VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Местное время

При решении многих задач астрономии необходимо знать местное время, которое лежит в основе всех астрономических наблюдений.

Местное время – это время на данном географическом меридиане, например, в г.Белгороде. Этот меридиан имеет свое местное время. Он может быть звездным, истинным солнечным и средним солнечным. Все эти времена имеют некоторые общие особенности. Рассмотрим их применительно к местному среднему солнечному времени Т_м, отсчет которого ведется от меридиана средней полуночи.

Рис. 1 Местное среднее солнечное время

На (рис.1) точка О представляет собой Северный полюс Земли, прямая ОА — меридиан средней полуночи, а прямые ОВ и ОС — географические меридианы пунктов В и С земной поверхности, имеющих географические долготы λ₁ λ_2. Местное среднее солнечное время на указанных меридианах в один и тот же момент обозначено через Т_м1 и Т_м2. Непосредственно из рассматриваемого рисунка можно установить особенности местного времени: на всем географическом меридиане местное время в один и тот же момент одинаково; на восток от любого меридиана местное время увеличивается, а на запад уменьшается; разность местных времен на двух меридианах в один и тот же момент всегда равна разности долгот этих меридианов, выраженной в единицах время времени, т.е. Т_м2 - Т_м1 = λ₂ - λ₂. Это соотношение широко используется при решении практических задач авиационной астрономии. Оно позволяет определять местное время в заданном пункте по известному времени другого пункта. Местным средним солнечным временем пользоваться в повседневной жизни неудобно, так как даже в различных районах одного большого города оно отличается на некоторую величину, и поэтому увязать его в повседневной жизни, работе транспорта и связи очень трудно.

Рассмотрим зависимость между временем и долготой места. Местное время тесно связано с долготой места. Следовательно, между временем и долготой места существует определенная зависимость, которую можно установить на основании суточного вращения Земли. За сутки Земля делает полный оборот на 360° относительно той точки небесной сферы, по которой определяется время. Исходя из этого, можно вывести следующую зависимость между временем и долготой места: 360°=24 ч; 15°= 1ч; 15'= 1мин; 15"= 1с; 1° = 4мин; 1' = 4 с; 1" = 1/15 с.

Эта зависимость справедлива как для солнечного, так и для звездного времени, т. е. для любой системы измерения времени. Она позволяет долготу места выражать во времени и, наоборот, время выражать в единицах дуги и значительно упрощает решение многих практических задач авиационной астрономии.

Поясное

Определение поясного времени в заданном пункте. Система поясного времени позволяет легко определять поясное время в любом пункте. Между поясным временем и часовыми поясами имеется определенная зависимость. Разность поясных времен двух пунктов равна разности номеров часовых поясов, т. е.

Т_п2 - Т_п1 = N₂ - N₁,

где N₁ и N₂ — номера часовых поясов; Т_п1и Т_п2 — поясное время в этих часовых поясах. Указанное соотношение позволяет определять поясное время в заданном пункте по известному поясному времени другого пункта.

Поясное время в заданном пункте определяется по формуле

Tп2= Tп1±ΔN3в,

где Δ N — разность номеров часовых поясов данных пунктов.

Указанная разность прибавляется к известному поясному времени, если пункт, время которого определяется, расположен к востоку от пункта, время которого известно, а если к западу — вычитается.

Часовые пояса РФ

Декретное

декретным временем Т_д называется поясное время, увеличенное на один час. Декретное время было введено с целью более полного использования населением в летний период солнечного света и экономии топлива и электроэнергии, расходуемых на искусственное освещение.

До второй половины XIX в. Потребности общества вполне удовлетворялись счетом времени по среднему меридиану данного населенного пункта. Но с развитием железных дорог, телеграфной и телефонной связи такой счет времени стал неудобен. Так, в США, территория которых значительно простирается по долготе, к 1883 г. на железных дорогах насчитывалось 75 разных систем исчисления времени. На узловых станциях там нередко выставляли трое часов: одни – для поездов, идущих на запад, другие – для поездов, идущих на восток, и третьи – для местного пользования. Необходим был способ счета времени, исключающий этот разнобой, причем способ общий для всей Земли.

В 1879 г. канадский инженер-железнодорожник Сандфорд Флеминг (1827-1919) разработал систему поясного времени. По этой системе поверхность Земли условно разделена на 24 часовых пояса так, чтобы разность граничных меридианов составляла 15^о (в часовой мере – 1 ч). Наибольшую ширину часовые пояса имеют на экваторе Земли (около 1670 км), к северу и югу расстояние постепенно уменьшается, доходя до нуля на географических полюсах. В каждом часовом поясе ведется единый счет времени по среднему времени центрального меридиана данного часового пояса. Тогда разность между местным и поясным временем не будет превышать получаса. Счет центральных меридианов начинается 0^h. Часовым поясам последовательно присвоены номера от 0 до 23, возрастающие с запада на восток.

