Kuinka päivä voi olla täsmälleen 24 tuntia pitkä? [suljettu]

Et voi laskea keskimääräisen aurinkopäivän pituutta vain ottamalla lyhimmän & pisin näennäiset aurinkopäivät. Se toimisi, jos näennäiset päivän pituudet vaihtelevat yksinkertaisella lineaarisella tavalla, mutta näin ei ole.

Wikipedian artikkelista Ajan yhtälö ,

Ajan yhtälö kuvaa kahden tyyppisen aurinkoajan välistä ristiriitaa. [.. .] Kaksi erilaista kertaa ovat näennäinen aurinkoaika, joka seuraa suoraan auringon vuorokausiliikettä, ja keskimääräinen aurinkoaika, joka seuraa teoreettista keskimääräistä aurinkoa tasaisella liikkeellä.

Tämä kaavio näyttää keskimääräisen & näennäisen aurinkoajan kumulatiiviset erot:

Ajan yhtälö – aurinkokello näkyy akselin yläpuolella nopeasti suhteessa kelloon, joka näyttää paikallisen keskiajan , ja akselin alapuolella aurinkokello näyttää hitaalta.

Aurinkopäivien keskimääräisen pituuden oikeaan laskemiseen on integroitava näennäiset päivänpituudet koko vuodelle. . (Ja sinun on päätettävä tarkalleen, kuinka määritetään vuoden pituus, joka on kokonaisuudessaan monimutkainen tarina.)

Ajan yhtälöllä on kaksi ensisijaista syytä.
1. Maapallon kiertoradan (ekliptisen tason) kaltevuus, joka on kallistettu noin 23 ° suhteessa ekvatoriaalitaso. Tämä kallistus on vastuussa myös vuodenajoista.
2. Maan kiertoradan epäkeskisyys, joka aiheuttaa maapallon kiertoradan nopeuden vaihtelun vuoden aikana. Seuraava kaavio osoittaa, kuinka nämä kaksi komponenttia muodostavat ajan yhtälön.

Ajan yhtälö (punainen yhtenäinen viiva) ja sen kaksi pääkomponenttia on piirretty erikseen, osa johtuu ekliptikan viistosta (violetti katkoviiva) ) ja osa, joka johtuu Auringon vaihtelevasta näennäisnopeudesta ekliptikan varrella maapallon kiertoradan epäkeskisyys (tummansininen viiva & pisteviiva)

Katso linkitetty Wikipedia artikkeli lisätietoja varten.

Kommentit

• Ja sitten silloin tällöin tarvitsemme hitaat sekunnit .
• @ Draco18s Todellakin! Tarkka ajanotto on monimutkainen & hienovarainen liiketoiminta. Katso leapsecond.com , jonka linkitin myös kommenttini kysymykseen.
• Se ' s on syytä huomata, että päivän todellisen pituuden (yli tai alle 24 tunnin) suhteen kaavion violetti viiva antaa huomattavasti suuremman panoksen kuin tumma viiva – enemmän kuin tämä kaavio ehdottaa. Syynä on se, että päivän pituus on tosiasiallisesti aikayhtälön aikajohdannainen; ja violetti viiva on melko jyrkempi kuin tumma viiva (samoin kuin hieman suurempi amplitudi).
• @DawoodibnKareem – en soita ' ei soita ~ 20 % pienempi huomattavasti vähemmän.Kutsun heitä melkein saman suuruiseksi. Mikä tärkeämpi ' on vaihe-ero. Kaksi käyrän avustajaa ovat lähempänä vaihetta keskenään marraskuun alussa kuin helmikuun lopulla.
• @DavidHammen Et ole ymmärtänyt kommenttini. Se ' ei ole päivän pituuteen vaikuttava suuruus, se ' s kaltevuus. Violetinviivalla on puolet pimeän viivan jaksosta, joten jos piirrät sen kaltevuuden, ' huomaat, että se on yli kaksinkertainen tumman viivan osuuteen.

Jakauman keskiarvo ei ole sen minimin ja maksimin keskiarvo. Esimerkiksi (0,0,0,4): n keskiarvo on 1, ei 2. Maan kiertoradan epäkeskeisyys ei ole 0 eikä Kuun oma, joten päivän kestosi jakauma on todennäköisesti hieman epäsymmetrinen, joten 4 sekunnin ero. Laskemalla vuoden koko päivän kesto ja jakamalla päivien lukumäärällä saat parempaa arvoa.

tunnin alkuperäinen määritelmä oli 1/24-osa päivästä, riippumatta siitä kuinka pitkä päivä oli tuolloin. Lainaamasi kestot ovat mahdollisia vain erittäin moderneilla määritelmillä, jotka ovat mahdollisia määrittelemällä toinen uudelleen (pitämällä minuutti ja tunti kiinteinä 60 sekunnina ja 3600 sekuntina).

Kommentit

• En ole ' eri mieltä, mutta onko sinulla 1) päivämäärä, jolloin siitä tuli virallinen tunnin määritelmä, ja 2 ), kun perinteisesti päätettiin käyttää 1/24 eikä 1/10 tai 1/20 päivästä? Olen lukenut dokumentoimattomia lähteitä, joissa mainitaan päivänvalon jakaminen kymmenesosiksi historiallisesti ennen kahdestoistaosaa.
• Lisätietoja: fi.wikipedia.org/wiki/Tunti
• Keskimääräinen aurinkopäivä on 86400.0025 sekuntia , joten vaikka tämän vastauksen syyllä on jonkin verran vaikutusta, se vastaa vain 2,5 ms kysymyksen 4 sekunnin erosta.

