1.19 Сурет - Шын күн тәулігінің бірқалыпсыздығын түсіндіруге

Бұл екі себептің әсерінен шын күн тәулігінің ұзақтығы, мысалы, 22 желтоқсанда 23 қыркүйектегіден көрі 50-51 секундқа көп болады.

Шын күн тәулігі бірқалыпсыздығының айтылған екі себебі Жердің өз осі бойымен айналуының бірқалыпсыздығымен байланысты емес, яғни бұл айналыс бірқалыпты болса да, шын күн тәулігінің ұзақтығы өзгеріп тұратын еді.

1.11.4. Орташа күн тәуліктері және орташа күн уақыты

Келесі түсініктерді енгізейік: орташа эклиптикалық күн және орташа экваторлық күн.

Орташа эклиптикалық күн эклиптика бойымен Күннің орташа жылдамдығымен бірдей қозғалады және Күнмен 3 қаңтар және 4 шілдеде кездеседі.

Орташа экваторлық күн аспан экваторы бойымен орташа эклиптикалық күн жылдамдығымен бірдей қозғалады және онымен көктемгі күн теңелу нүктесін бірдей уақытта қиып өтеді.

Орташа экваторлық күннің бірдей географиялық меридиандар және бірдей кульминациялар арасындағы уақыт аралығы орташа күн тәуліктері деп аталады. Бір жыл ішіндегі орташа күн тәуліктерінің ұзақтығы шын күн тәуліктері ұзақтығына тең.

Орташа күн тәуліктерінің басы болып орташа экваторлық күннің төменгі кульминация моменті қабылданады. (орташа талтүн).

Орташа экваторлық күннің төменгі кульминациясынан оның кез-келген келесі орнына дейінгі уақыт аралығы T_m орташа күндік уақыт деп аталады. Орташа күн уақыты кез-келген мезетте орташа экваторлық күннің t_m сағаттық бұрышына 12 сағатты қосқанға тең.

T_m = t_m +12^h.

1.11.5. Уақыт теңдеуі

Орташа уақыт пен шын күндік уақыттың бір мезеттегі айырмасы - уақыт теңдеуі деп аталады. Жоғарыдағы өрнектерді пайдалана отырып уақыт теңдеуін алуға болады:

= T_m - T_ = t_m - t_ = _ - _m. (1.11.4)

Соңғы теңдеуден шығатыны: T_m = T_ + , яғни кез-келген мезеттегі орташа күн уақыты шын күн уақытын уақыт теңдеуіне қосқанға тең. Күннің сағаттық бұрышын өлшеп алып өрнектен шын күндік уақытты анықтауға болады. Орташа күндік уақыт мынаған тең болады:

T_m = t_ + 12^h + . (1.11.5)

1.20-суретте уақыт теңдеуі (бүтін сызық) және оның өзгерісі көрсетілген. Бұл қисық периодтары жылдық және жарты жылдық екі синусоиданың қосындысы болып табылады.

Жылдық периодты синусоида (кесік сызық) шын және орташа уақыттар арасындағы Күннің эклиптика бойымен бірқалыпсыз қозғалысы салдарынан пайда болатын айырмашылықты береді. Уақыт теңдеуінің бұл бөлігі центр теңдеуі деп аталады. Жарты жылдық периодты синусоида (кесік-пунктир сызық) эклиптиканың экваторға еңкеюімен байланысты пайда болатын уақыт айырымын сипаттайды және эклиптика еңкеюінің теңдеуі деп аталады.

Уақыт теңдеуі 15 сәуір, 14 маусым, 15 қыркүйек және 24 желтоқсан маңайында нольге айналады және жылына 4 рет экстремалды мәндерге ие болады.

Уақыт теңдеуін кез-келген уақыт мезеті үшін есептеп табуға болады, ол әдетте астрономиялық күнтізбелерде көрсетіледі.

1.20 Сурет – Уақыт теңдеуінің графигі: 1 – уақыт теңдеуі, 2 – центр теңдеуі, 3 – эклиптика көлбеулігінің теңдеуі.

1.11.6. Әлемдік уақыт

Гринвич меридианындағы орташа күн уақытының көпшілік келіскен аталуы – бүкіләлемдік уақыт (UT (Universal Time)). Бүкіләлемдік UT уақыты орташа экваторлық күннің Гринвич меридианына қатысты сағаттық бұрышына 12^h қосу арқылы табылады.

