СИДЕРИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ
Сидерическое (от греческого слова sidus — звезда) время, как большая часть обычных измерений времени, основывается на вращательном и орбитальном движении Земли. Однако в отличие от других способов измерения проходящего времени, сидерическое время использует неподвижную точку в космическом пространстве (обычно, одну из неподвижных звезд; отсюда и название «сидерический») в качестве ориентира для начала и окончания дня, месяца или года. По контрасту, обычные дни и годы, так же, как и лунные месяцы (от одного новолуния до другого), используют постоянно меняющиеся, относительные положения Солнца, Луны и Земли. В результате появляется небольшая разница в длине между сидерическими днями, месяцами и годами с одной стороны, и обычными днями, месяцами и годами — с другой стороны. Сидерическое время, которое также используют астрономы, применяется в таблицах планетарных положений (эфемеридах), а также в таблицах домов. Первый шаг в построении натальной карты заключается в переводе времени рождения в сидерическое время.
СИДЕРИЧЕСКИЙ ЗОДИАК (НЕПОДВИЖНЫЙ ЗОДИАК)
Зодиак — это пояс, состоящий из двенадцати знаков — Овна, Тельца, Близнецов, Рака, Льва, Девы, Весов, Скорпиона, Стрельца, Козерога, Водолея и Рыб. Названия знаков соответствуют поясу двенадцати созвездий, окружающих Солнечную систему, которые несколько тысячелетий тому назад дали имена зодиаку. Сидерический зодиак, называемый также неподвижным зодиаком, размещается там, где эти созвездия на самом деле находятся. Сидерическая система наиболее явно используется теми, кто практикует индуистскую астрологию. Другой зодиак был создан Птолемеем, великим астрологом-астрономом античности, который настойчиво утверждал, что зодиак должен начинаться (0° градусов Овна должен находиться) в точке, где Солнце располагается во время весеннего равноденствия. В силу явления, известного как прецессия равноденствий, эта точка очень медленно сдвигается ежегодно назад; так, в настоящее время 0° Овна находится около начала созвездия Рыб. Астрологи, придерживающиеся птолемеевских указаний, — подавляющее большинство современных западных астрологов — используют тропический зодиак (по очевидным причинам называемый подвижным). Однако популярность сидерического зодиака значительно выросла на Западе за последние лет десять.
Сидерические дни по сравнению с солнечными днями на других планетах
Из восьми солнечных планет у всех кроме Венеры и Урана есть вращение просорта — то есть, они вращаются несколько раз в год в том же самом направлении, как они вращаются вокруг солнца, таким образом, повышения солнца на востоке. У Венеры и Урана, однако, есть ретроградное вращение. Для вращения просорта формула, связывающая продолжительности сидерических и солнечных дней, является
или эквивалентно
С другой стороны, формула в случае ретроградного вращения —
или эквивалентно
Все солнечные планеты, более отдаленные от солнца, чем Земля, подобны Земле в этом, так как они испытывают много вращений за революцию вокруг солнца, есть только небольшая разница между продолжительностью сидерического дня и тем из солнечного дня — отношение прежнего последнему никогда быть меньше, чем отношение Земли.997. Но ситуация очень отличается для Меркурия и Венера. Сидерический день Меркурия — приблизительно две трети своего орбитального периода, таким образом, формулой просорта его солнечный день длится две революции вокруг солнца — в три раза более длинный, чем его сидерический день. Венера сменяет друг друга ретроградный с сидерическим днем, продержавшись приблизительно 243,0 земных дня, или приблизительно 1,08 раза его орбитальный период 224,7 земных дней; следовательно ретроградной формулой его солнечный день составляет приблизительно 116,8 земных дней, и у нее есть приблизительно 1,9 солнечных дня за орбитальный период.
В соответствии с соглашением, периоды вращения планет даны в сидерических терминах, если иначе не определено.
