J霩ef Sa豉bun ››› Jak dzia豉j zegary s這neczne

Czas i jego pomiar (cz. 2)

17 lutego 2010, godz. 10:34
 
S這鎍e 鈔ednie i 鈔edni czas s這neczny
Chocia 篡cie na ziemi uk豉da si w ci庵u dnia wed逝g po這瞠nia s這鎍a na sferze niebieskiej, to jednak jego pozorne ruchy na sferze niebieskiej nie nadaj si do precyzyjnej rachuby czasu metod bezpo鈔edni.
Prawdziw dob s這neczn nazywamy interwa czasu mi璠zy dwoma kolejnymi dolewaniami s這鎍a prawdziwego (tj. tego, kt鏎e widzimy). Prawdziwe doby s這neczne nie s sobie r闚ne na przestrzeni roku, a to dlatego, 瞠 ziemia nie porusza si ze sta陰 szybko軼i wok馧 s這鎍a i 瞠 jej ruch nie odbywa si w p豉szczy幡ie r闚nika. 砰cie wymaga prawid這wo軼i i regularno軼i. Nieprawid這wo軼i jest w豉郾ie nier闚na d逝go嗆 d鏏 s這necznych. W celu usuni璚ia w rachubie czasu tej nieregularno軼i, astronomowie wprowadzili s這鎍e fikcyjne, a to punkt poruszaj帷y si ruchem jednostajnym na tle gwiazd w p豉szczy幡ie r闚nika. Ten punkt fikcyjny otrzyma nazw s這鎍a 鈔edniego, a jego ruch stanowi obecnie podstaw powszechnej rachuby czasu. 字edni dob s這neczn nazywamy zatem interwa czasu mi璠zy dwoma kolejnymi do這waniami s這鎍a 鈔edniego.
Wszystkie 鈔ednie doby s這neczne na przestrzeni roku s sobie r闚ne. W roku zwrotnikowym mie軼i si taka sama liczba prawdziwych i 鈔ednich d鏏 s這necznych.
W ci庵u roku prawdziwe s這鎍e na og馧 nie g鏎uje r闚nocze郾ie ze s這鎍em 鈔ednim. Z tego samego powodu k徠y godzinne prawdziwego i 鈔edniego s這鎍a s r騜ne w tej samej chwili, a z tego wynika, 瞠 czas prawdziwy s這neczny jest inny ni 鈔edni s這neczny. T r騜nic pomi璠zy czasem prawdziwym s這necznym (Tp) a czasem 鈔ednim s這necznym w tym samym miejscu na ziemi (Ts) i w tej samej chwili nazywamy r闚naniem czasu (E).
R闚nanie to ma nast瘼uj帷 posta:
Tp – Ts = E
R闚nanie czasu w ci庵u roku zmienia si w granicach od +16 minut do oko這-16 minut, cztery razy w ci庵u roku zeruje si i wtedy oba s這鎍a g鏎uj r闚nocze郾ie. Przebieg r闚nania czasu w ci庵u roku podaje rys. 7.
Rys. 7
Rys. 7
Definicja astronomiczna czasu m闚i, 瞠 鈔edni czas s這neczny jest to k徠 godzinny 鈔edniego s這鎍a +12h (wtedy pocz徠ek doby, a wi璚 zmiana daty wypada o p馧nocy).
Jak zmierzy k徠 godzinny 鈔edniego s這鎍a, skoro to s這鎍e nie 鈍ieci, gdy jest ono tworem geometrycznym, a nie fizycznym? Astronomowie obliczaj naprz鏚 bardzo dok豉dnie po這瞠nie jednego i drugiego s這鎍a na sferze niebieskiej dla ka盥ego momentu, a z tych po這瞠 wyliczaj r闚nanie czasu. My za mo瞠my obliczy po這瞠nie 鈔edniego s這鎍a na podstawie obserwacji po這瞠nia prawdziwego s這鎍a i r闚nania czasu. Wszystkie te dane odnosz si do tej samej chwili, czyli musz by r闚noczesne.
