Почему наши часы не рассинхронизируются со сутками в течение года?

Вы правы, и на самом деле часы смещены . Но большинство людей никогда не замечают этого из-за того, как определяются дни.

Если вы измерите продолжительность «дня» по звездам (а не по солнцу), то увидите, что это вовсе не 24 часа. Примерно 23 часа 56 минут. (Проверьте это, выйдя ночью, выбрав яркую звезду и отметив точное время, когда она проходит точно на юг. Затем понаблюдайте за ней следующей ночью и заметьте, что она проходит на 4 минуты раньше.) Между прочим, этот укороченный «день» является сидерическим. день .

Каждый день Земля смещается по своей орбите (примерно на градус, как вы правильно заметили в вопросе). Поэтому, если вы выходите и указываете на Солнце в полдень каждый день, вы указываете немного в другом направлении. (Я также буду пренебрегать Солнечной аналеммой, так как она слишком запутывает.)

На самом деле «сутки» в 24 часа никак не связаны с истинным периодом вращения Земли; грубо говоря, это просто среднее время между восходами, закатами или полуднями.

Я просматривал ответ, предоставленный Энди, и приложенные к нему комментарии, и вместе они составляют разумный ответ.

Есть несколько способов измерения суток, два наиболее распространенных — звездный и солнечный. Звездные сутки — это время, за которое Земля совершает оборот на 360°; солнечные сутки — это количество времени, за которое Земля вращается так, что солнце появляется на том же меридиане, что и накануне. (Восход и закат не очень хорошие ориентиры, так как на них влияют атмосферные условия, влияющие на преломление.) Солнечный день или, точнее, средний солнечный день — это день, который измеряется в наших календарях. Средний солнечный день — это именно то, что он говорит, среднее количество времени в течение года, которое требуется для того, чтобы солнце изо дня в день появлялось над одним и тем же меридианом.

К сожалению, определение звездного дня очень часто дается как определение дня, что совершенно неточно и очень запутанно.

Продолжительность солнечного дня меняется в течение года из-за расстояния Земли от Солнца; ближе в январе и дальше в июле. Потому что в январе ближе; она также движется быстрее, а это означает, что планета должна больше вращаться, чтобы солнце появилось над тем же меридианом.

Если вы можете понять это, концепция действительно не очень сложна.

Вау, я поражен, что ни в одном из ответов не упоминались високосные секунды.

День определяется средним временем, которое требуется «солнцу, чтобы вращаться вокруг земли». Смотрите рисунок ниже, между шагами 1 и 3 прошло 24 часа. Время между шагами 1 и 2 немного короче (на ~4 минуты короче) и называется звездными сутками . Таким образом, для суток ориентиром является Солнце, а для звездных суток ориентиром являются небесные объекты.

К сожалению, как может заметить умный человек, период вращения Земли может меняться во времени, но определение 1 секунды является фиксированным (исходя из циклов излучения цезия). Если мы определим сутки как 24*3600секунды, то они также будут фиксированными и, следовательно, неспособными учесть изменчивость периода вращения Земли. Нам повезло, поскольку средний солнечный период в настоящее время очень близок к 24*3600секундам.

Однако на случай, если время суток не синхронизируется, у нас есть дополнительные секунды , так что мы можем сделать определенные дни немного короче или длиннее, если это необходимо — например, мы можем сделать 3 ноября 2020 года последними 24*3600 + 1секундами вместо обычных, таким образом мы гарантируем что время всегда синхронизировано.

Будет интересно посмотреть, что произойдет в будущем, когда вращение Земли замедлится — будет ли у нас, скажем, 3601 секунда в час? :) Корректировка определения секунды или часа, безусловно, плохая идея, как и постоянные високосные секунды. Я предполагаю, что мы скорректируем определение дня (24 часа и X секунд) или введем високосную минуту примерно 4 раза в год (в обычное заранее определенное время), чтобы синхронизировать солнечное время.