Народна астрономическа обсерватория “Юрий Гагарин”



страница1/3
Дата21.01.2018
Размер359 Kb.
  1   2   3

НАРОДНА АСТРОНОМИЧЕСКА ОБСЕРВАТОРИЯ

Юрий Гагарин”


Стара Загора

Надя Кискинова



АСТРОНОМИЧЕСКИ ОСНОВИ НА КАЛЕНДАРА

КАЛЕНДАРНИ СИСТЕМИ



АСТРОНОМИЧЕСКИ ОСНОВИ НА КАЛЕНДАРА
Звездно време

Околоосното въртене на Земята от запад на изток води до илюзията за видимото изгряване на небесните светила от изток и движението на цялата небесна сфера към посока запад на хоризонта. При това видимо въртене на небесната сфера всяко светило по нея в даден момент пресича меридиана на мястото на наблюдение или небесния меридиан, съответстващ на дадена географска дължина. В този момент то извършва горна кулминация и е най-високо спрямо южния хоризонта – с максимална височина. Този момент се измерва с т.н. пасажен инструмент – специален телескоп с нишка в зрителното поле, изобразяваща част от небесния меридиан при положение, че уредът е точно ориентиран в равнината му или е по посоката север-юг.



Моментът, когато дадено светило пресича нишката на пасажния инструмент е моментът на горната му кулминация. От този момент до следващата кулминация на дадена звезда или за еднозначност при дефинирането – пролетната равноденствена точка - се измерва продължителността на звездното денонощие, което използват астрономите. Всяка част от това денонощие – час, минута или секунда в този случай също се нарича звездна и изобщо се говори за звездно време s.


Нашият бит обаче се диктува от смяната на деня и нощта или от видимото движение на нашата звезда по небето – Слънцето. Затова се налага употребата на слънчево време.

Слънчево денонощие и слънчево време

С пасажния инструмент може да се измери момента на горна кулминация на центъра на слънчевия диск. При всекидневни наблюдения обаче ще се забележи, че продължителността на денонощието, измерено по слънчевите кулминации е различна.


Освен че се върти около оста си, на което се дължи видимото преместване на слънчевия диск от изток на запад и цялата звездна картина всяко денонощие, Земята се движи и по орбитата си около Слънцето по посоката на околоосното си въртене. Пътят, изминат от Земята се отразява на проекцията или положението на Слънцето сред звездите, които бихме могли да забележим, ако не ни пречеше яркостта на дневното ни светило. Нощем обаче е напълно достъпно да се забележи промяната във видимостта на едни или други ярки звезди и съзвездия. Характерните групи от съзвездия за лятото, есента, зимата и пролетта е отражение на същия факт. Средно с 2 слънчеви диска е промяната всяко денонощие или с други думи - слънчевото денонощие е по-дълго от звездното с около 4 минути - точната стойност е 3 минути и 56 /стандартни/ секунди.

Този факт е бил известен на древните вавилонци, които разделили кръга на еклиптиката - видимия път на Слънцето по небесната сфера – на 360 равни части – градуси, всеки, равняващ се на двата видими слънчеви диска на небето. Един от първите варианти на техните календари, в които продължителността на годината била измервана по наблюдения на Слънцето имал 360 дена. Дължината на математическата окръжност също е 360°. Това не е съвпадение. Не всекиму е известен произходът на мерната единица градус и защо дължината на всяка окръжност е именно 360°. Дължим това на древните вавилонски жреци и тяхната служба на земните и небесни господари.

И така, на всеки градус от еклиптиката може да се съпоставят 4 минути, измерени по часовник. Така на 1 час съответстват 15°.
Земята се върти всъщност по елипсовидна орбита около Слънцето и за всяко денонощие изминава определена част от нея. Съобразно законите на Кеплер, движението на кое да е тяло по елипсовидна орбита е неравномерно. То се движи най-бавно около най-далечната точка – в случая на Земя-Слънце – афелия и най-бързо около най-близката точка – съответно перихелия.

Земята изминава различни по дължина участъци от орбитата си и затова видимото преместване на Слънцето по еклиптиката също е неравномерно. Разбира се, че и истинските слънчеви денонощия, измерени по действителното преместване на слънчевия диск ще се различават по продължителност. Нещо повече – всяко денонощие и частите от него – часове, минути, секунди – ще са с различна продължителност.

Това прави крайно неудобно използването на истинското слънчево денонощие за мерна единица време както за астрономи, така и за ежедневни потребности.