Czas miejscowy – (lokalny) strefowy i uniwersalny
Obserwatorzy znajduj帷y si na ziemi na wsch鏚 od nas obserwuj g鏎owanie s這鎍a wcze郾iej ni my, obserwatorzy za na zach鏚 od nas obserwuj u siebie g鏎owanie s這鎍a z pewnym op騧nieniem w stosunku do wskaza naszego zegarka. Je郵i r騜nica w d逝go軼i geograficznej po這瞠 dwu obserwator闚 wynosi 15, to r騜nica w czasie obserwacji tego samego zjawiska np. g鏎owania s這鎍a w identycznym po這瞠niu w stosunku do horyzontu wynosi 1 godzin, co po przeliczeniu czyni dla jednego stopnia 4 minuty.
Czas wskazany przez zegary na podstawie takich samych po這瞠 s這鎍a w stosunku do horyzontu miejsca obserwacji b璠zie w tej samej chwili r騜ny dla r騜nych miejscowo軼i, r騜ni帷ych si d逝go軼iami geograficznymi. Czas taki nazywamy czasem miejscowym, a wskazuj go zegary s這neczne. Zegary s這neczne wskazuj czas prawdziwy s這neczny miejscowy.
Fakt ten obja郾ia przyk豉d 2:
O ile wcze郾iej g鏎uje s這鎍e w Warszawie ni w Katowicach, je郵i d逝go嗆 geograficzna Warszawy λ = 210m35s, za Katowic: λ = = 1859m30s.
R騜nica w d逝go軼i geograficznej obu tych miast wynosi okr庵這 2 stopnie, co czyni 8 minut. Warszawa le篡 na wsch鏚 w stosunku do Katowic, a wi璚 ma czas miejscowy wcze郾iejszy o 8 minut ni Katowice, tzn. 瞠 w Warszawie s這鎍e g鏎uje 8 minut wcze郾iej, ni w Katowicach.
R騜nica czas闚 miejscowych pomi璠zy miejscowo軼iami po這穎nymi na wschodnich i zachodnich ziemiach Polski dochodzi do 40 min., a na terenie Zwi您ku Radzieckiego osi庵a nawet 11 godzin.
Wiele komplikacji 篡ciowych powsta這by na obszarze pa雟twa, gdyby ka盥e miasto mia這 sw鎩 czas miejscowy, szczeg鏊nie obecnie przy szybkich 鈔odkach 陰czno軼i.
W drodze konwencji mi璠zynarodowej zgodzono si uznawa 鈔ednie miejscowe czasy s這neczne po逝dnik闚 o d逝go軼iach geograficznych 0, 15, 30 itd. co 15 na wsch鏚 i na zach鏚 od po逝dnika Greenwich, jako obowi您uj帷ego w strefie 15 stopni.
Ten sam czas obowi您uj帷y w danej strefie nazwano czasem strefowym.
Z tego wzgl璠u podzielono ca陰 kul ziemsk na 24 stref czasowych.
R騜nica czas闚 pomi璠zy s御iednimi strefami r闚na si jednej godzinie. Podzia kuli ziemskiej na strefy czasowe przedstawia rys. 8 i tablica 1.
Rys. 8
Rys. 8
W tablicy 1 podane s w kolumnie 1 r騜nice pomi璠zy danym czasem strefowym a uniwersalnym – dodatnie na wsch鏚 od Greenwich, a ujemne na zach鏚 od Greenwich, w kolumnie 2 natomiast nazwy czas闚 strefowych, lub kraje, kt鏎e ta strefa obejmuje.
Te same czasy strefowe mog mie r騜ne nazwy w r騜nych krajach.
Tablica 1
Tablica 1
Polska le篡 w strefie czasu 鈔odkowo-europejskiego. W lecie obowi您uje u nas czas wschodnio-europejski. R騜nica czas闚 strefowych w zimie mi璠zy czasem w Polsce a czasem w Anglii wynosi 1 godz., w lecie za 2 godz., natomiast ta sama r騜nica mi璠zy Polsk a Moskw wynosi w lecie 1 godz., a w zimie 2 godz. [1]. Czas miejscowy po逝dnika Greenwich jest czasem zachodnio-europejskim i nazywa si uniwersalnym (TU – tempus universale). Wed逝g czasu uniwersalnego nadawane s w mi璠zynarodowej s逝瘺ie czasu sygna造 radiowe dla potrzeb astronomii, geodezji, geofizyki, marynarki i lotnictwa.
Jak regulowa zegarki wed逝g zegara s這necznego?
