Вся жизнь человека связана с временем, и необходимость его измерения появилась еще в глубокой древности.
Первой естественной единицей меры времени были дни, регулировавшие отдых и труд людей. С доисторических времен дни делились на две части — ночь и день. После этого выделились утро (начало дня), полдень (середина дня), вечер (финиш дня) и полночь (середина ночи). Еще позднее дни были поделены на 24 равные части, каковые стали называться «час». Для измерения более маленьких промежутков времени час стали делить на 60 мин, 60 секунд — на 60 с, секунду — на десятые, сотые, тысячные и т. д. доли секунды.
ночи и Периодическая смена дня происходит благодаря вращения Почвы около собственной оси. Но мы, пребывав на поверхности Почвы и участвуя вместе с нею в этом вращении, не чувствуем его и судим о ее вращении по дневному перемещению Солнца, звезд и других небесных тел.
Временной отрезок между двумя последовательными верхними (либо нижними) кульминациями центра Солнца на одном и том же географическом меридиане, равный периоду вращения Почвы относительно Солнца, именуется подлинными солнечными днями, а время, выраженное в долях этих дней — часах, секундах и минутах, — подлинным солнечным временем То.
За начало подлинных солнечных дней принимается момент нижней кульминации центра Солнца (подлинная полночь), в то время, когда считается То = 0 ч. В момент верхней кульминации Солнца, в подлинный полдень, Tо= 12 ч. В каждый момент дней подлинное солнечное время То= 12 ч + to, где tо — часовой угол (см. Небесные координаты) центра Солнца, что возможно выяснен, в то время, когда Солнце будет над горизонтом.
Но измерять время подлинными солнечными днями некомфортно: в течение года они иногда меняют собственную длительность — зимний период они дольше, летом меньше. самые длинные подлинные солнечные дни на 51 с продолжительнее самых маленьких. Происходит это по причине того, что Почва не считая вращения около собственной оси движется по эллиптической орбите и около Солнца. Следствием этого перемещения Почвы есть видимое годичное перемещение Солнца среди звезд по эклиптике, в направлении, противоположном его дневному перемещению, т. е. с запада на восток.
Перемещение Почвы по орбите происходит с переменной скоростью. В то время, когда Почва находится вблизи перигелия, скорость ее перемещения по орбите громаднейшая, а в то время, когда она проходит вблизи афелия — ее скорость мельчайшая. Неравномерное перемещение Почвы по орбите, и наклон ее оси вращения к плоскости орбиты являются причинами неравномерности трансформации прямого восхождения Солнца в течение года, а следовательно, и непостоянства длительности подлинных солнечных дней.
Чтобы устранить это неудобство, ввели понятие так именуемого среднего солнца. Это мнимая точка, которая в течение года (за такое же время, как и настоящее Солнце по эклиптике) совершает один полный оборот по небесному экватору, двигаясь наряду с этим среди звезд с запада на восток совсем равномерно и проходя точку весеннего равноденствия в один момент с Солнцем. Временной отрезок между двумя последовательными верхними (либо нижними) кульминациями среднего солнца на одном и том же географическом меридиане именуется средними солнечными днями, а время, выраженное в их долях — часах, секундах и минутах, — средним солнечным временем Тср. Длительность средних солнечных дней, разумеется, равна средней длительности за год подлинных солнечных дней.
За начало средних солнечных дней принимается момент нижней кульминации среднего солнца (средняя полночь). Сейчас Тср = 0 ч. В момент верхней кульминации среднего солнца (в средний полдень) среднее солнечное время Тср = 12 ч, а в каждый момент дней Тср = 12 ч+ tcp, где tср — часовой угол среднего солнца.
Среднее солнце — это мнимая точка, на небе ничем не отмеченная, так что выяснить часовой угол tcp, из наблюдений запрещено. Но его возможно вычислить, в случае, если известно уравнение времени.
Уравнением времени именуется разность между средним солнечным временем и подлинным солнечным временем в одинаковый момент, либо разность истинного углов Солнца и часовых среднего, т. е.
? = Тср— То = tср— tо
Уравнение времени возможно вычислено теоретически для любого момента времени. В большинстве случаев оно публикуется в календарях и астрономических ежегодниках для средней полночи на Гринвичском меридиане. Приближенная величина уравнения времени возможно отыскана по прилагаемому графику.
Из графика видно, что 4 раза в году уравнение времени равняется нулю. Это не редкость около 15 апреля, 14 июня, 1 декабря и 24 сентября. Громаднейшей хорошей величины уравнение времени достигает около 11 февраля (? = +14 мин), а отрицательной — около 2 ноября (? = -16 мин).
Зная уравнение времени и подлинное солнечное (из наблюдений Солнца) время для данного момента, возможно отыскать среднее солнечное время. Но среднее солнечное время несложнее и правильнее вычисляется по определяемому из наблюдений звездному времени.
Временной отрезок между двумя последовательными верхними (либо нижними) кульминациями точки весеннего равноденствия на одном и том же географическом меридиане именуется звездными днями, а время, выраженное в их долях — часах, секундах и минутах, — звездным временем.
За начало звездных дней принимается момент верхней кульминации точки весеннего равноденствия. Сейчас звездное время s=0 ч, а в момент нижней кульминации точки весеннего равноденствия s=12 ч. В каждый момент звездных дней звездное время s = ty, где ty — часовой угол точки весеннего равноденствия.
Точка весеннего равноденствия на небе ничем не отмечена, и отыскать ее часовой угол из наблюдений запрещено. Исходя из этого астрологи вычисляют звездное время, определяя часовой угол звезды t*, для которой известно прямое восхождение а; тогда s = а + t*.
В момент верхней кульминации звезды, в то время, когда t* = 0, звездное время s = а; в момент нижней кульминации звезды t* = 12 ч и s = а + 12 ч (в случае, если а меньше 12 ч) либо s = а — 12 ч (в случае, если а больше 12 ч).
Измерение времени звездными их долями и сутками (звездными часами, секундами и минутами) употребляется при ответе многих астрономических задач.
Среднее солнечное время определяется посредством звездного времени на базе следующего соотношения, установленного бессчётными наблюдениями:
365,2422 средних солнечных дней = 366,2422 звездных дней, откуда направляться:
24 ч звездного времени = 23 ч 56 мин 4,091 с среднего солнечного времени;
24 ч среднего солнечного времени = =24 ч 3 мин 56,555 с звездного времени.
Измерение времени звездными и солнечными днями связано с географическим меридианом. Время, измеренное на данном меридиане, именуется местным временем этого меридиана, и оно одинаково для всех пунктов, находящихся на нем. Благодаря вращения Почвы с запада на восток местное время в одинаковый момент на различных меридианах различно. К примеру, на меридиане, лежащем на 15° к востоку от данного, местное время будет больше на 1 ч, а на меридиане, расположенном на 15° к западу, — меньше на 1 ч, чем на данном меридиане. Разность местных времен двух пунктов равна разности их долгот, выраженной в часовой мере.
По интернациональному соглашению за начальный меридиан для счета географических долгот принят меридиан, проходящий через бывшую Гринвичскую обсерваторию в Лондоне (на данный момент она переведена в второе место, но Гринвичский меридиан покинули начальным). Местное среднее солнечное время Гринвичского меридиана именуется глобальным временем. В ежегодниках и астрономических календарях моменты большинства явлений указываются по глобальному времени. Моменты этих явлений по локальному времени какого-либо пункта легко выяснить, зная долготу этого пункта от Гринвича.
В повседневной жизни пользоваться местным временем некомфортно, в силу того, что местных совокупностей счета времени в принципе столько же, сколько географических меридианов, т. е. очень много. Громадное различие между местным временем и всемирным временем меридианов, удаленных от Гринвичского на большие расстояния, формирует неудобства и при применении глобального времени в повседневной судьбе. Так, к примеру, в случае, если в Гринвиче полдень, т. е. 12 ч глобального времени, то в Якутии и в Приморье на Дальнем Востоке нашей страны уже наступил поздний вечер.
С 1884 г. во многих государствах мира начала применяться поясная совокупность счета среднего солнечного времени. Эта совокупность счета времени основана на разделении поверхности Почвы на 24 часовых пояса; во всех пунктах в пределах одного пояса в любой момент поясное время одинаково, в соседних поясах оно отличается ровно на 1 ч. В совокупности поясного времени 24 меридиана, отстоящих по долготе на 15° друг от друга, приняты за главные меридианы часовых поясов. Границы поясов на океанах и морях, а также в пустынных местах выполняют по меридианам, отстоящим на 7,5° к западу и востоку от главного. В остальных районах Почвы границы поясов для большего удобства совершены по родным к этим меридианам национальным и границам , рекам, горным хребтам и т. п.
По интернациональному соглашению за начальный был принят меридиан с долготой 0° (Гринвичский). Соответствующий часовой пояс считается нулевым. Остальным поясам в направлении от нулевого на восток присвоены номера от 1 до 23.
Поясным временем какого-либо пункта именуется местное среднее солнечное время главного меридиана того часового пояса, на территории которого данный пункт находится. Разность между поясным временем в каком-либо часовом поясе и глобальным временем (временем нулевого пояса) равна номеру часового пояса.
Часы, поставленные по поясному времени во всех часовых поясах, показывают одно да и то же количество минут и секунд, и их показания различаются лишь на целое число часов. Совокупность поясного счета времени ликвидирует неудобства, которые связаны с применением как местного, так и глобального времени.
Поясное время некоторых часовых поясов имеет особенные заглавия. Так, к примеру, время нулевого пояса именуется западно-европейским, время 1-го пояса — среднеевропейским, 2-го пояса — восточно-европейским. В Соединенных Штатах время 16, 17, 18, 19 и 20-го поясов именуют соответственно тихоокеанским, горным, центральным, восточным и атлантическим временем.
У нас поясное время было введено с 1 июля 1919 г.
Территорию СССР на данный момент дробят на 10 часовых поясов, каковые имеют номера от 2-го до 11-го (см. карту часовых поясов).
На карте поясного времени по меридиану 180° долготы совершена линия перемены даты.