Эффекты перед уступкой
Вращение Земли не простое вращение вокруг оси, которая всегда оставалась бы параллельной себе. Сама вращательная ось Земли вращается о второй оси, ортогональной к орбите Земли, занимая приблизительно 25 800 лет, чтобы выполнить полное вращение. Это явление называют предварительной уступкой равноденствий. Из-за этой предварительной уступки звезды, кажется, перемещают Землю способом, более сложным, чем простое постоянное вращение.
Поэтому, чтобы упростить описание ориентации Земли в астрономии и геодезии, это обычно, чтобы картировать положения звезд в небе согласно правильному подъему и наклону, которые основаны на структуре, которая следует за предварительной уступкой Земли, и отслеживать вращение Земли, в течение сидерического времени, относительно этой структуры также. В этой справочной структуре вращение Земли близко к константе, но звезды, кажется, медленно вращаются с периодом приблизительно 25 800 лет. Также в этой справочной структуре тропический год, год, связанный с сезонами Земли, представляет одну орбиту Земли вокруг солнца. Точное определение сидерического дня — время, потраченное для одного вращения Земли в этой precessing справочной структуре.
Точная продолжительность и ее изменение
Средний сидерический день составляет приблизительно 23 ч 56 м 4,1 с в длине. Однако из-за изменений в темпе вращения Земли, уровень идеальных сидерических часов отклоняется от любого простого кратного числа гражданских часов. На практике различие отслеживается различием UTC–UT1, который измерен по радио телескопы и приобщен к делу и доступен общественности во МНОЖИТЕЛЯХ и в Военно-морской Обсерватории Соединенных Штатов.
Учитывая тропический год 365,242 190 402 дня от Саймона и др. это дает сидерический день 86 400 ×, или 86 164.090 53 секунды.
Aoki и др., определенный UT1, таким образом, что отмеченный сидерический день в начале 2000 был бы временами день UT1 86 400 секунд, который дает 86 164.090 530 833 секунд UT1. В течение многих времен в течение века после 1984 отношение только изменяется в его 11-м десятичном разряде. Этот сетевой сидерический калькулятор времени использует усеченное отношение.
Поскольку это — период вращения в precessing справочной структуре, это непосредственно не связано со средним темпом вращения Земли в инерционной структуре, которая дана ω = 2π/T, где T — немного более длительный звездный день, данный Aoki и др. как 86 164.098 903 697 32 секунды. Это может быть вычислено, отметив, что ω — величина векторной суммы вращений, приводящих к сидерическому дню и предварительной уступке того вектора вращения. Фактически, период вращения Земли варьируется на ежечасно к межъежегодной шкале времени приблизительно миллисекундой, вместе со светским увеличением в продолжительность дня приблизительно 2,3 миллисекунд в век, главным образом от приливного трения, замедляющего вращение Земли.
Сидерическое время и солнечное время
Солнечное время измерено очевидным дневным движением солнца, и местный полдень в очевидное солнечное время — момент, когда солнце — точно должный юг или север (в зависимости от широты наблюдателя и сезон). Средний солнечный день (что мы обычно измеряем как «день») является средним временем между местным солнечным полуднем («среднее число», так как это варьируется немного за год).
Земля делает одно вращение вокруг своей оси в сидерический день; в течение того времени это перемещает короткое расстояние (приблизительно 1 °) вдоль его орбиты вокруг солнца. Таким образом после того, как сидерический день прошел, Земля все еще должна вращаться немного больше, прежде чем солнце достигает местного полудня согласно солнечному времени. Средний солнечный день — поэтому, почти 4 минуты дольше, чем сидерический день.
Звезды до сих пор находятся далеко, что движение Земли вдоль его орбиты не имеет почти значения к их очевидному направлению (см., однако, параллакс), и таким образом, они возвращаются к своему самому высокому вопросу в сидерический день.
Другой способ видеть это различие состоит в том, чтобы заметить, что относительно звезд Солнце, кажется, перемещает Землю однажды в год. Поэтому, есть тот меньше солнечного дня в год, чем есть сидерические дни. Это делает сидерический день приблизительно временами продолжительность 24-часового солнечного дня, давая приблизительно 23 часа, 56 минут, 4,1 секунды (86 164,1 секунды).
