Сколько длятся сутки на земле точное время. Сколько в сутках часов. Сутки солнечные и звездные. Сутки в астрономии

Данное понятие возникло еще в древности. Продолжительность суток не вызывала сомнений, что даже нашло выражение в пословице: «День да ночь – сутки прочь». Время, принимаемое за начало суток, менялось от народа к народу и от эпохи к эпохе. Сейчас концом предыдущих суток и началом последующих считается полночь. В Древнем Египте сутки считали от рассвета до рассвета, у древних евреев – от вечера до вечера (сейчас такой счет сохранился в Православной церкви).

Сутки на Земле

Развитие науки уточнило понятие суток: время, за которое планета совершает полный оборот вокруг своей оси. Это движение определяется по положению светил на небосводе.

В астрономии сутки отсчитываются от пересечения меридиана светилом. Такое пересечение называется верхней кульминацией, а за точку отсчета традиционно принимается Гринвичский меридиан. Значение имеет пересечение меридиана центром видимого солнечного диска (это называется истинным Солнцем), средним Солнцем (воображаемой точкой, которая в течение тропического года совершает полный оборот вокруг точки весеннего равноденствия, равномерно продвигаясь по экватору) и точкой весеннего равноденствия или определенной звездой. В первом случае говорят об истинных солнечных сутках, во втором – о средних солнечных, в третьем – о звездных.

Продолжительность звездных суток отличается от продолжительности солнечных. Земля не только вращается вокруг своей оси, она еще и Солнца. Чтобы Солнце появилось на небосводе, Земле приходится сделать чуть больше полного оборота вокруг своей оси. Поэтому продолжительность солнечных суток, используемых в быту, равна 24 часам, а звездных – 23 часа 56 минут 4 секунды. Этот промежуток времени учитывается при решении астрономических задач.

Продолжительность истинных солнечных суток постоянно колеблется из-за Земли по орбите, поэтому для удобства в основу счета времени положены средние солнечные сутки, продолжительность которых составляет 24 часа.

Сутки на других объектах Солнечной системы

Еще более поразительные явления, касающиеся продолжительности суток, можно наблюдать на других планетах и спутниках. Что касается последних, значение имеет не только вращение вокруг своей оси и движение вокруг Солнца, но и обращение вокруг своей планеты и наклон оси. Например, на Луне средние солнечные сутки длятся по земному счету 29 суток 44 минуты 2,82 секунды, а отклонение истинных солнечных суток от этого показателя могут достигать 13 часов.

Кроме Луны, Фобоса, Деймоса и Харона все спутники в Солнечной системе вращаются вокруг планет-гигантов. Гравитация этих колоссальных планет замедляет вращение спутников, поэтому у большинства из них сутки оказываются равными периоду обращения вокруг планеты. Но есть одно небесное тело, которое выбивается из общей картины – Гиперион, один из спутников Сатурна. Из-за орбитального резонанса с другим спутником – Титаном – скорость его вращения постоянно меняется. Одни сутки на Гиперионе могут отличаться от других на несколько десятков процентов!

Среди планет по продолжительности суток наиболее близок к Земле Марс: марсианские сутки длятся 24 часа 39 минут 35,244 секунды.
«Рекордсменами» по продолжительности суток можно считать Венеру и Юпитер. На Венере сутки самые длинные – 116 земных дней, а на Юпитере – самые короткие, чуть меньше 10 часов. Впрочем, применительно к Юпитеру и другим газовым гигантам о продолжительности суток говорят лишь как о среднем показателе. Вещество, составляющее газовый шар, вращается с разной скоростью на различных географических широтах. Например, точная продолжительность суток на экваторе Юпитера – 9 часов 50 минут 30 секунд, а у полюсов – на одну секунду меньше.

Среднее долговременное замедление вращения Земли

В 1995 году пара учёных из Даремского университета (Великобритания) и офиса Королевского морского альманаха тщательно изучили историческую информацию о солнечных и лунных затмениях с 700 года до н.э. по 1990 год из Вавилона, Древней Греции, арабских доминионов, Древнего Китая и Европы - все эти цивилизации обладали продвинутыми знаниями астрономии и вели записи о солнечных и лунных затмениях. Анализ исторических данных в совокупности с современной информацией позволил впервые составить график долговременных флуктуаций во вращении нашей планеты. Подтвердилась теория, что Земля вращается не с одинаковой скоростью. Она периодически разгоняется и замедляется, с долговременной тенденцией к постепенному замедлению.

