Основы измерения времени

Измерение времени является одной из важнейших задач астрономии. Часто возникает необходимость определить момент времени, когда наступит, то или другое небесное явление. При рассмотрении систем сферических координат мы видим, что горизонтальные координаты (Ζ и Α), а также координата (t) в первой экваториальной системе являются функциями времени и непрерывно меняются вследствие видимого вращения небесной сферы [6].

Для измерения времени было необходимо установить единицы измерения и системы счета времени, а также для счета единиц времени нужны специальные устройства, работа которых должна систематически контролироваться. При этом гораздо удобнее, если бы единица времени была постоянной, в противном случае должна быть известна закономерность, с которой она меняется.

Следовательно, любой периодически повторяющийся процесс может быть использован для измерения времени. И поскольку вращение Земли вокруг своей оси является одним из наиболее равномерных движений в природе, естественно, что это движение было принято за основу для измерения времени и долгое время служило исходным эталоном для установления единиц измерения, а также исчисления времени. Именно промежуток времени, в течение которого Земля, вращаясь вокруг своей оси, делает один оборот, и принимался за основную единицу времени, называемую сутками [5].

Однако, в середине XIX в. учеными было экспериментально доказано, что движение Земли вокруг своей оси неравномерно, а значит, продолжительность суток непостоянна. Скорость вращения Земли вокруг оси подвержена изменениям векового, периодического и нерегулярного характера, пренебрегать которыми мы не имеем права. И хотя причины, вызывающие неравномерность вращения Земли, не могут считаться окончательно установленными, их можно определить и учесть.

Теперь остановимся на методах измерения времени без учета неравномерностей в движении Земли. Поскольку измерение времени основано на суточном вращении Земли вокруг оси и на обращении Земли вокруг Солнца, то о прошедшем времени можно судить по углу поворота Земли от некоторого начального положения. Для фиксации начального положения берут определенную точку на небесной сфере и определяют момент ее верхней кульминации.

В астрономии за такие точки принимаются:

а) точка весеннего равноденствия;

б) центр видимого диска Солнца (истинное Солнце);

в) «среднее Солнце», – фиктивная точка, положение которой может быть вычислено для любого момента времени [3].

Это хотя и подвижные точки, но их движение по небесной сфере хорошо изучено, и положение для любого момента времени может быть определено с высокой степенью точности [5].

Значение времени равно часовому углу избранной точки на небе. Так, по первой точке определяют звездное время, по второй точке – истинное солнечное время, по третьей точке – среднее солнечное время.

Между данными системами счета времени осуществляется взаимосвязь и в дальнейшем будет сказано, как выполняется переход от одного времени к другому.