Звездное время

В мореходной астрономии важную роль играет звездное время. Звездным сутками называется промежуток времени полного оборота Земли относительно точки Овна. За начало звездных суток принимается момент верхней кульминации точки весеннего равноденствия.
Следовательно, промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия называется звездными сутками. Промежуток времени в звездных единицах, протекший от начала звездных суток до данного физического момента, называется звездным временем. Звездное время принято обозначать буквой S. Поскольку начало звездных суток совпадает с началом счета часовых углов светил, то, следовательно, звездное время в данный момент есть часовой угол точки весеннего равноденствия, т.е.

2eqatorS = taries

Изобразим небесную сферу на плоскость небесного экватора.Пусть точка C представляет положение какой-либо звезды на сфере в данный момент времени; aries — положение точки весеннего равноденствия (точка Овна); t — западный часовой угол и alfa — прямое восхождение звезды. Из рисунка видно, что звездное время в данный момент равно сумме, прямого восхождения и часового угла звезды в тот же самый момент, т.е.

S = t + alfa         (2.1)

Это выражение называется основной формулой времени. Оно связывает координаты светил со временем, позволяет переходить от звездного времени к солнечному и решать другие важные задачи. В мореходной астрономии эту формулу часто применяют для расчета часовых углов звезд:

t*W = S — alfa

Чтобы упростить расчеты, заменим вычитание более удобным сложением, введя звездное дополнение:

tau= 360° — alfa .

Тогда:

t*W = S + tau .

neg_smЗвездное дополнение — это дуга небесного экватора от точки Овна до меридиана светила, отсчитываемое в сторону суточного вращения небесной сферы.

Т.к. звездное дополнение очитывается в ту же стороны что и западные часовые углы, то в английских пособиях по мореходной астрономии эта координата обозначается как SHA — абривиатура от Sideral Hour Angle, что дословно переводится как звездный часовой угол.

Основное достоинство звездного времени — его равномерное изменение. Но в повседневной жизне звездное время не используется, т.к её основной недостаток — начало звездных суток приходится на разное время солнечных суток. Так 21-го марта Солнце (положение 1 на рисунке) расположено в точке Овна aries , при этом звездные сутки начинаются в полдень. Через сутки Солнце переместится по эклиптике примерно на 1° = 4м и будет кульминировать через 4м после точки Овна. Через три месяца — 22-го июня Солнце переместится в положение 3 — кульминицая точки Овна произойдет в 6ч утра. 23-го сентября, когда Солнце будет в положении 4, звездные сутки начнутся в полночь. 22-го декабря Солнце будет в положении 4, поэтому звездные сутки начнутся вечером в 18ч.

Среднее время.

Солнечным, или истинным сутками называется промежуток времени между двумя последовательными верхними или нижними кульминациями центра Солнца на одном и том же меридиане. За начало солнечных суток обычно принимается нижняя кульминация Солнца, поэтому истинным солнечным временемsun )называется промежуток времени от нижней кульминации Солнца до данного момента.

Однако истинное время имеет большой недостаток — оно изменяется неравномерно. Это следует из второго закона Кеплера, согласно которого за равные промежутки времени радиус-вектор планеты описывает одинаковые площади. Поэтому суточное изменение прямого восхождения Солнца delta alfa_sun неодинаково в течение года — изменяется от 53,8′ до 66,6′. Следовательно, разность между самыми длинными и самыми короткими солнечными сутками составит 66,6′ -53,8′ =12,8′ или 51с (почти 1 минута).

kepler

Для того чтобы сутки были одинаковой продолжительности их отсчет ведется по так называемому среднему Солнцу. Средним Солнцем называется фиктивная точка, которая в time отличии от истинного Солнца движется равномерно по небесному экватору.
Средними сутками называется промежуток времени между двумя последовательными нижними кульминациями среднего Солнца на меридиане наблюдателя.