24 tunnin (tarkalleen) määritelmä keskimääräinen aurinkopäivä on voimassa vain, jos käytät UT1-asteikkoa. Kuten muut ovat maininneet, keskimääräinen aurinkopäivä ei ole lyhimmän ja pisin näennäisen aurinkopäivän keskiarvo, ja sinun on otettava huomioon ajan yhtälö laskeaksesi keskimääräisen aurinkopäivän keskiarvolla kaikki näennäiset aurinkopäivät yhdessä vuodessa.

Jos käytät metrisysteemiin perustuvaa sekunnin määritelmää, jota atomiaika (TAI), UTC ja maanpäällinen aika (TT) käyttävät, asteikkojen keskiarvo ei ole täsmälleen 24 tuntia. SI-sekunnin määritelmä, paitsi atomimittakaava, perustuu Newcombin määrittelemään keskimääräiseen aurinkopäivään vuonna 1900 (todellisuudessa se vastaa keskimääräistä aurinkopäivää noin 1800-luvun puolivälissä), jolloin maapallon kierto oli nopeampi kuin tänään. Tänään keskimääräinen aurinkopäivä on hieman pidempi kuin aikaisemmin (atomikellolla mitattuna), ja keskimääräisen aurinkopäivän pituus TAI-sekunteina on suurempi kuin UT1: ssä. sekuntia syötetään 0-2 kertaa vuodessa UTC-aikaskaalassa, joka perustuu maapallon pyörimishavainnoihin, jotta UTC pysyy synkronoituna UT1: n kanssa alle 0,9 sekuntiin. IERS on julkaissut nämä korjaukset etukäteen tiedote C: ssä. Viimeisen 46 vuoden aikana on lisätty 27 harppaussekuntia, mikä vastaa noin 0,6 sekunnin eroa keskimääräisen aurinkopäivän pituuden välillä TAI: n ja UT1: n välillä tai noin 1,6 sekuntia ms päivässä (katso kuvat 1 ja 2).

SI-sekunnin pituus riippuu sijainnista, ja TAI perustuu atomikellojen havaintoihin eri laboratorioissa ympäri maailmaa (”UTC (k ) ”) ja korjattu merenpinnan geopotentiaalin mukaan. TT on geoidin SI-sekunnin teoreettinen pituus, eikä sitä sellaisenaan koskaan tiedetä täydellisesti. BIPM tarkistaa vuosittain aikaisemman TT: n likiarvon. Sen sijaan TAI ja UTC määritetään ja pidetään kiinteinä noin kuukauden kuluttua tosiasiasta (julkaistu säännöllisesti Circular-T: ssä BIPM: n toimesta). Laboratoriospesifiset UTC (k) -aikataulut ja GPS-aika (perustuen Yhdysvaltain merivoimien observatorion pääkelloon) tunnetaan reaaliajassa. Muita aikaskaaloja ovat geosentrinen aika, barysentrinen aika ja efemerisaika. Yhden sekunnin pituus on hieman erilainen niiden kaikkien välillä, osa eroista johtuu ajasta, joka kuluu eri tavalla sijainnin perusteella gravitaatiopotentiaalissa. Esimerkiksi aika kuluu aurinkokunnassa nopeammin kuin maapallolla noin 0,5 sekunnilla vuodessa.

Historiallisesti maapallon pyörimällä mitattu aika oli tarkin, ja keskimääräinen aurinko päivän oletettiin olevan vakio yhtä suuri kuin 86400 s. Tämä muuttui ottamalla käyttöön efemerisaika, jonka myöhemmin korvasivat kvartsikello ja atomikello, mikä johti toisen määritelmään.Ne poikkeavat edelleen, kun maan kiertyminen hidastuu.

Viitteet:

• Urban ja Seidelmann (2012): Tähtitieteellisen almanakan selittävä täydennysosa
• McCarthy ja Seidelmann (2018): Aika: Maan pyörimisestä atomifysiikkaan
• BIPM-aika julkaisut: https://www.bipm.org/en/bipm/tai/publications.html
• IERS-tiedotteet: https://www.iers.org/IERS/EN/Publications/Bulletins/bulletins.html
• USNO – ajan yhtälö: https://aa.usno.navy.mil/faq/docs/eqtime.php

Kuva 1. Päivien kesto ylittää 86400 sekuntia, yhdistetty GPS-ratkaisu, 1995–1997 . Alkaen https://www.iers.org/IERS/EN/Science/EarthRotation/LODgps.html

Kuva 2. TAI-UT1 ja TAI-UTC. Lähettäjä McCarthy ja Seidelmann (2018).

Kommentit

• Kiitos, että mainitsit maanpäällisen ajan jne. En halunnut ' halunnut laskea vastaukseni aika-asteikolla kaninreikää (vaikka annoin linkin näitä aiheita käsitteleviin artikkeleihin muutamassa kommentissa ), mutta luulen ' on hyvä antaa ihmisille lyhyt katsaus tähän aineistoon. 😉
• Hitailla sekunneilla ei ole mitään tekemistä OP ' -virheen kanssa, joka on 4 sekuntia yrittäessään laskea keskimääräisen aurinkopäivän pituuden . Tämän vastauksen tiedot ovat kaikki totta, mutta kaikki eivät liity kysymykseen.
• @DawoodibnKareem Mielestäni se liittyy toisiinsa, koska vastaus kysymykseen, kuinka pitkä keskimääräinen aurinkopäivä on, ei ole " 24 tuntia 0 minuuttia 0 sekuntia tarkalleen " – ei käytettäessä tavanomaista 1 sekunnin määritelmää. Muut vastaukset eivät selitä tätä (mutta vastaavat pääkohteeseen, joka on väärä keskiarvo).