Rachuba czasu

W astronomii geodezyjnej obserwacje wykorzystywane są w układzie współrzędnych horyzontalnych, a więc obserwowane obiekty są ruchome. Położenie tych obiektów może jednoznacznie określone dzięki odczytaniu i zarejestrowaniu momentu obserwacji. Dokładny pomiar czasu jest jedynym z podstawowych zadań astronomii geod. Ze względu na ruchy własne gwiazdy do pomiaru czasu przyjęto punkt równonocny wiosennej γ. Jednostką czasu gwiazdowego jest doba gwiazdowa.

Doba gwiazdowa - odstęp czasu pomiędzy dwiema kolejnymi kulminacjami głównymi punktu wiosennego. Miarą czasu gwiazdowego jest kąt godziny punktu γ:
Początkiem doby gwiazdowej jest kulminacja górna punktu
Doba gwiazdowa dzieli się na 24 godziny gwiazdowe, godzina na 60 min. gwiazdowych a min. na 60 sekund gwiazdowych. Kąt godziny p.γ tliczony jest od południka miejscowego punktu, na którym prowadzi się obserwacje. Dla danego miejsca obserwacji nosi on nazwę czasu gwiazdowego miejscowego związanego z czasem gwiazdowym Greenwich następującymi związkami:
, lub

- dł. Geograficzna na wschód od Greenwich. Obserwując gwiazdę w górnej kulminacji można wyznaczyć czas gwiazdowy miejscowy na podst. wzoru
. Wartość kąta godzinnego w górnej kulminacji wynosi t=0, a zatem
. Czas słoneczny prawdziwy
definiuje się wzorem
gdzie
- kąt godzinny środka tarczy słońca. Odstęp czasu między dołowaniem Słońca a dowolnym momentem doby ( wyrażony w godzinach, minutach i sekundach) nazywa się prawdziwym czasem miejscowym. Czas słoneczny prawdziwy jest nierównomierny. Przyczyną tego jest nierównomierny ruch roczny Ziemi po orbicie oraz nachylenie ekliptyki do równika. Dł. doby słonecznej prawdziwej jest zmienna- latem krótsza, zimą dłuższa. Max różnica osiąga wartość około 5s. Z tego względu wprowadzono czas upływający z prędkością jednostajną - czas słoneczny średni. Czas słoneczny średni, jest zwany też czasem średnim lub czas cywilnym miejscowym. Ma zastosowanie w cywilnej rachubie czasu oraz w astronomii geod. Czas cywilny w południku Greenwich przyjęto za czas uniwersalny TU, do którego można odnosić obserwacje wykonane w różnych miejscach kuli ziemskiej. Czas średni T_m jest mierzony kątem godzinnym średniego Słońca równikowego:

Równanie czasu T nazywa się różnicę między czasem prawdziwym
a średnim T_m .E=
- T_{m .}Wartość E definiuje się także jako różnicę kątów godzinnych Słońca prawdziwego i Słońca średniego t_m
Dla uniknięcia niedogodności stosowania czasu cywilnego, kula ziemska została podzielona na południkowe, 15-stopniowe strefy, w których obowiązuje w zasadzie ten sam czas, zwany czasem strefowym. Czas środkowoeuropejski : CSE= TU +1^N. Odstęp czasu między 2 kolejnymi przejściami Słońca przez średni p.
nazywa się rokiem zwrotnikowym i trwa 365,24220 średnich dób słonecznych. Okres czasu, w którym średni p.
wykona w tym samym czasie 366,24220 obrotów nazywa się rokiem syderycznym Można więc zapisać

Średnia doba słoneczna =
średnich dób gwiazdowych

Średnia doba gwiazdowa średnich dób słonecznych. Początek doby słonecznej pokrywa się z początkiem doby gwiazdowej dnia 22 IX.

Systemy czasu

Praktyczny pomiar czasu wykonuje się na podstawie obserwacji zjawisk przebiegających okresowo. Odstępy czasu wyrażone są liczbą zawartych w nich okresów przyjętych za wzorzec czasu zjawisk. Do połowy XXw. podstawą do pomiaru czasu był ruch obrotowy Ziemi - czas obrotowy. Za podst. jednostkę czasu obrotowego przyjęto sekundę średniego czasu słonecznego, zdefiniowanego jako 1/86400 części średniej doby słonecznej. Skala czasu obrotowego nie jest jednostajna. W 1954 roku przyjęto najbardziej jednostajną astronomiczną skalę czasu - czas newtonowski oparty na ruchu orbitalnym Ziemi dookoła Słońca. Czas ten nazwano czasem efe....... a za jego jednostkę wynikającą z długości okresu obiegu Ziemi wokół Słońca na epokę 1900 X przyjęto sekundę efemerydalną,. Matematyczny model pozornego ruchu Słońca.

