Презентация - Измерение времени

Измерение времени

Время
Всемирное Поясное Местное Звёздное Солнечное Декретное Летнее

Всемирное время
Вращением Земли вокруг оси задается шкала всемирного времени. Вращение Земли и смена дня и ночи определяют самую естественную единицу времени - сутки. Сутки - это промежуток времени между последовательными верхними кульминациями на данном меридиане одной из трех фиксированных точек небесной сферы: точки весеннего равноденствия, центра видимого диска Солнца (истинного Солнца) либо фиктивной точки, равномерно движущейся по экватору и называемой "средним солнцем". В соответствии с этим сутки бывают звездные, истинные солнечные или средние солнечные. Начальным меридианом при всех измерениях времени с 1884 года считается меридиан Гринвичской обсерватории, а среднее солнечное время на меридиане Гринвича называется всемирным временем UT (Universal Time). Всемирное время определяется из астрономических наблюдений, которые ведутся специальными службами на многих обсерваториях мира. 

В астрономическом календаре на месяц моменты явлений даются по всемирному времени То. Переход от одной системы счета времени к другой выполняется по формулам: То=Тm - L, Tп=Tо+n(ч)=Tm+n(ч) - L. В этих формулах То - всемирное время; Тm - местное среднее солнечное время; Тп - поясное время; n(ч) - номер часового пояса (на территории России к номеру часового пояса прибавляется еще 1 час декретного времени); L - географическая долгота в единицах времени, считаемая положительной к востоку от Гринвича.
О счете времени для наблюдений

Звёздное время
При астрономических наблюдениях используется звездное время s, которое связано со средним солнечным временем Тm и со всемирным временем To соотношениями: S=So+To+L+ 9,86c * (Tо), S=So+Tm+ 9,86c * (Tm -L), Здесь So - звездное время в среднюю гринвичскую полночь (звездное время на меридиане Гринвича в О часов всемирного времени), а заключенные в скобки значения (Tо) и (Tm -L), выражены в часах и десятичных долях часа. Поскольку произведения 9,86c * (Tо) и 9,86c * (Tm -L) не превосходят четырех минут, то при приближенных вычислениях ими можно пренебречь.

Поясное время Москвы
Поясное время второго часового пояса, в котором расположена Москва, называется московским временем и обозначается Тм. Поясное время других пунктов на территории РФ получается прибавлением к московскому времени целого числа часов дельтаТ, которое равно разности номеров часового пояса данного пункта и часового пояса Москвы: Т=Тм + дельтаТ.

Летнее время
В весенне-летний период на значительной части территории России и других стран вводится летнее время, т. е. все часы переводятся на один час вперед. Перевод осуществляется в два часа ночи последнего воскресенья марта. В начале осенне-зимнего периода, в три часа ночи последнего воскресенья октября, часы снова переводятся на один час назад: вводится зимнее время. Таким образом, в весенне-летний период Тм=То+4ч и Т=Тm-L+4Ч+дельтаТ, в осенне-зимний период Тм=То+3ч и Т=Тm-L+ЗЧ+дельтаТ.

Из истории измерения времени
Сутки разделены на 24 часа, каждый час – на 60 минут. Тысячи лет назад люди заметили, что многое в природе повторяется: Солнце встает на востоке и заходит на западе, лето сменяет зиму и наоборот. Именно тогда возникли первые единицы времени – день, месяц и год.
С помощью простейших астрономических приборов было установлено, что в году около 360 дней, и приблизительно за 30 дней силуэт Луны проходит цикл от одного полнолуния к следующему. Поэтому халдейские мудрецы приняли в основу шестидесятеричную систему счисления: сутки разбили на 12 ночных и 12 дневных часов, окружность – на 360 градусов. Каждый час и каждый градус были разделены на 60 минут, а каждая минута – на 60 секунд. Однако последующие более точные измерения безнадежно испортили это совершенство. Оказалось, что Земля делает полный оборот вокруг Солнца за 365 суток 5 часов 48 минут и 46 секунд. Луне же, чтобы обойти Землю, требуется от 29,25 до 29,85 суток.

Звёздные и солнечные сутки
Выберем любую звезду и зафиксируем ее положение на небе. На том же самом месте звезда появится через сутки, точнее через 23 часа 56 минут. Сутки, измеренные относительно далеких звезд, называются звездными (если быть совсем точными, звездные сутки – промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия). Куда же деваются еще 4 минуты? Дело в том, что вследствие движения Земли вокруг Солнца оно смещается для земного наблюдателя на фоне звезд на 1° за сутки. Чтобы «догнать» его, Земле и нужны эти 4 минуты. Сутки, связанные с видимым движением Солнца вокруг Земли, называются солнечными. Они начинаются в момент нижней кульминации Солнца на данном меридиане (т.е. в полночь). Солнечные сутки не одинаковы – из-за эксцентриситета земной орбиты зимой в северном полушарии сутки длятся немного больше, чем летом, а в южном – наоборот. Кроме того, плоскость эклиптики наклонена к плоскости земного экватора. Поэтому были введены средние солнечные сутки, равные 24 часам.

Вследствие движения Земли вокруг Солнца оно смещается для земного наблюдателя на фоне звезд на 1° за сутки. Проходит 4 минуты, прежде чем Земля «догоняет» его. Итак, Земля делает один оборот вокруг своей оси за 23 часа 56 минут. 24 часа – средние солнечные сутки – время оборота Земли относительно центра Солнца.

