ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКОГО ВРЕМЕНИ

конгруэнтные интервалы длительности, связанные с теми или иными процессами класса инерциально-равномерных движений. Для землян такими процессами являются: вращение планеты Земля вокруг собственной оси и обращение вокруг общих центров масс космических систем Солнце-Земля и Земля-луна; колебательные движения физических маятников, кристаллических, молекулярных и атомных осцилляторов. I. Классификация единиц физического времени I. 1. Единицы физического времени делятся на естественные и производные. I. 1. 1. Естественными единицами физического времени являются периоды обращения космических систем «Солнце-Земля» - «год», «Земля-луна» - «месяц» и период обращения Земли вокруг собственной оси - «сутки». I. 1. 2. Производными единицами физического времени являются единицы, кратные естественным. Производная единица час равна 1/24 «суток», минута - 1/60 часа, секунда - 1/60 минуты. Имеется еще редко употребляемая единица - терция [от лат tertia division третье по порядку (после минут и секунд) деление часа], равная 1/60 доле секунды. Для измерения малых интервалов длительности используются единицы, составляющие десятую, сотую, тысячную и другие десятичные доли секунды. Названия этих единиц образуются присоединением к наименованию системной единицы времени «секунде» следующих приставок Международной системы единиц физических величин СИ (SI): деци- (10-1) от лат. decem - десять; санти- (10-2) от лат. centum - сто; милли- (10-3) от лат. mille - тысяча; микро- (10-6) от греч. micros - малый, маленький; нано- (10-9) от греч. nanos - карлик; пико- (10-12) от итал. piccolo - небольшой, мелкий; фемто- (10-15), от датского femten - пятнадцать (имеется в виду пятнадцатый разряд); атто- (10-18), от датского atten - восемнадцать (восемнадцатый разряд); зепто- (10-21), от лат. septum или франц. sept - семь (седьмая группа разрядов по 3); йокто- (10-24), от греч ???? - восемь (восьмая группа разрядов по 3). I. 2. Системная и внесистемные единицы физического вре мени. Из всех единиц физического времени «секунда» включена в Международную систему единиц физических величин (SI) и называется «системной единицей физического времени». Все остальные единицы физического времени именуются «внесистемными». II. Системная единица физического времени Системной единицей физического времени является секунда (от лат. secunda division - второе деление) - одна из семи фундаментальных единиц Международной системы единиц физических величин (SI). До 1956 года «секунда» определялась как 1/86 400 часть средних солнечных суток. В 50-х годах с помощью кварцевых часов была выявлена неравномерность суточного вращения Земли вокруг оси, происходящая из-за сезонных перераспределений водных и воздушных масс Земли и других пока не в полной мере установленных причин. Известно, что за последнюю треть XIX в. продолжительность суток увеличилась на 0,007 с, а за первую треть XX в. уменьшилась на 0,005 с. С 1934 г. продолжительность суток увеличивается. Из-за возникшей в связи с этим неточности в определении секунды пришлось отказаться от эталона единицы времени, связанного с суточным вращением Земли. По решению Международного комитета мер и весов (1956 г.) в качестве эталона времени был принят тропический год, т. е. промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия. Но так как тропический год - величина непостоянная (продолжительность его уменьшается на полсекунды за столетие), то в качестве эталона был принят 1900 год, начинавшийся для гринвичского меридиана в полдень 1 января 1900 г. В целях дальнейшего повышения точности воспроизведения единицы времени и частоты XII Генеральная конференция по мерам и весам и Международный комитет мер и весов в 1965 г. приняли для временного применения определение секунды, основанное на атомном эталоне частоты. В декларации Международного комитета сказано, что этот «эталон представляет собой переход между сверхтонкими уровнями F=4 , М=0 и F=3, M=0 основного состояния 2s1/2, атома цезия-133, не возмущенного внешними полями, и что частоте этого перехода приписывается значение 9 192 631 770 герц». Из такого определения эталона следует, что секунда — это интервал, в течение которого совершается 9 192 631 770 переходов между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. III. Естественные внесистемные единицы физического времени III. 1. Год - одна из основных исходных естественных единиц измерения физического времени, равная периоду обращения Земли вокруг Солнца. По ряду причин период обращения Земли вокруг Солнца приходится определять относительно разных ориентиров, что порождает используемые в разных целях годы разной продолжительности: III. 1. 1. Сидерический, или Звездный (лат. sidus - звезда), Г. равен периоду возвращения Солнца в одно и то же место среди звезд. Сидерический Г. наиболее точно фиксирует полный оборот Земли вокруг Солнца, но неудобен для практического использования в повседневной жизни, поскольку смена сезонов года связана с положением Солнца относительно точек равноденствия, которые из-за прецессии смещаются навстречу Солнцу на 50? в год; III. 1. 