астрономические опыты
Начинающим
Своими руками
Фотогалерея

Оглавление

Введение
Гномон. Полуденная линия
Гномон. Координаты
Уравнение времени
Размер Земли
Размер Луны
Лунный "альпинизм"
Лампочка и Солнце New!
Прав ли художник?
История почтовой марки
Легенда о Медведице
Звездные часы
Ориентирование на местности
Звезды за занавеской
Транзит Венеры
Челябинский метеорит

Звёздные часы

Звездное небо - самые грандиозные и прекрасные часы, нужно только уметь ими пользоваться. Кстати, определение времени по звездам намного "логичнее", чем по Солнцу, в отличие от него звездное небо вращается совершенно равномерно и не нужно учитывать уравнение времени. Правда, и тут не все так просто - период вращения Земли относительно звезд (звездные сутки) составляет 23ч 56мин 04с, то есть звездные часы "спешат" относительно солнечных почти на 4 минуты в сутки и звездное время необходимо пересчитывать в среднесолнечное в зависимости от даты.

Сначала попробуем найти удобный для использования "указатель времени" на звездном небе. В средних широтах северного полушария таким указателем, конечно, будут незаходящие околополюсные созвездия, удобнее всего - Большая и Малая Медведицы.

Представим себе на небе вот такой неподвижный циферблат, разделенный на 24 часа и стрелку часов - направление от Полярной к α и β Большой Медведицы. Только в верхней части нашего циферблата должна находиться цифра 11 и нумерация ведется против часовой стрелки - ведь именно в этом направлении происходит вращение звезд вокруг Полюса Мира в северном полушарии.

звездные часы

Такие "часы" покажут местное звездное время.

Вообще, по определению, звездное время равно часовому углу (угловому расстоянию до меридиана) точки весеннего равноденствия. Этот угол считается от меридиана (направления на юг) вдоль небесного экватора по суточному движению звезд и обычно выражается в часовой мере (1h=15°). Иначе можно определить звездное время как прямое восхождение точки, которая в данный момент находится в верхней кульминации, то есть пересекает меридиан между Полюсом Мира и точкой юга.

Tsкульм

Теперь понятно, как оцифровывался циферблат наших звездных часов - верхняя его точка (а это и есть южное направление меридиана) соответствует прямому восхождению звезд, выбранных в качестве "стрелки" - в нашем случае прямое восхождение α и β Большой Медведицы примерно равно 11h. (Если уж совсем точно, то 11h 04m, а так как и Полярная находится не точно в точке полюса, то направление от Полярной на α Большой Медведицы соответствует 11h 07m.)

Но определение звездного времени - только полдела, ведь мы хотим знать среднесолнечное время. Легко понять, что совпадают эти системы счета времени только в момент осеннего равноденствия - именно тогда точка весеннего равноденствия кульминирует в полночь. Причем совпадение будет недолгим, ведь звездные часы спешат. Впрочем, нам не нужна точность выше 5 минут и мы можем упрощенно считать, что в течение суток звездное время отличается от солнечного на постоянную величину. Осталось только определить эту поправку.

Так как среднее солнце совершает один оборот по эклиптике (что соответствует 24ч) за год, то за месяц величина поправки нарастает на 2ч, а за сутки на 4мин. Теперь легко посчитать, что через месяц после осеннего равноденствия, 22 октября, местной полуночи будет соответствовать 2ч звездного времени, а, например, положение созвездий, приведенное на рисунке вверху, наступит в 2 часа местного времени.

И, наконец, последний этап - перевод местного времени в поясное (декретное, летнее...)

Tn=tm+n-λ , где

λ - географическая долгота в часовой мере (положительна к востоку от Гринвича)

tm-местное время

Tn-поясное время n-го часового пояса

(смотрите также описание работы с подвижной картой звездного неба - ведь по сути, она представляет собой те же звездные часы...)

Что ж, время мы определили, однако для повседневного использования такой способ не слишком удобен - уж очень много рассуждений и расчетов придется произвести, чтобы не запутаться. Но этот алгоритм можно сильно упростить, если заранее рассчитать некоторые исходные данные для конкретного пункта наблюдений.

Во-первых, если нам требуется только среднесолнечное время, стоит расположить "циферблат" более привычным образом - например, чтобы вверху находилась цифра 12. (Но он, конечно, останется 24-часовым и счет будет вестись по-прежнему против часовой стрелки.) Во-вторых, вместо времени, прошедшего после осеннего равноденствия удобнее пользоваться календарной датой, то есть временем, прошедшим с 1 января текущего года. И в-третьих, все расчеты для конкретного населенного пункта лучше свести к простой формуле - ее выводом мы сейчас и займемся.

1) Из-за сдвига циферблата из показаний "звездной стрелки" нужно вычесть примерно 1 час, точнее - 53 минуты (об этом говорилось выше).

2) При переходе к местному среднесолнечному времени нужно учесть, что в полночь с 31 декабря на 1 января звездное время приблизительно равно Tso=6ч 42мин (эта величина немного изменяется из года в год, но не более, чем на 2-3 минуты, этой разницей пренебрегаем - все равно мы не сможем со сравнимой точностью определить положение созвездий). Поправка для конкретной даты года вычисляется (опять же приблизительно, но с достаточной для нас точностью) по формуле:

Δ=(М-1)*2 часов + Д*4 минут , где

М - номер месяца (1-январь, 2-февраль и т.д.)

Д - день месяца

3) Формула для перевода местного времени в поясное была приведена выше. В итоге получаем:

Tn=T'-53мин-Tso-Δ+n-λ , где

T' - условное время, определенное по "звездной стрелке";

Tso=6ч 42мин - поправка для перехода к расчетам от 1 января;

Δ - поправка на календарную дату;

λ - географическая долгота в часовой мере;

n - номер часового пояса (в часах);

Tn=T'-(М-1)*2 часов - Д*4 минут+(n-λ-7ч 35мин);

     - для "циферблата", где 12 вверху(!)

При этом значение (n-λ-7ч 35мин) мы можем вычислить заранее для своего населенного пункта. Например, для некоторых городов величина этой поправки приведена в таблице (в скобках - для летнего времени):

город    λ  n  поправки
Москва 2ч 30мин 3 (4)-7ч 05мин (-6ч 05мин)
С-Петербург 2ч 01мин 3 (4)-6ч 34мин (-5ч 34мин)
Минск 1ч 50мин 2 (3)-7ч 25мин (-6ч 25мин)
Киев 2ч 02мин 2 (3)-7ч 33мин (-6ч 33мин)

Вот теперь, пожалуй, можно достаточно просто определить время по звездам, причём обычно ошибка не превышает 15-20 минут.



Андрей Олешко, 2009-2016г.    mail
При использовании материалов ссылка на сайт обязательна.

  Rambler's Top100        
foto