care viteza umbrei este uniformă (Fig. 35).

Orez. 34. Cadran solar orizontal. Unghiurile corespunzătoare fiecărei ore au valori diferite și se calculează folosind formula: , unde a este unghiul dintre linia amiezului (proiecția meridianului ceresc pe suprafața orizontală) și direcția către numerele 6, 8, 10..., indicând orele; j este latitudinea locului; h - unghiul orar al Soarelui (15њ, 30њ, 45њ)

Orez. 35. Cadran solar ecuatorial. Fiecare oră de pe cadran corespunde unui unghi de 15º

Pentru a măsura timpul noaptea și pe vreme rea, au fost inventate ceasurile cu nisip, foc și apă.

Clepsidresele se disting prin simplitatea designului și acuratețea lor, dar sunt voluminoase și „se termină” doar pentru o perioadă scurtă de timp.

Un ceas de foc este o spirală sau un băț format dintr-o substanță inflamabilă cu diviziuni marcate. În China antică, au fost create amestecuri care au ars luni de zile fără supraveghere constantă. Dezavantajele acestor ceasuri: precizie scăzută (dependența ratei de ardere de compoziția substanței și vremea) și complexitatea fabricării (Fig. 36).

Ceasurile cu apă (clepsydras) au fost folosite în toate țările lumii antice (Fig. 37 a, b).

Ceas mecanic cu greutăţi şi roţi au fost inventate în secolele X-XI. În Rusia, primul ceas mecanic turn a fost instalat în Kremlinul din Moscova în 1404 de călugărul Lazăr Sorbin. Ceas cu pendul inventat în 1657 de fizicianul și astronomul olandez H. Huygens. Ceasurile mecanice cu arc au fost inventate în secolul al XVIII-lea. În anii 30 ai secolului nostru, au fost inventate ceasurile cu quartz. În 1954, a apărut în URSS ideea de a crea ceas atomic- „Stabiliți standardul primar de timp și frecvență”. Au fost instalate la un institut de cercetare de lângă Moscova și au dat o eroare aleatorie de 1 secundă la fiecare 500.000 de ani.

Un standard de timp atomic (optic) și mai precis a fost creat în URSS în 1978. O eroare de 1 secundă apare o dată la 10.000.000 de ani!

Cu ajutorul acestor și a multor alte instrumente fizice moderne, a fost posibilă determinarea cu o precizie foarte mare a valorilor unităților de timp de bază și derivate. Au fost clarificate multe caracteristici ale mișcării aparente și adevărate a corpurilor cosmice, au fost descoperite noi fenomene cosmice, inclusiv modificări ale vitezei de rotație a Pământului în jurul axei sale cu 0,01-1 secundă în timpul anului.

3. Calendare. Calcul

Calendarul este un sistem de numere continuu pentru perioade mari de timp, bazat pe periodicitatea fenomenelor naturale, manifestate în mod clar mai ales în fenomenele cerești (mișcarea corpurilor cerești). Întreaga istorie veche de secole a culturii umane este indisolubil legată de calendar.

Nevoia de calendare a apărut în cele mai vechi timpuri, când oamenii nu știau încă să citească și să scrie. Calendarele au determinat debutul primăverii, verii, toamnei și iernii, perioadele de înflorire a plantelor, coacerea fructelor, colectarea ierburilor medicinale, schimbările în comportamentul și viața animalelor, schimbările meteorologice, timpul muncii agricole și multe altele. Calendarele răspund la întrebările: „Ce dată este astăzi?”, „În ce zi a săptămânii?”, „Când a avut loc acest eveniment sau acela?” și vă permit să vă reglementați și să vă planificați viața și activitate economică oameni.