2. Аномалистический Г. равен периоду обращения Земли вокруг Солнца, определяемому по прохождению Землей точки перигелия, т.е. наиболее близкой к Солнцу точки орбиты. Из-за медленного смещения перигелия в направлении орбитального движения Земли аномалистический Г. на 4m 43s больше звездного года. Аномалистический Г. используется в небесной механике; III. 1. 3. Драконический1 Г. равен промежутку времени, разделяющему очередные возвращения Солнца к одному и тому же (восходящему или нисходящему) узлу орбиты луны2; используется при расчетах солнечных и лунных затмений. Так как лунные узлы сравнительно быстро (с периодом в 18.61 года) смещаются по эклиптике, то драконический Г. самый короткий из всех других годов; III. 1. 4. Лунный Г. равен 12 (или 13) синодическим месяцам; используется при составлении лунных календарей; III. 1. 5. Тропический, или истинный, Г. равен периоду между последовательными возвращениями Солнца в точку весеннего равноденствия; тропический Г. меньше звездного года на 20m 24s;. лежит в основе солнечных календарей. III. 2. Месяц - период обращения луны вокруг Земли; в зависимости от способа фиксации так же, как и год, имеет разную продолжительность. III. 2. 1. Синодический, или лунный, М. - период смены лунных фаз; служит основанием лунных и лунно-солнечных календарей; III. 2. 2. Сидерический, или звездный, М. - промежуток времени между двумя последовательными возвращениями луны в одно и то же место небесной сферы относительно звезд. Вследствие неравенства лунного движения (т. е. отклонений от движения по законам Кеплера) продолжительность С. м. непостоянна и может изменяться на несколько часов; III. 2. 3. Тропический М. - период возвращения луны к одной и той же долготе; III. 2. 4. Аномалистический М. - промежуток времени между последовательными прохождениями луны через перигей; III. 2. 5. Драконический М. - промежуток времени между последовательными прохождениями луны через один и тот же узел ее орбиты; имеет значение в теории затмений. III. 3. Сутки - 1) одна из основных естественных единиц физического времени, равная периоду оборота Земли вокруг оси. Различают звездные С., равные периоду обращения Земли, отсчитываемому относительно точки весеннего равноденствия, и солнечные С., равные периоду обращения Земли относительно Солнца. Звездные С. равны промежутку времени между двумя верхними кульминациями точки весеннего равноденствия. В зависимости от того, имеется ли в виду истинная точка весеннего равноденствия, смещающаяся вдоль эклиптики вследствие прецессии и нутации, или средняя, смещающаяся только вследствие прецессии, звездное время называется истинным, или средним. Из-за прецессионного движения точки весеннего равноденствия средние звездные С. на 0,0084 сек короче действительного периода обращения Земли. Продолжительность истинных звездных С. непостоянна и непрерывно изменяется вследствие нутации. Звездные С. не согласуются с чередованием дня и ночи. Поэтому в обиходе приняты солнечные С., равные промежутку времени между двумя последовательными верхними или нижними кульминациями Солнца. В силу эллиптичности земной орбиты и наклона эклиптики к экватору промежуток времени между двумя кульминациями реального (истинного) Солнца (т.е. продолжительность истинных солнечных С.) непостоянен и в течение года меняется от 24 ч 3 мин 36 сек (в середине сентября) до 24 ч 4 мин 27 сек (в конце декабря) звездного времени. Для устранения такой неравномерности пользуются средней продолжительностью солнечных С. за год, называемой средними солнечными С. и равной 24 ч 3 мин 56,55536 сек звездного времени. За начало средних солнечных С. принимается средняя полночь, то есть момент нижней кульминации воображаемой точки небесной сферы, называемой средним Солнцем. Звездные С. так же, как и средние солнечные С., подразделяются на часы, минуты и секунды. Между ними существует соотношение: 1 единица (сутки, минута или секунда) звездного времени равна 0,9972696 соответствующей единицы среднего солнечного времени. 2) - единица календарного времени, содержащая целое число часов. IV. Производные внесистемные единицы физического вре мени. IV. 1. Час - единица физического времени, равная 1/24 суток; обозначение: русское ч, международное h; 1 ч = 1/24 суток; содержит 60 мин = 3 600 с. IV. 2. Минута (от лат minutus - маленький, мелкий) - единица физического времени, равная 1/60 часа. Обозначения: русское мин, международное min. 1 мин = 60 сек = 1/60 ч = 1/1440 суток. Примечание. В астрономической литературе обозначения часа, минуты и секунды (рус. ч, м, с, латинские h, m, s) указываются в верхних регистрах, например: 15h 06m 25s или 15ч 06м 25с. См.: «Измерение времени»; «Физическое время». лит.: Жаров В.Е. Сферическая астрономия. - М., 2002. Справочное руководство по небесной механике и астродинамике, под ред. Г.Н. Дубошина. М., 1971. Ильгиз А. Хасанов, Раиф И. Хасанов