Ziemia jako zegar Piotr A. Dybczyński

Transkrypt

1 Wykład udostępniam na licencji Creative Commons: Ziemia jako zegar Piotr A. Dybczyński

2

3 Czas gwiazdowy

4 N

5 N

6 N

7 N

8 N

9 N

10 N

11 N

12 N

13 N

14 N s = 0h

15 N s = 0h Czemu taka dziwna tarcza?

16 N s = 0h Czemu taka dziwna tarcza? Bo astronomowie mierzą niektóre kąty w godzinach...

17 Miara czasowa kątów 360 = 24h 15 = 1h = 60m m 1 = 4 m 60' = 4 15' = 1m = 60s 1 ' = 4s 60" = 4s 15" = 1s

18 N s = 0h

19 N s = 2h

20 N s = 3h

21 N s = 4h

22 N s = 9h

23 N s = 12h

24 N s = 14h

25 N s = 18h

26 N s = 23h20m

27 miejscowy południk astronomiczny BN Z s = t N t S Nd BS Definicja: czas gwiazdowy to kąt godzinny punktu Barana

28 s = t = t* + α* BN t δ α BS

29 punkt górowania na równiku s = t = t* + α* t* BN α*

30 punkt górowania na równiku t*=0 BN α* t = s Czas gwiazdowy (t ) jest zawsze równy rektascensji gwiazd górujących!

31 Czas gwiazdowy jest czasem miejscowym to znaczy, że w miejscach o różnej długości geograficznej jest różny czas gwiazdowy. Równy czas gwiazdowy mają tylko miejsca na tym samym południku geograficznym.

32 λe = 30 = 2h N s= 2h00m s = 0h ( czas gwiazdowy na południku 0 )

33 λe = 240 = 16h00m N s= 16h00m s = 0h

34 λe = 335 = 22h20m N s= 22h20m s = 0h

35 Pomiar kąta godzinnego dowolnej gwiazdy o znanej rektascensji jest pomiarem czasu gwiazdowego. W szczególności może to być obserwacja górowania gwiazdy wtedy jej kąt godziny wynosi zero a czas gwiazdowy jest równy jej rektascensji.

36 Czas słoneczny prawdziwy

37 b or ita Zi i em Ziemia Słońce

38 b or ita Zi i em Definicja: czas słoneczny prawdziwy to kąt godzinny środka tarczy Słońca powiększony o 12h. Chodzi o to by początek doby ( godzina 0 ) był o północy. Ziemia Słońce

39

40

41

42

43 Minęła doba czasu gwiazdowego...

44 ale dopiero teraz minęła doba czasu słonecznego...

45

46 Czas słoneczny prawdziwy też jest czasem miejscowym. Wiemy doskonale, że na różnych długościach geograficznych jest różny czas.

47 λe = 30 = 2h N t= 2h00m t = 0h

48 λe = 240 = 16h00m N t= 16h00m t = 0h

49 λe = 335 = 22h20m N t= 22h20m t = 0h

50 Czas słoneczny prawdziwy też umiemy mierzyć...

51 Na skutek ruchu orbitalnego Ziemi Słońce zmienia swoją pozycję na tle gwiazd nierównomiernie. Rektascensja Słońca rośnie niejednostajnie tak więc czas słoneczny prawdziwy jest czasem niejednostajnym!

52 Ruch roczny Słońca

53 Bn Skutek nachylenia ekliptyki do równika Δλ=1 Δα = 3m40s wrzesień styczeń czerwiec ka y t p ekli marzec i równik niebiesk Δα = 4m20s Δλ=1 ε 23

54 By Garry R. Osgood Ziemia przechodzi przez peryhelium ok. 4 stycznia a przez aphelium ok. 5 lipca.

55 Równanie czasu (ΔT = prawdziwy - średni) [min] nachylenie ekliptyki eliptyczność orbity Sty 1 Mar 1 Maj 1 Lip 1 Wrz 1 List 1 Sty

56 Dalsze kłopoty nierównomierność rotacji Ziemi Ruchy bieguna ziemskiego Spowalnianie pływowe Księżyc i Słońce Zmiany sezonowe atmosfera i hydrosfera Zmiany rozkładu masy ruchy tektoniczne

57 Ruch bieguna na przestrzeni lat ~3 m

58

59 Zmiany długości ziemskiej doby na przestrzeni lat

60 Zmiany długości doby a pogoda atmosfera

61 Czas uniwersalny UT0 czas średni ( UT ΔT) UT1 czas UT poprawiony na ruch bieguna UT1R czas UT1 poprawiony na nierównomierności pływowe UTC czas uniwersalny koordynowany, podstawa czas atomowy, różnica UTC-UT1 nie większa niż 0.9 s

62 UT1 UTC (sekundy przestępne) Ostatnia sekunda przestępna została wprowadzona z końcem czerwca 2015

63 Zmiany długości ziemskiej doby

64 Czas a długość geograficzna.

65 Autor: Sean Baker,

66 południk zerowy

67 fot. Zlatko Krastev fot. Takasunrise0921

68 południk zerowy

69 ku Słońcu godzina 6:00 UTC Dla uproszczenia rysunek wykonano dla dnia równonocy wiosennej lub jesiennej.

