Prividna gibanja Sunca i Zemljina gibanja

Prividna gibanja Sunca i Zemljina gibanja Zbog Zemljinog gibanja oko Sunca imamo privid da Sunce kroz godinu putuje između zvijezda na istok . Ekliptika – kružnica na nebeskoj kugli koja je prividni Sunčev put .

Zviježđa zodijaka – zviježđa na nebeskoj kugli kroz koja prividno putuje Sunce . To su zviježđa (idući na istok) : Rak , Lav , Djevica , Vaga , Škorpion , Strijelac , Jarac , Vodenjak , Ribe , Ovan , Bik i Blizanci . Između Škorpiona i Strijelca je zviježđe Zmijonosac .

Proljetna,ljetna,jesenska i zimska točka Pri prividnom godišnjem gibanju Sunca mijenja mu se deklinacija : δ = 00 - proljetna točka ( u zviježđu Ribe ) δ = 23,50 - ljetna točka ( u zviježđu Blizanci) δ = 00 - jesenska točka ( u zviježđu Djevica ) δ = - 23,50 - zimska točka ( u zviježđu Jarac )

Paths of the Sun Za odabranu geografsku duljinu promatrača pratiti iz dana u dan u godini : - Kako se mijenja visina Sunca u mjesno podne , - Kako se mijenjaju na horizontu točke izlaska i zalaska Sunca - Smanjenje/povećanje razmaka dnevnih putanja Sunca od nebeskog ekvatora. Za mjesta blizu Zemljinim polovima pratiti trajanje polarne noći.

Godišnja doba Godišnja doba se izmjenjuju ne zbog mijenjanja udaljenosti Zemlje od Sunca već zbog različite osunčanosti , zbog nagiba ekvatora prema ekliptici. Kada je na sjevernoj polutki ljeto na južnoj je zima . Vremenske jedinice : Dan( Sunčev dan , pravi Sunčev dan) -vrijeme za koje se Zemlja okrene oko svoje osi s obzirom na Sunce . Vrijeme u kojem Sunce uzastopno prođe kroz gornju kulminaciju . Sunčeva godina ( tropska godina ) - vrijeme u kojem Sunce prividno od proljetne točke ponovno dođe do proljetne točke . Iznosi 365 d 5 h 48 min 46 s .

Zvjezdani dan - vrijeme za koje se Zemlja okrene oko svoje osi obzirom na zvijezde . Vrijeme u kojem zvijezda uzastopno prođe kroz gornju kulminaciju . Sunčev dan je , zbog prividnog gibanja Sunca u odnosu na zvijezde , 4 min duži od zvjezdanog dana . Svakog dana Sunce se po ekliptici pomakne za ( 3600 : 365,25 ) = 0,98560 tj. približno 10 . Vrijeme koje za to prođe je : 10 · (24·60 min ) / 3600 = 4 min . Zvjezdani sat je 24. dio zvjezdanog dana , Njega se za rektascenziju zapisuje na zvjezdane karte .

Tablica koja može biti od praktične koristi , koja slijedi iz jednakosti 24h = 3600 .

Trajanje dana i osunčanost površine na svakom mjestu Zemlje ovisi o deklinaciji Sunca i geografskoj širini mjesta .

Seasons and Ecliptic Simulator

Zemljini pojasevi

Tri su područja : Žarki - od ekvatora do obratnica (od 0 do 23.5 stupnjeva g.š. ) Umjereni- od obratnica do polarnica (od 23.5 do 66.6 stupnjeva g.š. ) Hladni - od polarnica do polova ( od 66.5 do 90 stupnjeva g.š. )

Zvjezdano vrijeme Mjesno zvjezdano vrijeme se definira kao satni kut proljetne točke : LST = HAѵ Mjesno zvjezdano vrijeme , satni kut neke zvijezde H i rektascenzija zvijezde α povezani su izrazom : a ) LST = H + α ; H < HAѵ b ) LST = H + α – 24h ; H > HAѵ Ako je zvijezda u gornjoj kulminaciji : H = 0 Veza mjesnog zvjezdanog vremena u Greenwichu (GST) i mjesnog zvjezdanog vremena (LST) u geografskoj duljini λ : LST = GST + λ , λ < 0 , za mjesto istočno od Greenwicha λ > 0 , za mjesto zapadno od Greenwicha  Razlika mjesnih zvjezdanih vremena neke zvijezde jednaka je razlici geografskih duljina mjesta : LST1 – LST2 = λ1 - λ2

Sunčevo vrijeme U svakodnevnom životu vrijeme se prati pomoću Sunca. Sunčev dan je 4 minute kraći od zvjezdanog dana. Sunčevi dani se broje od ponoći do ponoći , a zvjezdani dani od podne do podne. Mjesno pravo Sunčevo vrijeme = 12h + HA₀ HA₀ - satni kut Sunca Zbog eliptičnosti Zemljine staze i nagiba osi rotacije prema ravnini ekliptike pravi Sunčevi dani nisu jednako dugi pa se uvodi srednji sunčev dan i srednje sunčevo vrijeme.