7.4. Законы Кеплера
Кеплер был сторонником учения Коперника
и поставил перед собой задачу
усовершенствовать его систему по
наблюдениям Марса, которые на протяжении
двадцати лет производил датский астроном
Тихо Браге (1546-1601) и в течение нескольких
лет — сам Кеплер.
Вначале Кеплер разделял традиционное
убеждение, что небесные тела могут
двигаться только по кругам, и поэтому
он потратил много времени на то, чтобы
подобрать для Марса круговую орбиту.
После многолетних и очень трудоемких
вычислений, отказавшись от общего
заблуждения о кругообразности движений,
Кеплер открыл три закона планетных
движений, которые в настоящее время
формулируются следующим образом:
1. Все планеты движутся по эллипсам, в
одном из фокусов которых (общем для всех
планет) находится Солнце.
2. Радиус-вектор планеты в равные
промежутки времени описывает равновеликие
площади.
3. Квадраты сидерических периодов
обращений планет вокруг Солнца
пропорциональны кубам больших полуосей
их эллиптических орбит.
Как известно, у эллипса сумма расстояний
от какой-либо его точки до двух неподвижных
точек f1и f2, лежащих на его
оси АП и называемых фокусами, есть
величина постоянная, равная большой
оси АП (рис. 27). Расстояние ПО (или ОA), где
О — центр эллипса, называется большой
полуосью
,
а отношение— эксцентриситетом эллипса. Последний
характеризует отклонение эллипса от
окружности, у которой е = 0.
Орбиты планет мало отличаются от
окружностей, т.е. их эксцентриситеты
невелики. Наименьший эксцентриситет
имеет орбита Венеры (е = 0,007), наибольший
— орбита Плутона (е = 0,247). Эксцентриситет
земной орбиты
е = 0,017.
Согласно первому закону Кеплера Солнце
находится в одном из фокусов эллиптической
орбиты планеты. Пусть на рис. 27,а это
будет фокус f1(С — Солнце). Тогда
наиболее близкая к Солнцу точка орбиты
П называетсяперигелием, а наиболее
удаленная от Солнца точка A —афелием.
Большая ось орбиты АП называетсялинией
апсид, а линия f2P, соединяющая
Солнце и планету Р на ее орбите, —радиусом-вектором планеты.
Расстояние планеты от Солнца в перигелии
q = а (1 — е), (2.3)
в афелии
Q = a (l + e). (2.4)
За среднее расстояние планеты от Солнца
принимается большая полуось орбиты
Согласно второму закону Кеплера площадь
СР1Р2, описанная радиусом-вектором
планеты за время
t
вблизи перигелия, равна площади СР3Р4, описанной им за то же время
t
вблизи афелия (рис. 27, б). Так как дуга
Р1Р2больше дуги Р3Р4, то, следовательно, планета вблизи
перигелия имеет скорость большую, чем
вблизи афелия. Иными словами, ее движение
вокруг Солнца неравномерно.
Скорость движения планеты в перигелии
(2.5)
в афелии
(2.6)
где vc— средняя или круговая
скорость планеты при r = а. Круговая
скорость Земли равна 29,78 км/сек = 29,8
км/сек.
Третий закон Кеплера записывается так:
(2.7)
где Т1и T2— сидерические
периоды обращений планет, а1и a2— большие полуоси их орбит.
Если большие полуоси орбит планет
выражать в единицах среднего расстояния
Земли от Солнца (в астрономических
единицах), а периоды обращений планет
—
в годах, то для Земли а =1 и Т = 1 и
период обращения вокруг Солнца любой
планеты
(2.8)
Определение
Сидерическое время, в любой момент (и в данной местности, определенной ее географической долготой), более точно Local Apparent Sidereal Time (LAST), определено как угол часа весеннего равноденствия в той местности: у этого есть та же самая стоимость как правильный подъем любого небесного тела, которое пересекает местный меридиан в тот же самый момент.