1.Międzynarodowy czas atomowy

W 1971 roku na XIV Generalnej Konferencji Miar i Wag, za podstawę pomiaru czasu na Ziemi przyjęto skalę międzynarodowego czasu atomowego (TAI). TAI jest czasem opartym na wzorcu atomowym i odmierzanym przez zsynchronizowane zegary atomowe rozmieszczone w laboratoriach na całym świecie. Skala TAI jest wypadkową wskazań tych zegarów. Wzorce atomowe wykorzystują zjawisko przejść kwantowych między poziomami energetycznymi atomów lub cząstek. Sekundę czasu atomowego zdefiniowano w 1967. Sekundę definiuje się trwaniem X 192631770 okresów odpowiadających rezonansowej częstotliwości przejścia pomiędzy dwoma NIE WIEM poziomami stanu podst. pierwiastka cezu 133. Czas atomowy został wyskalowany do czasu astronomicznego efemerydalnego na epokę 1900.0(SPRAWDŻ TO!!!) tak więc interwał sekundy jest równy sekundzie efemerydalnej.

2.Czas GPS

Jest czasem atomowym używanym w systemie globalnej nawigacji satelitarnej GPS. Podstawową skalą GPS są atomowe zegary umieszczone na pokładach satelitów GPS, zegary atomowe zlokalizowane w ośrodkach sterowania systemem GPS oraz zegary US NAVAL OBSERWATORY. Skala czasu GPS jest zbliżona do skali czasu TAI i zsynchronizowaną ze skalą UTO na epokę 1980 styczeń 6..0..UTC. Związek pomiędzy tymi skalami jest następujący: TAI- GPS Time = 19^?? + CO. 19^?? Stała różnica pomiędzy TAI i UTC na epokę 1980 styczeń 6..0..UTC. CO- zmienna w czasie poprawka rzędu 10 ms wynikająca z zastosowania różnych zegarów w obu systemach czasu.

3.Czas Ziemski (TT - ...........................)

Jest skalą czasu przeznaczoną do praktycznego odmierzania czasu na Ziemi, jako czas odmierzania dla pozornych, geocentrycznych efemeryd. TT został zatwierdzony w 1991 r. Związek między międzynarodowym czasem atomowym, a czasem ziemski TT - TAI=32.184^??. Czas ziemski jest idealną formą ( skala czasu TAI obarczona jest wpływem błędów wynikających z niedoskonałości zegarów atomowych) uwzględniającą przesunięcie 32.184^??.

4.Czas współrzędnych geocentrycznych. (TCC)

Jest czasem w czterowymiarowej czasoprzestrzeni - Niebieskim Geocentrycznym Systemem Odniesienia (GCRS), który porusza się w przestrzeni wraz z ruchem orbitalnym na Ziemi.

Czwarta karteczka;)

Wokół barycentrum układu słonecznego ,przy czym kierunek osi tego układu pozostaje niezmienny do systemu inercjalnego. Został zdefiniowany w 2000r. Relacje między czasem wsp. geocentrycznym a czasem ziemskim są następujące : TCG - TT = L_G (JD - 2443 144.5) * 86400 L_G = 6.969 290 134*10 ¹⁰ - stała astronomiczna JD - NIE WIEM

5.Czas współrzędnych barycentrycznych

Jest czasem 4 - wymiarowego Niebieskiego Barycentrycznego Systemu Odniesienia (BCRS), który przyjmuje się jako układ inercjalny (niezależny) został zdefiniowany w 2000 r. Relacje między TCB i TCG są następujące : TCB-TCG= L_C (JD - 2443 144.5) *86400+C^{-2 v}_e(x-x_e)+P L_C = 1,48082686741*10 ^-10 stała astronomiczna , x_e,v_{e -} wektory pozycji barymetrycznej i prędkości środka Ziemi. x- wektor barycentrycznej pozycji obserwatora. P- wyrazy okresowe o łącznej amplitudzie mniejszej od 1,6 ms.

6.Czas słoneczny (Solar Tune)

Może być prawdziwy lub średni. Czas słoneczny prawdziwy odmierza się geocentrycznym kątem godzinnym środka tarczy słonecznej zwiększonym o 12 ^N. Czas ten można wyznaczyć bezpośrednio z obserwacji Słońca. Czas słoneczny średni dmierza się kątem godzinnym. Słońca średniego, tj. punktu na równiku o rekomentencji równej średniej długości eliptycznej Słońca prawdziwego, również zwiększonym o 12 ^N. Czas ten jest zbliżony do jednostajnego i jest stosowany w obliczeniach astronomicznych. Czas słoneczny, jako czas obrotowy może być miejscowy - odmierzony do południka miejscowego lub Greenwich - odniesionym do południka Greenwich. Czas słoneczny Greenwich różni się od czasu miejscowego o długość geograficzną
Z zależności pomiędzy czasem słonecznym prawdziwym a średnim wynika równanie czasu. E= czas słoneczny prawdziwy - czas słoneczny średni.