Trzeba pami皻a o tym, 瞠 zegar s這neczny wskazuje miejscowy prawdziwy czas s這neczny w tym miejscu, gdzie on stoi, zegarki za nasze wskazuj czas strefowy, kt鏎y jest miejscowym 鈔ednim czasem s這necznym na po逝dniku geograficznym 15 na wsch鏚 od Greenwich (prawie na tym po逝dniku le篡 Zgorzelec).
Przeliczanie czas闚 obja郾ia przyk豉d 3:
Zegar s這neczny w Planetarium 奸御kim wskazuje dnia 31.X.1980 r. godzin 10. Jaki czas wskazuj wtedy nasze zegarki?
Czas, jaki zegar s這neczny w Planetarium wskazuj e, jest czasem prawdziwvm s這necznym miejscowym w Planetarium (Katowice). Czas prawdziwy s這neczny miejscowy na po逝dniku 15 jest o 16m p騧niejszy, gdy d逝go嗆 geograficzna Katowic wynosi okr庵這 19, a 4 r騜nicy w d逝go軼i geograficznej czyni r騜nic w czasie 16m. Zegar s這neczny na 15 d逝go軼i geograficznej wskazywa w tej chwili czas lokalny prawdziwy s這neczny.
Tp = 10h – 16m co czyni 9h44m
Wiemy, 瞠 r騜nica pomi璠zy miejscowymi czasami, a to Tp (prawdziwym s這necznym) i Ts (鈔ednim s這necznym) spe軟ia tzw. r闚nanie czasu E.
Tp – Ts = E
gdzie E na dzie 31.X.1960 r. (w Roczniku Astronomicznym) wynosi 16m20s. Wstawiwszy do r闚nania warto軼i za:
Tp = 9h44m i E = 16m20s
otrzymujemy:
9h44m – Ts = 16m20s
st康:
Ts = 9h44m – 16m20s
Ts = 9h27m40s
Odpowied: je瞠li zegar s這neczny w Planetarium wskazuje czas 10h, to na naszych zegarkach jest wtedy 9h27m40s, a na zegarze w Stacji Sejsmologicznej Planetarium jest w闚czas 8h27m40s, gdy zegar ten wskazuje czas uniwersalny.
Przyk豉d 4.
Jaki czas wskazuje zegar s這neczny w Planetarium w dniu 31.X.1960 r., gdy zegarki nasze wskazuj czas 14h30m20s?
Przeprowadzimy teraz obliczenia w kierunku odwrotnym ni w przyk豉dzie poprzednim.
Czas 14h30m20s jest czasem strefowym 鈔odkowo-europejskim, a zarazem czasem 鈔ednim s這necznym miejscowym na po逝dniku 15. Jaki b璠zie czas 鈔edni s這neczny miejscowy w Katowicach? (Ts).
Ts = 14h30m20s + 16m
Ts = 14h46m20s
Zegar s這neczny w Planetarium wskazuje w tym czasie Tp, czyli czas prawdziwy miejscowy s這neczny w Katowicach.
Z r闚nania czas闚 wiadomo, 瞠:
Tp – Ts = E (dla Katowic)
Po podstawieniu warto軼i:
Tp – 14h46m20s = 16m20s
Tp = 14h46m20s + 16m20s
Tp = 15h02m40s
Jest to czas, jaki wskazuje zegar s這neczny w Planetarium w 膨danym czasie.
Uwaga: r闚nanie czasu jest podane w Roczniku Astronomicznym na ka盥y dzie roku.
Co zawdzi璚zamy zegarom s這necznym?
Aczkolwiek nikt ju dzi – i od dawna – nie u篡wa zegar闚 s這necznych, to jednak ka盥y uznaje ich wielk rol w kszta速owaniu si poj璚ia czasu i jego rachuby, oraz wielkiego znaczenia w rozwoju metrologii czasu. W pomiarach i definicjach jednostek wielko軼i fizycznych zawsze wyst瘼uje sekunda, albo jej wielokrotno嗆. Ta jednostka czasu jest 鈔edni sekund s這neczn i nie jest ona fikcj, aczkolwiek s這鎍e 鈔ednie jest fikcyjne. 字ednia sekunda s這neczna jest jednostk realn i jest to 1/86400 cz窷ci 鈔edniej doby s這necznej.