Спустя 21 год те же учёные разработали уточнённый исторический график вращения Земли. В него включены новые исторические данные: примерно на 25% больше информации о солнечных затмениях из Вавилона, а также скорректированные данные о затмениях из Древнего Китая, в которых исправлены неточности из-за ошибок интерпретации. Кроме того, учёные взяли новый архив лунных затмений с 1623 по 2015 годы , который составлен с учётом самых последних и точных эфемерид Луны, положения звёзд и контура Луны во время затмений. Информация получена от Лаборатории реактивного движения НАСА.

После обновления таблиц затмений по результатам исторических записей учёные вычислили разницу между временем затмения по относительному всемирному времени (Universal Time, UT) и по абсолютному земному времени (TT). Земное время - современный астрономический стандарт, разработанный Международным астрономическим союзом для определения времени астрономических наблюдений, сделанных с поверхности Земли. Он разработан согласно гравитационной модели Солнечной системы и не зависит от фактических изменений в скорости вращения Земли.

Дельта времени (ΔT) в таблице и на графиках соответствует разнице между TT и UT. С середины 1955 года, когда на Земле начали работать высокоточные атомные часы, TT определяется как время по атомным часам (TAI) плюс 32,184 секунды. По шкале TT одни сутки определяются как 86 400 секунд СИ. По шкале UT одни сутки соответствуют среднему значению солнечных суток, исходя из среднего периода обращения Земли вокруг своей оси.

Текущие флуктуации в скорости вращения Земли точно определяются по информации со спутников на земной орбите и взаимному положению Земли и Луны. Лазерные дальномеры позволили точно вычислить приливное ускорение в системе Земля-Луна (n): это −25.82±0.03′′ cy −2 .

Поэтому ΔT для изменения вращения под воздействием приливного ускорения будет со временем изменяться как парабола:

В этой формуле t соответствует юлианским столетиям после 1820 года.

Нужно заметить, что из-за большой массы Луны (примерно 1/81 земной массы) систему Земля-Луна можно рассматривать как двойную планетарную систему, а не как планету со спутником.

Данные с лазерных дальномеров по Луне и информация о приливном ускорении доступна только за последние примерно 50 лет, но эта формула вполне применима к историческим данным астрономических наблюдений, потому что система Земли и Луны не изменилась.

Учёные постарались определить, каким образом на скорость вращения Земли в минувшие века влияли другие неизвестные факторы, кроме приливного ускорения.

Вот как выглядит диаграмма изменения ΔT по результатам всех наблюдений до 1600 года, точнее - до полного солнечного затмения 1567 года.

Измерения после 1600 года и тем более после 1700 года с применением более совершенных приборов (телескопов) значительно снизили погрешность измерений.

Вот как выглядит диаграмма изменения ΔT по результатам наблюдений c 1623 года по 2015 год.

Если использовать вышеупомянутую параболу и представить её в виде прямой линии, то долговременные флуктуации скорости вращения Земли образуют следующую картину.

Учёные делают вывод, что только приливным ускорением невозможно объяснить флуктуации в скорости вращения Земли. Очевидно, на вращение планеты влияют другие силы. Например, это может быть комбинация гляциоизостазии (вертикальные движения земной поверхности) и гравитационного взаимодействия ядра с мантией Земли.

По результатам анализа всех исторических данных можно вычислить среднее долговременное замедление вращения Земли, которое составляет примерно 1,78 миллисекунды в столетие.

Научная работа и все исходные данные в табличном виде опубликована 7 декабря 2016 года в журнале Proceedings of the Royal Society в открытом доступе для дальнейшей обработки астрономами и астрологами (представители этой псевдонауки тоже предпочитают использовать реальные научные данные).

1. Сутки как единица времени

Прежде всего напомним, что единицей времени в астрономии, как и в других науках, является секунда международной системы единиц СИ - атомная секунда. Приведём определение секунды, как оно дано 13-й Генеральной конференцией мер и весов в 1967 г.:

Секунда - это продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения атома цезия 133, испускаемого им при переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния (см. страницу Международного бюро мер и весов, там же приводятся некоторые уточнения).