  • Средно слънчево денонощие

Именно Слънцето и видимото му преместване по небето, смяната на деня и нощта, диктуват бита на хората от незапомнени времена. За да се избегне неудобството от ползването на истинското слънчево време и все пак да се отдаде дължимото на властващото Слънце, се използва т.н. средно Слънце –точка, движеща се равномерно по небесния екватор и обикаляща по него точно за една слънчева година, наричана още тропическа. Тропическата година е в основата на съвременния календар. Това е времето, изминало между две последователни преминавания на центъра на слънчевия диск през точката на пролетното равноденствие и се приема за 365,24220 или 365 дена 5 часа 48 минути 45,9747 секунди. Вече се има предвид точен интервал, но средно слънчево денонощие, състоящо се от 24 часа, като всеки час съдържа 60 минути, а всяка минута – 60 секунди.

Закръглената до 4-тия знак стойност на тропическата година води до разминаване с 1 денонощие, натрупано за сравнително дълъг период от човешкия живот и дори на човешката цивилизация – 100 000 години. Това означава, че за дълъг период точността на съвременния календар е достатъчна за научни и битови нужди.

През октомври 1960 г. на ХІ Генерална конференция по мерки и теглилки в Париж била приета единна международна система от единици – Si – и е даден стандарт за секунда. Т.н. ефемеридна секунда е 1/31556925,9747 част от тропическата година, имайки предвид конкретно 1900 година.

От 1967 година стандарт за секундата стават процеси на ниво атом – т.н. атомна секунда. Тя се дефинира като време, равно на 9 192 631 770 периода на излъчване при съответния преход между две свръхфини нива на основното състояние на атома на цезий-133. Тази мярка е избрана възможно най-близо до ефемеридната секунда и именно тя е в основата на световната метричната система за време.


След като са налице два репера – тропическата година и ефемеридната секунда, лесно е да дефинира средното слънчево денонощие като периода между две последователни кулминации на средното Слънце, но за удобство се приемат не горните, а долни кулминации – когато фиктивната точка пресича под хоризонта небесния меридиан и височината е с най-голяма отрицателна стойност. Тогава е неактивната част от денонощието – нощта.

Ясно е, че не наблюдение и измерване, а математическите изчисления свеждат движениено на истинското Слънце до фиктивната точка на средното Слънце и обратно в зависимост от “целите на занятието”.


Уравнение на времето

е безразмерната величина ета - η – разликата между средното и истинското слънчево време

η = Тсредно – Тистинско

Като се има предвид приетата стойност на тропическата година, то връзката между слънчевото и звездно денонощие може да се запише така:

1 сл. ден. = 1 зв. ден. + 3м.56,555с.

и

1 зв.ден. = 1 сл.ден. – 3м.55,909с.



Така връзките между два еднакви в съответствие с мерните им единици интервали звездно ∆s и слънчево времена ∆t са:

∆t = 1,002 737 909 3 ∆s и ∆s = 0,997 269 566 4 ∆t

Ако означим с t средното време и с s –звездното време за географска дължина λ, а с S – звездното време и с T – средното време на Гринуич в същия момент, имаме

T = t - λ, S = s - λ,


t = T + λ, s = S + λ.

За всеки две точки с географски дължини λ1 и λ2 имаме

s2 – s1 = λ2 – λ1

4 пъти в годината разликата между слънчевите времена е 0 – около 14 април, 14 юни, 1 септември и 24 декември.

Най-голяма стойност η има на 12 февруари - +14 минути и най-малка на 3 ноември - /-/16 минути.
Ясно е, че дефинираните чрез кулминации звездно, слънчево истинско и средно слънчево време се отнасят за дадено място от земната повърхност с определена географска дължина λ. В този смисъл тези понятия се отнасят за така нареченото
Местно време
Колкото меридиана може да се прокарат по земната повърхност – толкова са местните времена за всеки меридиан – т.е. безброй много. Явно е неудобството при използването на така дефинираното време за бита. То обаче трябва да се има предвид при отчитане обстоятелствата, при които протичат някои астрономически явления за дадено наблюдателно място




Универсално време – UT

Универсално е средното време за гринуичкия меридиан, чиято географска дължина се приема за 0.


Поясно време

За удобство са въведени 24 часови пояса, разделящи земното кълбо като резени диня . За официално време във всеки пояс се приема средното време на съответния централен меридиан. За Гринуич е този, приет за нулев – λ=0. Следващите са през 15° един от друг в посока запад-изток. Така България попада във 2-ри часови пояс или втория източно от Гринуич. Тъй като територията на страната ни е малка, за цялата страна официалното време е едно и също, но за държави, заемащи значителна територия имат няколко официални времета. Часовите пояси не са точно по меридианите. Също за удобство понякога следват държавните граници, за да не се налага разделянето на една неголяма държава на два часови пояса или следват очертанията на сушата и териториалните води на една или друга страна.




