Wenn Sie wie wir sind, haben Sie sich vielleicht schon lange vor den Tagen von Google Earth in der Grundschule einen Globus der Erde angesehen und sich gefragt, was dieses seltsam aussehende Achter-Ding auf seiner Seite ist.
Wahrscheinlich hatte dein Lehrer auch keine Ahnung und du hast eine Antwort wie 'Es ist ein Kalender, Kind' basierend auf den Monaten des Jahres, die seine Grenze markieren.
In einem vagen Sinn ist diese Antwort richtig … irgendwie. Diese funky Acht ist bekannt als ein Analemma , und es zeichnet den Lauf der Sonne am Himmel im Laufe des Jahres nach, gemessen von einem Tagespunkt, der in der scheinbaren Sonnenzeit festgelegt ist.
Ihr altes Analemma ... ständig verloren im Südpazifik? (Wikimedia Commons-Bild).
Aber versuch das mal deinem 3 zu erklärenrdKlasse Lehrer. Es stellt sich heraus, dass die Messung des Zeitverlaufs nicht so einfach ist, wie Sie denken. Unsere moderne Tagesuhr und unser Kalender sind eine Art Kompromiss, eine Methode, um den Lauf der Zeit in einem anhaltenden Kampf um die Synchronisierung mit dem Himmel zu markieren.
Für den größten Teil der Geschichte wurde der tägliche Lauf der Zeit durch die Sonne bezeichnet. Sonnenmittag tritt auf, wenn die Sonne auf ihrer höchsten Höhe (auch bekannt als ihre Höhe) über dem lokalen Horizont steht, wenn sie den Nord-Süd-Meridian durchquert. Das Problem ist, dass die scheinbare Sonnenzeit nicht passiertExaktentsprechen, was wir solare mittlere Zeit oder die 24-Stunden-Rotation der Erde nennen. Tatsächlich kann sich diese Diskrepanz bis zu mehr als 16 Minuten vor dem Sonnenmittag Ende Oktober und November und über 12 Minuten dahinter im Februar summieren. Dies ist es wert, diese Woche zur Sprache zu bringen, denn dieser Faktor, bekannt als „Die Gleichung der Zeit“ – denken Sie an „Gleichung“ in dem Sinne, dass Sonnenuhrenbesitzer sie berücksichtigen müssen, um die mittlere und scheinbare Sonnenzeit „gleich“ zu machen – erreicht sein flaches Minimum für 2014 an diesem Samstag um 7:00 UT/3:00 EDT mit einem Wert von -6,54 Minuten.
Das Sonnenanalemma vom Breitengrad des Greenwich-Observatoriums in England. (Wikimedia Commons/PAR/JPL Horizonte).
Was gibt es also? Warum bleibt das lästige Universum nicht synchron?
Nun, die Diskrepanz ergibt sich aus zwei Faktoren: der Exzentrizität der Erdbahn oder wie stark sie von der Kreisbahn abweicht und der Schiefe der Ekliptik zum Himmelsäquator, denken Sie an die Neigung der Erdachse. Von den beiden ist Schiefe der Hauptfaktor, während Exzentrizität eine untergeordnete, aber messbare Rolle spielt. Und denk dran, wir bewegen uns leichtSchnellerin unserer Umlaufbahn im Januar in der Nähe des Perihels gemäß den Keplerschen Gesetzen der Planetenbewegung als im Aphel, das Anfang dieses Monats stattfand. Achten Sie jedoch darauf, den Begriff 'schneller' nicht mit 'Sonnenfasten' zu verwechseln.
Dies bedeutet, dass die scheinbare und die mittlere Zeit im Wesentlichen synchron bleiben würden, wenn die Erde die Sonne in einem perfekten Kreis mit ihren Polen senkrecht zu ihrer Umlaufbahn umkreisen würde. Natürlich hat kein bekannter Planet ein so perfektes Ausrichtungsszenario, und andere Welten beherbergen tatsächlich außerirdische Analemmas (Analemmae?) selbst.