Если слово "сутки" используется для обозначения единицы времени, оно должно пониматься как 86400 атомных секунд. В астрономии употребляются и более крупные единицы времени: юлианский год - 365.25 суток точно, юлианское столетие - 36525 суток точно. Международный астрономический союз (общественная организация астрономов) в 1976 г. рекомендовал астрономам использовать именно такие единицы времени. Основная шкала времени, Международное атомное время (Time Atomic International, TAI), строится на основе показаний множества атомных часов в разных странах. Следовательно, с формальной точки зрения, основа измерения времени ушла из астрономии. Старые единицы "средняя солнечная секунда", "звёздная секунда" не должны использоваться.

2. Сутки как период вращения Земли вокруг оси

Дать определение такому употреблению слова "сутки" несколько сложнее. Причин тому много.

Во-первых, ось вращения Земли, или, выражаясь научно, вектор её угловой скорости, не сохраняет постоянного направления в пространстве. Это явление носит название прецессии и нутации. Во-вторых, сама Земля не сохраняет постоянной ориентировки относительно вектора её угловой скорости. Это явление называется движением полюсов. Поэтому радиус-вектор (отрезок от центра Земли до точки на поверхности) наблюдателя на поверхности Земли не вернётся через один оборот (и вообще никогда) к прежнему направлению. В-третьих, скорость вращения Земли, т.е. абсолютная величина вектора угловой скрости, тоже не остаётся постоянной. Так что, строго говоря, определённого периода вращения Земли не существует. Но с определённой степенью точности, несколько миллисекунд, можно говорить о периоде вращения Земли вокруг оси.

Кроме того, надо указать направление, относительно которого мы будем отсчитывать обороты Земли. Таких направлений в астрономии сейчас используется три. Это направление на точку весеннего равноденствия, на Солнце и небесное эфемеридное начало.

Период вращения Земли относительно точки весеннего равноденствия называется звёздными сутками. Он равен 23h 56m 04.0905308s. Обратите внимание, что звёздные сутки - это период относительно точки весны, а не звёзд.

Точка весеннего равноденствия сама совершает сложное движение на небесной сфере, поэтому это число следует понимать как среднее значение. Вместо этой точки Международный астрономический союз предложил использовать "небесное эфемеридное начало". Мы не будем давать его определения (оно довольно сложно). Оно выбрано так, чтобы период вращения Земли относительно него был близок к периоду относительно инерциальной системы отсчёта, т.е. относительно звёзд или точнее, внегалактических объектов. Угол поворота Земли относительного этого направления называется звёздным углом. Он равен 23h 56m 04.0989036s, чуть больше звёздных суток на величину, на которую точка весны смещается на небе из-за прецессии за сутки.

Наконец, рассмотрим вращение Земли относительно Солнца. Это самый сложный случай, поскольку Солнце движется на небе не по экватору, а по эклиптике и притом неравномерно. Но эти солнечные сутки, очевидно, и самые важные для людей. Исторически сложилось так, что атомная секунда была подогнана под период вращения Земли относительно Солнца, причём осреднение было сделано приблизительно за 19 век. Этот период равен 86400 единиц времени, которые назывались средними солнечными секундами. Подгонка произошла в два приёма: сначала было введено "эфемеридное время" и "эфемеридная секунда", а затем атомная секунда была положена равной эфемеридной секунде. Таким образом, атомная секунда всё-таки "происходит от Солнца", но атомные часы в миллион раз точнее, чем "земные часы".

Период вращения Земли не остаётся постоянным. Причин для этого много. Это и сезонные изменения в распределении температуры и давления воздуха по земному шару, и внутренние процессы, и внешние воздействия. Различают вековое замедление, декадные (в течение десятилетий) неравномерности, сезонные и внезапные. На рис. 1 и 2 приведены графики, показывающие изменение продолжительности суток в 1700-2000 гг. и в 2000-2006 гг. На рис. 1 прослеживается тенденция к увеличению суток, а на рис. 2 - сезонная неравномерность. Графики основаны на материалах Международной службы вращения Земли и опорных систем (International Earth Rotation and Reference Systems Service, IERS).

Нельзя ли вернуть основу измерения времени в астрономию и стоит ли это делать? Такая возможность существует. Это пульсары, периоды вращения которых сохраняются с большой точностью. Кроме того, их известно много. Не исключено, что на больших промежутках времени, например, десятилетиях, наблюдения пульсаров послужат уточнению атомного времени и будет создана шкала "пульсарного времени".

Изучение неравномерности вращения Земли очень важно для практики и интересно с научной точки зрения. Например, спутниковая навигация невозможна без знания вращения Земли. А его особенности несут информацию о внутреннем строении Земли. Эта сложная проблема ждёт своих исследователей.