Гринвич меридианының жергілікті орташа күндік уақыты - әлемдік уақыт деп аталады. Жоғарыдағы теңдеуде T_m2 = T₀, ₂ = 0, T_m1 = T_m и ₁ =  деп қабылдасақ, онда

T_m = T₀ + ,

Уақыт бірлігінің ұзақтығы Күннің немесе көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесінің бірінен соң бірі болатын аттас кульминациялар арасындағы уақыт аралығының бөлігі ретінде анықталады. Шкаланың екеуі де Жер айналуымен анықталатындықтан, олар бір бірімен байланыста болады: бір шкаладан екіншіні дәлме-дәл қатынастар арқылы алуға болады. Жоғарыда айтылғандай, бұл шкалалардың негізгі кемшілігі – олардың бірқалыпсыздығы: Жер айналу жылдамдығы айнымалы болғандықтан уақыт бірлігінің ұзақтығы да айнымалы болады, және де оның өзгеруінің дәл заңы белгісіз.

Уақыт бірлігінің ұзақтығына Жер полюсі қозғалысының әсерін болдырмау және Жердің айналу жылдамдығының өзгерістерінің әсерін ескермеу мақсатында бүкіләлемдік уақыттың бірнеше жүйесін (шкаласын) қолданады (айырады).

1. UТ0 уақыты – ол бақылаулардан өлшенетін бүкіләлемдік уақыт, яғни Жердің лездік полюсіне сәйкес келетін лездік гринвич меридианындағы уақыт. UТ0 уақытты анықтаумен арнайы ұйымдар – уақыт қызметтері айналысқан, олар жұлдыздарды жүйелі түрде түрлі астрометриялық аспаптар (фотографиялық зенитті құбырлар, пассажды аспаптар, астролябиялар) көмегімен бақылаған.

2. UТ1= UТ0+ уақыты – Жер полюсінің орташа орналасуымен анықталатын орташа гринвич меридианының уақыты, ол UТ0 уақытынан лездік полюстің орташа полюске қатысты ығысуынан болатын бақылаушы бойлығының  өзгеруіне түзету арқылы алынады.

3. UТ2= UТ1+ T_S= UТ0++T_S уақыты – од Жер айналуының бұрыштық жылдамдықтың T_S маусымдық периодты вариацияларға түзетілген орташа гринвич меридианының уақыты.

Бұлардың ішінде ең маңызды болып UТ1 жүйе табылады, ол Жердің нақты айналуымен байланысты, орташа гринвич меридианының (яғни жер координаттар жүйенің х осінің) бағдарлануын анықтайды. UТ0 мен UТ2 шкалалары қазіргі заманда қолданбайды дерлік, өйткені UТ1 уақыты қазір радиоинтерферометрлердің өлшеулері негізінде, UТ0 уақытын қолданбай-ақ анықталады (ал бұрын UТ1 уақыты UТ0 уақыты полюстің қозғалысына түзетіліп анықталған еді). UТ2 шкаласы да негізінен 1972 ж. дейін қолданған еді.

4) 1979 жылы ХАО-ң ұсынысы бойынша UТ1R деп белгіленетін бүкіләлемдік уақыттың тағы бір шкаласы енгізілген. Ол UТ1 уақыттан аймақтық тасулардың қысқа мерзімді (периодтары 35 тәуліктен аз) эффектерді шығарып тасталғанымен ерекше.

5) 1964 жылынан бастап UТС (Universal Time Coordinated) деп белгіленетін бүкіләлемдік келісілген уақыт жүйесі қолданылады, ол Жердің тәуліктік айналуымен емес, уақыттың TAI атомдық шкаласымен байланысты.

UТС уақыты бірқалыпты TAI уақытына байланысты болғандықтан, оның бірқалыпсыз UТ1 уақытынан айнымалы шамаға айырылып тұратыны түсінікті. 1972 жылының 1 қаңтарынан бастап, UТ1- UТС айырмасы 0,9 с аспау үшін, UТС жүйесінде жұмыс істейтін сағаттардың көрсетуін 1 с-ке өзгерту енгізілген (1.21 сурет).

(Одан бұрын UТ мен UТС шкаладарының жақындығы басқа тәсіл арқылы қамсыздандырылған еді). Бұл өзгерту 1 секундты көбінесе 31 желтоқсан және (немесе) 30 маусымда қосу арқылы жүзеге асырылады.

Сөйтіп, UТС уақыт шкаласы атомдық болып табылады, бірақ TAI шкаласынан секундтардың бүтін санына айырылады.