И така, при астрономическите наблюдения се налага да се преминава от универсално в поясно време, и обратно. Понякога трябва да се отчита и местното време. Разликата от 2 часа поясно време за България трябва да се има предвид за зимната половина от годината и 3 часа за лятната половина, когато се въвежда т.н. лятно време за икономии на електроенергията. Точните дати за начало и край на лятното време се съобщават по медиите и се публикуват в астрономическите справочници за съответната година.
Ефемеридно време

Времето в уравненията за движение на телата в Слънчевата система е независима променлива. Тук не се използва вече универсалното време, тъй като Земята строго погледнато се върти неравномерно. Затова от 1960 за астрономически цели е въведено ефемеридното време, основаващо се на дефиницията за ефемеридна секунда, дадена по-горе – 1/31 556 925,9747 част от продължителността на тропичната година за 12 часа на 0 януари 1900 г. Поправката ∆T за преход от универсално UT към ефемеридно време ET, се определя по наблюдения на Луната и планетите и в момента е +63секунди.:


ET = UT + ∆T
Необходимостта от отчитане на релативистични ефекти налага въвеждането на нови термини и денифиниции за време, на които тук няма да се спирам.
Юлианска дата

В астрономията се налага ползването на непрекъснат ред числа и възприетият календар със системата от периодична повторяемост на датите от месеците е неприложима. Затова се използват юлиански дни JD с номерация, започваща от 1 януари 4713 г пр.н.е. и с дробна част за интервала време след последното средно гринуичко пладне.



Епохи

Пак за целите на астрономията Бесел предлага моментът, когато средното слънце има α = 18ч.40м. да е начало на т.н. беселева година, от която се отброяват астрономическите епохи. Тези стандартни епохи са моментите, за които се определят основните астрономически константи и към които се привеждат наблюдаваните координати. Днес епохите по Бесел се бележат с В и са прикачени към юлиански дни както следва:


B1900.0 = JD2415020.313


B1950.0 = JD2433282.423

B2000.0 = JD2451544.533





Месец

Луната с нейните фази е в основата на понятието месец. Не случайно думата месец е просто другото име на Луната. Една пълна смяна на лунните фази трае точно 29,530 59 денонощия или 29 дена 12 часа 44 минути и 3 секунди. Това е т.н. синодичен месец.

Нито тропичната година, нито тропичният месец имат точен брой дни, за да е удобен за целите на календара. Нашият календар се основава на тропичната година – видимото движение на Слънцето. Месеците в календара ни съществуват за удобство в разделянето на годината на по-малки интервали, но наименованието им днес не следва лунните фази, както е при т.н. лунни календарни системи.
Седмица

Също така условна в съвременния календар е и седмицата.

Някога тя се състояла от 5 редувания на дните и нощите – толкова, колкото са пръстите на едната ръка. По-късно т.н. “малка седмица” била заменена с “голяма” – период от 10 денонощия – броя на пръстите на двете ръце.

Числото 7 залегнало като свещено в религиите на много древни народи. 7 са видимите с просто око особени светила на небето – Слънцето и Луната, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн.

За 7 денонощия младата Луна изпълва половината от диска си и за още толкова тя наедрява до пълнолуние. 7 дена тя остарява до последната си четвърт и за още толкова съвсем се съсухря до следващото новолуние.

Така 7-те дни станали естествена мярка за измерване на малки периоди време. Седмицата била използвана в древен Вавилон и естествено след това била възприета от евреи, гърци и римляни и съвременната цивилизация.

Древните вавилонци дават наименования на дните от седмицата. Нещо повече, те разделят денонощието на 24 часа, като всеки час бил покровителстван от някое от седемте божествени небесни светила: първият час от съботата бил посветен на Сатурн, вторият – на Юпитер, третият – на Марс, четвъртият – на Слънцето, петият – на Венера, шестият – на Меркурий и седмият – на Луната. Редуването продължавало. Така за 8-мият, 15-тия и 22-рият час от денонощието отново се грижел Сатурн. За първият час от следващия ден идвал ред на Слънцето. Затова този ден бил наречен неделя и е посветен на Слънцето. Това в частност личи добре от английското Sunday – ден на Слънцето.

Продължавайки редуването на часовете, идвал ред на Луната да оглави следващия ден – понеделник или Monday на англ.

Вторник бил ден на Марс; сряда – на Меркурий; четвъртък – на Юпитер и петък – на Венера.

Наименованието на дните от седмицата при славянските народи имат малко по-различна логика. Празничният ден /или празен, без работа ден/ е неделята – когато нищо не се прави или от славянското не делать.

По-неделник – после денят не делать - е денят след празничнdjd неделя, когато нищо не се прави.