Există trei tipuri principale de calendare:

1. Lunar calendaristic, care se bazează pe o lună lunară sinodică cu o durată de 29,5 zile solare medii. A apărut acum peste 30.000 de ani. Anul lunar al calendarului conține 354 (355) zile (11,25 zile mai scurt decât cel solar) și este împărțit în 12 luni a câte 30 (impare) și 29 (par) fiecare (în calendarul musulman se numesc: Muharram, Safar, Rabi al-Awwal, Rabi al-Sani, Jumada al-Ula, Jumada al-Ahira, Rajab, Sha'ban, Ramadan, Shawwal, Dhul-Qaada, Dhul-Hijra). Întrucât luna calendaristică este cu 0,0306 zile mai scurtă decât luna sinodică și peste 30 de ani diferența dintre ele ajunge la 11 zile, în arabic calendarul lunar în fiecare ciclu de 30 de ani există 19 ani „simpli” a câte 354 de zile fiecare și 11 ani „bisecți” a câte 355 de zile fiecare (2, 5, 7, 10, 13, 16, 18, 21, 24, 26, 29 ani ai fiecărui ciclu). turc calendarul lunar este mai puțin precis: în ciclul său de 8 ani sunt 5 ani „simpli” și 3 ani „secți”. Data de Anul Nou nu este fixă ​​(se mișcă încet de la an la an): de exemplu, anul 1421 Hijra a început pe 6 aprilie 2000 și se va încheia pe 25 martie 2001. Calendarul lunar adoptată ca religie religioasă și de stat în statele musulmane din Afganistan, Irak, Iran, Pakistan, Republica Arabă Unită și altele. Calendarele solare și lunisolare sunt utilizate în paralel pentru planificarea și reglementarea activităților economice.

2. Calendar solar , care se bazează pe anul tropical. A apărut acum peste 6000 de ani. Acceptat în prezent ca calendar mondial.

Calendarul solar iulian de „stil vechi” conține 365,25 zile. Dezvoltat de astronomul alexandrin Sosigenes, introdus de împăratul Iulius Cezar în Roma antică în anul 46 î.Hr. și apoi răspândit în întreaga lume. În Rus' a fost adoptat în 988 d.Hr. În calendarul iulian, lungimea anului este determinată să fie de 365,25 zile; trei ani „simpli” au 365 de zile fiecare, un an bisect are 366 de zile. Există 12 luni într-un an de 30 și 31 de zile fiecare (cu excepția lunii februarie). Anul iulian rămâne în urmă cu anul tropical cu 11 minute și 13,9 secunde pe an. Peste 1500 de ani de utilizare, s-a acumulat o eroare de 10 zile.

ÎN gregorian Conform calendarului solar „noul stil”, lungimea anului este de 365,242500 de zile. În 1582, calendarul iulian, din ordinul Papei Grigore al XIII-lea, a fost reformat în conformitate cu proiectul matematicianului italian Luigi Lilio Garalli (1520-1576). Numărarea zilelor a fost avansată cu 10 zile și s-a convenit ca fiecare secol care nu este divizibil cu 4 fără rest: 1700, 1800, 1900, 2100 etc. să nu fie considerat an bisect. Aceasta corectează o eroare de 3 zile la fiecare 400 de ani. O eroare de 1 zi „se acumulează” în 2735 de ani. Noile secole și milenii încep la 1 ianuarie a „primului” an al unui anumit secol și mileniu: astfel, secolul 21 și mileniul 3 d.Hr. vor începe la 1 ianuarie 2001 conform calendarului gregorian.

La noi, înainte de revoluție, a fost folosit calendarul iulian al „stilului vechi”, a cărui eroare până în 1917 era de 13 zile. În 1918, calendarul gregorian de „stil nou” acceptat în lume a fost introdus în țară și toate datele au fost avansate cu 13 zile.

Conversia datelor din calendarul iulian în calendarul gregorian se realizează folosind formula: , unde T Gși T Yu– date după calendarele gregorian și iulian; n – număr întreg de zile, CU– numărul secolelor trecute complete, CU 1 este cel mai apropiat număr de secole divizibil cu patru.