Гринвичский меридиан является центральным меридианом нулевого пояса. Протяжение этого часового пояса – 7,5^о к W и 7,5^о к ^Оstот Гринвича. В 1-м часовом поясе центральным является меридиан с долготой 15^оО^st. Поясное время этого часового пояса называется среднеевропейским временем. Центральный меридиан 2-го часового пояса имеет =30^оО^st. По такому же принципу разделены и все остальные часовые пояса. Если некоторый пункт расположен точно на граничном меридиане, то для него принимается поясное время часового пояса, лежащего к востоку от пункта.

Поясное время Т_п измеряется средними сутками, началом отсчета которых является средняя полночь на меридиане с долготой 15^о * nк востоку Гринвича (п – номер часового пояса). При пересечении границ часовых поясов время изменяется ровно на 1 ч, следовательно, минуты и секунды времени на протяжении всех часовых поясов соответствуют минутам и секундам всемирного времени

Тп=М+n

или с учетом формулы между местным истинным временем и истинным Гринвичским временем: m⨀=M⨀±lOstW

Tп=n+(n±l)OstW

Впервые поясное время было введено по проекту С. Флеминга в США в 1883 г. 1 октября 1884 г. Международная конференция в Вашингтоне приняла решение о введении поясного времени в ряде стран. В нашей стране поясное время введено с 1 июля 1919 г. На территории РФ расположено 11 часовых поясов (с +3 до +12, без +5).

По проекту С. Флеминга границы часовых поясов должны проходить по географическим меридианам, но это требование соблюдается лишь в открытых морях и в необжитых районах. Строгое повсеместное соблюдение такого условия привело бы к тому, что на территории одного района или даже одного города было бы разное время. Поэтому в действительности границы часовых поясов проходят горным хребтам, крупным рекам, сообразуясь с путями сообщений, природными и экономическими особенностями местности. При этом стараются по возможности объединить по времени районы, тяготеющие друг к другу в хозяйственном отношении. Так, например, Москва по долготе расположена в 3-м и 4-м часовых поясах, но целиком включена в 4-м часовом поясе.

Вследствие отклонения границ часовых поясов от положения географических меридианов, местное среднее время какого-либо пункта может отличаться от поясного и больше, чем на полчаса. Границы часовых поясов из-за изменений экономических и административных связей время от времени регулируется. Последнее уточнение границ часовых поясов было весной 1982 г. Теперь в нашей стране границы часовых поясов совпадают с административными границами республик, краев, областей и районов. Часовые пояса имеют особое значение для Единой энергосистемы. Они обеспечивают разнесение максимумов нагрузки за счет сдвига во времени циклов работы энергоемких территориальных комплексов. Это существенно облегчает работу Единой энергосистемы и позволяет снизить ее пиковую мощность.

Летом световой день длиннее, чем зимой. Следовательно, в летнее время расходуется меньше электроэнергии на искусственное освещение. Чтобы более полно использовать светлое время сутокдля работы, в некоторых государствах, например в США, Англии, Франции, а также ряде других западноевропейских стран, на период с апреля по октябрь стрелки часов переводят на 1 ч особым распоряжением (декретом) правительства. Осенью стрелки часов возвращают к показаниям поясного времени.

Летнее время неоднократно вводилось и в нашей стране. В сентябре 1930г. по окончании периода летнего времени в СССР стрелки часов обратно не перевели. Особым декретом правительства было принято решение о введении, вплоть до особого распоряжения, круглогодичного стабильного времени, отличающегося от поясного времени на 1 ч. Декрет преследовал цель – в светлое время года (с весны до осени) начинать и заканчивать трудовой день пораньше, чтобы снизить расход электроэнергии на искусственное освещение. В зимний период расход электроэнергии этим не сокращается, но достигается более равномерная нагрузка электростанций. Такое время получило название зимнего декретного времени:

Т_з.д. = Т_п + 1^h = М + п + 1

или

Tз.д=m+(n+1±l)OstW

За последние годы неизмеримо возросло производство и потребление электроэнергии. В целях дальнейшей экономии электроэнергии за счет рационального использования светлого времени суток разумно в летний период передвигать стрелки часов еще на 1 ч вперед. Поэтому, весной 1981 г. введен общий порядок исчисления времени на территории РФ. Ежегодно все часы должны были переводиться на 1 ч вперед в последнее воскресенье марта и возвращаться на 1 ч назад в последнее воскресенье октября. Таким образом, с 1 апреля границы суток были сдвинуты по отношению ко времени часового пояса на 2 ч. Такое время называлось, летним декретным временим:

Т_л.д. = Т_п + 2^h = М + п + 2

Tл.д=m+(n+2±l)OstW

Но 6 августа 2011 года вступил в силу закон, который выводит такие понятия как декретное время и летнее время (только для РФ). Поэтому Россия переходит на постоянный порядок исчисления времени.

Tд=m+(n+1±l)OstW

По приблизительным оценкам, сделанным РАО ЕЭС, перевод стрелок позволяет экономить ежегодно около 4,4 млрд. киловатт-часов.

