Файл: Куликов, К. А. Курс сферической астрономии учебник.pdf

60 ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ [ГЛ. III

нашей эры. Вообще различных дат «сотворения мира» было много, все они были придуманы в разные времена без всякого реального основания.

За последние годы выдвинуто несколько проектов ре­ формы календаря. Они направлены не на улучшение согласования календарного года с тропическим, которое вполне удовлетворительно, а на более равномерное раз­ деление года. Экономические и хозяйственные задачи делают желательным сведение числа дней в месяцах и кварталах к одинаковым величинам.

Для согласования различных систем хронологического счета удобно применять непрерывный счет дней. Для этого введены так называемые юлианские дни, которые

непрерывно считаются через годы, столетия и тысячеле­ тия, начиная с полудня 1 января 4713 г. до нашей эры. При этом началом каждого юлианского дня считается средний гринвичский полдень. В Астрономических еже­ годниках даются таблицы, в которых указывается, сколь­ ко юлианских дней прошло к моменту гринвичского полудня каждого дня. С помощью таблицы юлианских дней задача о числе суток, протекших между заданными датами, решается достаточно просто. Например, нужно найти, сколько пройдет суток между 1 июля 1662 г. и 10 августа 1970 г. Для этих двух дат за соответствую­ щие годы в Ежегоднике находим:

При счете юлианских дней следует учитывать, что при­ водимые в таблицах Астрономического Ежегодника круг­ лые даты, например, 1960, январь 0, относятся к полудню 31 декабря 1959 г. и дата январь 0 фактически является 31 декабря. Юлианский счет дней ничего общего не имеет с юлианским календарем. Юлианский счет предложен ученым Скалигером из г. Лейдена в XVI в. и назван им в честь своего отца Юлия.

В астрономической практике для сравнения наблюде­ ний, полученных в различные моменты времени, принят

§ 21] НЕРАВНОМЕРНОСТЬ ВРАЩЕНИЯ ЗЕМЛИ 61

так называемый бесселев год. В его основу положены

следующие соображения.

Расстояние от Солнца до Земли свет проходит за 499,012 средних секунд. За этот промежуток времени Солнце смещается по эклиптике к востоку на 20",496. Значит, центр солнечного диска наблюдается нами всегда смещенным по эклиптике к западу от истинного его по; ложения на величину 20",496. Бессель предложил при­ нять для вычислений год, по продолжительности всегда равный среднему тропическому году, и за начало этого года принимать строго один и тот же момент, когда средняя долгота Солнца, уменьшенная на величину 20",496, в точности равна 280°. Определяемый таким начальным моментом год и носит название бесселева года. Продолжительность бесселева года, выраженная в эфемеридном времени, практически постоянная (увеличи­

вается только на 0s,09 в столетие) и совпадает с продол­ жительностью тропического года (точнее, меньше тро­

пического на 0s,148 в столетие). Положение системы координат, какое она занимала в момент начала какого-ни­ будь бесселева года, является тем положением, к которому относят все наблюдения данного года. Обозначается на­ чало бесселева года номером года с нулем после запятой, например, 1900,0. Начало бесселева года по времени очень близко к началу календарного года, но различно для разных лет. Даты в бесселевом году определяются не числами месяцев, а количеством дней или долями года. Начало бесселева года и доли бесселева года для каждой даты приводятся в Астрономическом Ежегоднике. : <

§ 21. Неравномерность вращения Земли

Полученное из астрономических наблюдений время, основанное на периоде вращения Земли вокруг своей оси, называется астрономическим временем. Однако Земля вращается вокруг своей оси неравномерно и поэтому и астрономическое время не строго равномерно. Этот факт может быть обнаружен путем сравнения астрономического времени с любым другим более равномерным временем, определяемым по независимым от вращения Земли часам. Таким временем может быть время, лежащее в основе гравитационной теории движения тел Солнечной системы,

62 ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ [ГЛ. III

либо время, определяемое ходом кварцевых часов, моле­ кулярными и атомными стандартами частоты.

Сопоставление моментов затмений, наблюдавшихся в древности, с их моментами, вычисленными на основании гравитационной теории, привело Галлея в 1693 г. к за­ ключению, что «прежде Луна двигалась медленнее, чем в настоящее время». Это ускорение Луны могло быть либо реальным, происходящим из-за увеличения скорости обращения ее вокруг Земли, либо кажущимся, из-за уменьшения скорости вращения Земли вокруг своей оси. В XIX столетии были обнаружены отклонения от теории также и в движениях Солнца, Меркурия, Венеры, Марса и спутников Юпитера. Поскольку величины этих откло­ нений у всех светил были пропорциональны их средним движениям, то ясно, что эти изменения в движениях све­ тил являются кажущимися и происходят вследствие реаль­ ных изменений скорости вращения Земли вокруг своей оси. Сопоставление астрономического времени с равно­ мерным временем, положенным в основу гравитационной теории, позволяет выявить лишь значительные изменения скорости вращения Земли за большой промежуток вре­ мени.