Alte tipuri de calendare solare sunt:

Calendarul persan, care a determinat lungimea anului tropical la 365,24242 zile; Ciclul de 33 de ani include 25 de ani „simpli” și 8 ani „bisecți”. Mult mai precis decât gregorianul: o eroare de 1 an „se acumulează” în 4500 de ani. Dezvoltat de Omar Khayyam în 1079; a fost folosit în Persia și în alte state până la mijlocul secolului al XIX-lea.

Calendarul copt este similar cu cel iulian: într-un an sunt 12 luni de 30 de zile; după luna a 12-a dintr-un an „simplu” se adaugă 5, într-un an „bisect” – 6 zile suplimentare. Folosit în Etiopia și în alte state (Egipt, Sudan, Türkiye etc.) pe teritoriul copților.

3.Calendar lunar-solar, în care mișcarea Lunii este în concordanță cu mișcarea anuală a Soarelui. Anul este format din 12 luni lunare a câte 29 și 30 de zile fiecare, la care se adaugă periodic ani „bisecți” care conțin o a 13-a lună suplimentară pentru a ține cont de mișcarea Soarelui. Ca rezultat, anii „simpli” durează 353, 354, 355 de zile, iar anii „bisecți” durează 383, 384 sau 385 de zile. A apărut la începutul mileniului I î.Hr. și a fost folosit în China antică, India, Babilon, Iudeea, Grecia și Roma. Acceptat în prezent în Israel (începutul anului cade pe zile diferiteîntre 6 septembrie și 5 octombrie) și este utilizat, alături de cel de stat, în țările din Asia de Sud-Est (Vietnam, China etc.).

Pe lângă principalele tipuri de calendare descrise mai sus, au fost create calendare care țin cont de mișcarea aparentă a planetelor pe sfera cerească și sunt încă folosite în unele regiuni ale Pământului.

est lunisolar-planetar 60 de ani calendaristic bazată pe periodicitatea mișcării Soarelui, a Lunii și a planetelor Jupiter și Saturn. A apărut la începutul mileniului II î.Hr. în Asia de Est şi de Sud-Est. Folosit în prezent în China, Coreea, Mongolia, Japonia și alte țări din regiune.

În ciclul de 60 de ani al calendarului estic modern există 21912 zile (primii 12 ani conțin 4371 zile; al doilea și al patrulea an - 4400 și 4401 zile; al treilea și al cincilea ani - 4370 zile). Două cicluri de 30 de ani ale lui Saturn se încadrează în această perioadă de timp (egale cu perioadele siderale ale revoluției sale T Saturn = 29,46 » 30 de ani), aproximativ trei cicluri lunisolare de 19 ani, cinci cicluri de 12 ani ale lui Jupiter (egale cu perioadele siderale ale revoluției sale T Jupiter= 11,86 » 12 ani) și cinci cicluri lunare de 12 ani. Numărul de zile dintr-un an nu este constant și poate fi de 353, 354, 355 de zile în anii „simpli” și de 383, 384, 385 de zile în anii bisecți. Începutul anului în diferite țări cade în date diferite, de la 13 ianuarie până la 24 februarie. Actualul ciclu de 60 de ani a început în 1984. Datele despre combinația de semne ale calendarului estic sunt date în Anexă.

Calendarul din America Centrală al culturilor Maya și Aztecă a fost folosit în perioada 300-1530. AD Pe baza periodicității mișcării Soarelui, a Lunii și a perioadelor sinodice de revoluție a planetelor Venus (584 d) și Marte (780 d). Anul „lung”, de 360 ​​(365) zile, a constat din 18 luni a câte 20 de zile fiecare și 5 sărbători. Totodată, în scopuri culturale și religioase, s-a folosit un „an scurt” de 260 de zile (1/3 din perioada sinodică a revoluției de pe Marte) împărțit în 13 luni a câte 20 de zile; săptămânile „numerotate” constau din 13 zile, care aveau propriul număr și nume. Lungimea anului tropical a fost determinată cu cea mai mare precizie de 365,2420 d (o eroare de 1 zi nu se acumulează peste 5000 de ani!); luna sinodica lunara – 29,53059 d.

