Что такое год, месяц, сутки с точки зрения астрономии? Сколько в сутках часов. Сутки солнечные и звездные Год на Марсе

Здесь на Земле, мы склонны воспринимать время как должное, никогда не задумываясь, что шаг, с которым мы измеряем его, довольно относителен.

Например, то, как мы измеряем наши дни и годы, является фактическим результатом расстояния нашей планеты до Солнца, время, требующееся для совершения оборота вокруг него, и обращения вокруг собственной оси. То же самое верно для других планет в нашей Солнечной системе. В то время как мы – земляне рассчитываем день за 24 часа от рассвета до заката, длина одного дня на другой планете существенно отличается. В некоторых случаях, он очень короткий, в то время как в других, он может длиться более года.

День на Меркурии:

Меркурий является самой близкой планетой к нашему Солнцу, начиная от 46 001 200 км в перигелии (ближайшее расстояние к Солнцу) до 69 816 900 км в афелии (дальше всего). Оборот Меркурия вокруг своей оси занимает 58,646 земных суток, это означает, что день на Меркурии проходит примерно за 58 земных дня от рассвета до заката.

Однако, всего 87,969 земных дня требуется Меркурию, чтобы облететь Солнце один раз (иначе говоря, орбитальный период). Это означает, что год на Меркурии эквивалентен приблизительно 88 земным суткам, что в свою очередь означает, что один год на Меркурии длится 1,5 меркурианских дня. Более того, северные полярные области Меркурия постоянно находятся в тени.

Это происходит из-за его наклона оси – 0,034° (для сравнения у Земли 23,4°), это означает, что на Меркурии нет экстремальных сезонных изменений, когда дни и ночи могут длиться месяцами, в зависимости от сезона. На полюсах Меркурия всегда темно.

День на Венере:

Также известная как «близнец Земли», Венера – вторая самая близкая планета к нашему Солнцу – в пределах от 107 477 000 км в перигелии до 108 939 000 км в афелии. К сожалению, Венера и самая медленная планета, этот факт очевиден, если взглянуть на ее полюса. Принимая во внимание, что планеты в Солнечной системе испытала уплощение на полюсах из-за скорости вращения, Венера не пережила его.

Венера вращается со скоростью всего 6,5 км/ч (по сравнению с рациональной скоростью Земли в 1670 км/ч), которая приводит к сидерическому периоду вращения 243,025 дня. Технически это минус 243,025 дня, так как вращение Венеры ретроградное (т.е вращение в противоположную сторону ее орбитального пути вокруг Солнца).

Тем ни менее Венера все таки обращается вокруг своей оси за 243 земных дня, т.е между ее восходом и закатом проходит очень много дней. Это может казаться странным, пока Вы не знаете, что один Венерианский год длится 224,071 земных суток. Да, Венере необходимо 224 дня чтобы завершить орбитальный период, но более 243 дня, чтобы пройти от рассвета до заката.

Таким образом, один день Венеры немного больше чем Венерианский год! Хорошо, что Венера имеет другие сходства с Землёй, но это явно не суточный цикл!

День на Земле:

Когда мы думаем о дне на Земле, мы склоны думать, что это просто 24 часа. По правде говоря, сидерический период вращения Земли 23 часа 56 минут и 4,1 секунды. Так один день на Земле эквивалентен 0,997 земным суткам. Странно, но опять же, люди предпочитают простоту, когда дело доходит до управления временем, поэтому мы округляем.

В то же время, существуют различия в длине одного дня на планете в зависимости от сезона. Ввиду наклона земной оси, количество получаемого солнечного света в некоторых полушариях будет меняться. Наиболее яркие случаи происходят на полюсах, где день и ночь могут длиться на протяжении нескольких дней и даже месяцев, в зависимости от сезона.

На Северном и Южном полюсах в зимний период, одна ночь может длиться до шести месяцев, известна как «полярная ночь». Летом на полюсах начнется так называемый «полярный день», где солнце не заходит 24 часа. Это на самом деле не так просто, как хотелось бы представить.

День на Марсе:

Во многих отношениях Марс тоже можно назвать «близнецом Земли». Добавим к полярной ледяной шапке сезонные колебания и воду (хотя и в замороженном виде), и день на Марсе довольно близок к земному. Один оборот вокруг своей оси Марс делает за 24 часа
37 минут и 22 секунды. Это означает, что один день на Марсе эквивалентен 1,025957 земным дням.

