Hvordan kan en dag være nøjagtigt 24 timer lang? [lukket]

Du kan ikke beregne længden af en gennemsnitlig soldag bare ved at tage gennemsnittet af den korteste & længste tilsyneladende soldage. Det ville fungere, hvis den tilsyneladende dags længde varierede på en enkel lineær måde, men det er ikke tilfældet.

Fra Wikipedias artikel om Tidsligning ,

Tidsligningen beskriver forskellen mellem to slags soltid. [.. .] De to gange, der adskiller sig, er den tilsyneladende soltid, der direkte sporer solens døgnbevægelse og betyder soltid, der sporer en teoretisk middel sol med ensartet bevægelse.

Denne graf viser de kumulative forskelle mellem gennemsnit & tilsyneladende soltid:

Tidsligningen – over aksen vises en solur hurtigt i forhold til et ur, der viser lokal gennemsnitstid , og under aksen vises et solur langsomt.

For korrekt beregning af den gennemsnitlige soldagslængde skal du integrere de tilsyneladende daglængder over hele året . (Og du skal beslutte nøjagtigt, hvordan du definerer længden af året, hvilket er en helt kompliceret historie i sig selv).

Der er to primære årsager til ligningen af tid.
1. Skråningen af planetens jordbane (det ekliptiske plan), som er vippet ca. 23 ° i forhold til ækvatorialplan. Denne hældning er også ansvarlig for årstiderne.
2. Jordens excentricitet får jordens omløbshastighed til at variere over året. Følgende graf viser, hvordan disse to komponenter kombineres for at skabe ligningen af tid.

Tidsligning (rød hel linje) og dens to hovedkomponenter tegnet separat, den del på grund af ekliptikens skråstilling (mauve stiplet linje ) og den del, der skyldes solens varierende tilsyneladende hastighed langs ekliptikken pga Jordens kredsløb (mørkeblå bindestreg & priklinje)

Se den linkede Wikipedia artikel for yderligere detaljer.

Kommentarer

• Og så har vi en gang imellem brug for spring sekunder .
• @ Draco18s Faktisk! Nøjagtig tidtagning er en kompleks & subtil forretning. Se leapsecond.com , som jeg også linkede i min kommentar til spørgsmålet.
• Det ' er værd at bemærke, at når det gælder den faktiske længde på en dag (over eller under 24 timer), giver den mauve linje i dette diagram et væsentligt større bidrag end den mørke linje – mere end dette diagram antyder. Årsagen er, at længden af en dag faktisk er tidsafledt af ligningen af tid; og den mauve linje er temmelig stejlere end den mørke linje (såvel som med en lidt større amplitude).
• @DawoodibnKareem – Jeg ville ikke ' t kalde ~ 20 % mindre betydeligt mindre.Jeg vil kalde dem næsten samme størrelse. Hvad ' er vigtigere er faseforskellen. De to kurver bidragsydere er tættere på at være i fase med hinanden i begyndelsen af november, end de er i slutningen af februar.
• @ DavidHammen Du har ikke forstået min kommentar. Det ' er ikke størrelsen, der påvirker længden af dagen, det er ' hældningen. Den mauve linje har halve perioden af den mørke linje, så hvis du planlægger hældningen, finder du ' at den giver mere end det dobbelte af det bidrag, som den mørke linje yder.

Den gennemsnitlige værdi af en distribution er ikke gennemsnittet af minimum og maksimum. For eksempel er gennemsnitsværdien af (0,0,0,4) 1, ikke 2. Jordens bane-excentricitet er ikke 0, og heller ikke Månen, så din fordeling af dagsvarighed er sandsynligvis lidt asymetrisk, derfor de 4 sekunders uoverensstemmelse. Summ hele varigheden af et år, divider med antallet af dage, du får en bedre værdi.

den originale definition af en time var 1/24 af en dag, uanset hvor lang dagen var på det tidspunkt. De varigheder, du citerer, er kun mulige ved hjælp af ekstremt moderne definitioner, der er muliggjort ved at omdefinere det andet (holde minut og time fast på henholdsvis 60 sekunder og 3600 sekunder).

Kommentarer

• Jeg er ' t uenig, men har du 1) en dato, hvor det blev den officielle definition på en time, og 2 ) da det traditionelt var bestemt at bruge 1/24 og ikke 1/10 eller 1/20 af en dag? Jeg ' har historisk læst udokumenterede kilder, der nævner, at dagslyset er opdelt i tiendedele forud for tolvtedele.
• Flere detaljer i da.wikipedia.org/wiki/Hour
• Den gennemsnitlige soldag er 86400.0025 sekunder , så selvom årsagen i dette svar har en vis effekt, tegner den sig kun for 2,5 ms af den 4 sekunders uoverensstemmelse i spørgsmålet.