В тридцатых годах нашего столетия были созданы кварцевые часы, применение которых позволило обна­ ружить годовые изменения скорости вращения Земли. Введение в действие первого атомного стандарта частоты в 1955 хг. позволило создать практически равномерное атомное время, использование которого открывает прин­ ципиальную возможность выявить все детали изменения скорости вращения Земли. Однако точность определения астрономического времени не позволяет использовать все преимущества атомного времени.

В настоящее время принято рассматривать три типа неравномерностей вращения Земли: вековое замедление,

сезонные колебания и нерегулярные изменения угловой

скорости вращения Земли.

|В результате векового замедления длительность суток

непрерывно возрастает примерно на 0s,001—0s,002 в столетие. Главной причиной этого замедления является приливное трение.

Сезонные колебания скорости вращения Земли могут быть представлены двумя волнами с годичным и полуго­

дичным периодами. Так, по данным за 1956—1965 гг, отклонение продолжительности суток от средней за год представляется равенством

а второй — полугодичную волну. Годичная волна показы­ вает, что самые длинные сутки наблюдаются в январе, а самые короткие в июле. Разность между ними равна примерно 1 мсек. Полугодичная волна дает максимальную^

вращения частично вызываются приливными деформациями твердого тела Земли, но главную роль в их возникновении играет атмосферная циркуляция. Зимой атмосфера тор­ мозит вращение Земли, а летом ускоряет его. Наблюдения показывают, что амплитуды и фазы сезонных колебаний не остаются постоянными от года к году.

В результате нерегулярных изменений продолжитель­ ность суток увеличивается или уменьшается на несколько тысячных долей секунды. Резкие изменения в скорости происходят через разные промежутки времени и сравни­ тельно быстро. Причины нерегулярных изменений не вполне ясны.

§ 22. Эфемеридное время

Сейчас существуют два понятия времени: неравномер­ ное — астрономическое, определяемое действительным вращением Земли, и равномерное, служащее аргументом при различных вычислениях. Последнее называется в астрономии ньютоновским или эфемеридным временем, так

как служит для вычисления астрономических эфемерид. Понятие эфемеридного времени было введено на Париж­ ской Международной конференции по фундаментальным постоянным в 1950 г. именно для того, чтобы отличить равномерно текущее время, которое участвует в законах динамики, от всемирного времени, определяемого враще­ нием Земли. Теоретические заранее вычисленные положе­ ния небесных тел Солнечной системы, в любой системе

64 ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ t V J l . Ш

координат (будь то прямоугольные экваториальные или любые другие координаты) являются функциями равно­ мерного эфемеридного времени. Полученные из наблю­ дений положения этих тел являются функциями неравно­ мерного времени. Ввиду этого наблюденные положения Солнцами планет отличаются от их положений, выведен­ ных из теории.

Весьма важной задачей современной астрономии яв­ ляется нахождение разности A ts между эфемеридным и всемирным временем. Прибавлением величины Ats к

всемирному времени, получаемому из наблюдений, име­ ется возможность получать эфемеридное время, по кото­ рому в Астронономическом Ежегоднике СССР, начиная с 1960 г., даются все эфемериды (Солнца, Луны, планет

ит. д.), за исключением таких разделов Ежегодника, как покрытия и затмения, где предвычисления делаются по всемирному времени. Поправка Ats получается из следую­

щих соображений.

По законам небесной механики можно определить по­ ложения (например, прямые восхождения или долготы) Солнца, Луны и планет на накоторое время (несколько де­ сятилетий) вперед. Такая работа была проделана в свое время Ньюкомбом, который вычислил координаты Солнца

ипланет и представил их в виде таблиц. Однако впослед­ ствии было обнаружено, что координаты перечисленных

светил, напечатанные в таблицах Ньюкомба, не сходятся с координатами этих же светил, получаемыми из наблю­ дений. Так, например, Спенсер Джонс обнаружил, что средняя долгота Солнца, приведенная на определенный момент в таблицах Ньюкомба, не сходится с наблюден­ ной долготой в этот же момент. Чтобы согласовать между собой эти две долготы, нужно, как это нашел Спенсер Джонс, прибавить к средней долготе Солнца, взятой из таблиц Ньюкомба, поправку, имеющую вид

где Т — время, отсчитываемое (в тропических столетиях)

от начальной эпохи 1900, январь 0, средний гринвичский полдень, а В — флуктуации в долготе Луны, происходя­

щие вследствие нерегулярных изменений скорости вра­ щения Земли.