Сезонные циклы на Марсе, похожи на наши земные, больше чем на любой другой планете, из-за его наклона оси 25,19°. В результате марсианские дни испытывают подобные изменения с Солнцем, которое рано всходит и поздно садится летом, а зимой наоборот.

Однако сезонные изменения длятся на Марсе вдвое дольше, потому что Красная планета находится на большем расстоянии от Солнца. Это приводит к тому, что Марсианский год длится вдвое дольше земного – 686,971 земных дня или 668,5991 марсианских дня или Сола.

День на Юпитере:

Учитывая тот факт, что это самая большая планета в Солнечной системе, можно было бы ожидать, что день на Юпитере будет длиться долго. Но, как оказывается, официально день на Юпитере длится всего 9 часов 55 минут и 30 секунд, что составляет меньше трети продолжительности земного дня. Это связано с тем, что газовый гигант имеет очень большую скорость вращения примерно 45300 км/ч. Такая высокая скорость вращения также одна из причин, по которой на планете такие сильные штормы.

Обратите внимание на использование слова официально. Так как Юпитер не твердое тело, его верхняя атмосфера движется со скоростью отличной от скорости на его экваторе. В основном, вращение полярной атмосферы Юпитера на 5 минут быстрее, чем у экваториальной атмосферы. Из-за этого астрономы используют три системы отсчета.

Система I применяется в широтах с 10°N до 10°S, где его период вращения составляет 9 часов 50 минут и 30 секунд. Система II применяется на всех широтах к северу и к югу от них, там период вращения равен 9 часам 55 минутам и 40,6 секундам. Система III соответствует вращению магнитосферы планеты, и этот период используется IAU и IAG, чтобы определить официальное вращение Юпитера (т.е 9 часов 44 минуты и 30 секунд)

Так что, если Вы теоретически могли бы стоять на облаках газового гиганта, вы бы наблюдали восход Солнца меньше чем раз в 10 часов в любой широте Юпитера. А за один год на Юпитере Солнце восходит примерно 10 476 раз.

День на Сатурне:

Ситуация Сатурна очень подобна Юпитеру. Несмотря на его крупный размер, у планеты есть предположительная скорость вращения 35 500 км/ч. Одно сидерическое вращение Сатурна занимает приблизительно 10 часов 33 минуты, делая один день на Сатурне меньше, чем половина земного дня.

Орбитальный период вращения Сатурна эквивалентен 10 759,22 земным суткам (или 29,45 земным годам), год длится примерно 24 491 сатурианских дней. Однако, как и у Юпитера, атмосфера Сатурна вращается с разной скоростью в зависимости от широты, что требует использование астрономами трех различных систем отсчета.

Система I охватывает экваториальные зоны Южного экваториального полюса и Северного экваториального пояса, и имеет период 10 часов 14 минут. Система II охватывает все остальные широты Сатурна, за исключением северного и южного полюсов, период вращения 10 часов 38 минут и 25,4 секунды. Система III использует радиоизлучение, чтобы измерить внутреннюю скорость вращения Сатурна, которая привела к периоду вращения 10 часов 39 минут 22,4 секунды.

Используя эти различные системы, ученые получили различные данные из Сатурна за эти годы. Например, данные, полученные в течение 1980-х миссиями Voyager 1 и 2, указали, что день на Сатурне составляет 10 часов 45 минут и 45 секунд (± 36 секунд).

В 2007 это было пересмотрено исследователями на кафедре Земли, планетарных и космических наук UCLA, что привело к текущей оценке 10 часов и 33 минуты. Во многом, как и с Юпитером, проблема точных измерений связана с тем, что разные части вращаются с разной скоростью.

День на Уране:

Когда мы подошли к Урану, вопрос о том, сколько длится день, стал сложнее. С одной стороны, планета имеет звёздный период вращения 17 часов 14 минут и 24 секунды, что является эквивалентным 0,71833 земным суткам. Таким образом, можно сказать, что день на Уране длится почти столько же, сколько день на Земле. Это было бы верно, если бы не чрезвычайный наклон оси этого газо-ледяного гиганта.

