§ 6.   ОСНОВЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ

 

1.Введение. Периодические явления, сопровождающие суточное вращение  небесной сферы и видимое годовое дви­жение Солнца по эклиптике, лежат в основе различных систем счета коротких и длинных промежутков времени. С некоторыми из этих систем мы и познакомимся.

 

2.Связь  времени  с  географической  долготой.  Системы счета времени. Момент верхней кульминации центра Солнца называется  истинным  полднем,  а нижней — полночью. Промежуток времени между двумя последователь­ными одноименными кульминациями центра Солнца называ­ется истинными солнечными сутками.   Их продолжительность  не остается  одинаковой  на  протяжении года (из-за неравномерного движения  Солнца по эклиптике и  ее  наклона к  небесному экватору). Поэтому в повседнев­ной жизни используются не истинные, а средние солнечные сутки, продолжительность которых при­нята постоянной. Кульминация любой точки небесной сферы (точки весен­него равноденствия, центра Солнца, «среднего Солнца», звезды и т. д.) происходит в разное время на разных мери­дианах земного шара. Причем тем раньше, чем восточнее расположен пункт наблюдения. Из этого следует, что в данном месте Земли время связано с географической долготой. Если в данный момент на нулевом (гринвичском) меридиане среднее время То (оно называется всемирным), то в местности с географической долготой λ мест­ное время будет Тλ, причем Тλ отличается от То на число часов,  минут и секунд,  равное λ:

 

                                                                                                                    (7)

 

Запишем эту формулу для двух пунктов земной поверх­ности, расположенных на географических долготах λ1 и λ2:

 

 

Отсюда следует важное соотношение, позволяющее опре­делять географическую долготу места наблюдения:

 

                                                                                                                                              (8)

 

Действительно, узнав разность времен в двух пунктах, долгота одного из которых известна, можно определить дол­готу другого пункта.

Строго говоря, время всюду свое и различно не только в пределах области, но даже большого города. Отсюда, как вы знаете из курса географии, возникла необходимость введе­ния поясного счета времени (в нашей стране поясное время введено с 1 июля 1919 г.). Каждый часовой пояс простирается по долготе на 15°, или 1ч. Всего, следова­тельно, 24 часовых пояса. По территории России проходит 11 часовых поясов (от II до XII включительно). Нулевой пояс — гринвичский. Внутри каждого пояса исполь­зуется время его центрального меридиана, а границы поясов проведены либо по государственным и административным границам, либо по естественным рубежам (реки, горные хребты).

Зная всемирное время (То) и номер пояса данного места (n), легко найти поясное время:

 

                                                                                                                     (9)

 

Из формул (7) и (9) следует, что

 

                                                                                                               (10)

 

На территории Российской Федерации установлен следу­ющий порядок исчисления времени. Во-первых, к поясному времени прибавляется 1 час. Во-вторых, ежегодно стрелки часов переводятся на 1 час вперед ночью в последнее вос­кресенье марта (так вводится летнее время, Тл), а ночью в последнее воскресенье октября стрелки часов переводятся на 1 час назад.

Таким образом, летнее время у нас впереди поясного на 2 часа:

 

 

Летнее время не нарушает привычный ритм жизни, но по­зволяет существенно экономить электроэнергию, расходуе­мую на освещение.

Московское время — это местное время в столице Рос­сии, находящейся во II часовом поясе (п = 2). На большей части территории нашей страны время отличается от мо­сковского, но всегда это отличие кратно целым числам и хорошо известно местным жителям.

В эпоху современного научно-технического прогресса из­мерение времени приобрело особое значение и требует са­мых   современных   методов,   обеспечивающих   точность   времени до миллиардной доли секунды в сутки. Современная служба времени оснащена молекулярными и атомными часами, обеспечивающими подобную точность. Единица времени (секунда) включена в число основных единиц Между­народной системы СИ.

Пример 2.  25 мая в Москве (n1 = 2) часы показывают 10ч45м. Какое среднее, поясное и летнее время в этот момент в Новосибирске (п2 = 6, λ2= 5ч31м)?

 

 

3*. Понятие о летосчислении. Из многочисленных наблю­дений известно, что промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия составляет 365 суток 5 часов 48 минут 46 секунд (365,2422 суток). Это тропический год. Он положен в основу солнечного календаря, т. е. счета длительных промежутков времени, связанных со сме­ной сезонов года. Составление календаря затруднено тем, что продолжительность тропического года несоизмерима с про­должительностью суток. Чтобы начало весны приходилось примерно на один и тот же день года, календарный год дол­жен содержать целое число суток с продолжительностью, близкой к продолжительности  тропического года.

В  юлианском календаре (старый стиль, введенный в 46 г. до н. э. Юлием Цезарем) средняя продол­жительность года составляла 365,25 суток: три года содер­жали по 365 суток, а четвертый (високосный) — 366. Мы видим, что год юлианского календаря длиннее тропического. Легко подсчитать, что за каждые 400 лет различие дости­гает 3 суток (и, например, весеннее равноденствие будет на­ступать по этому календарю на 3 дня раньше). Накопивше­еся расхождение было ликвидировано, когда в 1582 г. папа Григорий XIII ввел новый стиль (григорианский календарь). В результате проведенной реформы кален­даря, во-первых, 5 октября 1582 г. объявили 15-м октября. Во-вторых, годы типа 1700, 1800, 1900, 2100 (у них число сотен не делится на 4) решили считать простыми, а не ви­сокосными.  Исключая  годы  этого типа,  все остальные, номера которых делятся без остатка на 4, считаются високос­ными. Ошибка в одни сутки накапливается в григорианском календаре (в котором продолжительность года составляет 365,2425 суток) за 3300 лет.

В нашей стране новый стиль был введен в 1918 г. Рас­хождение юлианского календаря со счетом времени тогда достигло 13 суток, и день 1 февраля декретом Совнаркома предписывалось считать 14 февраля. Расхождение в 13 дней сохранится до 2100 г. (лишь после 28 февраля 2100 г. оно достигнет  14 дней).

В настоящее время обсуждается проблема создания тако­го календаря, в котором год более равномерно разделялся бы на полугодия, кварталы и т. д., а каждая дата имела бы постоянный день недели.