Красная планета - второе название Марса, который достаточно близко расположен к Земле. Осуществлять наблюдение «соседки» на звёздном небе вполне возможно без телескопа.

Марс, относящийся к Земной группе, является четвёртой планетой от Солнца. Для сравнения: Земля занимает третью позицию в нашей Солнечной системе.

Красная планета - наша «соседка»

Название «красная» в первую очередь связано с её оттенком.

Из-за высокого содержания окислов железа цвет её поверхности слегка красноватый. Что касается относительно Земли, то почти в два раза. Диаметр планеты примерно вполовину меньше Земного.

Сколько длятся сутки на Марсе?

Период обращения Марса вокруг Солнца составляет 687 земных суток. То есть год на Марсе длится практически в два раза дольше, чем на Земле.

Это связано с тем, что дистанция к нему в 1.62 раза больше, чем от нас к Солнцу, и период обращения, естественно, занимает больше времени.

Сколько длятся сутки на Марсе? Продолжительность суток на Марсе достаточно близка к Земным показателям. Только у данной планеты нашей Солнечной системы этот период максимально близок к нам по сравнению с остальными.

Относительно длительности, то сутки на Марсе в часах, привычных для нашего понимания, составят 24 часа 37 минут.

Этот показатель незначительно превышает Земные сутки. Причиной того, сколько длятся сутки на Марсе, в первую очередь является скорость обращения Красной планеты вокруг своей оси.

Продолжительность суток на планетах нашей солнечной системы

То, какую имеют длительность сутки, напрямую зависит от дистанции к Солнцу и скорости вращения вокруг собственной оси каждой планеты. Различают сутки звёздные и солнечные.

Величина различия между ними зависит от сочетания двух факторов - это периоды обращения вокруг Солнца и обращения вокруг своей оси.

Рассмотрим длительность суток и года на других планетах и сравним с тем, сколько длятся сутки на Марсе и Земле.

Первая и самая - это Меркурий. Звёздные сутки на составляют 59 земных суток, а солнечные длятся порядка 176.

Что касается Венеры, то из-за её обращения в противоположную сторону звёздные сутки имеют продолжительность 223 земных суток, а солнечные составляют 117 суток.

Земля же имеет 24 часа в солнечных сутках, звёздные сутки немного короче и составляют 23 часа 56 минут.

Продолжительность суток на Марсе звёздных и солнечных подобна длительности на Земле. И составляют соответственно 24 часа 37 минут и 24 часа и 40 минут. То есть день на Марсе длится 24 часа 40 минут.

Что касается планет-гигантов, то на Юпитере она равна почти десяти часам, на Сатурне - около 10 часов 34 минут. На Нептуне же - примерно 16 часов, и на Уране - 17 часов и 15 минут. Различие между солнечными и звёздными сутками на этих планетах незначительно. Это связано с продолжительным периодом обращения вокруг Солнца.
Как мы видим, из всех планет по длительности, в сравнении с Землёй, наиболее сходен Марс.

День на Марсе, так же как и на нашей планете, на четыре минуты длиннее, чем звёздные сутки.

На остальных планетах различие более значительно, столь большое сходство не наблюдается.

День на Марсе такой же, как и на Земле

В 2023 году планируется В этот раз, в отличие от обычных зондов, исследующих планету, на борту космического корабля полетят люди.

Эта достаточно сложная миссия сопряжена с тем, что условия для проживания людей намного труднее, чем на родной планете, и выход на прогулку в открытое пространство невозможен без средств защиты.

Одним из вопросов по адаптации новых марсианских жителей является реакция организма на то, сколько длятся сутки на Марсе, в отличие от Земных условий.

Будет ли при этом полноценная биологическая адаптация? По мнению физиологов, столь небольшое отличие в 37 минут будет достаточно легко воспринято поселенцами.

Ожидается много сложностей, но, возможно, несмотря на на Марсе, столь похожий на наш, будет напоминать астронавтам родной дом. Недаром Красную планету называют близнецом Земли. Её сходство велико, но пригодность для проживания минимальна.

На фоне высокого уровня радиации для защиты поселенцев планируется строительство жилых комплексов, специально разработанных для защиты от достаточно жёстких условий.

На Марсе практически нет атмосферы, повышенная разряжённость. В воздухе планеты присутствует в основном углекислый газ.

Что касается климата, то он достаточно суров. На экваторе в летнее время температура максимально поднимается до отметки +27 градусов Цельсия.