С наклоном оси 97,77° Уран, по сути, вращается вокруг Солнца на боку. Это означает, что его север или юг обращены прямо к Солнцу в разное время орбитального периода. Когда на одном полюсе лето, там будет непрерывно светить солнце в течение 42 лет. Когда тот же полюс отвернут от Солнца (то есть на Уране зима), там 42 года будет темнота.

Следовательно, можно сказать, что один день на Уране от восхода до заката длится целых 84 года! Другими словами, один день на Уране длится столько же, сколько и один год.

Кроме того, как и с другими гигантами газа/льда, Уран вращается быстрее в определенных широтах. Следовательно, в то время как вращение планеты на экваторе, приблизительно в 60° южной широты, составляет 17 часов и 14,5 минут, видимые особенности атмосферы движутся гораздо быстрее, делая полный оборот всего за 14 часов.

День на Нептуне:

Наконец, у нас есть Нептун. Здесь также измерение одного дня несколько сложнее. Например, сидерический период вращения Нептуна составляет примерно 16 часов 6 минут и 36 секунд (эквивалентно 0,6713 земным дням). Но из-за его газа/ледяного происхождения, полюса планеты сменяют друг друга быстрее, чем экватор.

Принимая во внимание, что скорость вращения магнитного поля планеты 16,1 часов, экваториальная зона вращается примерно 18 часов. Между тем полярные области вращаются в течение 12 часов. Это дифференциальное вращение ярче, чем у любой другой планеты в Солнечной системе, что приводит к сильному широтному сдвигу ветра.

Кроме того, наклон оси планеты 28.32° приводит к сезонным колебаниям, похожим на Земные и Марсианские. Длинный орбитальный период Нептуна означает, что сезон длится в течение 40 земных лет. Но т.к его осевой наклон сопоставим с Земным, изменение продолжительности его дня в течение его длительного года не так экстремально.

Как Вы видите из этого краткого изложения о различных планетах в нашей Солнечной системе, длительность дня полностью зависит от нашей системы отсчета. В дополнение к тому, варьирующийся, в зависимости от рассматриваемой планеты, сезонный цикл и откуда на планете производятся измерения.

Это всем известно - 24 часа. Но почему так вышло? Давайте рассмотрим подробнее историю появления основных единиц измерения времени и выясним, сколько в сутках часов, секунд и минут. А также поглядим, стоит ли привязывать эти единицы исключительно к астрономическим явлениям.

Откуда взялись сутки? Это время одного оборота земли вокруг своей оси. Еще мало что зная об астрономии, люди начали измерять время такими диапазонами, включая в каждый светлое и темное время.

Но тут есть интересная особенность. Когда начинаются сутки? С современной точки зрения все очевидно - сутки начинаются в полночь. Люди древних цивилизаций считали иначе. Достаточно заглянуть в самое начало Библии, чтобы в 1-й книге Бытия прочитать: "... и был вечер, и было утро один". Сутки начинались с В этом есть определенная логика. Тогдашние люди ориентировались на Солнце село, день закончился. Вечер и ночь - это уже следующий день.

Но сколько часов в сутках? Почему же сутки поделили на 24 часа, ведь десятеричная система удобнее, причем намного? Было бы в сутках, допустим, 10 часов, а в каждом часе 100 минут, то изменилось бы что-то для нас? Собственно, ничего кроме чисел, напротив, даже было бы удобнее производить вычисления. Но десятеричная система - далеко не единственная, использовавшаяся в мире.

В использовали шестидесятеричную систему счета. И светлая половина суток хорошо делилась пополам, по 6 часов в каждой. Итого в сутках получалось 24 часа. Это достаточно удобное деление взяли у вавилонян и другие народы.

У древних римлян подсчет времени происходил еще интереснее. Отсчет начинался с 6 часов утра. Так и считали от этого момента дальше - час первый, час третий. Таким образом, можно легко посчитать, что поминаемые Христом «работники одиннадцатого часа» - это те, кто приступают к работе в пять часов вечера. Действительно, поздновато!