Razlika pravog i srednjeg sunčeva vremena naziva se jednadžba vremena ( η)

Razlika mjesnih vremena jednaka je razlici geografskih duljina mjesta : LT1 – LT2 = λ1 - λ2 Zonsko vrijeme – mjesno vrijeme na meridijanu koji raspolovljava dotičnu zonu. Zone su širine 150. Mjesta na rubovima zona imaju mjesna prava sunčeva vremena različita za 1h . Svjetsko vrijeme ( UT)- srednje sunčevo vrijeme na meridijanu koji prolazi zvjezdarnicom u Greenwichu. Mjesno srednje sunčevo vrijeme : LT = UT + λ a)istočno od nultog meridijana : -1800 < λ < 00 b)zapadno od nultog meridijana : 00 < λ < 1800 Razlika vremena kulminacije Sunca u tim mjestima : ∆t/h = ∆λ / 150 Veza zonskog i mjesnog srednjeg sunčeva vremena : ZT – LT = λM - λ λM – geografska dužina središnjeg meridijana zone

Prolazak zvijezde Zv ( α ,δ ) kroz meridijan mjesta ( φ , λ ) : H = 0 , LST = α LST = GST + λ Slijedi : λ = α – GST Geografska širina mjesta : φ = 900 + δ - hg

Za dva mjesta na Zemlji koja imaju jednake geografske širine , a udaljena su za d ( na slici duljina luka od točke B do C ): cos φ = r/R  r = R ·cos φ LST1 – LST2 = λ1 - λ2 = ∆λ Iz skice: ∆λ = d/ R ·cos φ ∆λ / 3600 = ∆t/1zvjezdani dan 1 zvjezdani dan = 23h 56min 4s r ∆ d ∆

Precesija

Precesija Sjeverni nebeski pol mijenja položaj… Zemljina os se zakreće . Os opisuje stožac oko okomice na stazu . Sjeverni nebeski pol mijenja položaj… Od antičkog vremena proljetna se točka se pomakla na zapadnu stranu iz Ovna u Ribe .

Posljedice precesije definicija obratnica i polarnica nazivi Rakova i Jarčeva obratnica arheoastronomija orijentaciija građevina: Sunce, zvijezde

Zakretanje Zemljine osi uzrokovano privlačnim silama Mjeseca i Sunca. Zemlja nije homogena , a nije niti kugla . jako sporo gibanje( period je 25800 godina) –Platonova godina Godišnji iznos precesije se dobije iz : φ / god. = 3600 / T . pomicanje pola miču se i sve važne točke na ekliptici(proljetna točka ,… ) gibanje proljetne točke dovodi do razlike između Sunčeve i zvjezdane godine . Uz precesiju odvija se i gibanje koje se zove nutacija . “Nebeski pol” “titra” oko srednje putanje za ± 9” u periodu od 18,6 godina .  

Izračun trajanja Platonove godine Prosječni Zemljin period revolucije ( siderička godina ) traje 365,25636 d , a prosječno trajanje tropske godine je 365,2422 d. Iz toga se izračuna prosječni godišnji iznos precesije i trajanje Platonove godine.

Sva Zemljina svemirska gibanja rotacija 460 m/s okolne zvijezde 20 000 m/s oko baricentra Z.-M. 160 m/s rotacije Mliječne staze 230 000 m/s revolucija 30 000 m/s

Mliječna staza oko baricentra Lokalnog jata galaktika 40000 000 m/s Lokalno jato, Veliki privlačitelj??? 600 000 m/s u odnosu na pozadinsko zračenje 370 000 m/s

Mjesno podne,zonsko vrijeme mjesno podne - trenutak kada Sunce vidimo u smjeru juga u nebeskom meridijanu . Bilo kojeg dana mjesto koje je 10 g.d. istočnije mjesno podne je 4 min ranije , a mjesto koje je 10 g.d. zapadnije mjesno podne je 4 minute kasnije . ( Zemlji treba 4 min da se zakrene za 10 .) Prema međunarodnom dogovoru , iz praktičnih razloga , Zemljina površina je podijeljena na 24 pojasa prosječne širine150 .

