No puede «calcular la duración de un día solar medio simplemente tomando la media del & los días solares aparentes más largos. Eso funcionaría si la duración aparente de los días variara de una manera lineal simple, pero ese no es el caso.
Del artículo de Wikipedia sobre el Ecuación del tiempo ,
La ecuación del tiempo describe la discrepancia entre dos tipos de tiempo solar. [.. .] Los dos tiempos que difieren son el tiempo solar aparente, que sigue directamente el movimiento diurno del Sol, y el tiempo solar medio, que sigue un Sol medio teórico con movimiento uniforme.
Este gráfico muestra las diferencias acumulativas entre la media & tiempo solar aparente:
La ecuación del tiempo: sobre el eje, un reloj de sol aparecerá rápido en relación con un reloj que muestra la hora media local. , y debajo del eje, un reloj de sol aparecerá lento.
Para calcular correctamente la duración media del día solar, debe integrar las duraciones aparentes de los días durante todo el año . (Y debe decidir exactamente cómo definir la duración del año, que es una historia completamente complicada por derecho propio).
Hay dos causas principales de la Ecuación del tiempo.
1. La oblicuidad del plano de la órbita de la Tierra (el plano de la eclíptica), que está inclinado aproximadamente 23 ° con respecto a la plano ecuatorial. Esta inclinación también es responsable de las estaciones.
2. La excentricidad de la órbita de la Tierra, que hace que la velocidad orbital de la Tierra varíe durante el año. El siguiente gráfico muestra cómo estos dos componentes se combinan para crear la Ecuación del Tiempo.
Ecuación de tiempo (línea continua roja) y sus dos componentes principales trazados por separado, la parte debida a la oblicuidad de la eclíptica (línea discontinua malva ) y la parte debida a la variación de la velocidad aparente del Sol a lo largo de la eclíptica debido a excentricidad de la órbita de la Tierra (guión azul oscuro & línea de puntos)
Consulte la Wikipedia vinculada artículo para más detalles.
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El valor promedio de una distribución no es el promedio de su mínimo y máximo. Por ejemplo, el valor promedio de (0,0,0,4) es 1, no 2. La excentricidad de la órbita de la Tierra no es 0, ni la de la Luna, por lo que la distribución de la duración del día es probablemente ligeramente asimétrica, por lo tanto la discrepancia de 4 segundos. Sume la duración de todo el día de un año, divida por el número de días, obtendrá un mejor valor.
El La definición original de una hora era 1/24 de un día, sin importar la duración del día en ese momento. Las duraciones que «está citando sólo son posibles con la ayuda de definiciones extremadamente modernas que son posibles al redefinir el segundo (manteniendo el minuto y la hora fijos en 60 segundos y 3600 segundos, respectivamente).
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La definición de 24 horas (exactamente) de el día solar medio solo se aplica si utiliza la escala de tiempo UT1. Como han mencionado otros, el día solar medio no es el promedio del día solar aparente más corto y más largo, y debe considerar la Ecuación del tiempo para calcular el día solar medio promediando todos los días solares aparentes en un año.
Si utiliza la definición de un segundo basada en el sistema métrico, que es utilizado por las escalas de tiempo atómico (TAI), UTC y tiempo terrestre (TT), la duración del día solar medio no son exactamente 24 horas. La definición del segundo SI, además de ser una escala atómica, se basa en el día solar medio en 1900 según lo determinado por Newcomb (en realidad corresponde al día solar medio a mediados del siglo XIX), cuando la rotación de la Tierra fue más rápido que hoy. Hoy en día, el día solar medio es un poco más largo que en el pasado (cuando se mide con un reloj atómico), y la duración del día solar medio en segundos TAI es mayor que en UT1. Para corregir la diferencia, salte Los segundos se introducen de 0 a 2 veces al año en la escala de tiempo UTC en función de las observaciones de la rotación de la Tierra, para mantener la UTC sincronizada con UT1 en menos de 0,9 s. Estas correcciones son publicadas por adelantado por IERS en el Boletín C. Se han insertado 27 segundos intercalares en los últimos 46 años, lo que equivale a aproximadamente 0,6 s por año de diferencia entre la duración del día solar medio entre TAI y UT1, o aproximadamente 1,6 ms por día (ver Figura 1 y 2).
La duración del segundo SI depende de la ubicación, y el TAI se basa en observaciones realizadas por relojes atómicos en varios laboratorios de todo el mundo («UTC (k ) «) y corregido por el geopotencial sobre el nivel del mar. TT es una longitud teórica del segundo SI en el geoide y, como tal, nunca se conoce perfectamente. El BIPM revisa anualmente la aproximación del TT anterior. Por el contrario, TAI y UTC se determinan y se mantienen fijos después de aproximadamente 1 mes después del hecho (publicados regularmente en Circular-T por BIPM). Las escalas de tiempo UTC (k) específicas del laboratorio y la hora del GPS (basada en el Reloj Maestro del Observatorio Naval de EE. UU.) Se conocen en tiempo real. Otras escalas de tiempo incluyen el tiempo geocéntrico, el tiempo baricéntrico y el tiempo de efemérides. La duración de 1 s es ligeramente diferente entre todos ellos, algunas de las diferencias se deben al paso del tiempo de manera diferente según la ubicación en el potencial gravitacional. Por ejemplo, el tiempo pasa más rápido en el sistema solar que en la superficie de la Tierra en aproximadamente 0,5 segundos al año.
Históricamente, el tiempo medido por la rotación de la Tierra era el más preciso, y la media solar Se asumió que el día era constante igual a 86400 s, lo que cambió con la introducción del tiempo de efemérides, luego reemplazado por el reloj de cuarzo y el reloj atómico, que condujeron a la redefinición del segundo.Se desviarán aún más a medida que la rotación de la Tierra se ralentice.
Referencias:
Figura 1. Exceso de 86400 s de la duración de los días, solución GPS combinada, 1995-1997 . De https://www.iers.org/IERS/EN/Science/EarthRotation/LODgps.html
Figura 2. TAI-UT1 y TAI-UTC. De McCarthy y Seidelmann (2018).
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