Ujednostajnienie rachuby czasu, zdefiniowanie jednostek czasu, podstawy s逝瘺y czasu – oto wielka spu軼izna zegar闚 s這necznych. Precyzyjne mechaniczne zegary, chronometry, chronografy, oscylografy, zegary kwarcowe i atomowe – to wielki post瘼 w precyzji w dziedzinie technologii i instrumentacji, to potomkowie zegara s這necznego, kt鏎y jako s璠ziwy i dostojny o muzealnej warto軼i antenat – spogl康a z zadowoleniem na wielki post瘼, w kt鏎ym on te uczestniczy.
© 2010 by GNOMONIKA.pl
Autor: J霩ef Sa豉bun
liczba wizyt: 5086 | ocena: 4,50 (g這s闚: 2) | komentarze: 5
Przypisy
  • W Zwi您ku Radzieckim wprowadzono w 1930 roku czas dekretowy, kt鏎y otrzymuje si przez dodanie jednej godziny do danego czasu strefowego, wynikaj帷ego z podzia逝 przedstawionego w tablicy 1. Czas ten obowi您uje przez ca造 rok.
Seria: J霩ef Sa豉bun – Czas i jego pomiar
Komentarze z Forum
18.02.2010 09:57
Ivi73
 <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'>
Wybaczcie dorzuc jeszcze swoje 3grosze... <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'>
Ten temat nie jest 豉twy w odbiorze szczeg鏊nie dla estet闚. Zahacza o liczby i zmusza do my郵enia. Ale w豉郾ie tym, kt鏎zy podziwiaj patrz帷 s這neczniki pozwoli spojrze na nie z wi瘯szym szacunkiem i mo瞠 zach璚i tak jak mnie do g喚bszych przemy郵e. Fakt nie wszystkie s這neczka s a tak dok豉dne ale maj帷 pe軟iejsz wiedz na to co patrzymy i podziwiamy czujemy nie tylko respekt dla wykonawcy ale te dla siebie jako cz這wieka przecie istoty rozumnej i rozwojowej
I mo瞠 dzi瘯i temu chocia jeden wandal zastanowi si zanim bezmy郵nie "wyrwie" gnomon z zegara lub gorzej, tylko dlatego, 瞠 jest w dost瘼nym miejscu i cieszy oczy wszystkich.
I nasuwa mi si jeszcze pytanie czy przy tych zegarach s jakiekolwiek opisy? Dharani widzia貫 ich tyle mo瞠 to jest jedna z przyczyn, przecie to mog這by te zach璚i...hmmm to taka pytaj帷a my郵  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'>
Oczywi軼ie to wszystko tylko moje refleksje i przemy郵enia towarzysz帷e przy zg喚bianiu wiedzy o s這necznikach
Pozdrawiam
Ivi  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'>
18.02.2010 10:25
Dharani
Witaj Ivi  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'>
Pan Sa豉bun s康z帷 po u篡wanym przez niego j瞛yku by in篡nierem, cz這wiekiem praktycznym, dla kt鏎ego fizyka i astronomia niemal nie mia造 tajemnic. Wiedza techniczna to si豉 i jednocze郾ie s豉bo嗆 – si豉 bo pozwala zrozumie 鈍iat, a s豉bo嗆, bo ogranicza kontakt z innymi lud幟i. Niestety wi瘯szo嗆 ludzi o tego rodzaju wykszta販eniu nie potrafi zrozumiale przekazywa wiedzy. S 軼i郵i, matematyczni, surowi, i cz瘰to u篡waj s這wnictwa, kt鏎e zwyk貫mu cz這wiekowi kompletnie nie pasuje do tematu. To troch przypomina nowomow komunist闚. Tylko oni wiedzieli co m闚i do siebie, a dla innych by to zwyk造 be趾ot. Trzeba si z tym jako pogodzi  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'>
Druga sprawa dotyczy niedok豉dno軼i s這necznik闚. Je郵i zrobi zegar dok豉dnie wed逝g wszystkich prawide gnomoniki, to b璠zie on doskonale pokazywa czas... miejscowy s這neczny, czyli tzw. prawdziwy, kt鏎y ma si nijak do urz璠owego (strefowego). Dlaczego? To w zasadzie do嗆 proste. Je郵i zmierzy czas s這鎍em w miejscu gdzie stoimy – za堯禦y 瞠 b璠zie wtedy 12:00 – to odczyt b璠zie r騜ny ni w miejscu oddalonym o 500 metr闚 w kierunku wschodnim lub zachodnim, za b璠zie identyczny dla miejsc na p馧noc i po逝dnie. Odczytan przez nas godzin s這鎍e ju min窸o na wschodzie, a na zachodzie dopiero do niej dochodzi. Tak dzia豉 czas miejscowy. Czas strefowy ujednolica godzin dla ca貫j strefy, np. dla naszego kraju. Ale ten czas tak瞠 wyznaczany jest przez s這鎍e (cho mierzymy go atomem w specjalnych miejscach), czyli jest taki, jak na po逝dniku 鈔odkowym dla danej strefy.