7. Czas uniwersalny (UT- Uniwersal Time)

Od dnia 1 stycznia 1925 r. Średni czas słoneczny Greenwich(GMT - Greenwich Mean Time) został zastąpiony czasem uniwersalnym Czas uniwersalny to średni czas słoneczny południka Greenwich. Rozróżnia się następujące systemy czasu uniwersalnego : UT0- czas uniwersalny prawdziwy, UT1- czas uniwersalny średni, UT2- czas uniwersalny quasi jednostajny. Zależności pomiędzy systemami czasu uniwersalnego - UT1=UT0 +

Piąta karteczka ;)

UT2=UT0+
+
= UT- nie wiem co dalej Ewuniu;)
- poprawka ze względu na ruchy bieguna,
- popr. ze względu na rezenową nieregularność ruchu obrotowego Ziemi.

7.1Czas uniwersalny prawdziwy (UT0)

Jest to czas wyznaczony bezp. (po uwzględnieniu r-nia czasu) z obserwacji astronomicznych średni czas słoneczny chwilowego południka Greenwich, od którego odmierza się długości geograficzne. Płaszczyzna chwilowego południka Greenwich określona jest przez 2 kierunki. Kierunki linii pionu w Greenwich oraz kierunek równoległy do chwilowej osi obrotu Ziemi, która łączy chwilowe bieguny geograficzne. Prawdziwy czas uniwersalny jest to kątowa miara rzeczywistego obrotu Ziemi wokół chwilowej osi.

7.2 Czas uniwersalny średni (UT1)

Jest to średni czas słoneczny średniego południka Greenwich odniesionego do średniej osią obrotu Ziemi. Średni czas uniwersalny można uważać za kątową miarę rzeczywistego obrotu Ziemi wokół średniej osi obrotu, która łączy średnie bieguny geograficzne.

7.3 Czas uniwersalny quasi - jednostajny

Jest to średni czas słoneczny średniego południka Greenwich uwolniony od sezonowych nieregularności ruchu obrotowego Ziemi. Quasi - jednostajny czas uniwersalny można uważać za kątową miarę uśrednionego obrotu Ziemi wokół średniej osi obrotu, która łączy średnie bieguny geograficzne.

8. Czas gwiazdowy (Sidereal Time)

Wyróżniamy czas gwiazdowy : prawdziwy, quasi - prawdziwy i średni. Czas gwiazdowy definiowany jest ruchem punktu równonocny wiosennej. *prawdziwy p.r.w. jest to punkt przecięcia na sferze niebieskiej ekliptyki z prawdziwym równikiem. *quasi - prawdziwy p.r.w. jest to punkt przecięcia na sferze niebieskiej ekliptyki z tzw. quasi-prawdziwym równikiem, którego położenie zależało od precesji i mutacji długookresowej (
).*średni p.r.w. jest to punkt przecięcia na sferze niebieskiej ekliptyki z tzw. średnim równikiem, którego położenie w przestrzeni podlega zmianom tylko pod wpływem precesji księżycowo-słonecznej. Zależności między rodzajami czasu gwiazdowego są następujące :
i
gdzie
- mutacja długotrwała p.r.w. na równiku w rektecencji,
- mutacja krótkotrwała p.r.w. na równiku w rektecencji, i
- nachylenie ekliptyki do równika.

Szósta stroniczka ;)

Czas gwiazdowy Greenwich różni się od czasu gwiazdowego miejscowego o dł. geograficznej
:czas gwiazdowy= czas gw Greenwich +
miejscowy

Czas gwiazdowy prawdziwy jest to czas, który możemy wyznaczyć bezp. Z obserwacji gwiazd. Czas gw. Średni jest zbliżony do czasu jednostajnego, stosowany w obliczeniach astronomicznych.

Siódma stroniczka;)

9. Czas uniwersalny koordynowany - (UTC)

Jest to czas najbardziej zbliżony do czasu słonecznego średniego na południku Greenwich. Od 1964r. Stworzono podstawę czasu cywilnego. Wskazania UTC mogą odbiegać mniej niż sekundę od uniwersalnego średniego UT1 i różnić się od jednoczesnych wskazań tylko w całkowitą liczbę sekund. Zmiany zapobiegające większemu od 1 sekundy oddalenia czasu UTC od UT1, do................ są poprzez dodanie sekundy przestępnej 31 XII lub 30 VI.

Układy Współrzędnych stosowane w geodezji. 1. Konwencjonalny Układ Ziemski.

---