Шкалы времени. 
Астрометрия. 
Учебная практика

При выполнении задач практики необходимо оперировать разными шкалами времени. Все эфемеридные вычисления и алгоритмы обработки используют шкалу звездного времени.

Программно-аппаратный комплекс приема сигналов времени от спутниковых навигационных систем и устройство фиксации моментов времени нажатия кнопок на кнопочных пультах работают со средним поясным временем (точнее — в системе UTC с учетом часовой зоны). Вследствие этого необходимо четко понимать особенности различных шкал времени и способы перехода от одной шкалы к другой.

Использование шкал времени

Одноименные промежутки времени, отнесенные к различным шкалам времени (звездной или среднесолнечной), неодинаковы. Это связано с неравенством одноименных единиц времени. Кроме того, шкала звездного времени непрерывно смещается относительно шкалы солнечного времени, поэтому начало звездных суток (S = /, д = 0^ft0^m) в разные дни года приходится на различные моменты солнечных суток.

Как осуществляется связь между основными системами времени — средней и звездной? Исходя из действительного числа звездных и средних солнечных суток в тропическом году, можно определить соотношение между единицами звездного и среднего времени:

Таким образом, в единице среднего времени (сутки, час, минута, секунда) содержится 3⁵ 2422 соответствующих единиц звездного времени, или в более общей формулировке: в любом произвольном промежутке времени, измеренном в средних единицах, содержится в ^5 2422 Р^аз больше звездных единиц. Соответственно, в любом произвольном промежутке времени, измеренном в звездных единицах, содержится в 3gg 2422 раз меньше средних единиц. Приведенные рассуждения позволяют осуществить перевод промежутков времени, выраженных в одних единицах, в те же промежутки времени, но выраженные в других единицах.

Только что мы рассмотрели связь между единицами звездного и среднего времени. А теперь нам надо узнать, как устанавливается связь между основными системами времени. Нульпункты шкал звездного и среднего времени (начала соответствующих суток) являются «скользящими» — они непрерывно смещаются друг относительно друга в течение года. Для связи шкал звездного и среднего времени в «Астрономическом ежегоднике» на каждую дату приводятся значения звездного времени в 0^h всемирного времени, т. е. в момент нижней кульминации среднего солнца на начальном меридиане. Обозначим эту величину через So = s (M = 0^/l), которая характеризует часовой угол точки весеннего равноденствия в указанный физический момент. Для связи шкал воспользуемся схемой, изображенной на рис. 3.3 и представляющей своеобразную временную ось.

Рис. 3.3. Связь шкал звездного и среднего времени

Пусть по верхней линейке течет среднее время, а по нижней — звездное время. Жирной линией здесь выделены средние сутки. По среднему времени мы не только отмечаем время, но и меняем даты (например, дата п, а также две другие, смежные с заданной — (п — 1) и (п + 1)). Вертикальными штрихами на схеме отмечены моменты М = (У¹ даты п и последующей даты (п + 1); для каждого из этих моментов указано звездное время So и Sq в среднюю гринвичскую полночь (см. в АЕ таблицу «Звездное время»).

На практике приходится решать два вида задач по переходу от одной шкалы времени к другой. Решение обоих видов задач проще осуществить при помощи редукции на начальный меридиан.

Первым и наиболее часто встречающимся на практике видом задач является задача вычисления звездного времени s в пункте с долготой, А в фиксированный момент времени часовой зоны Тдг в заданную дату.

При вычислениях, проводимых для учебной астрономической обсерватории, следует использовать значение долготы пункта, А = 04^/!02^m32.68^s в. д.

Решение задачи осуществляется в следующем порядке:

1. Перейти от времени часовой зоны Т/у к всемирному времени UTC:

где N = b^h для четвертой часовой зоны [3].

2. Всемирное время UTC суть промежуток времени ДМ, прошедший с момента средней гринвичской полночи до момента времени UTC, измеренный в средних солнечных единицах. Переведем этот промежуток времени в звездные единицы и получим промежуток времени, прошедший с момента средней гринвичской полночи (UTC = 0^k. М = 0^Л), в звездных единицах As:

3. Звездное время в среднюю гринвичскую полночь s (M = О^ll) = So получаем из АЕ на заданную дату (обратите внимание на возможную смену даты на Гринвиче при переходе от времени зоны к гринвичскому времени). Используя ранее полученное значение As, вычисляем звездное время на Гринвиче в заданный момент всемирного времени UTC:

4. Осуществляем обратный переход от начального меридиана к пункту с заданной долготой, А и, используя правило «разность времен есть разность долгот», получаем искомое значение местного звездного времени s:

Рассмотренная последовательность операций может быть выражена как.

где Тдг определяется согласно номеру часовой зоны.

Вторым видом задан является определение местного среднего времени или времени часовой зоны по звездному времени s в пункте наблюдения с долготой А. Так, по сути дела, находят среднее время, поскольку оно непосредственно из наблюдений не определяется. Такую задачу решают в пунктах с хорошо известной долготой (ими являются астрономические обсерватории) посредством наблюдений кульминаций звезд с высокоточными значениями их прямых восхождений.

Решение задачи осуществляется в следующем порядке:

1. Производим редукцию местного звездного времени s на начальный меридиан, используя правило «разность времен есть разность долгот», и получаем звездное время на Гринвиче S:

2. Разность между звездным временем на Гринвиче S и звездным временем в среднюю гринвичскую полночь ?>о суть интервал времени, прошедшего с момента средней гринвичской полночи, выраженный в звездных единицах времени. Переводя его в средние единицы времени, получим интервал времени, прошедшего с момента средней гринвичской полночи, выраженный в средних единицах времени ДМ, или всемирное время UTC:

3. По всемирному времени UTC получаем время часовой зоны:

4. Местное среднее солнечное время т определяем, используя правило «разность времен есть разность долгот», но всемирному времени UTC и известной долготе заданного пункта Л:

Рассмотренная последовательность операций может быть выражена как.