Скільки триває астрономічна секунда

Содержимое

Астрономічна година

Астрономі́чна годи́на — одна з одиниць обліку часу, тривалість якої введено за означенням як проміжок часу, що дорівнює 1/24 частині середньої сонячної доби, або ж 60 середнім сонячним хвилинам, або ж 3 600 середнім сонячним секундам.

Зміст

Особливості використання астрономічної години

Астрономічна година входить до категорії неметричних фізичних величин СІ (Міжнародної системи одиниць). Астрономічна година належить не до когерентних фізичних величин, а до фізичних величин, співвідносних до інших у недесятковій системі числення. Астрономічну годину (як одну з одиниць обліку часу) активно використовують паралельно з прийнятими одиницями СІ.

Поняття істинної доби та її похідних величин

Істинна доба — проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями обраного астрономічного об’єкта при спостереженнях із точки земної поверхні, географічні координати якої є незмінними.

істинна зоряна доба — проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями конкретно обраної зорі при спостереженнях із точки земної поверхні, географічні координати якої є незмінними;
істинна сонячна доба — проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями Сонця при спостереженнях із точки земної поверхні, географічні координати якої є незмінними.

Істинну добу поділено на 86 400 рівних проміжків часу, які називають істинними секундами (зоряними, сонячними тощо). Істинні секунди групують у більш тривалий проміжок часу — істинні хвилини (зоряні, сонячні тощо).

Одна хвилина містить 60 секунд. Тривалість однієї істинної хвилини дорівнює тривалості 60 істинних секунд. Одна година містить 60 секунд. Звідси тривалість однієї істинної години дорівнює тривалості 60 істинних хвилин, або ж тривалості 3 600 істинних секунд.

Істинна сонячна доба також поділяється на 86 400 рівних проміжків часу, які називають істинною сонячною секундою. Істинні сонячні секунди групують у більш тривалий проміжок часу — істинні сонячні хвилини тривалістю 60 істинних секунд. Проміжок часу в одну істинну годину дорівнює 60 істинним хвилинам, або ж 3 600 істинним секундам.

Середня сонячна доба та астрономічна година

Земля рухається навколо Сонця не строго коловою орбітою. Орбіта Землі дещо еліптична з ексцентриситетом 0,017. Параметри еліпса, що описують орбіту Землі, не є сталими, зазнають неперіодичних, короткоперіодичних та довготривалих (вікових) змін, обумовлених гравітаційними (див. Гравітація) збуреннями з боку Місяця, планет Сонячної системи, несферичністю Землі та іншими факторами. Вісь добового обертання Землі нахилена під кутом близько 66,5о до площини її орбіти. Цей кут нахилу також не є сталим, а змінюється протягом тисячоліть.

Гравітаційний вплив Місяця призводить до того, що швидкість обертання Землі поступово сповільнюється (приблизно на 2 мілісекунди за сторіччя).

Оскільки тривалість істинної сонячної секунди не є сталою (еталонною), цю одиницю часу остаточно відокремлено від обертання Землі й визначено в термінах атомної або фізичної секунди.

Нерівності в тривалості істинної сонячної доби згладжено шляхом вимірювання часу з використанням середньої сонячної доби. Уведено поняття фіктивного (середнього) сонця, що віртуально рівномірно переміщується вздовж екватора небесного, здійснюючи відносно точки весняного рівнодення один оберт за той же проміжок часу, що й істинне Сонце.

Узагальненням істинної доби є поняття середньої доби (зоряної, сонячної тощо). Період обертання Землі відносно середнього сонця в пункті спостереження з незмінними географічними координатами називають середньою сонячною добою.

Похідну одиницю від середньої сонячної доби — астрономічну годину — теж вводять за означенням як 1/24 частини середньої сонячної доби.

Література

Brumberg V. A., Kopeikin S. M. Relativistic Time Scales in the Solar System // Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. 1990. № 48 (1). P. 23–44.
Guinot B. History of the Bureau International de l’Heure // Polar Motion: Historical and Scientific Problems. 2000. Vol. 208. P. 175–184.
McCarthy D. D., Seidelmann K. P. Time: From Earth Rotation to Atomic Physics. 2nd ed. Cambridge : Cambridge University Press, 2018. 400 p.
SI Brochure: The International System of Units (SI) // Bureau International des Poids et Mesures. URL: https://www.bipm.org/en/publications/si-brochure

Автор ВУЕ

Покликання на цю статтю: Шевчук О. Г. Астрономічна година // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/ Астрономічна година (дата звернення: 17.02.2024).

