1. اليوم كوحدة زمنية

بداية، لنتذكر أن وحدة الزمن في علم الفلك، كما في العلوم الأخرى، هي الثانية النظام الدوليوحدات SI هي الثانية الذرية. وفيما يلي تعريف الثانية كما قدمها المؤتمر العام الثالث عشر للأوزان والمقاييس عام 1967:

والثانية هي مدة 9,192,631,770 فترة من الإشعاع من ذرة السيزيوم 133، المنبعثة منها أثناء الانتقال بين مستويين فائقي الدقة من الحالة الأرضية (انظر صفحة المكتب الدولي للأوزان والمقاييس، هناك أيضًا بعض التوضيحات) .

إذا تم استخدام كلمة "يوم" للدلالة على وحدة زمنية، فيجب أن تفهم على أنها 86400 ثانية ذرية. في علم الفلك، يتم أيضًا استخدام وحدات زمنية أكبر: السنة اليوليانية هي 365.25 يومًا بالضبط، والقرن اليولياني هو 36525 يومًا بالضبط. الاتحاد الفلكي الدولي ( منظمة عامةعلماء الفلك) في عام 1976 أوصى علماء الفلك باستخدام مثل هذه الوحدات من الوقت فقط. يعتمد المقياس الزمني الرئيسي، Time Atomic International (TAI)، على قراءات العديد من الساعات الذرية في دول مختلفة. وبالتالي، من وجهة نظر رسمية، فإن أساس قياس الوقت قد ترك علم الفلك. لا ينبغي استخدام الوحدات القديمة "متوسط ​​الثانية الشمسية" و"الثانية الفلكية".

2. اليوم كفترة دوران الأرض حول محورها

يعد تعريف هذا الاستخدام لكلمة "يوم" أكثر صعوبة إلى حد ما. هناك اسباب كثيرة لهذا.

أولاً، محور دوران الأرض، أو متجهها علمياً السرعة الزاوية، لا يحافظ على اتجاه ثابت في الفضاء. وتسمى هذه الظاهرة بالمبادرة والتمايل. ثانيا، الأرض نفسها لا تحافظ على اتجاه ثابت بالنسبة لمتجه سرعتها الزاوية. وتسمى هذه الظاهرة حركة القطب. ولذلك فإن متجه نصف القطر (قطعة من مركز الأرض إلى نقطة على السطح) لراصد على سطح الأرض لن يعود بعد دورة واحدة (ولن يعود على الإطلاق) إلى اتجاهه السابق. ثالثا: سرعة دوران الأرض أي. قيمه مطلقهكما أن ناقل السرعة الزاوية لا يظل ثابتًا. لذلك، بالمعنى الدقيق للكلمة، لا توجد فترة محددة لدوران الأرض. لكن بدرجة معينة من الدقة، بضعة ملي ثانية، يمكننا التحدث عن فترة دوران الأرض حول محورها.

بالإضافة إلى ذلك، يجب أن نشير إلى الاتجاه الذي سنحسب عليه دورات الأرض. يوجد حاليًا ثلاثة اتجاهات من هذا القبيل في علم الفلك. هذا هو الاتجاه إلى الاعتدال الربيعي والشمس والتقويم الفلكي السماوي.

تسمى فترة دوران الأرض بالنسبة إلى الاعتدال الربيعي باليوم الفلكي. وهي تساوي 23 ساعة و56 دقيقة و04.0905308 ثانية. مع العلم أن اليوم الفلكي هو فترة نسبة إلى نقطة الربيع وليس النجوم.

نقطة الاعتدال الربيعي نفسها تجعل حركة معقدةعلى المجال السماويلذا ينبغي فهم هذا الرقم كقيمة متوسطة. وبدلاً من هذه النقطة، اقترح الاتحاد الفلكي الدولي استخدام "أصل التقويم الفلكي السماوي". لن نعطي تعريفه (إنه معقد للغاية). يتم اختياره بحيث تكون فترة دوران الأرض بالنسبة لها قريبة من الفترة بالنسبة لها نظام بالقصور الذاتيالعد، أي نسبة إلى النجوم، أو بشكل أكثر دقة، الأجسام خارج المجرة. وتسمى زاوية دوران الأرض بالنسبة لهذا الاتجاه بالزاوية الفلكية. ويساوي 23 ساعة و56 دقيقة و04.0989036 ثانية، وهو ما يزيد قليلًا عن يوم فلكي من حيث مقدار تحول نقطة الربيع في السماء بسبب المبادرة في اليوم الواحد.