Средним временем называется промежуток времени между нижней кульминации среднего Солнца и данным моментом. Измеряется дугой небесного экватора от полуночной части меридиана наблюдателя до меридиана среднего Солнца. Среднее время измеряется в часовой мере.

T = tsun ± 12ч         (2.2)

Так как среднее Солнце движется равномерно, а истинное Солнце неравномерно, то истинное Солнце будет то обгонять, то отставать от среднего Солнца.

Уравнение времени и связь среднего и истинного времени.

Уравнением времени называется разность среднего и истинного времени, численно равная разности часовых углов среднего и истинного Солнца, т.е.

eta = tsun_srtsun         (2.3)

или         eta = alfasunalfasun_sr

Уравнение времени можно выбрать из МАЕ или с графика. Из графика видно, что четыре раза в году уравнение времени равно нулю (16 апреля, 14 июня, 1 сентября и 25 декабря) и четыре экстремальных значения: (11 февраля +14,3м, 15 мая -3,8м, 26 июля +6,4м и 3 ноября -16,4м). Эти знания помогли героям романа Жюль Верна «Таинственный остров» определить долготу своего местонахождения.

Уравнение времени устанавливает вззаимосвязь между истинным и средним временем, на основании которой можно решать следующие задачи.

    1. mae_equation_time Получение часового угла Солнца по известному времени.

tsun = T ± 12 — eta

    1. Получение времени времени кульминации Солнца.
      Для верхней кульминации tsun = 0, поэтому из последней формулы имеем

Тв.к = 12ч + eta

Эту взаимосвязь наглядно можно увидеть на представленном фрагменте МАЕ (внизу на правом развороте ежедневных страниц).

Связь среднего и звездного времени.

Применяя основную формулу времени к среднему Солнцу S = tsun_sr + alfasun_sr , но из формулы времени tsun_sr = T ± 12ч, поэтому

S = T ± 12ч + alfasun_sr         (2.4)

2.2. Местное, гринвичское, поясное время.

Времена на различных меридианах, местное время.

Изобразим небесную сферу в проекции на небесный экватор.
Местное среднее время (Тм) — это это промежуток времени между моментом нижней кульминации среднего Солнца и текущим моментов времени для наблюдателя, находящегося на меридиане с долготой long .
Гринвичское время (Тгр) — это местное время гринвичского меридиана.
Из рисунка видно, что на востоке местное время (Тм) всегда больше гринвичского времени (Тгр) на величину дуги долготы long

Тгр = Тм ±long WE         Тм = Тгр ±long EW         (2.5)

Гринвичское время иногда называют всемирным. Оно является аргументом для входа в Морской астрономический ежегодник (МАЕ).
Местное время Тм на практике не используется по двум причинам:

  1. Судно движется, поэтому долгота судна изменяется, что создает трудности в расчете местного времени.
  2. На суше для двух наблюдателей, имеющих разность долгот delta long °, местные времена будут отличаться на величину delta Тм = 15 delta long °.

time_lokal

Поясное время.

Широкое распространение получила система поясного премени, принятая на астрономическом конгрессе 1884 г по предложению канадского инженера транспорта Флеминга.
Вся Земля разделена на 24 часовых пояса по 15° (или 1ч) долготы в каждом. Меридианы 0°, 15°, 30° и далее через 15° (до 180°) являются центральными для каждого пояса, меридианы с долготами 7°30′, 22°30′ и далее — это границы поясов. Они точно следуют по меридианам только в открытом море и океане.