Статус гасла: Оприлюднено

Оприлюднено: 28.02.2023

Важливо!

Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.

Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.

Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.

Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів

Скільки насправді триває секунда: відповідь не така очевидна, як здається

Тривалість секунди залежить від того, як її вимірювати.

Усім відомо, що в добі 24 години, в одній годині 60 хвилин, а в хвилині 60 секунд. Значить секунда — це 1/86400 доби. Люди звикли думати про секунду, як про фіксовану одиницю приросту часу, але протягом століть ця одиниця змінювалася кілька разів, пише Live Science.

У Фокус. Технології з’явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Сонячний час

За словами Пітера Вібберлі з Національної фізичної лабораторії Великої Британії, тривалість секунди спочатку ґрунтувалася на тривалості дня. У минулому люди почали вимірювати рух Сонця за допомогою сонячного годинника. З його допомогою визначали час на підставі положення Сонця на небі, тобто це видимий сонячний час.

Але сонячний годинник має деякі недоліки. Наприклад, не можна обчислити час, коли Сонця немає на небі, а також покладатися на добове обертання Землі — це не дуже хороший спосіб визначення часу. За словами Вібберлі, Земля під час обертання прискорюється і сповільнюється протягом тривалих періодів часу.

Механічні годинники

Для того, щоб більш точно визначити тривалість одиниць часу ще в 16 столітті вчені створили перший механічний годинник. За словами Суміта Саркара з Амстердамського університету, Нідерланди, за допомогою годинника люди змогли визначити фіксовані зміни часу, які еквівалентні одній секунді.

Найбільш раннім прикладом механічного годинника був годинник з маятником, який рухався з певною частотою, що була еквівалентна астрономічній секунді. Після цього було створено більш досконалі годинники з іншими механізмами, що складалися з пружин і шестерень для визначення більш точної довжини одиниць часу.

До 1940 року справжнім “золотим стандартом” для визначення часу став кварцовий годинник. У них як коливальну систему використовували кристал кварцу. Можна налаштувати правильну частоту коливань, що призведе до максимально точного визначення довжини одиниць часу. Для звичайних людей така точність достатня, але вона не підходить для визначення довжини одиниць часу в різних технологіях і наукових дослідженнях, каже Саркар.

Атомний годинник

Річ у тім, що кожен кристал кварцу є унікальним і резонує по-різному під впливом, наприклад, температури та тиску. Тому, для того, щоб мати еталонний вимірювач часу, було створено атомний годинник.

За словами вчених, в атомів існують фіксовані резонанси. Вони існують тільки в певних енергетичних станах і можуть переходити з одного стану в інший тільки внаслідок поглинання або викиду фіксованої кількості енергії. Ця енергія відповідає точній частоті, тому її можна використовувати як еталон для вимірювання часу.

Тривалість секунди

Перший атомний годинник, представлений 1955 року, вимірював кількість енергетичних переходів, спричинених мікрохвильовим випромінюванням в атомах цезію протягом однієї астрономічної секунди. У 1967 році вчені вирішили визначити тривалість секунди відповідно до цього значення. Тож зараз вважається, що секунда — це тривалість часу, що відповідає 9 192 631 770 енергетичним коливанням в атомі цезію.

Відтоді астрономічна секунда змінювалася, але атомна секунда залишалася такою, що дорівнювала раніше визначеному значенню. Ці зміни астрономічного часу означають, що кожні кілька років вчені повинні додавати додаткову секунду, щоб дати змогу уповільненому обертанню Землі відповідати атомному часу.

Оптичний атомний годинник

Вважається, що атомний годинник найточніший і визначає тривалість часу до з точністю до однієї квадрильйонної частки секунди. Але вчені працюють над створенням ще більш точ
ного оптичного атомного годинника. У цьому годиннику використовують атомні переходи, індуковані видимим світлом, у таких елементах, як стронцій та іттербій. У такий спосіб точність годинника можна підвищити в 100 разів.

Тобто вчені хочуть визначати тривалість секунди відповідно до коливань оптичного годинника, використовуючи ультрафіолетове та видиме світло замість мікрохвиль. Тому точна тривалість секунди може змінитися.

Як уже писав Фокус, вчені під час експерименту змогли відкрити нову незвичайну форму магнетизму. Раніше такий механізм створення магнетизму дослідники ще не бачили.