24 zone po 1 sat

Cijela Hrvatska je u srednjeeuropskom pojasu (SEV).

Podne Mjesno i pojasno podne nije isto . Prividno gibanje Sunca po ekliptici nije jednoliko .Pravi Sunčevi dani ne traju jednako . Srednji Sunčev dan – srednje trajanje svih pravih Sunčevih dana . Vrijeme po satu je srednje Sunčevo vrijeme .

UT – Svjetsko vrijeme ( universal time) – srednje mjesno Sunčevo vrijeme na nultom meridijanu ( Greenwich) . Utemeljeno na promatranju zvijezda tj. na zvjezdanom vremenu, no koje za vremensku jedinicu uzima srednji Sunčev dan . SEV- srednje-europsko vrijeme ; u pojasu (zoni) oko meridijana s geografskom širinom 150 . Ljetno vrijeme – računanje vremena od kraja proljeća do početka jeseni . Pojasno vrijeme je uvećano za 1 sat . Zimi : SEV = UT + 1 h Ljeti : SEV = UT + 2 h

Preračunavanje vremena              Preračunavanje vremena SEV = UT + 1 UT = SEV - 1 LJV = SEV + 1 SEV = LJV - 1 LJV = UT + 2 UT = LJV - 2 SEV  = srednjeeuropsko vrijeme UT  = svjetsko vrijeme ( Universal Time) LJV   = ljetno vrijeme Ljetno vrijeme u astronomskim programima za računala treba namjestiti  daylight savings;daylight saving time ili sl.   Ljetno vrijeme počinje u 02:00 sata zadnje nedjelje u ožujku i kazaljke satova se pomiču jedan sat unaprijed (na tri sata).     Ljetno vrijeme završava u 03:00 sata  zadnje nedjelje u listopadu  i kazaljke satova se pomiču jedan sat unazad (na dva sata).

Julijanski kalendar Julijanski kalendar uveo je Gaj Julije Cezar 45. pr. Kr. i koristio se u cijeloj Europi do 16. stoljeća, kada se prešlo na Gregorijanski kalendar. Dužina trajanja godine u Julijanskom kalendaru iznosi prosječno 365¼ dana, što se postiže ubacivanjem jednog dodatnog dana svake četvrte godine. Nakon tri godine s 365 dana je godina s 366 dana . Julijanska godina nešto je duža od tropske, a ova razlika akumulira se na jedan dan svakih 128 godina. Kada je ta razlika postala prevelika pristupilo se novoj reformi .

Gregorijanski kalendar Gregorijanski kalendar dobio je ime po papi Grguru XIII. (lat. Gregorius) i danas je u uporabi kao primarni ili sekundarni kalendar u gotovo svim krajevima svijeta.  Papa Grgur XIII. (1502.-1585.) je 24. veljače 1582. objavio reformu do tada postojećeg, julijanskog kalendara papinskom bulom . Papinska bula sadržavala je sljedeće odredbe: Iz kalendara će se izostaviti 10 dana, tako da poslije četvrtaka 4. listopada 1582. slijedi petak 15. listopada. Prijestupna je svaka godina djeljiva sa 4, osim godina djeljivih sa 100 kod kojih su prijestupne samo one djeljive sa 400. Prijestupna godina ima jedan dan više od obične (koja ima 365 dana) koji se stavlja na kraju mjeseca veljače . …

Po njemu je prosječna dužina trajanja godine smanjena na 365,2425 dana (365+97/400 = 365,2425 jer ima 97 prijestupnih godina na svakih 400) što daje grešku od 365,2425 – 365,2421890 = 0,00031 dan ≈ 26 sekundi. To znači da će se ova greška akumulirati na jedan dan za 1/0,00031 ≈ 3225 godina, odnosno nešto kraće jer se tokom vremena dužina trajanja solarne godina smanjuje, a greška povećava. Danas razlika između Julijanskog i Gregorijanskog kalendara iznosi 13 dana, a nakon 2100. uvećat će se na 14 dana. Uvođenjem Gregorijanskog kalendara, kalendarska godina je približena tropskoj najviše do tada.

Razmotri : 1. Na kojim sve geografskim širinama Sunce može proći kroz zenit ? 2. Navedi četiri važna Sunčeva položaja na ekliptici . 3. Godina i dan su jedinice vremena . Kako su zadane ? 4. Može li u Hrvatskoj Sunce cijeli dan kružiti iznad horizonta ? Zašto ? 4. Koja su tri različita gibanja Zemlje ? 5. Koliko se razlikuje vrijeme mjesnog podneva za mjesta na geografskim dužinama različitim za 10 ?