70 ku Słońcu godzina 6:00 UTC

71 ku Słońcu godzina 6:20 UTC

72 ku Słońcu godzina 7:00 UTC

73 ku Słońcu godzina 8:00 UTC

74 ku Słońcu godzina 10:30 UTC

75 Poznań ku Słońcu Godzina 15:45 na zegarku w Poznaniu

76 czas letni! Poznań, 15:45 Londyn, 14:45 Tokio, 23:45 ku Słońcu Nowy Jork, 10:45 Hawaje, 4:45

77

78

79

80

81

82 Czas letni i zimowy W Polsce utrzymywana jest ostatnio praktyka wprowadzania czasu letniego nad ranem w ostatnią niedzielę marca i odwoływania nad ranem w ostatnią niedzielę października. W roku 2015 czas letni (wschodnio-europejski) wprowadzony został dnia 29 marca o godzinie 2:00 czasu środkowo-europejskiego (1:00 czasu uniwersalnego - UT) poprzez przestawienie wskazówek zegarów z godziny 2:00 na godzinę 3:00. Odwołanie czasu letniego - powrót do zimowego (środkowoeuropejskiego) - odbędzie się dnia 25 października o godzinie 3:00 czasu letniego (wschodnio-europejskiego) poprzez cofnięcie wskazówek na godzinę 2:00. Tego dnia czas pomiędzy godzinami 2:00 i 3:00 nowego czasu oznacza się poprzez dodanie litery a po numerze godziny (np godz. 2a minut 25).

83 16 56'30 1h00m00s 52 27'50 1h07m46s 0h07m46s 2h00m00s Wydział geografii na UAM w Poznaniu

84 21 04'05 1h00m00s 52 12'47 1h24m16s 0h24m16s CBK PAN w Warszawie

85 Czasy miejscowe!

86 Poznań ku Słońcu Godzina 15:45 na zegarku w Poznaniu

87 Poznań ku Słońcu Godzina 15:45 na zegarku w Poznaniu

88 Poznań środa Godzina 15:45 na zegarku w Poznaniu wtorek ku Słońcu

89 Poznań wtorek środa Godzina 16:15 na zegarku w Poznaniu ku Słońcu

90 czas letni! Linia zmiany daty Poznań, 14:00 wtorek wtorek ku Słońcu wtorek wtorek Godzina 12:00 UTC

91 Poznań,16:15 Linia zmiany daty wtorek wtorek środa wtorek godzina 14:15 UTC ku Słońcu

92 Linia zmiany daty wtorek środa Poznań,02:00 czas letni! wtorek ku Słońcu środa godzina 00:00 UTC

93 Linia zmiany daty południk zerowy wtorek środa Poznań,02:00 wtorek ku Słońcu środa godzina 00:00 UTC

94 N S

95 Deklinacja Słońca Analemma

96 Analema 2003, copyright: Anthony Ayiomamitis

97 W roku 2015: Ziemia najbliżej Słońca (w peryhelium) 4 stycznia, Początek astronomicznej wiosny: 20 marca, 23:45 Początek astronomicznego lata: 21 czerwca, 18:38 Ziemia najdalej od Słońca (w aphelium) 6 lipca, Początek astronomicznej jesieni: 23 września, 10:21 Początek astronomicznej zimy: 22 grudnia, 5.48 (momenty podane w czasie urzędowym)

98 W roku 2016: Ziemia najbliżej Słońca (w peryhelium) 2 stycznia, Początek astronomicznej wiosny: 20 marca, 5:30 Początek astronomicznego lata: 21 czerwca, 0:34 Ziemia najdalej od Słońca (w aphelium) 4 lipca, Początek astronomicznej jesieni: 22 września, 16:21 Początek astronomicznej zimy: 21 grudnia, 11:44 (momenty podane w czasie urzędowym)

99 Pory roku

100 Wiosna na półkuli północnej jesień na południowej 92,8 dnia Lato na półkuli północnej zima na południowej 93,6 dnia Zima na półkuli północnej lato na południowej 88,9 dnia Jesień na półkuli północnej wiosna na południowej 89,9 dnia

101

102 Równonoc jesienna i wiosenna

103 Przesilenie letnie

104 Przesilenie zimowe

105 Stała słoneczna: ok W/m2

106 Bliźnięta Rak Lew Byk Baran 150 Zodiak 0 Ryby Panna Waga 240 Wodnik Skorpion Koziorożec Strzelec

107

108 Reforma kalendarza 1582 Wprowadził ją papież Grzegorz XIII Skasowano dni od 5 do 14 października, po 4 był od razu 15 października 1582 Reforma polegała na zmodyfikowaniu reguł decydujących, czy dany rok jest przestępny czy nie Poprzedni kalendarz, tzw. juliański, spóźniał się o jeden dzien na 128 lat Nowy kalendarz wprowadzono od razu jedynie w Hiszpanii, Portugalii, Włoszech i Polsce Pozostałe państwa wprowadzały go sukcesywnie, niektóre dopiero w XX wieku, a np. niektóre kościoły używają juliańskiego kalendarza do dziś.

109 Lata przestępne Jeśli rok dzieli się przez 4 to tak ale jeśli dzieli się przez 100 to nie chyba że dzieli się przez 400 to jednak tak. W ten sposób w ciągu każdych 400 lat mamy 97 lat przestępnych (po 366 dni) i 303 lata zwykłe (po 365 dni) razem dni. Daje to średnią długość roku tylko o 26 sekund dłuższą od okresu obiegu Ziemi po orbicie. Wystarczy na 3000 lat!

110 Wschód i zachód Słońca Wschód i zachód Słońca gdy górna krawędź tarczy ma wysokość h = 0 Świt i zmierzch cywilny gdy środek tarczy Słońca ma wysokość h = -6 Świt i zmierzch nawigacyjny (żeglarski) gdy środek tarczy Słońca ma wysokość h = -12 Świt i zmierzch astronomiczny gdy środek tarczy Słońca ma wysokość h = -18 Konieczne uwzględnienie refrakcji atmosferycznej!

111

112 sin h sin sin cos t = cos cos

113

114

115

116 Wschody i zachody Słońca w Polsce w czasie środkowo-europejskim. zmierzch astronomiczny zachód Słońca zmierzch cywilny świt cywilny wschód Słońca świt astronomiczny