Definitionen af 24 timer (nøjagtigt) den gennemsnitlige soldag gælder kun, hvis du bruger UT1-tidsskalaen. Som andre har nævnt, er den gennemsnitlige soldag ikke gennemsnittet af den korteste og længste tilsyneladende soldag, og du skal overveje ligningen af tid for at beregne den gennemsnitlige soldag ved at beregne alle tilsyneladende soldage i et år.

Hvis du bruger definitionen af et sekund baseret på det metriske system, der bruges af atomtiden (TAI), UTC og den terrestriske tid (TT) tidsskalaer, er længden af den gennemsnitlige soldag er ikke ligefrem 24 timer. Definitionen af SI-sekundet, bortset fra at være en atomskala, er baseret på den gennemsnitlige soldag i 1900 som bestemt af Newcomb (i virkeligheden svarer det til den gennemsnitlige soldag i omkring midten af det 19. århundrede), da Jordens rotation var hurtigere end i dag. I dag er den gennemsnitlige soldag lidt længere end tidligere (målt ved et atomur), og længden af den gennemsnitlige soldag i TAI sekunder er større end i UT1. For at korrigere for forskellen, spring sekunder introduceres 0-2 gange om året i UTC-tidsskalaen baseret på observationer af jordens rotation for at holde UTC synkroniseret med UT1 til mindre end 0,9 s. Disse korrektioner offentliggøres på forhånd af IERS i Bulletin C. Der er indsat 27 skuddsekunder i de sidste 46 år, hvilket svarer til ca. 0,6 s pr. År forskel mellem længden af den gennemsnitlige soldag mellem TAI og UT1 eller ca. 1,6 ms pr. dag (se figur 1 og 2).

Længden af SI-sekundet afhænger af placeringen, og TAI er baseret på observationer foretaget af atomure i forskellige laboratorier rundt om i verden (“UTC (k ) “) og korrigeret for geopotentialet på havets overflade. TT er en teoretisk længde af SI-sekundet på geoiden, og er som sådan aldrig kendt perfekt. Tilnærmelse af tidligere TT revideres årligt af BIPM. I modsætning hertil bestemmes TAI og UTC og holdes faste efter ca. 1 måned tidligere (offentliggjort regelmæssigt i Circular-T af BIPM). Laboratoriespecifikke UTC (k) tidsskalaer og GPS-tid (baseret på US Naval Observatory Master Clock) er kendt i realtid. Andre tidsskalaer inkluderer geocentrisk tid, barycentrisk tid og kortvarig tid. Længden på 1 s er lidt forskellig mellem dem alle, nogle af forskellene skyldes, at tiden går forskelligt baseret på placering i tyngdepotentialet. For eksempel går tiden hurtigere i solsystemet end på jordens overflade med ca. 0,5 sekund om året.

Historisk set var tiden målt ved jordens rotation den mest nøjagtige, og den gennemsnitlige sol dag blev antaget at være konstant lig med 86400 s. Dette ændredes med indførelsen af efemertiden, senere erstattet af kvartsuret og atomuret, hvilket fører til omdefinering af det andet.De vil afvige yderligere, når jordens rotation aftager.

Referencer:

• Urban og Seidelmann (2012): Forklarende supplement til den astronomiske almanak
• McCarthy og Seidelmann (2018): Tid: Fra jordrotation til atomfysik
• BIPM-tid publikationer: https://www.bipm.org/en/bipm/tai/publications.html
• IERS Bulletins: https://www.iers.org/IERS/EN/Publications/Bulletins/bulletins.html
• USNO – Tidens ligning: https://aa.usno.navy.mil/faq/docs/eqtime.php

Figur 1. Overskydende til 86400s af dagernes varighed, kombineret GPS-løsning, 1995-1997 . Fra https://www.iers.org/IERS/EN/Science/EarthRotation/LODgps.html

Figur 2. TAI-UT1 og TAI-UTC. Fra McCarthy og Seidelmann (2018).

Kommentarer

• Tak for at nævne Terrestrisk tid osv. Jeg ville ikke ' ikke ville gå ned i tidsskalaen kaninhul i mit svar (selvom jeg leverede et link til artikler om disse emner i et par kommentarer ), men jeg antager, at det ' er godt at give folk et kort glimt af dette materiale. 😉
• Skudsekunder har absolut intet at gøre med OP ' s fejl på 4 sekunder i hans / hendes forsøg på at beregne længden af den gennemsnitlige soldag . Oplysningerne i dette svar er alle sande, men alle er ikke relateret til spørgsmålet.
• @DawoodibnKareem Jeg synes, det er relateret, fordi svaret på spørgsmålet, hvor lang den gennemsnitlige soldag er, ikke er " 24 timer 0min 0 sekunder nøjagtigt " – ikke når du bruger den konventionelle definition på 1 s. De andre svar forklarer ikke dette (men svarer på det vigtigste punkt, som er den forkerte gennemsnit).