Până la începutul secolului al XX-lea, creșterea legăturilor internaționale științifice, tehnice, culturale și economice a necesitat crearea unui calendar mondial unic, simplu și precis. Calendarele existente au numeroase deficiențe sub forma: corespondență insuficientă între durata anului tropical și datele fenomenelor astronomice asociate cu mișcarea Soarelui în sfera cerească, lungimi inegale și inconsecvente ale lunilor, inconsecvența numerelor luna și zilele săptămânii, inconsecvența numelor lor cu poziția în calendar etc. Sunt dezvăluite inexactitățile calendarului modern

Ideal etern Calendarul are o structură neschimbătoare care vă permite să determinați rapid și fără ambiguitate zilele săptămânii pe baza oricărei date calendaristice. Unul dintre cele mai bune proiecte de calendar perpetuu a fost recomandat spre examinare de către Adunarea Generală a ONU în 1954: deși era similar cu calendarul gregorian, era mai simplu și mai convenabil. Anul tropical este împărțit în 4 trimestre de 91 de zile (13 săptămâni). Fiecare trimestru începe duminica și se termină sâmbăta; este format din 3 luni, prima lună are 31 de zile, a doua și a treia – 30 de zile. Fiecare lună are 26 de zile lucrătoare. Prima zi a anului este întotdeauna duminică. Datele pentru acest proiect sunt prezentate în Anexă. Nu a fost implementat din motive religioase. Introducerea unui calendar perpetuu mondial unificat rămâne una dintre problemele timpului nostru.

Se numesc data de începere și sistemul cronologic ulterior eră. Punctul de plecare al erei se numește eră.

Încă din cele mai vechi timpuri, începutul unei anumite ere (mai mult de 1000 de ere sunt cunoscute în diferite state ale diferitelor regiuni ale Pământului, inclusiv 350 în China și 250 în Japonia) și întregul curs al cronologiei au fost asociate cu importante legendare, religioase. sau (mai rar) evenimente reale: domnia anumitor dinastii și împărați individuali, războaie, revoluții, olimpiade, întemeierea orașelor și statelor, „nașterea” lui Dumnezeu (profetul) sau „crearea lumii”.

Data primului an al domniei împăratului Huangdi este considerată începutul erei ciclice chinezești de 60 de ani - 2697 î.Hr.

În Imperiul Roman, contele a fost păstrat de la „întemeierea Romei” din 21 aprilie 753 î.Hr. iar din ziua urcării împăratului Diocleţian la 29 august 284 d.Hr.

În Imperiul Bizantin și mai târziu, conform tradiției, în Rusia - de la adoptarea creștinismului de către prințul Vladimir Sviatoslavovici (988 d.Hr.) până la decretul lui Petru I (1700 d.Hr.), numărarea anilor a fost efectuată „de la creație. al lumii”: pentru Data începerii a fost 1 septembrie 5508 î.Hr. (primul an al „epocii bizantine”). În Israelul Antic (Palestina), „crearea lumii” a avut loc mai târziu: 7 octombrie 3761 î.Hr. (primul an al „erei evreiești”). Au fost și altele, diferite de cele mai comune epoci menționate mai sus „de la crearea lumii”.

Creșterea legăturilor culturale și economice și răspândirea pe scară largă a religiei creștine în vestul și estul Europei au dat naștere la necesitatea unificării sistemelor cronologice, unităților de măsură și numărării timpului.