Вторник е просто вторият ден след неделята, сряда е средния от дните на седмицата, четвъртъкът – е 4-ти поред ден, броен от неделята и петък – петият.

Наименованието на събота идва от еврейската дума шабаш или сабат, означаващо почивка, покой. Това е особен ден и досега в еврейския религиозен календар.


КАЛЕНДАРНИ СИСТЕМИ


Произход на думата календар

Думата календар има далеч не романтичен произход. Calendarium означава “книга на дълговете”. В Древен Рим било прието лихвите по дълговете да се плащат на първо число от месеца. Този ден бил наречен calendae.


По-късно започва да се влага друг смисъл във възприетата по такъв начин дума календар – като система, отчитаща периодичните видими движения на Слънцето и Луната за измерване на интервали време. Така денонощието, лунните фази и смяната на годишните сезони са залегнали с основата на календара, а съвместяването им определя различните календарни системи. Някои предпочитали да наблюдават и измерват преди всичко лунните фази и да определят продължителността на месеца от една до следваща такава фаза. В такъв случай нямало как да се вмъкнат цял брой месеци в една слънчева година. В така възприетите лунни календари всяка година сезоните започвали в различни месеци.

Други предпочитали да основат календарната си система на видимото годишно движение на Слънцето, но тогава месеците трябвало да са с различна продължителност и изобщо да не съвпадат с периодичността на лунните фази. Нещо повече – усъвършенстваните наблюдения и измервания показали, че дори не могат да се вместят цяло число денонощия в слънчевата година. Рано или късно и слънчевите календари започвали да се разминават с астрономическите знаци, диктуващи стопанската дейност на хората. Налагало се въвеждането на някакви правила за сверяване на календарната система.

Историята на календара съпътства историята на човешките цивилизации и е древна, колкото тях.
Календарни системи


  • лунни календари

Това е древна календарна система, за която идват данни за първи път от Вавилон. Жреците изумително точно определили продължителността на синодичния месец. /Една пълна смяна на лунните фази трае точно 29,530 59 денонощия или 29 дена 12 часа 44 минути и 3 секунди. /

Думата синодичен идва от гръцки език и означава буквално затъмнение, сливане. По време на новолунието, от което е прието да се проследяват лунните фази, Луната наистина се крие в слънчевите лъчи. Самият момент на новолунието е невъзможно да се фиксира, затова се фиксирал моментът неомений – когато при залез Слънце може да се забележи за няколко минути съвсем тънкия лунен сърп. Той следва с 36 часа точният момент на новолунието. Именно от неомения започвал лунният месец при всички древни народи, ползващи лунен календар.

Тъй като синодичният месец е приблизително 29,5 дни, то лунните месеци се редували ту с по 30 – наричани пълни, ту с по 29 дена и ги наричали празни. Натрупването на разликата, дължаща се на минутите и секундите, водела до продължителност на лунната година, състояща се от 12 месеца на 354,36706 денонощия. Приблизителната стойност от цял брой дни 354 водела до отместване на първото число от месеца, както и до отместване на първото число на лунната година от неомения. А разликата от цели 10 денонощия с тропичната година неизменно водела до неудобството сезоните да настъпват по различно време всяка лунна година.

Въпреки това редом с официалния, лунни календари все още се използват в Турция, Алжир, Мароко, Пакистан, Иран, Афганистан и другаде, където преобладаваща религия е мюсюлманството.

За преодоляване на постоянно натрупващата се разлика, въведени са високосни лунни години от 355 дена и правила като:



турския цикъл – основаващ се на 8-годишна периодичност, когато високосни трябва да са 2-та, 5 и 7-ма години. Интересно е, че това позволява да се въведе вечен лунен календар, защото такова редуване означава на всеки 8 години да се повтарят сищите числа на месеците със съответните дни от седмицата.

арабски цикъл – основава се на 30-годишна периодичност, съдържаща 19 прости и 11 високосни години.
Мюсюлманите имат и своя ера за отчитане броя на лунните години – т. н. хиджра . Началото й е свързано с преселване на пророка Мохамед от Мека в Медина, което според общоприетия календар е станало през септември 622 г. пр.н.е.

Според мюсюлманската хиджра 2006 година примерно е 1427 поред, а началото й е на 17 април.

В някои страни като Иран, Афганистан, Пакистан и Турция освен лунната хиджра се използва и слънчевата хиджра . Летоброенето започва от същата историческа дата, но за начало на всяка лунна година се приема денят на пролетното равноденствие, а продължителността на годината става, колкото е тропическата – 365 или 366 дена.


  • лунно-слънчеви календари

Това е по-сложна и исторически по-късно възникнала календарна система.

При тази календарна система лунните месеци приблизително се съгласуват със слънчевата година.


Вавилонски календар
  1   2   3


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница