Vidutinis saulinis laikas. Laiko lygtis

Visuotinai laiką priimta matuoti pagal vadinamąją vidutinę pusiaujinę saulę – sutartinį dangaus sferos tašką, kuris tolygiai vidutiniu tikrosios Saulės greičiu juda dangaus pusiauju į rytus ir visą ratą padaro per tą patį laiką, kurį sugaišta Saulė, apeidama ekliptiką. Vidutinė pusiaujinė saulė "paleidžiama" judėti rytų kryptimi iš pavasario lygiadienio taško, kai į jį patenka kitas sutartinis taškas (vidutinė ekliptinė saulė), tolygiai judantis ekliptika vidutiniu tikrosios Saulės greičiu ir sutampantis su ja sausio ir liepos mėnesių pradžioje (kai Saulė juda greičiausiai ir lėčiausiai). Vidutinė pusiaujinė saulė slenka pačiu dangaus pusiauju ir tolygiai, todėl jos rektascensijos pokytis per tam tikrą laiką yra pastovus ir pagal ją galima nustatyti pagrindinį astronominio laiko matavimo vienetą. Vidutine sauline para (arba tiesiog vidutine para) vadinamas laiko tarpas tarp dviejų gretimų vienavardžių vidutinės pusiaujinės saulės kulminacijos momentų tame pačiame Žemės dienovidinyje. Vidutinė saulinė para yra lygi tikrųjų saulinių parų metiniam vidurkiui. Laiko matavimo skalė, kurios pagrindą sudaro vidutinė saulinė para, vadinama vidutiniu sauliniu laiku (arba tiesiog vidutiniu laiku).

Vidutinės saulinės paros pradžia tam tikrame geografiniame dienovidinyje laikomas apatinės vidutinės pusiaujinės saulės kulminacijos momentas (vidutinis vidurnaktis). Tada bet kuriuo kitu momentu vidutinis saulinis laikas $T_m$ skaitine verte bus lygus vidutinės pusiaujinės saulės valandiniam kampui $t_m$ , nustatytam laiko vienetais, plius 12^h, t.y.

(1.12)

$T_m = t_m + 12^h$ .

Vidutinės pusiaujinės saulės viršutinės kulminacijos momentu (vidutinį vidurdienį) $t_m = 0^h$ , o $T_m = 12^h$ .

Kasdieniame gyvenime, nurodant laiką, turimas mintyje vidutinis saulinis laikas, tačiau žodžiai "vidutinis saulinis" praleidžiami. Vidutinė saulinė para sudaro kalendorinių dienų skaičiavimo pagrindą.

Vidutinė pusiaujinė saulė ir tikroji Saulė juda netoli viena kitos (valandiniai kampai skiriasi nedaug), tačiau jų tarpusavio padėtis nuolat kinta: tikroji Saulė tai truputį aplenkia vidutinę pusiaujinę saulę, tai truputį atsilieka nuo jos. Tiesiogiai išmatuoti įsivaizduojamos vidutinės pusiaujinės saulės valandinio kampo negalima – jis nustatomas skaičiavimais, kai yra žinoma tikrosios Saulės valandinis kampas ir vadinamoji laiko lygtis $\eta$ . Ja vadinamas to paties momento vidutinio ir tikrojo saulinių laikų skirtumas:

(1.13)

$\eta = T_m - T_\odot$ .

Pagal (1.11), (1.12) ir (1.9) formules laiko lygtis

(1.14)

$\eta = t_m - t_\odot = \alpha_m - \alpha_\odot$ .

1.9 pav. Laiko lygties ir jos dedamųjų grafikai

čia $\alpha_\odot$ - tikrosios Saulės rektascensija, $\alpha_m$ – vidutinės pusiaujinės saulės rektascensija. Laiko lygtis gali būti teigiama ir neigiama, nes, kaip minėta, tikroji Saulė ir vidutinė pusiaujinė saulė lenkia viena kitą. Kai $\eta > 0$ , tikroji Saulė yra pasislinkusi į rytus nuo vidutinės pusiaujinės saulės (tikrasis vidurdienis seka po vidutinio vidurdienio), o kai $\eta < 0$ , atvirkščiai, tikroji Saulė yra į vakarus nuo vidutinės pusiaujinės saulės (tikrasis vidurdienis įvyksta prieš vidutinį vidurdienį).

Kaip kinta laiko lygtis per metus, rodo 1.9 pav. (stora kreivė). Ten pat nubrėžtos dar dvi kreivės (sinusoidės), kurias sudėjus ir gaunamas laiko lygties kitimo grafikas. Plonoji kreivė rodo, kokią įtaką laiko lygčiai turi netolygus Saulės judėjimas ekliptika, o brūkšninė kreivė rodo ekliptikos posvyrio į dangaus pusiaują įtaką. Apie balandžio 15 d., birželio 14 d., rugsėjo 1 d. ir gruodžio 25 d. laiko lygtis būna lygi nuliui. Didžiausią teigiamą reikšmę (+14^m,3) ji turi apie vasario 12 d., o didžiausią neigiamą (–16^m,4) – apie lapkričio 3 d.

Iš (1.13) ir (1.11) formulių išplaukia, kad

(1.15)

$T_m = T_\odot + \eta = t_\odot + \eta$ .

Taigi vidutiniam sauliniam laikui nustatyti reikia išmatuoti tikrosios Saulės valandinį kampą $t_\odot$ ir žinoti laiko lygtį $\eta$ tuo momentu. Laiko lygties reikšmės apskaičiuojamos teoriškai ir tam tikriems momentams skelbiamos astronominiuose kalendoriuose (dažnai laiko lygtimi laikomas skirtumas $t_\odot - T_m$ ). Stebėti didelį Saulės skritulį nepatogu, todėl vidutinis saulinis laikas dažniausiai nustatomas pagal žvaigždžių stebėjimus (žr. Sąryšis tarp vidutinio saulinio ir žvaigždinio laikų).

spausdinimui

astronomija@mokslasplius.lt

Astronomijos pagrindai

Vidutinis saulinis laikas. Laiko lygtis