Розділ 3 системи виміру часу

3.1 Зоряний час

Система виміру часу, яка для фіксації одиниці часу-доби використовує точку весняного рівнодення небесної сфери як точку фіксації оберту Землі довкола своєї осі, називається системою зоряного часу.

Зоряною добою називається проміжок часу між двома однойменними послідовними кульмінаціями точки весняного рівнодення на меридіані точки спостереження. За початок зоряної доби приймають момент верхньої кульмінації точки весняного рівнодення на меридіані точки спостереження. Тому можна вважати, що мірою зоряного часу є годинний кут точки весняного рівнодення, тобто:

. (3.1)

О

Рисунок 3.1 - До визначення зоряного часу

скільки величина годинного кута відраховується від меридіана точки спостереження, то для кожної точки Землі це значення буде іншим, а це означає, що формулою (3.1) визначають так званий місцевий зоряний час. Зоряний час виражають в одинцях часу: зоряних годинах, хвилинах, секундах.

Безпосередньо виміряти зоряний час неможливо, оскільки точка весняного рівнодення реально не існує на небесній сфері. Як відомо, точки весняного чи осіннього рівнодення є точками перетину площини небесного екватора з площиною екліптики на небесній сфері. Тому зоряний час обчислюють за результатами спостережень зірок.

Розглянемо рисунок 3.1, на якому зображена топоцентрична небесна сфера, точка весняного рівнодення , довільна зірка , що спостерігається.

Нехай і - круги схилень відносно зірки і точки весняного рівнодення . Площина небесного екватора є взаємнополярною площиною до полюса світу , і тому годинному куту зірки буде відповідати сферична відстань , тобто:

,

а прямому сходженню зірки відповідає сферична відстань , тобто:

.

Тоді годинний кут точки весняного рівнодення відповідатиме сферичному куту (рис. 3.1), або сферичній відстані .

Для дуги екватора запишемо таке рівняння:

.

Або з урахуванням попередніх позначень отримаємо

,

а з урахуванням (3.1) кінцево запишемо

. (3.2)

Таким чином, кінцевий зоряний час може бути визначений як сума прямого сходження зірки і її годинного кута на момент її спостереження. Формулу (3.2) називають формулою зоряного часу.

Якщо зірка спостерігається в момент верхньої кульмінації, коли , то на основі (3.2) отримаємо, що

,

і місцевий зоряний час дорівнює прямому сходженню зірки, що може бути визначена з астрономічного щорічника.

Тривалість зоряної доби є величина практично постійна, тому ця система виміру часу широко використовується в астрономії при спостереженнях. Разом з тим зоряна доба не може вважатися ідеально сталою одиницею часу, оскільки на її стабільність впливає нерівномірність швидкості обертання Землі довкола своєї осі, встановлена в кінці ХХ століття, а також професійні зміщення точки весняного рівнодення на небесній сфері. Щоб врахувати вплив цих факторів на час в астрономічній практиці використовують інші системи виміру часу, що будуть розглянуті в подальшому.