В шесть часов вечера наступал двенадцатый час. Вот сколько в сутках часов насчитывали в древнем Риме. Но ведь оставалась еще ночные часы! Римляне не забыли и про них. После двенадцатого часа начинались ночные стражи. Дежурные сменялись ночью каждые 3 часа. Вечернее и ночное время делилось на 4 стражи. Первая вечерняя стража начиналась в 6 часов вечера и продолжалась до 9. Вторая, полуночная, продолжалась с 9 до 12 часов. Третья стража, с 12 ночи до 3 утра завершалась, когда пели петухи, поэтому так и называлась - «пение петухов». Последняя, четвертая стража, называлась «утро» и завершалась в 6 утра. И все начиналось сначала.

Потребность поделить на составные части еще и часы возникла значительно позднее, но от шестидесятеричной системы не отступили и тогда. А затем и минуту поделили на секунды. Правда, впоследствии выяснилось, что опираться только на для определения продолжительности секунд и суток никак нельзя. За век продолжительность суток возрастает на 0,0023 секунды - вроде бы совсем мало, но достаточно для того, чтобы запутаться в вопросе о том, сколько секунд в сутках. И это еще не все сложности! Один оборот вокруг Солнца наша Земля совершает не за ровное количество суток, и это тоже влияет на решение вопроса о том, сколько в сутках часов.

Поэтому для упрощения ситуации секунду приравняли не к движению небесных тел, а к времени протекания процессов внутри атома цезия-133 в состоянии покоя. А для соответствия фактического положения дел с оборотом Земли вокруг Солнца дважды в год - 31 декабря и 30 июня - добавляют 2 лишние високосные секунды, а раз в 4 года - дополнительные сутки.

Итого получается, что в сутках 24 часа, или 1440 минут, или 86400 секунд.

Все люди, интересующиеся астрономией, знают, что слово "сутки" имеет много разных значений. Например, звёздные сутки, солнечные сутки. Но в последнее время возникли многие новые понятия, для которых используется то же самое слово. В этой статье мы дадим более точные определения.

1. Сутки как единица времени

Прежде всего напомним, что единицей времени в астрономии, как и в других науках, является секунда международной системы единиц СИ - атомная секунда. Приведём определение секунды, как оно дано 13-й Генеральной конференцией мер и весов в 1967 г.:

Если слово "сутки" используется для обозначения единицы времени, оно должно пониматься как 86400 атомных секунд. В астрономии употребляются и более крупные единицы времени: юлианский год - 365.25 суток точно, юлианское столетие - 36525 суток точно. Международный астрономический союз (общественная организация астрономов) в 1976 г. рекомендовал астрономам использовать именно такие единицы времени. Основная шкала времени, Международное атомное время (Time Atomic International, TAI), строится на основе показаний множества атомных часов в разных странах. Следовательно, с формальной точки зрения, основа измерения времени ушла из астрономии. Старые единицы "средняя солнечная секунда", "звёздная секунда" не должны использоваться.

2. Сутки как период вращения Земли вокруг оси

Дать определение такому употреблению слова "сутки" несколько сложнее. Причин тому много.

Во-первых, ось вращения Земли, или, выражаясь научно, вектор её угловой скорости, не сохраняет постоянного направления в пространстве. Это явление носит название прецессии и нутации. Во-вторых, сама Земля не сохраняет постоянной ориентировки относительно вектора её угловой скорости. Это явление называется движением полюсов. Поэтому радиус-вектор (отрезок от центра Земли до точки на поверхности) наблюдателя на поверхности Земли не вернётся через один оборот (и вообще никогда) к прежнему направлению. В-третьих, скорость вращения Земли, т.е. абсолютная величина вектора угловой скрости, тоже не остаётся постоянной. Так что, строго говоря, определённого периода вращения Земли не существует. Но с определённой степенью точности, несколько миллисекунд, можно говорить о периоде вращения Земли вокруг оси.

Кроме того, надо указать направление, относительно которого мы будем отсчитывать обороты Земли. Таких направлений в астрономии сейчас используется три. Это направление на точку весеннего равноденствия, на Солнце и небесное эфемеридное начало.

Период вращения Земли относительно точки весеннего равноденствия называется звёздными сутками. Он равен 23 h 56 m 04.0905308 s . Обратите внимание, что звёздные сутки - это период относительно точки весны, а не звёзд.

