5.2 Ефемеридний час

Аналіз нерівномірного обертання Землі довкола своєї осі дає підставу зробити висновок, що системи зоряного і середнього часу, які базуються на періоді обертання Землі довкруги своєї осі, також будуть нерівномірні. Це означає, що одиниця часу – доба – не є постійною одиницею часу. Оскільки для вирішення багатьох завдань сучасної науки і техніки використовувати нерівномірну шкалу часу не можна, виникла необхідність розробки і практичного впровадження рівномірної системи обміну часу.

Встановлення рівномірної системи обліку часу базувалось на вивченні обертання Землі довкола своєї осі. Було встановлено, що нерівномірність шкали часу для значних її інтервалів (століття) найбільший вплив мають вікові і нерегулярні зміни швидкості обертання. Періодичне відставання чи випередження часу, яке виникає внаслідок цього впливу, спотворює існуючу шкалу часу, збільшуючи або зменшуючи тривалість доби.

Ці зміни тривалості доби визначаються шляхом спостережень Місяця, Сонця, інших планет Сонячної системи. На основі цих спостережень визначаються координати цих небесних тіл в системі всесвітнього часу UT (Universal Time) і порівнюються з координатами, розрахованими на основі інтегрування диференціальних рівнянь руху цих тіл, отримуючи так звані ефемеридні (розраховані) координати небесних тіл.

Різниці у визначених координатах виникають внаслідок спотворень одиниць реального часу нерівномірністю швидкості обертання Землі. Виникла необхідність створити таку систему виміру часу, яка була не пов’язана з добовим обертанням Землі. Такою системою стала система ефемеридного часу – ET (Ephemeris Time).

В 1960 році на ХІ Генеральній конференції з мір і часу було прийнято рішення взяти за еталон часу тривалість тропічного року на епоху 1900, січень 0, о 12 годині ефемеридного часу. За дослідженнями С. Ньюкома тривалість року на цю епоху дорівнювала 365.2421988 середніх сонячних діб. Прийнявши, що доба складається з 86400 секунд, отримали одиницю часу, що не пов’язана з добовим обертанням Землі, яку назвали ефемеридною секундою. Таким чином, ефемеридна секунда – це 1/31556925.9747 частина тропічного року на епоху 1900, січень 0, 12 ефемеридного часу.

Для зв’язку ефемеридного часу зі всесвітнім часом використовують формулу:

. (5.6)

Поправка обчислюється зі спостережень Місяця, який, рухаючись по геоцентричній орбіті, має найбільший середній добовий рух , що в 13,4 рази більший за відповідний рух Сонця.

Спостереження Місяця для визначення ефемеридного часу полягають у поточному визначенні часу, коли Місяць знаходиться у точно визначеній точці неба. Для цього застосовують спостереження Місяця в меридіані, спостереження Місяця в моменти, коли він покриває певні зірки, або проводять фотографування Місяця на фоні опорних зірок (зірок з відомими екваторіальними координатами).

За даними спостережень визначають довготу Місяця і, порівнюючи її з довготою, розрахованою на основі теорії руху Місяця, отримують зміну цієї довготи , що називається флуктуацією довготи.

Тоді за формулою Спенсора Джонса обчислюють поправку . Маємо

, (5.7)

де - проміжок часу в юліанських століттях від фундаментальної епохи 1900, січень 0, 12^h до моменту спостереження.

Сьогодні відповідності до рекомендацій XVI і XVII Генеральної асамблеї Міжнародного астрономічного союзу як основний аргумент часу – “ефемерид час ” в астрономічну практику введено новий вид часу, що дістав назву “земного динамічного часу ”.

Динамічна шкала часу визначається як аргумент динамічної теорії руху Сонця, Місяця і планет Сонячної системи. При введенні цієї системи в практику спостережень ставиться вимога досягти такого співвідношення між динамічним і ефемеридним часом, щоб їх різницю складали тільки періодичні варіації. Тому можна вважати, що за своєю фізичною суттю земний динамічний час співпадає з ефемеридним часом .