O zi solară este o perioadă de timp în care un corp ceresc face 1 rotație în jurul axei sale față de centrul Soarelui .[ clarifica ]
Mai strict, acesta este intervalul de timp dintre două culmi similare (superioare sau inferioare) ( trec prin meridian) ale centrului Soarelui într-un punct dat de pe Pământ (sau alt corp ceresc).
O zi solară nu este egală cu perioada de rotație a Pământului în jurul axei sale. Datorită revoluției Pământului în jurul Soarelui, acesta din urmă ocupă în fiecare zi o poziție ușor diferită pe sfera cerească. Perioada exactă de rotație a Pământului poate fi măsurată luând ca referință orice „stea fixă” (adică situată atât de departe încât mișcarea Pământului practic să nu schimbe direcția față de stea). Această perioadă se numește zi sideală , este egală cu T ≈ 23 h 56 m 4,090 530 833 s \u003d 86 164,090 530 833 s (de la 1 ianuarie 2000), adică cu aproape 4 minute mai puțin decât ziua standard obișnuită . Un an se potrivește cu exact 1 zi siderale mai mult decât numărul de zile solare (respectiv 366,242 și 365,242) - acest lucru este ușor de înțeles notând că Soarele face exact o rotundă pe cer pe an, ca urmare, numărul de rotații de Pământul raportat la Soare pe an este cu exact 1 mai mic decât numărul de rotații ale Pământului față de stelele fixe. Astfel, durata medie a unei zile solare T c timp de un an este legată de perioada de rotație a Pământului T s și de perioada revoluției sale orbitale în jurul Soarelui T prin următoarea relație:
T / T c \ u003d T / T c − 1 , sau 1 / T c \u003d 1 / T c − 1 / T .Această relație este valabilă pentru orice planetă a cărei direcție de rotație în jurul axei sale coincide cu direcția de revoluție în jurul Soarelui (mai precis, dacă vectorii vitezelor unghiulare corespunzătoare formează un unghi ascuțit). Dacă aceste direcții sunt opuse (unghiul este obtuz), atunci semnul minus din rapoarte se schimbă în plus.
Începutul unei zile solare adevărate pe un anumit meridian al Pământului (miezul nopții solare adevărate locale) este considerat a fi momentul punctului culminant inferior al Soarelui adevărat. Ora solară locală adevărată pe un meridian dat este numeric egală cu unghiul orar al Soarelui adevărat, exprimat în ore, plus 12 ore [1] .
Datorită elipticității orbitei pământului, viteza liniară de mișcare și viteza unghiulară de rotație a pământului în jurul Soarelui se modifică în timpul anului . Pământul orbitează cel mai lent când se află la afeliu , cel mai îndepărtat punct al orbitei de Soare și cel mai rapid la periheliu . Acesta este un motiv semnificativ pentru modificarea duratei zilei solare pe parcursul anului. O altă cauză semnificativă este înclinarea axei pământului , care face ca soarele să se miște în sus și în jos pe sfera cerească de la ecuator în timpul anului. În același timp, ascensiunea dreaptă a Soarelui în apropierea echinocțiilor se schimbă mai lent (deoarece Soarele se mișcă la un unghi față de ecuator) decât în timpul solstițiilor , când se mișcă paralel cu ecuatorul. Deci, în timpul echinocțiului de primăvară, ascensiunea dreaptă a Soarelui adevărat crește pe zi cu aproximativ 3 m 39 s , iar în timpul solstițiului de vară - cu 4 m 10 s [2] . Diferența maximă în durata unei zile solare adevărate în timpul anului este de aproximativ 50 s [3] . În același timp, durata unei adevărate zile solare în timpul iernii este mai mare decât vara (anotimpurile sunt indicate pentru emisfera nordică) [1] .
Fluctuația în lungimea zilei solare duce la faptul că ora solară locală reală (care este afișată de un cadran solar ) curge neuniform în comparație cu un ceas mecanic sau electronic care arată ora solară medie. Diferența dintre timpul solar mediu și adevărat, numită ecuația timpului [4] , atinge un maxim în jurul datei de 12 februarie a fiecărui an (ceasul solar este cu 14,3 minute în urmă) și începe să scadă. În jurul datei de 15 mai se atinge un minim local (ceasul solar merge înainte cu 3,8 minute), pe 27 iulie - un maxim local (întârziere cu 6,4 minute). În jurul datei de 4 noiembrie, ecuația timpului atinge un minim pentru întregul an: cadranul solar merge înainte cu 16,4 minute [1] .
Pentru a nu ține cont de această variabilitate în viața de zi cu zi, ei folosesc ziua solară medie , legată de așa-numitul Soare ecuatorial mediu [1] - un punct condiționat care se mișcă uniform de-a lungul ecuatorului ceresc (și nu de-a lungul eclipticii , cum ar fi Soarele real) și care coincide cu centrul Soarelui în momentul echinocțiului de primăvară . Perioada de revoluție a Soarelui mediu în sfera cerească este egală cu anul tropical .
Începutul zilei solare medii pe acest meridian este momentul culmii inferioare a soarelui mediu ecuatorial ( miezul nopții mediu ) [1] .