Благодаря этому смена времён года схожа с привычными здешними условиями. Но все же год на Марсе длиннее земного почти в два раза и составляет почти 687 дней.

Исходя из того, сколько длятся сутки на Марсе, и из общего числа дней в марсианском году, получим, что первые поселенцы увидят Солнце в течение марсианского года 668 раз.

Астронавты будущего

В связи с этим у организаторов и учёных миссии существует ещё одна проблема, которая технически почти решена. Она связана с синхронизацией нашего и Марсианского времени. Научным термином «Сол» называют день на Марсе или продолжительность суток.

Именно таким образом новые жители Марса станут именовать свой день и говорить, что прошло два или три сола. Что же, будем надеяться, что столь грандиозная миссия станет удачной и откроет новую межпланетную эпоху будущего.

Это всем известно - 24 часа. Но почему так вышло? Давайте рассмотрим подробнее историю появления основных единиц измерения времени и выясним, сколько в сутках часов, секунд и минут. А также поглядим, стоит ли привязывать эти единицы исключительно к астрономическим явлениям.

Откуда взялись сутки? Это время одного оборота земли вокруг своей оси. Еще мало что зная об астрономии, люди начали измерять время такими диапазонами, включая в каждый светлое и темное время.

Но тут есть интересная особенность. Когда начинаются сутки? С современной точки зрения все очевидно - сутки начинаются в полночь. Люди древних цивилизаций считали иначе. Достаточно заглянуть в самое начало Библии, чтобы в 1-й книге Бытия прочитать: "... и был вечер, и было утро один". Сутки начинались с В этом есть определенная логика. Тогдашние люди ориентировались на Солнце село, день закончился. Вечер и ночь - это уже следующий день.

Но сколько часов в сутках? Почему же сутки поделили на 24 часа, ведь десятеричная система удобнее, причем намного? Было бы в сутках, допустим, 10 часов, а в каждом часе 100 минут, то изменилось бы что-то для нас? Собственно, ничего кроме чисел, напротив, даже было бы удобнее производить вычисления. Но десятеричная система - далеко не единственная, использовавшаяся в мире.

В использовали шестидесятеричную систему счета. И светлая половина суток хорошо делилась пополам, по 6 часов в каждой. Итого в сутках получалось 24 часа. Это достаточно удобное деление взяли у вавилонян и другие народы.

У древних римлян подсчет времени происходил еще интереснее. Отсчет начинался с 6 часов утра. Так и считали от этого момента дальше - час первый, час третий. Таким образом, можно легко посчитать, что поминаемые Христом «работники одиннадцатого часа» - это те, кто приступают к работе в пять часов вечера. Действительно, поздновато!

В шесть часов вечера наступал двенадцатый час. Вот сколько в сутках часов насчитывали в древнем Риме. Но ведь оставалась еще ночные часы! Римляне не забыли и про них. После двенадцатого часа начинались ночные стражи. Дежурные сменялись ночью каждые 3 часа. Вечернее и ночное время делилось на 4 стражи. Первая вечерняя стража начиналась в 6 часов вечера и продолжалась до 9. Вторая, полуночная, продолжалась с 9 до 12 часов. Третья стража, с 12 ночи до 3 утра завершалась, когда пели петухи, поэтому так и называлась - «пение петухов». Последняя, четвертая стража, называлась «утро» и завершалась в 6 утра. И все начиналось сначала.

Потребность поделить на составные части еще и часы возникла значительно позднее, но от шестидесятеричной системы не отступили и тогда. А затем и минуту поделили на секунды. Правда, впоследствии выяснилось, что опираться только на для определения продолжительности секунд и суток никак нельзя. За век продолжительность суток возрастает на 0,0023 секунды - вроде бы совсем мало, но достаточно для того, чтобы запутаться в вопросе о том, сколько секунд в сутках. И это еще не все сложности! Один оборот вокруг Солнца наша Земля совершает не за ровное количество суток, и это тоже влияет на решение вопроса о том, сколько в сутках часов.

Поэтому для упрощения ситуации секунду приравняли не к движению небесных тел, а к времени протекания процессов внутри атома цезия-133 в состоянии покоя. А для соответствия фактического положения дел с оборотом Земли вокруг Солнца дважды в год - 31 декабря и 30 июня - добавляют 2 лишние високосные секунды, а раз в 4 года - дополнительные сутки.

Итого получается, что в сутках 24 часа, или 1440 минут, или 86400 секунд.