В тот момент времени, когда весеннее равноденствие пересекает местный меридиан, Местное Очевидное Сидерическое Время — 00:00. Greenwich Apparent Sidereal Time (GAST) — угол часа весеннего равноденствия в главном меридиане в Гринвиче, Англия.
Местное Сидерическое Время в любой местности отличается от Гринвича Сидерическая Временная стоимость того же самого момента суммой, которая пропорциональна долготе местности
Когда каждый перемещает 15 ° на восток в долготу, сидерическое время больше на один сидерический час (обратите внимание на то, что это обертывает вокруг в 24 часа). В отличие от счета местного солнечного времени в «часовых поясах», увеличивающих на (обычно) один час, различия в местное сидерическое время считают основанные на фактической измеренной долготе, с точностью измерения долготы, не только в целые часы
Очевидное Сидерическое Время (Местный или в Гринвиче) отличается со Среднего Сидерического Времени (для той же самой местности и момент) Уравнением Равноденствий: Это — небольшая разница в Правильном Подъеме R.A. (параллельны к экватору), не превышающий о +/-1.2 секунды времени, из-за nutation, сложного ‘кивающего’ движения полярной оси Земли вращения. Это соответствует текущей сумме nutation в (эклиптической) долготе и к текущему косому направлению эклиптического, так, чтобы.
Greenwich Mean Sidereal Time (GMST) и UT1 отличаются друг от друга по уровню со вторым из сидерического времени немного короче, чем тот из UT1, так, чтобы (как в 2000 1 января полдень) 1.002 737 909 350 795-секундное из среднего сидерического времени было равно 1 секунде Среднего гринвичского времени (UT1). Отношение варьируется немного со временем, достигая 1.002 737 909 409 795 после века.
С точностью в течение 0,1 секунд в век Гринвич (Среднее) Сидерическое Время (в часах и десятичных частях часа) может быть вычислено как
:GMST = 18.697 374 558 + 24.065 709 824 419 08 * D,
где D — интервал, в дни UT1 включая любую долю дня, с 2000 1 января, в 12-м ЕДИНОМ ВРЕМЕНИ (интервал посчитал положительным, если вперед к более позднему времени, чем справочный момент 2000 года), и результат освобожден от любой сети магазинов целого числа 24 часов, чтобы уменьшить его до стоимости в диапазоне 0–24.
Другими словами, Гринвич, Среднее Сидерическое Время превышает среднее солнечное время в Гринвиче различием, равным долготе фиктивного среднего Солнца, используемого для определения среднего солнечного времени (с долготой, преобразованной во время, как обычно, по курсу 1 часа для 15 градусов), плюс или минус погашение 12 часов (потому что среднее солнечное время считают с 0h полуночи вместо пред1925 астрономических традиций, где 0h означал полдень).
Сидерическое время используется в астрономических обсерваториях, потому что сидерическое время делает очень легким удаться, какие астрономические объекты будут заметны в установленный срок. Объекты расположены в ночном небе, используя правильный подъем и наклон относительно астрономического экватора (аналогичный долготе и широте на Земле), и когда сидерическое время будет равно правильному подъему объекта, объект будет в его самом высоком пункте в небе или кульминации, в которое время это обычно лучше всего помещается для наблюдения, поскольку атмосферное исчезновение минимизировано.
Сидерическое время — мера положения Земли в ее вращении вокруг ее оси, или время, измеренное очевидным дневным движением весеннего равноденствия, которое является очень близко к, но не идентично, движение звезд. Они отличаются предварительной уступкой весеннего равноденствия в правильном подъеме относительно звезд. Сидерический день земли также отличается от его периода вращения относительно второстепенных звезд суммой предварительной уступки в правильном подъеме в течение одного дня (8,4 мс). Его J2000 средняя стоимость 23564.090 530 833.