Lungimea zilei solare medii nu este supusă unor modificări periodice , precum lungimea zilei solare adevărate, dar se modifică monoton datorită modificării perioadei de rotație axială a Pământului și (într-o măsură mai mică) odată cu modificarea lungimea anului tropical, crescând cu aproximativ 0,0014 secunde pe secol [5 ] [6] . Deci, durata mediei zilei solare la începutul anului 2000 a fost egală cu 86400,002 secunde . Aici, este secunda SI, determinată folosind un proces periodic intra-atomic, ca unitate de măsură, și nu secunda solară medie, care, prin definiție, este egală cu 1/86.400 dintr- o zi solară medie și, prin urmare, este, de asemenea, nu constantă.
Deși ziua solară medie nu este, strict vorbind, o unitate invariabilă de timp, însă viața de zi cu zi a oamenilor este legată tocmai de ei. În legătură cu acumularea unei corecții a duratei zilei în timpul solar mediu în raport cu timpul atomic uniform, uneori este necesar să se adauge așa-numita secundă de salt la scara atomică UTC pentru a restabili referința acestei scară la scara de timp solară UT . Teoretic, este posibilă și scăderea unei secunde bisecătoare, deoarece rotația Pământului, în principiu, nu trebuie să încetinească constant.
Ziua solară medie pe Lună este egală cu luna sinodică medie (intervalul mediu dintre două faze identice ale lunii , de exemplu, luni pline ) - 29 de zile 12 ore 44 minute 2,82 secunde. Ziua solară adevărată se poate abate de la medie cu 13 ore în ambele direcții, ceea ce este asociat atât cu mișcarea neuniformă a Pământului pe orbita sa, cât și cu înclinarea orbitei Lunii către ecliptică, cu elipticitatea orbitei sale și cu înclinarea axei de rotație a Lunii către planul orbitei (vezi și librarea ).
Ca și în cazul Lunii, majoritatea sateliților planetelor din sistemul solar , datorită rezonanței mareelor , au o perioadă orbitală egală cu perioada de rotație axială. Astfel, pentru acești sateliți, ziua solară medie este aproape de perioada de revoluție în jurul planetei. Excepție fac sateliții cei mai îndepărtați ai planetelor gigantice (de exemplu, Phoebe ), precum și Hyperion , care se rotește aleatoriu în jurul axei sale.
Mercur se învârte în jurul Soarelui în 87,97 zile și face o revoluție completă în jurul axei sale în 58,65 zile (aceste perioade sunt legate ca 3: 2). Intervalul mediu de timp dintre cele două culmi superioare ale Soarelui de pe această planetă este de 176 de zile, ceea ce este egal cu doi dintre anii săi. Interesant este că atunci când este aproape de periheliu, Soarele pentru un observator de pe suprafața planetei se poate mișca în direcția opusă timp de 8 zile, prin urmare, strict vorbind, legarea definiției unei zile solare de punctul culminant în acest caz nu este destul de corect.
Pe Venus , a cărei perioadă siderală de rotație pe axa sa este de 243 de zile - mai lungă decât perioada orbitală (224,7 zile), ziua solară medie este de aproximativ 116,7 zile (datorită rotației în sens opus).
Pe Marte , ziua solară medie este doar puțin mai lungă decât cea a Pământului. Ele sunt egale cu 24 h 39 min 35,244 s.
Pe giganții gazosi care nu au o suprafață solidă, zilele solare depind de latitudine - atmosfera se rotește cu viteze diferite la diferite latitudini. Mai jos, ziua solară ecuatorială și perioada de rotație ecuatorială sunt luate ca zile solare și perioade de rotație.
Pe Jupiter , o zi este 9 ore 55 minute 40 secunde, pe Saturn 10 ore 34 minute 13 secunde.
Pe Uranus , datorită faptului că axa sa este înclinată față de axa orbitei la un unghi de peste 90 de grade, Soarele pentru un observator de la suprafață nu se mișcă înapoi în raport cu stelele din sfera cerească (ca pe Uranus). Pământul și alte planete, în care axa de rotație este situată la un unghi ascuțit față de orbitele axei), și înainte. Ca urmare, ziua solară medie nu este mai lungă decât ziua siderale, ca în alte planete, ci mai scurtă. Într-un „an” al lui Uranus (perioada sa de revoluție în jurul Soarelui, 30.685,4 d ) se potrivește 42.717,7 din zilele sale siderale și 42.718,7 din zilele sale solare, din care ziua solară medie la ecuatorul lui Uranus este de 17 h 14 m 22, 5 s , cu doar 1,5 secunde mai scurtă decât perioada de rotație.
Pe Neptun , o zi solară este de 15 ore 57 minute 59 secunde.
În Pluto , datorită distanței sale extreme de Soare (și, în consecință, micșorării vitezei orbitale unghiulare), ziua solară medie este aproape egală cu perioada de rotație: 6 zile 9 ore 17 minute 36 secunde.
| Zi | |
|---|---|
| Partea zilei | |
| Tipuri de timp zilnic |
|
| Articole similare | |