Нулевой меридиан
Нулевой меридиан проходит через Гринвичскую обсерваторию, расположенную недалеко от Лондона. Человек живет и работает по солнечным часам. С другой стороны, астрономам для организации наблюдений нужно именно звездное время. В каждой местности существует свое солнечное и свое звездное время. В городах, расположенных на одном меридиане, оно одно и то же, а при перемещении вдоль параллели оно будет меняться. Местное время удобно для повседневной жизни – оно связано с чередованием дня и ночи в данной местности. Однако многие службы, например, транспорт, должны работать по одному и тому же времени; так, все поезда в России идут по московскому времени. Для того, чтобы отдельные населенные пункты не оказывались сразу в двух часовых поясах, границы между поясами немного сдвинули: они проводятся по границам государств и областей.

Чтобы не возникало путаницы, было введено понятие гринвичского времени (UT): это местное время на нулевом меридиане, на котором расположена Гринвичская обсерватория. Но россиянам жить по одному времени с лондонцами неудобно; так появилась идея поясного времени. Были выбраны 24 земных меридиана (через каждые 15 градусов). На каждом из этих меридианов время отличается от всемирного на целое число часов, а минуты и секунды совпадают с гринвичскими. От каждого из этих меридианов отмерили 7,5° в обе стороны и провели границы часовых поясов. Внутри часовых поясов время всюду одинаково. В нашей стране поясное время было введено с 1 июля 1919 года.
В 1930 году на территории бывшего Советского Союза все часы были переведены на час вперед. Так появилось декретное время. А в марте россияне переводят часы еще на час вперед (т.е. уже на 2 часа по сравнению с поясным) и до конца октября живут по летнему времени. Подобная практика принята во многих европейских странах.
Поясное время
http://24timezones.com/map_ru.htm

Линия смены даты
Возвращаясь из первого кругосветного плавания, экспедиция Фернана Магеллана выяснила, что куда-то потерялись целые сутки: по корабельному времени была среда, а местные жители, все как один, утверждали, что уже четверг. Никакой ошибки в этом нет – путешественники плыли все время на запад, догоняя Солнце, и, в итоге, сэкономили 24 часа. Похожая история случилась с русскими землепроходцами, встретившимися на Аляске с англичанами и французами. Чтобы решить эту проблему, было принято соглашение о международной линии смены дат. Она проходит через Берингов пролив по 180-му меридиану. На острове Крузенштерна, лежащем восточнее, по календарю на сутки меньше, чем на острове Ротманова, лежащем западнее этой линии.

Вопросы викторины
http://www.eduhmao.ru/info/1/3808/34844/ http://www.afportal.ru/astro/test

1. Звездные сутки в противоположность истинным солнечным суткам имеют постоянную длительность. Почему же ими не пользуются в общественной жизни?
Потому что: 1) удобнее измерять время, используя движение по небу наиболее заметного небесного тела - Солнца, а не точки весеннего равноденствия, ничем на небе не отмеченной; 2) при пользовании звездным временем за год получилось бы 366 звездных суток при 365 вполне заметных днях; 3) звездные сутки начинаются, по крайней мере в данное время, в разные часы дней и ночей; 4) при пользовании какими бы то ни было солнечными сутками мы в какой-то степени можем ориентироваться во времени по положению Солнца на небе, а при пользовании звездными сутками такая ориентация была бы довольно затруднительна и совсем невозможна для лиц, плохо знакомых с астрономией.

2. Почему сейчас в обыденной жизни не пользуются солнечным временем?
Потому что длительность истинных солнечных суток в течение года непрерывно меняется, чего не могли заметить в древности. Было бы очень трудно изготовить часы, идущие в точности по истинному солнечному времени, и, кроме того, интересы науки и техники требуют установления постоянных, а не переменных единиц времени (в данном случае суток).

3. Когда в году бывают самые длинные и самые короткие истинные солнечные сутки? Какова разница между теми и другими?
Самые длинные истинные солнечные сутки бывают около 23 декабря - 24 ч 04 мин 27 сек, а самые короткие - около 16 сентября-24 ч 03 мин 36 сек. Разница между ними составляет около 51 звездных секунд.

4. Обычно считается, что на всем протяжении какого-либо меридиана, от полюса и до полюса, один и тот же час суток и что при движении по меридиану нет надобности в перестановке стрелки часов. Ответьте, так ли это на самом деле?
Нет. Довольно часто один и тот же меридиан проходит по разным часовым поясам. Однако местное звездное и местное среднее солнечное время на всем протяжении одного какого-либо меридиана одинаковы.

5. Считая, что время для телефонных разговоров начинается в 8ч. и заканчивается в 23ч. Поясного времени за границей и декретного времени у нас, найдите часы суток, удобные для телефонных переговоров между Лондоном и Нью-Йорком по лондонскому поясному времени; между Москвой и Владивостоком по московскому декретному времени.
С 13 по 23 ч включительно по лондонскому поясному времени. С 8 по 16 ч включительно по московскому декретному времени.

6. Пароход вышел из Сан-Франциско 1 августа в 12 ч. И прибыл во Владивосток тоже в 12ч. 18 августа. Сколько суток длился этот рейс?
16 суток
7. В котором часу по московскому декретному времени Новый год вступает на территорию России?
В 14 ч.
8. Сколько времени удерживается на Земле любая дата, например 1 января?
Любая календарная дата удерживается на земном шаре в течение двух суток.

9. Узнав, что каждая дата задерживается на Земле по двое суток, один ученик запротестовал: "Позвольте, но ведь тогда все наши годы продолжались бы по два года. Значит, тут что-то не так". Что бы вы ответили этому ученику?
В каждом месте на Земле любая календарная дата "живет" только одни сутки, а поэтому и год имеет свою обычную длительность.