Русская Википедия:Звёздные сутки
Звёздные су́тки (сидери́ческие су́тки, сидери́ческий де́нь) — период вращения какого-либо небесного тела вокруг собственной оси в инерциальной системе отсчёта, за которую обычно принимается система отсчёта, связанная с удалёнными звёздами. Для Земли это время, за которое Земля совершает один оборот вокруг своей оси по отношению к далёким звёздам, равное приблизительно 23 часам 56 минутам 04,09054 секунды, или 86164,09054 секунды[1][2].
Земные звёздные сутки делятся на звёздные часы, минуты и секунды. Звёздные сутки на 3 мин 56 с короче средних солнечных суток, звёздный час короче общепринятого на 9,86 секунды. Как единица времени употребляются в редких случаях при организации астрономических наблюдений.
В тропический год (время между двумя последовательными весенними равноденствиями) укладывается ровно на одни звёздные сутки больше, чем солнечных суток. Это связано с тем, что за год Земля совершает ровно один оборот вокруг Солнца, то есть в связанной с Землёй вращающейся системе отсчёта количество оборотов Солнца вокруг Земли (Шаблон:Math ≈ 365,2421896698)[3] на единицу меньше по сравнению с количеством оборотов за это же время любой бесконечно удалённой звезды. Исходя из этого, можно вычислить продолжительность звёздных суток:
- 1 зв. сутки = <math>\frac{n}{n+1} \times</math> 1 солн. сутки.
Напротив, зная продолжительность звёздных суток (то есть период вращения Шаблон:Math) какой-либо планеты и её период обращения вокруг Солнца Шаблон:Math, можно вычислить продолжительность средних солнечных суток Шаблон:Math на этой планете:
- <math>t_\text{с} = \frac{k}{k\mp 1} \times t_\text{вр},</math>
где Шаблон:Math = Шаблон:Math / Шаблон:Math — количество периодов вращения (звёздных суток), укладывающихся в один период обращения планеты вокруг Солнца.
Знак минус в формуле выбирается для обычного случая планет с прямым вращением, то есть для тех, у которых ось вращения наклонена под острым углом к оси орбиты (например, для Земли или Марса). Для планет с ретроградным вращением, у которых угол между этими осями больше 90 градусов (например, для Урана и Венеры), солнечные сутки короче звёздных суток, и в формуле выбирается плюс. Теоретически возможен случай, когда ось вращения планеты лежит строго в плоскости орбиты; тогда звёздные сутки равны средним солнечным суткам.
Далее в статье все понятия и величины рассматриваются в отношении Земли.
Часовой угол точки весеннего равноденствия равен нулю в момент её верхней кульминации. Полный оборот точки весеннего равноденствия, как и любой другой точки небесной сферы (так называемые звёздные сутки, или «24 часа звёздного времени») происходит за 23 часа 56 минут 04 секунды среднего солнечного времени. В сидерическом году содержится звёздных суток ровно на единицу больше, чем средних солнечных. Продолжительность звёздных суток слегка меняется вследствие нутации и движения полюсов (то есть покачивания Земли относительно её оси вращения), а также из-за неравномерности вращения Земли вокруг оси. Эти изменения составляют менее 0,001 с.
Можно выделить более мелкие периоды звёздных суток:
- Звёздный час — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/24 от звёздных суток. За звёздный час Земля поворачивается на 15° относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздный час равен 0ч59мин50,1704387847с.
- Звёздная минута — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/60 от звёздного часа. За звёздную минуту Земля поворачивается на 15′ относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздная минута равна 0ч0мин59,8361739797451с.
- Звёздная секунда — единица времени, употребляемая в астрономии и равная 1/60 от звёздной минуты. За звёздную секунду Земля поворачивается на 15″ относительно удалённых звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта. На 2000 год звёздная секунда равна 0ч0мин0,9972695663290856с.
Все эти единицы меньше в отношении <math>\frac{n}{n+1} \approx \frac{365{,}2421896698}{365{,}2421896698+1},</math> чем соответствующие единицы, привязанные к средней солнечной секунде (т.е. фактически к секунде СИ).
Принятое в 1979 году Международным астрономическим союзом отношение земных средних звёздных суток к средним солнечным суткам (с учётом векового изменения длительности звёздных суток) и обратное отношение составляют
- <math>\frac{\text{1 средние звёздные сутки}}{\text{1 средние солнечные сутки}} = </math> 0,997 269 566 388 − 0,586 · 10−10 Шаблон:Math,
- <math>\frac{\text{1 средние солнечные сутки}}{\text{1 средние звёздные сутки}} = </math> 1,002 737 909 292 − 0,589 · 10−10 Шаблон:Math,
где Шаблон:Math — время, выраженное в юлианских столетиях продолжительностью 36 525 суток, отсчитывающееся с момента 1900 января 0, 12 ч UT1 (т.е. с полдня по Гринвичу 31 декабря 1899 года, юлианская дата JD 2415020,0)[1].
Угловая скорость вращения Земли
Поскольку Земля относительно далёких звёзд, принимаемых за инерциальную систему отсчёта, делает полный оборот за звёздные, а не за солнечные сутки, то при вычислении угловой скорости вращения Земли следует брать именно эту величину:
- <math>\omega = \frac{2\pi}{t_\text{вр}} \approx 7{,}2921158553 \cdot 10^{-5}</math> с−1.
Знать угловую скорость вращения Земли бывает необходимо при расчёте сил инерции (центробежной, Кориолиса), что требуется при решении задач гидрологии, метеорологии, баллистики, а также космонавтики. Приняв период вращения Земли за 86400 секунд, мы сделаем ошибку в 0,3 %, что может стать решающим при ведении артиллерийской стрельбы и тем более при расчёте движения космических аппаратов.
См. также
Примечания
Ссылки
- ↑ 1,0 1,1 Resolution 3 of Commissions 4, 19 and 31 on the expression of UT1 in terms of GMST Шаблон:Wayback. XVIIth General Assembly of IAU. Montreal, Canada, 1979.
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Это число равно продолжительности тропического года, выраженное в средних солнечных сутках, на полдень 1 января 2000 года.
Шаблон:Выбор языка Шаблон:Сутки
.svg){kind=link}