Es ist auch interessant zu bemerken, dass die beiden großen und kleinen Minima der Zeitgleichung ungefähr mit den vier Kreuzvierteln an den Tagen des Jahres übereinstimmen (gekennzeichnet durch Murmeltiertag, Maifeiertag, Lammas-Tag bzw. Halloween), während die Null Wertpunkte fallen innerhalb weniger Wochen nach den Tagundnachtgleichen und Sonnenwenden.
Ein Diagramm, das die Fluktuation des Wertes der Zeitgleichung (mit Minuten auf der vertikalen Achse) während des Kalenderjahres zeigt. (Erstellt vom Autor).
In der aktuellen Epoche fällt das tiefe Minimum auf den 21. FebruarNS, während das höchste Maximum auf den 3. November fälltrdauf Nicht-Schaltjahren. Die vier Nullwerte sind der 15. AprilNS, 13. JuniNS, 1. SeptemberNSund 25. DezemberNSbzw. Der genaue Zeitpunkt liegt ebenfalls bei etwa einer Sekunde pro Jahr, aber natürlich fehlt den meisten Sonnenuhren diese Art von Präzision.
Eine „Weltkugel-Sonnenuhr“ auf dem Campus der University of North Dakota auf dem Grand Forks-Campus. (Foto vom Autor).
Warum also sollten wir uns im modernen Atomuhrzeitalter um die Zeitgleichung kümmern? Es stimmt, dass in den letzten Jahren Forderungen laut wurden, „die Schaltsekunde abzuschaffen“ und den astronomischen Zeitstandard vollständig zu verlassen… sollte dies jemals passieren, wird ein zukünftiger Papst Gregor eine „Schaltstunde“ einführen müssen ” ca. 10.000 n. Chr., um den Sonnenaufgang um 2 Uhr morgens zu verhindern. Aber einige moderne Sonnennachführungsgeräte (denken Sie an Heliostaten oder Sonnenkollektoren) verwenden tatsächlich mechanische Timer und müssen die Zeitgleichung berücksichtigen, um die Effektivität zu maximieren.
Ungeduldig? Sie können Ihr eigenes simuliertes Analemma mit einem Desktop-Planetariumsprogramm zeichnen. (Kredit: Sternennacht Bildung Software).
Möchten Sie die Zeitgleichung in Aktion sehen? Sie können Ihr eigenes Analemma erstellen, indem Sie einfach jeden Tag den Stand der Sonne zur gleichen Zeit fotografieren. Denken Sie nur daran, die Ein- und Ausschaltung der Sommerzeit zu berücksichtigen, wenn Sie in einer Gegend leben, in der die archaische Praxis beobachtet wird, müssen die Bewohner von Arizona nicht darauf achten. Andernfalls werden Sie mit einem „gespaltenen Analemma…“ enden Die Winterzeit nahe der Dezember-Sonnenwende ist die beste Zeit, um dieses Projekt zu starten, da die Sonne am Mittag auf ihrem tiefsten Höhepunkt steht und dies sicherstellt, dass Ihr ganz persönliches Analemma dies nicht tut unter den lokalen Horizont fallen.
Weiter entfernt werden die Auswirkungen der Präzession der Tagundnachtgleichen auch die Daten der Zeitgleichungswerte ein wenig optimieren. Lebe eine Lebensdauer von 72 Jahren, und die Äquinoktialpunkte werden um etwa ein Grad entlang der Ekliptik verschoben sein, das ist doppelt so groß wie der Durchmesser des Vollmonds. Übrigens ist die Nichtberücksichtigung der Präzession ein weiterer spektakulärer Fehler der modernen Astrologie: Die meisten „Häuser“ oder „Zeichen“ sind in den letzten Jahrtausenden so weit abgedriftet, dass die meisten „Löwen“ tatsächlich „Krebse“ sind!
Das sind die Herausforderungen und Launen der modernen astronomischen Zeitmessung. Erzählen Sie uns von Ihren Geschichten über Tragödien und Triumphe, während Sie das schwer fassbare Analemma jagen.