Если разделить это количество на всё население России (которое составляет около 141млн человек), то каждый из россиян сэкономит в год по 31 кВт·ч, то есть в пересчёте на тарифы энергетических компаний (1,85 р/кВт·ч) — почти по 60 рублей в год или 5 рублей в месяц. Таким образом, всё население России экономит 8,14 млрд рублей за год. Также аргументом против летнего времени является то, что освещение не является в современном мире основным потребителем электричества, а распорядок использования внутреннего освещения квартир зависит от графика жизни населения, который далеко не у всех зависит от светового дня.

В момент средней гринвичской полночи на центральном меридиане 1-го часового пояса будет уже 1 ч следующих суток, а на центральном меридиане 23-го пояса – только 23 ч предыдущих суток. Переходя последовательно, таким образом к востоку и западу от Гринвича, мы придем на центральный меридиан 12-го часового пояса с долготой =±180^о и будем одновременно иметь 12^h дня предыдущих и последующих суток. В пунктах по обе стороны этого меридиана счет времени будет отличаться на целые сутки. 180-й меридиан проходит большей частью по водной поверхности Тихого океана, и он принят за линию перемены дат. На нем ранее всех мест на Земле начинается каждое новое число месяца. Практически линия перемены дат не идет строго по меридиану, а в некоторых местах отклоняется от него, огибая острова, и нигде не пересекает суши. Линия перемены дат огибает Чукотский полуостров с востока, проходя через Берингов пролив, затем отклоняется к западу, оставляя к востоку Алеутские острова. Острова Фиджи, Новую Зеландию и острова Чатем она огибает с востока. На всем остальном протяжении линия перемены дат проходит по 180-му меридиану. У мореплавателей принято правило: если корабль пересекает линию перемены дат, двигаясь на восток, то дату пересечения линии повторяют дважды, т.е. два дня считают одним и тем же числом (пропускают одни сутки). Если корабль пересекает линию перемены дат при движении на запад, то дату перехода линии изменяют сразу на 2 цифры, т.е. пропускают одно число (добавляют одни сутки).

Примеры решения задач

Пример:1

Условие: изучение различных систем счета времени, закрепление выше данного материала.

Задание: определить последовательность наступления полночи и полудня по различным системам счета времени для дат и городов: 27февраля, Белгород, Уральск, Чита.

Выполнение: исходя из выше перечисленных формул и правил, можно определить последовательность наступления полночи и полудня в различные даты и в различных городах, в нашем примере это: 27 февраля; Белгород, Уральск, Чита.

Для наглядности и удобства сделаем таблицу для трех городов с датами, которые даны выше.

Город	Дата	, ( l )		n± l	Истинная полночь Tгр=0h			Истинный полдень Tгр=12h
					Tм	Tп	Тд	Tм	Tп	Тд
Белгород	27.02	2h 18,6m	+4	6h 18,6m	2h 18,6m	4h 00,0m	5h 00,0m	14h 18,6m	16h 00,0m	17h 00,0m
Уральск	27.02	3h 25,4m	+5	8h 25,4m	3h 25,4m	5h 00,0m	6h 00,0m	15h 25,4m	17h 00,0m	18h 00,0m
Чита	27.02	7h 31,0m	+10	17h 31,0m	7h 31,0m	10h 00,0m	11h 00,0m	19h 31,0m	22h 00,0m	23h 00,0m

Из пособий берем данные  и n, соответственно долгота и часовой пояс. Дальше по формулам находим поясное время T_п, местное Т_м, декретное Т_д.

Tп=n+(n±l)OstW

Tд=m+(n+1±l)OstW

Tм=Tп-(n±l)

Из примера можно понять, что последовательность наступления одноименных моментов суток на разных географических меридианах зависит систематически друг от друга. Т.е. от Гринвичского времени Tгр, от поясного Tп, от местного Tм, от декретного Tд. Причина несовпадения одноименных моментов суток заключается в различных системах счета времени и зависит от склонения , и от часового пояса n.

Зависимость между временами

При решении некоторых практических задач приходится переходить от одной системы счисления времени к другой. Зависимость между различными временами показана на рис. 2. Переход от одного времени к другому производится по формулам:

где N — номер часового пояса, в котором расположен данный пункт.

Рис. 2 Зависимость между временами

Литература:

1. Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии: Учебное пособие / под ред. В.В. Иванова. – М.: Едиториал УРСС, 2001;

2. Астрономический ежегодник на 2014 год. – СПб.: Наука, 2013;

3. Геодезическая астрономия применительно к решению инженерно-геодезических задач / И.С. Пандул. – СПб.: Политехника, 2010;

4. Труды ИПА РАН. Вып. 10. В.А. Брумберг, Н.И. Глебова, М.В. Лукашева, А.А. Малков, Е.В. Питьева, Л.И. Румянцева, М.Л. Свешников, М.А. Фурсенко. Расширенное объяснение к «Астрономическому ежегоднику». – СПб.: ИПА РАН, 2004.

5. Черный М.А. Авиационная астрономия. – М.: Транспорт, 1978 – 208 с…, ил., табл.

Код для цитирования: Скопировать