Среднее местное время и солнечный полдень

Среднее местное время основано на среднем положении солнца.

Фактическое солнце может быть не на меридиане в полдень LMT, а в среднем. Иногда Солнце движется быстрее, а иногда медленнее (например, из-за эллиптической орбиты Земли).

Но если вы замените солнце сферой, которая постоянно движется и имеет такое же среднее движение, как и солнце . Эта сфера будет находиться на Меридиане каждый день в полдень.

Чтобы определить среднее местное время, вам нужно наблюдать за солнцем в течение года, чтобы узнать его среднее движение за год. Это то, что астрономы сделали в Гринвиче сотни лет назад. Как только они выяснили, как реальное солнце отклоняется от среднего солнца, они могли использовать реальное солнце для расчета среднего времени по Гринвичу. Тогда они могли бы использовать солнце как очень точные часы.

На практике настоящее солнце не сильно отклоняется от «среднего солнца».

Это положение солнца в полдень. (Из http://www.perseus.gr/Astro-Solar-Analemma-102816.htm ) Вы видите форму восьмерки. Среднее солнце будет просто подниматься и опускаться в течение года.

Среднее время по Гринвичу — это просто среднее время по Гринвичу. Это послужило основой для «Всеобщего времени», которое основано на вращении Земли. Удобно рассчитать среднее местное время по универсальному времени, а не проводить собственные измерения местного солнца для расчета среднего движения.

Часовые пояса имеют эталонный меридиан, где средний полдень приходится на 12 часов по местному времени (без учета перехода на летнее время).

Расположение меридиана 0 ° по существу совершенно произвольно и проходит через Гринвичскую обсерваторию только по определению, условности и общему соглашению между странами для облегчения общего понимания времени. До того, как это определение было принято, Париж пытался также стать определением 0-меридиана, все еще зарегистрированного в его обсерватории , а не на ~ 2 ° восточной долготы. Международно-согласованным эталоном времени является UTC . Без такого соглашения нельзя было бы осмысленно передавать время. То же самое относится и к определению практически любогоединица измерения, будь то вес, температура или длина: По сути, определение «1 м» является произвольным — оно просто выбрано для удобства в системе всех единиц. Каждая страна по существу самостоятельно решает, какое смещение относительно GMT они хотят использовать, таким образом, выбирает свой собственный часовой пояс . Для удобства обычно это делается с шагом в один час, хотя есть некоторые часовые пояса, которые имеют дробное смещение, например UTC+4:30h.

Сложность со временем прохождения меридиана Солнца заключается в том, что для фиксированных 24-часовых часов время местного полудня меняется ежедневно - это вы сами пишете. Годовой ход составляет около +- 15 минут. Это описывается уравнением времени и является выражением эллиптичности орбиты Земли.

Определение времени осуществляется по международному соглашению через UTC, которое определяется средневзвешенным значением, полученным из атомных часов по всему миру, находящихся в ведении национальных учреждений по стандартизации. Должно быть, было достигнуто соглашение о том, как установить первоначальную синхронизацию (таким образом, 0-смещение во время введения UTC и TAI), но я не нахожу, чтобы это значение упоминалось, кроме того, что TAI был синхронизирован с предыдущим существующим определением времени . в 1958 году.

Далее читайте:

• https://www.timeanddate.com/time/international-atomic-time.html
• https://en.wikipedia.org/wiki/Time_standard
• https://www.ucolick.org/~sla/leapsecs/timescales.html (спасибо @PM2Ring за ссылку)

Например, 14 апреля 2022 года солнечный полдень приходится на 12 часов дня. Так можно ли начать измерение с этой точки?

Современное определение Уравнения Времени (EOT), согласно Астрономическому Альманаху USNO, состоит в том, что это разница  видимого солнечного времени  минус  среднее солнечное время . EOT имеет две основные причины: эксцентриситет земной орбиты и наклон земной оси относительно эклиптики (орбитальной плоскости Земли), известный как наклон эклиптики. Это дает графу EOT два основных компонента. Эксцентриситет дает синусоиду с периодом в один год. Наклон дает синусоиду с периодом шесть месяцев. Вот график (созданный в Sage с использованием упрощенной формулы EOT из Википедии), на котором показаны эти компоненты.

Уравнение времени (красная сплошная линия) и два его основных компонента, нанесенные на график отдельно: часть из-за наклона эклиптики (лиловая пунктирная линия) и часть из-за различной видимой скорости Солнца вдоль эклиптики из-за эксцентриситета орбиты Земли. (темно-синяя штриховая и пунктирная линии)

Синусоида эксцентриситета пересекает ось X в перигелии и афелии (когда Земля находится ближе всего к Солнцу и дальше всего от него) в начале января и начале июля соответственно. Синусоида наклона пересекает ось X в дни солнцестояния и равноденствия. Комбинированная волна EOT пересекает ось X в 4 точках, около 15 апреля, 13 июня, 1 сентября и 25 декабря.

Вот еще примерный график EOT.

За годовой цикл среднее солнечное время является средним значением видимого солнечного времени, поэтому красная часть графика над осью X имеет ту же площадь, что и синяя часть под осью X.

В «Астрономических алгоритмах» Джин Миус дает это хорошее описание, цитируемое в Википедии :

Рассмотрим первое фиктивное Солнце, движущееся по эклиптике с постоянной скоростью и совпадающее с истинным Солнцем в перигее и апогее (когда Земля находится в перигелии и афелии соответственно).

Затем рассмотрим второе фиктивное Солнце, движущееся вдоль небесного экватора с постоянной скоростью и совпадающее с первым фиктивным Солнцем в дни равноденствий. Это второе фиктивное солнце есть среднее Солнце.

Вы упомянули «Уравнение времени», так что вы сами сможете ответить на многие свои вопросы. Вы понимаете проблему. Статья в Википедии расскажет вам больше, чем вы хотите знать. В течение года есть 4 дня, когда EoT составляет 0,0 секунды. Вас интересует только точное время EoT по сравнению с местным или гражданским временем? Какая точность вам нужна?