В целях экономии и более рационального распределения электричества в течении 24 часов, в особенности в летний период, в некоторых государствах весной стрелки часов переводят на час вперед и такое время именуют летним временем. В осеннюю пору стрелка возвращается на час назад.
У нас в 1930 г. декретом Советского правительства стрелки часов во всех часовых поясах были переведены на один час вперед на все время, впредь до отмены (такое время стало называться декретного времени). Поменян данный порядок счета времени был в 1981 г., в то время, когда была введена совокупность летнего времени (вводилось оно временно и ранее, до 1930 г.). По существующему правилу переход к летнему времени происходит каждый год в 2 ч ночи последнего воскресенья марта, в то время, когда стрелки часов переводятся на 1 ч вперед. Отменяется оно в 3 ч ночи последнего воскресенья сентября, в то время, когда стрелки часов отводятся на 1 ч назад. Потому, что временный перевод стрелок производится по отношению к постоянному времени, идущему на 1 ч впереди поясного (оно сходится с существовавшим ранее декретным временем), то в весенние и летние месяцы отечественные часы идут впереди поясного времени на 2 ч, а в осенние и зимние месяцы — на 1 ч. Столица нашей страны Москва находится во 2-м часовом поясе, исходя из этого время, по которому живут в этом поясе (и летом, и зимний период), именуется столичным временем. По Москве в СССР составляют расписания поездов, пароходов, самолетов, отмечается время на весточках и т. п.
В обыденной жизни время, которым пользуются в том либо другом населенном пункте, довольно часто именуют местным временем этого пункта; его не нужно путать с астрономическим понятием местного времени, о котором говорилось выше.
Начиная с 1960 г. в астрономических ежегодниках координаты Солнца, Луны, планет и их спутников публикуются в совокупности эфемеридного времени.
Еще в 30-х гг. XX в. было совсем установлено, что Почва вращается около собственной оси неравномерно. При уменьшении скорости вращения Почвы дни (звездные и солнечные) удлиняются, а при повышении ее — сокращаются. Величина средних солнечных дней благодаря неравномерности вращения Почвы возрастает за 100 лет на 1—2 тысячных доли секунды. Это малое изменение несущественно для повседневной судьбы человека, но им нельзя пренебрегать в некоторых разделах современной науки и техники. Была введена равномерная совокупность счета времени — эфемеридное время.
Эфемеридное время — равномерно текущее время, которое мы подразумеваем в законах и формулах динамики при вычислении координат (эфемерид) небесных тел. Чтобы вычислить разность между эфемеридным всемирным временем и временем, сравнивают наблюденные в совокупности глобального времени координаты Луны и планет с их координатами, вычисленными по законам и формулам динамики. Разность эта была принята равной нулю в начале XX в. Но так как скорость вращения Почвы в XX в. в среднем уменьшилась, т. е. замечаемые дни были дольше равномерных (эфемеридных) дней, то эфемеридное время «уходило» вперед довольно глобального времени, и в 1986 г. разность составила плюс 56 с.
До открытия неравномерности вращения Почвы производная единица меры времени — секунда — определялась как 1/86400 часть средних солнечных дней. Непостоянство средних солнечных дней благодаря неравномерного вращения Почвы вынудило отказаться от для того чтобы определения и дать следующее: «секунда имеется 1/31556925,9747 часть тропического года для 1900 г., января 0, в 12 ч эфемеридного времени».
Определяемая таким методом секунда стала называться эфемеридной. Число 31 556 925, 9747, равное произведению 86400 х 365,2421988, имеется число секунд в тропическом году, длительность которого для 1900 г., января 0, в 12 ч эфемеридного времени равнялась 365,2421988 средних солнечных дней.
В противном случае говоря, эфемеридная секунда имеется временной отрезок, равный 786400 доле средней длительности средних солнечных дней, которую они имели в 1900 г., в январе 0, в 12 ч эфемеридного времени.
Так, новое определение секунды связано с перемещением Почвы по эллиптической орбите около Солнца, в то время как старое определение основывалось лишь на ее вращении около собственной оси.
Создание ядерных часов разрешило взять принципиально новую шкалу времени, не зависящую от перемещений Почвы и названную ядерного времени. В 1967 г. на Интернациональной конференции по весам и мерам в качестве единицы меры времени была принята ядерная секунда, определяемая как «время, равное 9 192 631 770 периодам излучения соответствующего перехода между двумя сверхтонкими уровнями главного состояния атома цезия-133».
Длительность ядерной секунды выбрана так, дабы она была максимально близка к длительности эфемеридной секунды.
Ядерная секунда есть одной из семи главных единиц Интернациональной совокупности единиц (СИ).
Шкала ядерного времени основывается на показаниях цезиевых ядерных лабораторий служб и часов обсерваторий времени нескольких государств, среди них и СССР.
Итак, мы познакомились со множеством разных совокупностей измерения времени, но необходимо четко представить себе, что все эти разные совокупности времени относятся к одному и тому же реально и объективно существующему времени. Иными словами, никаких разных времен не существует, имеется только разные единицы времени и разные совокупности счета этих единиц.