Точка весеннего равноденствия сама совершает сложное движение на небесной сфере, поэтому это число следует понимать как среднее значение. Вместо этой точки Международный астрономический союз предложил использовать "небесное эфемеридное начало". Мы не будем давать его определения (оно довольно сложно). Оно выбрано так, чтобы период вращения Земли относительно него был близок к периоду относительно инерциальной системы отсчёта, т.е. относительно звёзд или точнее, внегалактических объектов. Угол поворота Земли относительного этого направления называется звёздным углом. Он равен 23 h 56 m 04.0989036 s , чуть больше звёздных суток на величину, на которую точка весны смещается на небе из-за прецессии за сутки.

Наконец, рассмотрим вращение Земли относительно Солнца. Это самый сложный случай, поскольку Солнце движется на небе не по экватору, а по эклиптике и притом неравномерно. Но эти солнечные сутки, очевидно, и самые важные для людей. Исторически сложилось так, что атомная секунда была подогнана под период вращения Земли относительно Солнца, причём осреднение было сделано приблизительно за 19 век. Этот период равен 86400 единиц времени, которые назывались средними солнечными секундами. Подгонка произошла в два приёма: сначала было введено "эфемеридное время" и "эфемеридная секунда", а затем атомная секунда была положена равной эфемеридной секунде. Таким образом, атомная секунда всё-таки "происходит от Солнца", но атомные часы в миллион раз точнее, чем "земные часы".

Период вращения Земли не остаётся постоянным. Причин для этого много. Это и сезонные изменения в распределении температуры и давления воздуха по земному шару, и внутренние процессы, и внешние воздействия. Различают вековое замедление, декадные (в течение десятилетий) неравномерности, сезонные и внезапные. На рис. 1 и 2 приведены графики, показывающие изменение продолжительности суток в 1700-2000 гг. и в 2000-2006 гг. На рис. 1 прослеживается тенденция к увеличению суток, а на рис. 2 - сезонная неравномерность. Графики основаны на материалах Международной службы вращения Земли и опорных систем (International Earth Rotation and Reference Systems Service, IERS, http://www.iers.org/).

Нельзя ли вернуть основу измерения времени в астрономию и стоит ли это делать? Такая возможность существует. Это пульсары, периоды вращения которых сохраняются с большой точностью. Кроме того, их известно много. Не исключено, что на больших промежутках времени, например, десятилетиях, наблюдения пульсаров послужат уточнению атомного времени и будет создана шкала "пульсарного времени".

Изучение неравномерности вращения Земли очень важно для практики и интересно с научной точки зрения. Например, спутниковая навигация невозможна без знания вращения Земли. А его особенности несут информацию о внутреннем строении Земли. Эта сложная проблема ждёт своих исследователей.

Рис. 1. Отличие периода вращения Земли от 86400 с СИ, в миллисекундах. Данные до начала 20 в. не очень надёжны, но тенденция к увеличению продолжительности суток видна отчётливо.

Сколько длятся сутки? Вы наверное думаете что ровно 24 часа? Зависит от обстоятельств. Сутки - это период времени, за который Земля совершает один поворот вокруг своей оси.

Так сколько же длятся сутки?

На самом деле один поворот Земли вокруг своей оси никогда не бывает ровно двадцать четыре часа.

В сутках 23 часа 56 минут и 4 секунды. Всю свою жизнь я жил во лжи!

Поразительно, но данный показатель может колебаться в ту или другую сторону на целых пятьдесят секунд! Это потому, что скорость вращения Земли все время меняется - из-за трения, вызываемого синоптическими ситуациями, приливами/отливами и геологическими событиями.

В среднем за год сутки на долю секунды короче, чем двадцать четыре часа.

Когда эти расхождения выявили с помощью атомных часов, было принято решение переопределить секунду как фиксированную долю «солнечных» суток, - точнее, миллионшестьсот-сорокатысячную.

Новая секунда вошла в обиход в 1967 году и определена как «интервал времени, равный 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения внешними полями». Точнее не скажешь - только уж больно муторно выговаривать все это в конце долгого дня.

Новое определение секунды означает, что солнечные сутки постепенно сдвигаются по отношению к атомным. В результате ученым пришлось вводить в атомный год так называемую «високосную секунду» (или «секунду координации»), с тем чтобы согласовать атомный год с солнечным.

С 1972 года високосную секунду добавляли уже 23 раза. Представляете, иначе наши сутки увеличились бы уже почти на полминуты. А Земля продолжает замедлять свое вращение. И, по оценкам ученых, в XXIII веке в наших сутках будет 25 часов.

Последний раз «високосная секунда» была добавлена 31 декабря 2005 года по указанию Международной службы оценки параметров вращения и координат Земли, базирующейся в Парижской обсерватории.

Хорошая новость для астрономов и тех из нас, кто любит, когда часы идут в ногу с движением Земли вокруг Солнца, но головная боль для компьютерных программ и всей той аппаратуры, что стоит на космических спутниках.

Идея ввода «високосной секунды» встретила решительный отпор со стороны Международного союза телекоммуникаций, который даже внес официальное предложение полностью отменить ее еще в декабре 2007 года.

Можно конечно дождаться, пока разница между Универсальным координированным временем (UTC) и Средним временем по Гринвичу (GMT) достигнет ровно часа (где-то через 400 лет) и уже тогда привести все в порядок. Ну а пока дебаты вокруг того, что считать «реальным» временем, продолжаются.

источники

http://mirfactov.com/v-sutkah-ne-byivaet-rovno-24-chasa/

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%83%D1%82%D0%BA%D0%B8

Сколько длятся сутки? Странный вопрос: мы с детства знаем, что сутки - это ровно 24 часа, или 1440 минут или 86400 секунд. Так, да не так. Сутки - это период времени, за который Земля совершает один полный поворот вокруг своей оси, а он, оказывается никогда не занимает ровно 24 часа.

Cколько же длятся сутки?

Если за точку отсчета взять далёкую звезду, и сутками считать промежуток, за который она вернётся в ту же точку, то окажется, что один оборот нашей планеты занимает 23 часа 56 минут и 4 секунды! То есть за день астрономическая полночь может уползти почти на 4 минуты! Мало того, этот период назваемый звездными сутками в зависимости от трения, вызываемого синоптическими ситуациями, приливами/отливами и геологическими событиями всё время меняется в диапазоне до 50 секунд. Если же за точку отсчета взять наше Солнце, как делали предки, то число уже получается более близкое к 24 часам. Это называется солнечные сутки . В среднем за год с учетом оборота планеты вокруг солнца солнечные сутки на долю секунды короче, чем двадцать четыре часа.

Когда эти расхождения выявили с помощью точнейших атомных часов, было принято решение переопределить секунду как фиксированную долю «солнечных» суток, - точнее, миллионшестьсот-сорокатысячную.

Новая секунда вошла в обиход в 1967 году и определена как «интервал времени, равный 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения внешними полями». Точнее не скажешь - только уж больно муторно выговаривать все это в конце долгого дня.

Новое определение секунды означает, что солнечные сутки постепенно сдвигаются по отношению к атомным. В результате ученым пришлось вводить в атомный год так называемую «високосную секунду» (или «секунду координации»), с тем чтобы согласовать атомный год с солнечным.

С 1972 года високосную секунду добавляли уже 23 раза. Представляете, иначе наши сутки увеличились бы уже почти на полминуты. А Земля продолжает замедлять свое вращение. И, по оценкам ученых, в XXIII веке в наших сутках будет 25 нынешних часов.

Последний раз «високосная секунда» была добавлена 31 декабря 2005 года по указанию Международной службы оценки параметров вращения и координат Земли, базирующейся в Парижской обсерватории.

Хорошая новость для астрономов и тех из нас, кто любит, когда часы идут в ногу с движением Земли вокруг Солнца, но головная боль для компьютерных программ и всей той аппаратуры, что стоит на космических спутниках.

Идея ввода «високосной секунды» встретила решительный отпор со стороны Международного союза телекоммуникаций, который даже внес официальное предложение полностью отменить ее еще в декабре 2007 года.

Можно конечно дождаться, пока разница между Универсальным координированным временем (UTC) и Средним временем по Гринвичу (GMT) достигнет ровно часа (где-то через 400 лет) и уже тогда привести все в порядок. Ну а пока дебаты вокруг того, что считать «реальным» временем, продолжаются.