Je郵i kto chce odczyta ze s這necznika czas urz璠owy musi do jego wskaza doliczy przeliczon na minuty i sekundy odleg這嗆 lokalizacji zegara od po逝dnika strefowego (wyra瘸n w stopniach). Ale to jeszcze nie koniec, cho jeste鄉y ju ca趾iem blisko. Do tego trzeba jeszcze zastosowa r闚nianie czasu, gdy w ci庵u roku ziemia okr捫aj帷 s這鎍e porusza si ze zmienn pr璠ko軼i i czas s這neczny rozmija si z czasem urz璠owym. Tylko cztery razy do roku te wskazania s identyczne. Uff, to tyle uproszczonych wyja郾ie co do dok豉dno軼i s這necznik闚  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'>
Kwestia trzecia: opisy zegar闚 s這necznych. Oczywi軼ie, 瞠 wyst瘼uj, cho nie zawsze. Ale je郵i s, to w prezentacji zegar闚 zawsze o tym wspominamy. Zajrzyj Ivi do Katalogu i sama sprawd. Je郵i na zegarku jest jaka sentencja, to j wymieniamy, je郵i jest w innym j瞛yku (zwykle w 豉cinie), to staramy si o jej przek豉d, a je郵i s jeszcze inne dopiski, to tak瞠 je wymieniamy.
Dzi瘯i za uwa積e czytelnictwo  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'>
Zdr闚ka 篡cz  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'>
18.02.2010 11:01
Ivi73
 <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'>
Masz racj Zajrza豉m do katalogu i...czekam a si zima sko鎍zy musz je zobaczy przynajmniej te blisko mnie co nie znaczy, 瞠 nie wierz(opisy) tu chodzi o du穎 wi璚ej Ty wiesz jak to jest  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'>
Aha jeszcze co przez Zgorzelec przechodzi po逝dnik 15 to "prawie" troch mnie poirytowa這  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_biggrin.gif'> Przynajmniej wed逝g wi瘯szo軼i zorientowanych tubylc闚  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_biggrin.gif'>
Dzi瘯i Wam te zdr闚ka i wytrwa這軼i
Iv
18.02.2010 11:14
Dharani
Nie zapomnij wtedy aparatu i podziel si swoimi znaleziskami  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'> Nasza baza nie zawiera wszystkiego, co kryj nasze strony wi璚 pytaj tambylc闚, bo oni wiedz najwi璚ej  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'> Cho prawd m闚i帷 z naszych do鈍iadcze wynika, 瞠 tambylcy zwykle wiedz najmniej  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'> Gdy id帷 do pracy codziennie mijasz pi瘯n rze嬌, to po roku nawet jej nie widzisz, a po pi璚iu latach tracisz 鈍iadomo嗆 jej istnienia  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'> Cz這wiek nawet b璠帷 w swoim mie軼ie musi rozwin望 co co nazywam oczami turysty. Tylko 鈍ie瞠 spojrzenie na to co ju znamy pozwala dostrzec mijane pi瘯no  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'>
01.03.2010 09:26
Dharani
Jak to m闚i g逝pi ma zawsze szcz窷cie – wreszcie znalaz貫m ksi捫k Sa豉buna na Allegro  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'>
Ja wol powiedzie, 瞠 cierpliwi otrzymuj odpowiedni nagrod  <img src='/forum/images/smilies/icon_e_smile.gif'>
Chcesz skomentowa ten artyku b康 do陰czy do trwaj帷ej dyskusji?
Wejd na Forum i podziel si z nami swoimi przemy郵eniami i wra瞠niami.