Поясным временем Тп называется местное время центрального меридиана данного часового пояса, принятое по всей территории пояса.
Пояс с центральным меридианом Гринвича считается нулевым, а от него идет нумерация поясов к E или W, до двенадцатого пояса включительно.

map

Для определения номера пояса, в котором находится судно или данный пункт, надо его долготу разделить на 15°. Частное от деления дает номер пояса, а если в остатке получится болше 7°30′, то рассчитанный таким образом номер пояса увеличивается на единицу.
Примеры: long = 20°Е, № = 1Е
long = 28W°Е, № = 2W

Свойства поясного времени:

  1. поясное время в соседних поясах отличается ровно на 1ч;
  2. разница поясного времени в любых двух часовых поясях равна разности их номеров;
  3. поясное время любого пояса отличается от гринвичского, т.е. от времени нулевого пояса, на величину номера пояса:

Тп = Тгр ± ТEW         Тгр = Тп ± ТWE         (2.6)

Местное время в пределах одного часового пояса теоретически не должно отличаться от поясного Тп более чем на 30м, что соответствует ширине пояса в 7°30′.
Однако, на суше границы часовых поясов не всегда совпадают с меридианами, кратными по долготе 7°30′. Они устанавливаются правительством стран и обычно совпадают с государственными, административными или географическими границами. Границы указаны на карте №90080.

 

Декретное, летнее, стандартное, судовое время.

Многим поясам присвоены свои названия. Так например, время первого восточного часового пояса (№ = 1Е) называют среднеевропейским, второго — восточноевропейским.
Декретное время Тд — это поясное время, увеличенное на 1ч. Россия живет по декретному времени. Декретное время принято декретом (законом) правительством (СНК — Светом Народных Комиссаров) СССР в 1931 году с целью экономиии электроэнергии в вечернее время.

Тд = Тп + 1ч

Летнее время — это время принятое в данном государстве на летний период. Летнее время — это поясное (или декретное как в России), увеличенное на 1ч. В России леттнее время функционирует с ппоследнего воскресенья марта по последнее воскресенье октября. Московское время. Москва располагается во втором восточном поясе, но декретное время в нём — третьего пояса, а летнее — четвертого. Т.е. московское время — это время третьего восточного пояса, когда действует декретное время (зимой) и четвертого пояса — когда действует летнее время, т.е.

Тмск = Тгр + 3ч(4ч)

Стандартное время — это время официально принятое в данном районе Земли. Это может быть поясное, летнее, декретное, поясное ± 30м (как например в Индии, Индонезии, Иране, Афганистане, среднем поясе Австралии).
Судовым временем Тс называется поясное время того часового пояса, по которому поставлены судовые часы. Судовое время обычно отсчитывается с точностью до 1м.

Линия смены дат.

Особое положение занимает 12 пояс. Он состоит из двух половинок — 12 восточного и 12 западного пояса. Рассмотрим следующий пример:
Тгр = 6ч10м 3 марта 2004 года. Найти поясное время и дату в 12-ом поясе.

Для восточной половинки 12-го пояса

Тгр 6ч10м 3 марта 2004 года.
+12E
Тп 18ч10м 3 марта 2004 года.

Для западной половинки 12-го пояса

Тгр 6ч10м 3 марта 2004 года.
-12W
Тп 18ч10м 2 марта 2004 года.

lcd

Т.е. поясное время в 12-ом поясе одинаковое, но даты в 12-м восточном и 12-западном разные. Поэтому по 180° проходит линия смены дат(ЛСД). Официальная линия смены дат в некоторых районах Земли отклоняется от меридиана 180° так, чтобы территориальные образования относились к одной дате. При пересечении этой линии дату надо менять.

Правила смены даты. Смену дат производят не в момент пересечения линии даты, а в полночь.

  1. При следовании судна восточными курсами (из Азии в Америку) дата в W-ом полушарии на момент пересечения ЛСД на сутки меньше. А в полночь наступает дата, которая уже была в Е-вом полушарии, т.е дату повторяем, например, после 2-го марта следует снова 2-ое марта.
  2. При следовании судна западными курсами (из Америки в Азию и Австралию) дата в Е-вом полушарии на момент пересечения ЛСД уже на сутки больше. Но т.к. дату меняем в полночь, то дату изменяем на двое суток вперед, например, с 2-го марта меняем на 4-ое марта, пропуская одни сутки.

Изменение даты записывается в судовой журнал.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *