SFÉRICKÁ ASTRONOMIE, ČAS OBZORNÍKOVÉ SOUŘADNICE, ROVNÍKOVÉ SOUŘADNICE 1. A 2. DRUHU, HVĚZDNÝ ČAS, PRAVÝ A STŘEDNÍ SLUNEČNÍ ČAS, ČASOVÁ PÁSMA SOUSTAVY SOUŘADNIC • ve fyzice většinou užíváme soustavy pravoúhlých souřadnic, případně polárních či sférických. • zavedení souřadnicového systému - obecně zahrnuje definici • počátku souřadnicového systému • základní roviny (prochází počátkem s.s.) • základního směru, který v této rovině leží. • v astronomii se používají souřadnice • topocentrické (počátek v místě pozorovacího stanoviště) • geocentrické (střed Země) • heliocentrické (střed Slunce) SOUSTAVY SOUŘADNIC • sférické souřadnice - poloha bodu je určena 2 úhly a vzdáleností bodu od počátku, takové souřadnice jsou vhodné pro astronomické účely • souřadnice obzorníkové (horizontální) • základní rovina - rovina ideálního horizontu (tečná rovina „ k Zemi“ v místě pozorování) • základní směr - směr k jihu • pak jsou souřadnicemi • h - výška nad obzorem (h - 90o 90o ) • A - azimut (A 0, 360o ), což je úhel od jižního směru určovaný po směru chodu hod. ručiček ( jih 0o, západ 90o, sever 180o a východ 270o). • jsou to souřadnice nejen topocentrické, ale i časově závislé. SOUSTAVY SOUŘADNIC SOUSTAVY SOUŘADNIC • rovníkové souřadnice • ZR - rovina rovníku • ZS - směr průsečíku meridiánu a roviny rovníku v případě RS I. druhu • ZS - směr k jarnímu bodu - v případě RS II. druhu • RS I. druhu • souřadnice • deklinace () není časově závislá, - 90o, + 90o • hodinový úhel (t) mění se dle času i místa pozorování • RS II. druhu • souřadnice • deklinace (), - 90o , +90o • rektascenze () • mění se pouze v závislosti na změně směru k jarnímu bodu SOUSTAVY SOUŘADNIC SOUSTAVY SOUŘADNIC • Jarní bod je směr definovaný společnou přímkou roviny světového rovníku a roviny ekliptiky, tato přímka je počátkem souřadnicové soustavy rozdělena na 2 polopřímky, jedna určuje směr jarního bodu, druhá směr podzimního bodu • časově - úhlová míra je vyjádření úhlu v jednotkách, které obvykle užíváme pro čas, vycházíme z úvahy, že 360o = 24 hod (1 hod = 15o 1o = 4 min. atd.), v těchto jednotkách se běžně udává hodnota hodinového úhlu i rektascenze SOUSTAVY SOUŘADNIC • ekliptikální souřadnice • ZR je rovina ekliptiky • ZS je směr k jarnímu bodu • l - ekliptikální délka - měřená od j. b. ve směru ročního pohybu Slunce • - ekliptikální šířka - obdoba deklinace • použití hlavně při výpočtech drah těles ve SS • galaktické souřadnice • ZR - rovina galaktického rovníku, je definována nepřímo (polohou galaktických pólů) SOUSTAVY SOUŘADNIC HVĚZDNÝ ČAS • hvězdný čas se dá chápat také jako hodinový úhel jarního bodu (v okamžiku svrchního průchodu j. b. meridiánem je h. č. = 0 hod 0 min 0 sec) • je-li hodinový úhel j. b. 15o = 1h, pak místní hvězdný čas je 1 hodina a kulminují hvězdy s rektascenzí 1h atd. • platí vztah: hvězdný čas = + t , kde je rektascenze a t hodinový úhel • pak také: t = hvězdný čas - ČAS • klasické pojetí času - veličina, jejíž hodnota se trvale mění, rovnoměrně narůstá, je měřitelný až ve spojení s pohybem v konkrétní souřadné soustavě • princip měření - zvolit vhodné periodické děje, v prvém přiblížení lze považovat i rotaci Země za rovnoměrný periodický děj a odvozovat z něj čas • hvězdný den - čas mezi dvěma horními kulminacemi jarního bodu • pravý sluneční den - doba mezi dvěma spodními kulminacemi skutečného Slunce. • rozdíl mezi nimi je 3 min 56 sec - důvodem je oběh Země kolem Slunce ČAS ČAS Nepravidelnosti: 1. Slunce - nerovnoměrný pohyb po ekliptice, nejrychleji - Země v perihelu, nejpomaleji - Země v afelu. 2. Slunce se nepohybuje po rovníku, ale po ekliptice. • rozdíly mezi časem takto odvozovaným a časem rovnoměrným jsou až 15 minut, proto bylo pravé Slunce nahrazeno fiktivním tělesem - tzv. středním Sluncem • střední Slunce může být dvojí: 1. takové, které se pohybuje po ekliptice rovnoměrně (jako by se Země pohybovala kolem Slunce po kružnici) 2. pohybuje se rovnoměrně po rovníku • obě střední Slunce se shodují v jarní a podzimní rovnodennosti. • čas mezi dvěma následujícími průchody středních Sluncí jarním b. = tropický rok. • střední čas - takto lze definovat pojem středního slunečního dne, což je doba mezi dvěma spodními kulminacemi druhého středního Slunce • rozdíl mezi slunečním časem pravým a středním udává tzv. časová rovnice R = Tv – T, kde Tv je pravý sluneční čas ČAS ČAS Pásmový čas • každé pozorovací stanoviště má svůj tzv. místní čas, toho se skutečně dříve užívalo, teprve v předminulém století byl postupně zaveden tzv. pásmový čas, který se od světového (UT) liší celistvým počtem hodin, je to tedy místní čas 15., 30., 45. atd. poledníku • ČR - SEČ - čili místní čas 15o v. d. (Jindřichův Hradec) • Opava má korekci -12 minut • z tohoto systému také logicky vyplývá existence tzv. datové hranice • novinka minulého století je periodický přechod na tzv. letní čas = pásmový + 1 hodina, experiment i s tzv. zimním časem (pásmový - 1 hod.) se neujal ČASOVÁ PÁSMA ČAS Systémy počítání roků, kalendáře • měsíční, sluneční, kombinovaný - 3 možné báze kalendáře • původ našeho kalendáře - Egypt. Juliánská reforma • každý 4. rok byl přestupný (24. únor měl 48 hodin!) trval tedy 366 dnů, takový rok je však delší a rozdíl naroste za 128 let na 1 den Gregoriánská reforma • v roce 1582 (po 4.10. bylo hned 15.10.) stanovila, že roky na konci století budou přestupné jen tehdy, lze-li je dělit 400 beze zbytku tj. 1600, 2000, 2400 atd, ostatní ne • v astronomii se používá jiného systému - průběžného číslování dnů - tzv. Juliánské datum (JD) • zavedl jej francouzský astronom Scaliger (1540-1609) • počátek datování (nazval ho juliánským na počest svého otce Julia ???) zvolil na 1. leden 4713 před n. l., čili 1. leden roku minus 4712 • např. 1. 1. 1998 0 h SČ = JD 2 450 814,5 • je to velice výhodný systém pro sledování periodických jevů na delší časové bázi (např. změn jasnosti proměnných hvězd). • převodník ČAS změny zemské rotace 1. roční perioda, amplituda 22 milisec. - odpovídá pravidelným klimatickým změnám, přesun vzdušných a vodních hmot 2. půlroční perioda, amplituda 10 milisec. - elipticita dráhy Země, kolísání gravitačního působení 3. perioda 13,8 a 27,6 dne, amplituda 1 milisec. - excentricita měsíční dráhy. ATOMOVÝ ČAS • sekunda byla původně definovaná jako 1/86 400 díl středního slunečního dne, ale vzhledem k nerovnoměrnostem v rotačním pohybu Země, nebyla tato definice dlouhodobě udržitelná • v roce 1960 na jedenácté konferenci CGPM byla změněna definice sekundy, byla přijata definice Mezinárodní astronomické unie založená na přesně definovaném zlomku tropického roku • poté se ukázalo, že definice založená na frekvenci záření při přechodu mezi dvěma hladinami v atomu či molekule by byla mnohem přesnější • došlo ke změně definice sekundy v roce 1967, stalo se tak na třinácté konferenci CGPM, od té doby je sekunda definována jako doba trvání 9 192 631 770 period záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu cesia 133 KONÉÉÉC ??