Cronologie modernă - " AD", "noua era" (AD), "epoca de la Nașterea lui Hristos" ( R.H..), Anno Domeni ( A.D.– „anul Domnului”) – se bazează pe o dată aleasă în mod arbitrar de naștere a lui Isus Hristos. Deoarece nu este indicat în niciun document istoric, iar Evangheliile se contrazic între ele, călugărul învățat Dionisie cel Mic în 278 din epoca Dioclețian a decis să calculeze „științific”, pe baza datelor astronomice, data epocii. Calculul s-a bazat pe: un „cerc solar” de 28 de ani - o perioadă de timp în care numărul de luni se încadrează exact în aceleași zile ale săptămânii și un „cerc lunar” de 19 ani - o perioadă de timp în timpul care aceleași faze ale Lunii cad în aceleași zile în aceleași zile ale lunii. Produsul ciclurilor cercurilor „solare” și „lunare”, ajustate pentru viața de 30 de ani a lui Hristos (28 ´ 19S + 30 = 572), a dat data de început a cronologiei moderne. Numărarea anilor conform epocii „de la Nașterea lui Hristos” „a prins rădăcini” foarte încet: până în secolul al XV-lea d.Hr. (adică chiar 1000 de ani mai târziu) documentele oficiale ale Europei de Vest au indicat 2 date: de la crearea lumii și de la Nașterea lui Hristos (A.D.).

În lumea musulmană, începutul cronologiei este 16 iulie 622 d.Hr. - ziua „Hijrei” (migrația profetului Mahomed de la Mecca la Medina).

Traducerea datelor din sistemul cronologic „musulman” T M la „creștin” (gregorian) T G se poate face folosind formula: (ani).

Pentru comoditatea calculelor astronomice și cronologice, cronologia propusă de J. Scaliger a fost folosită încă de la sfârșitul secolului al XVI-lea. perioada iuliană(J.D.). Numărarea continuă a zilelor a fost efectuată începând cu 1 ianuarie 4713 î.Hr.

Ca și în lecțiile anterioare, elevii ar trebui să fie instruiți să completeze ei înșiși tabelul. 6 informații despre fenomenele cosmice și cerești studiate în lecție. Pentru aceasta nu se alocă mai mult de 3 minute, apoi profesorul verifică și corectează munca elevilor. Tabelul 6 este completat cu informații:

Materialul este consolidat la rezolvarea problemelor:

Exercițiul 4:

1. Pe 1 ianuarie, cadranul solar arată ora 10. La ce oră arată ceasul tău în acest moment?

2. Determinați diferența dintre citirile unui ceas precis și al unui cronometru care funcționează în funcție de timpul sideral, la 1 an de la lansarea lor simultană.

3. Determinați momentele începutului fazei totale a eclipsei de Lună din 4 aprilie 1996 la Chelyabinsk și Novosibirsk, dacă conform timpului universal fenomenul s-a produs la 23 h 36 m.

4. Stabiliți dacă este posibil să se observe o eclipsă (ocultare) a lui Jupiter de către Lună în Vladivostok dacă aceasta are loc la 1 h 50 m timp universal, iar Luna apune în Vladivostok la 0 h 30 m ora locală de vară.

5. Câte zile a durat 1918 în RSFSR?

6. Care este cel mai mare număr de duminici care poate fi în februarie?

7. De câte ori pe an răsare Soarele?

8. De ce Luna se îndreaptă întotdeauna cu aceeași parte spre Pământ?

9. Căpitanul navei a măsurat distanța zenitală a Soarelui la prânzul adevărat al zilei de 22 decembrie și a găsit-o egală cu 66º 33". Cronometrul care rula la ora Greenwich a indicat ora 11:54 în momentul observației. Determinați coordonatele pentru nava și poziția sa pe harta lumii.

10. Care sunt coordonatele geografice ale locului unde înălțimea Stelei Polare este de 64º 12", iar punctul culminant al stelei Lyrae are loc cu 4 h 18 m mai târziu decât la Observatorul Greenwich?

11. Determinați coordonatele geografice ale locului în care culmea superioară a stelei a - - didactica - teste - sarcina