Hoe kan een dag precies 24 uur duren? [gesloten]

Je kunt “niet de lengte van een gemiddelde zonnedag berekenen door het gemiddelde van de kortste & langste schijnbare zonnedagen. Dat zou werken als de schijnbare daglengtes op een eenvoudige lineaire manier zouden variëren, maar dat is niet het geval.

Van het Wikipedia-artikel over het Tijdsvergelijking ,

De tijdvergelijking beschrijft de discrepantie tussen twee soorten zonnetijd. [.. .] De twee tijden die verschillen zijn de schijnbare zonnetijd, die direct de dagelijkse beweging van de zon volgt, en de gemiddelde zonnetijd, die een theoretisch gemiddelde zon volgt met uniforme beweging.

Deze grafiek toont de cumulatieve verschillen tussen de gemiddelde & schijnbare zonnetijd:

De tijdvergelijking – boven de as zal een zonnewijzer snel verschijnen ten opzichte van een klok die de lokale gemiddelde tijd aangeeft , en onder de as zal een zonnewijzer traag lijken.

Om de gemiddelde zonnedaglengte correct te berekenen, moet je de schijnbare daglengtes over het hele jaar integreren . (En je moet precies beslissen hoe je de lengte van het jaar definieert, wat op zich al een heel ingewikkeld verhaal is).

Er zijn twee primaire oorzaken van de vergelijking van tijd.
1. De helling van het vlak van de baan van de aarde (het ecliptische vlak), dat ongeveer 23 ° gekanteld is ten opzichte van de equatoriaal vlak. Deze helling is ook verantwoordelijk voor de seizoenen.
2. De excentriciteit van de baan van de aarde, die zorgt ervoor dat de omloopsnelheid van de aarde in de loop van het jaar varieert. De volgende grafiek laat zien hoe deze twee componenten worden gecombineerd om de tijdsvergelijking te creëren.

Tijdsvergelijking (rode ononderbroken lijn) en de twee hoofdcomponenten afzonderlijk uitgezet, het deel vanwege de schuine stand van de ecliptica (mauve onderbroken lijn ) en het deel vanwege de variërende schijnbare snelheid van de zon langs de ecliptica als gevolg van excentriciteit van de baan van de aarde (donkerblauw streepje & puntlijn)

Zie de gelinkte Wikipedia artikel voor meer details.

Reacties

• En dan, af en toe, hebben we schrikkelseconden .
• @ Draco18s inderdaad! Nauwkeurige tijdregistratie is een complexe & subtiele aangelegenheid. Zie leapsecond.com , waarnaar ik ook heb gelinkt in mijn opmerking over de vraag.
• Het ' s vermeldenswaard dat in termen van de werkelijke lengte van een dag (boven of onder 24 uur), de paarse lijn in dat diagram een aanzienlijk grotere bijdrage levert dan de donkere lijn – meer dan dit diagram suggereert. De reden is dat de lengte van een dag in feite de tijdsafgeleide is van de tijdsvereffening; en de paarse lijn is eerder steiler dan de donkere lijn (en heeft ook een iets grotere amplitude).
• @DawoodibnKareem – ik zou ' niet ~ 20 noemen % kleiner aanzienlijk minder.Ik zou ze bijna dezelfde omvang noemen. Wat ' s belangrijker is, is het faseverschil. De twee curves-bijdragers zijn begin november dichter bij elkaar in fase dan eind februari.
• @DavidHammen Je hebt mijn opmerking niet begrepen. Het ' is niet de omvang die de lengte van de dag beïnvloedt, het is ' de helling. De paarse lijn heeft de helft van de periode van de donkere lijn, dus als je de helling ervan zou plotten, zou je ' ontdekken dat deze meer dan het dubbele van de bijdrage levert die de donkere lijn levert.

De gemiddelde waarde van een distributie is niet het gemiddelde van zijn minimum en maximum. De gemiddelde waarde van (0,0,0,4) is bijvoorbeeld 1, niet 2. De excentriciteit van de baan van de aarde is niet 0, noch die van de maan, dus uw verdeling van de dagduur is waarschijnlijk enigszins asymmetrisch, vandaar het verschil van 4 seconden. Tel de hele dag van een jaar bij elkaar, deel door het aantal dagen, je krijgt een betere waarde.

De de oorspronkelijke definitie van een uur was 1 / 24ste van een dag, ongeacht hoe lang de dag op dat moment was. De tijdsduur die u “noemt, is alleen mogelijk met behulp van uiterst moderne definities die mogelijk zijn gemaakt door de seconde te herdefiniëren (waarbij de minuut en het uur vastgehouden worden op respectievelijk 60 seconden en 3600 seconden).

Opmerkingen

• Ik ben het niet ' oneens, maar heb je 1) een datum waarop dat de officiële definitie van een uur werd, en 2 ) wanneer conventioneel werd bepaald om 1/24 te gebruiken en niet 1/10 of 1/20 van een dag? Ik ' heb ongedocumenteerde bronnen gelezen die vermelden dat het daglicht historisch in tienden is verdeeld vóór twaalfden.
• Meer details in en.wikipedia.org/wiki/Hour
• De gemiddelde zonnedag is 86400,0025 seconden , dus hoewel de reden in dit antwoord enig effect heeft, is het slechts 2,5 ms van de 4 seconden discrepantie in de vraag.

De 24 uur (exact) definitie van de gemiddelde zonnedag is alleen van toepassing als u de tijdschaal UT1 gebruikt. Zoals anderen al hebben gezegd, is de gemiddelde zonnedag niet het gemiddelde van de kortste en langste schijnbare zonnedag, en je moet de tijdsvereffening overwegen om de gemiddelde zonnedag te berekenen door het gemiddelde te nemen van alle schijnbare zonnedagen in één jaar.

Als u de definitie van een seconde gebruikt op basis van het metrische systeem, dat wordt gebruikt door de tijdschalen van de atoomtijd (TAI), UTC en de terrestrische tijd (TT), dan is de lengte van de gemiddelde zonnedag is niet precies 24 uur. De definitie van de SI-seconde is, behalve dat het een atomaire schaal is, gebaseerd op de gemiddelde zonnedag in 1900 zoals bepaald door Newcomb (in werkelijkheid komt het overeen met de gemiddelde zonnedag rond het midden van de 19e eeuw), toen de rotatie van de aarde was sneller dan vandaag. Tegenwoordig is de gemiddelde zonnedag iets langer dan in het verleden (gemeten door een atoomklok), en de lengte van de gemiddelde zonnedag in TAI seconden is groter dan in UT1. Om het verschil te corrigeren, spring seconden worden 0-2 keer per jaar in de UTC-tijdschaal geïntroduceerd op basis van waarnemingen van de rotatie van de aarde, om UTC met UT1 synchroon te houden tot minder dan 0,9 s. Deze correcties worden van tevoren door IERS gepubliceerd in Bulletin C. Er zijn in de afgelopen 46 jaar 27 schrikkelseconden ingevoegd, wat overeenkomt met ongeveer 0,6 s per jaar verschil tussen de lengte van de gemiddelde zonnedag tussen TAI en UT1, of ongeveer 1,6 s per jaar. ms per dag (zie Figuur 1 en 2).

De lengte van de SI-seconde hangt af van de locatie, en TAI is gebaseerd op waarnemingen gedaan door atoomklokken in verschillende laboratoria over de hele wereld (“UTC (k ) ) en gecorrigeerd voor het geopotentieel op zeeniveau. TT is een theoretische lengte van de SI-seconde op de geoïde, en als zodanig nooit perfect gekend. De benadering van de voorbije TT wordt jaarlijks herzien door het BIPM. Daarentegen worden TAI en UTC bepaald en vastgehouden na ongeveer 1 maand na het feit (regelmatig gepubliceerd in Circular-T door BIPM). Laboratoriumspecifieke UTC (k) -tijdschalen en de GPS-tijd (gebaseerd op de US Naval Observatory Master Clock) zijn in realtime bekend. Andere tijdschalen zijn de geocentrische tijd, barycentrische tijd en de efemerietijd. De lengte van 1 s verschilt enigszins tussen alle, een deel van het verschil is te wijten aan het anders verstrijken van de tijd op basis van de locatie in het zwaartekrachtpotentieel. De tijd verstrijkt bijvoorbeeld sneller in het zonnestelsel dan op het aardoppervlak met ongeveer 0,5 seconde per jaar.

Historisch gezien was de tijd gemeten door de rotatie van de aarde de meest nauwkeurige, en de gemiddelde Aangenomen werd dat de dag constant gelijk was aan 86400 s. Dit veranderde met de introductie van de efemerietijd, later vervangen door de kwartsklok en de atoomklok, wat leidde tot een herdefinitie van de tweede.Ze zullen verder afwijken naarmate de rotatie van de aarde vertraagt.

Referenties:

• Urban and Seidelmann (2012): verklarend supplement bij de astronomische almanak
• McCarthy en Seidelmann (2018): Time: From Earth Rotation to Atomic Physics
• BIPM-tijd publicaties: https://www.bipm.org/en/bipm/tai/publications.html
• IERS Bulletins: https://www.iers.org/IERS/EN/Publications/Bulletins/bulletins.html
• USNO – De vergelijking van tijd: https://aa.usno.navy.mil/faq/docs/eqtime.php

Figuur 1. Overtollig tot 86400 seconden van de duur van de dagen, gecombineerde GPS-oplossing, 1995-1997 . Van https://www.iers.org/IERS/EN/Science/EarthRotation/LODgps.html

Figuur 2. TAI-UT1 en TAI-UTC. Van McCarthy en Seidelmann (2018).

Reacties

• Bedankt voor het vermelden van Terrestrial Time , etc. Ik heb ' niet de tijdschaal in mijn antwoord willen verlagen (hoewel ik in een paar reacties wel een link naar artikelen over deze onderwerpen gaf) ), maar ik denk dat het ' goed is om mensen een korte glimp van dit materiaal te geven. 😉
• Schrikkelseconden hebben absoluut niets te maken met de OP ' s fout van 4 seconden in zijn / haar poging om de lengte van de gemiddelde zonnedag te berekenen . De informatie in dit antwoord is allemaal waar, maar alles staat helemaal los van de vraag.
• @DawoodibnKareem Ik denk dat het gerelateerd is omdat het antwoord op de vraag hoe lang de gemiddelde zonnedag is niet " 24 uur 0min 0 seconden exact " – niet wanneer u de conventionele definitie van 1 s gebruikt. De andere antwoorden verklaren dit niet (maar beantwoorden het hoofdpunt, namelijk de verkeerde middeling).