وأخيرا، النظر في دوران الأرض بالنسبة للشمس. هذه هي الحالة الأكثر صعوبة، لأن الشمس تتحرك في السماء ليس على طول خط الاستواء، ولكن على طول مسير الشمس، وعلاوة على ذلك، بشكل غير متساو. ولكن من الواضح أن هذه الأيام المشمسة هي الأكثر أهمية بالنسبة للناس. تاريخيًا، تم تعديل الثانية الذرية لتتناسب مع فترة دوران الأرض بالنسبة للشمس، وتم حساب المتوسط ​​في القرن التاسع عشر تقريبًا. هذه الفترة تساوي 86400 وحدة زمنية، والتي كانت تسمى الثواني الشمسية المتوسطة. تم التعديل على خطوتين: أولاً، تم إدخال "التوقيت الفلكي" و"التقويم الفلكي الثاني"، ومن ثم تم ضبط الثانية الذرية على قدم المساواة مع التقويم الفلكي الثاني. وهكذا، فإن الثانية الذرية لا تزال «تأتي من الشمس»، لكن الساعات الذرية أكثر دقة بمليون مرة من «الساعات الأرضية».

فترة دوران الأرض لا تبقى ثابتة. هناك اسباب كثيرة لهذا. وتشمل هذه التغيرات الموسمية في توزيع درجات الحرارة والضغط الجوي في جميع أنحاء العالم، و العمليات الداخلية، والمؤثرات الخارجية. هناك حالات تباطؤ مزمنة، وتفاوتات عقدية (على مدى عقود)، وموسمية ومفاجئة. في التين. يُظهر الشكل 1 و2 رسومًا بيانية توضح التغير في طول اليوم في الفترة من 1700 إلى 2000. وفي 2000-2006. في التين. 1 هناك ميل للزيادة في اليوم، وفي الشكل. 2- التفاوت الموسمي. الرسوم البيانية مبنية على مواد من الخدمة الدولية لدوران الأرض والأنظمة المرجعية (IERS).

هل من الممكن إعادة أساس قياس الوقت إلى علم الفلك وهل يستحق الأمر القيام به؟ هذا الاحتمال موجود. هذه هي النجوم النابضة التي يتم الحفاظ على فترات دورانها بدقة كبيرة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الكثير منهم معروفون. من الممكن أنه على مدى فترات زمنية طويلة، على سبيل المثال عقود، ستعمل عمليات رصد النجوم النابضة على توضيح الوقت الذري وسيتم إنشاء مقياس "توقيت النجم النابض".

تعتبر دراسة الدوران غير المتساوي للأرض مهمة جدًا للممارسة ومثيرة للاهتمام نقطة علميةرؤية. على سبيل المثال، الملاحة عبر الأقمار الصناعية مستحيلة دون معرفة دوران الأرض. ومميزاته تحمل معلومات عنه الهيكل الداخليأرض. هذه المشكلة المعقدة تنتظر باحثيها.

نشأ هذا المفهوم في العصور القديمة. لم يكن هناك شك في طول النهار، حتى أنه تم التعبير عنه في المثل: "ليلا ونهارا - يوم واحد". ويختلف الوقت المستغرق كبداية لليوم من شعب إلى آخر ومن عصر إلى عصر. الآن يعتبر منتصف الليل نهاية اليوم السابق وبداية اليوم التالي. في مصر القديمةتم حساب اليوم من الفجر حتى الفجر عند اليهود القدماء - من المساء إلى المساء (الآن تم الحفاظ على هذا الحساب في الكنيسة الأرثوذكسية).

يوم على الأرض

لقد أوضح تطور العلم مفهوم اليوم: وهو الوقت الذي يقوم فيه الكوكب بدورة كاملة حول محوره. يتم تحديد هذه الحركة من خلال موقع النجوم في السماء.

في علم الفلك، يتم حساب اليوم من تقاطع خط الطول مع النجم. يُسمى هذا التقاطع بالذروة العلوية، ويعتبر خط زوال غرينتش تقليديًا نقطة البداية. ما يهم هو تقاطع خط الطول مع مركز قرص الشمس المرئي (وهذا ما يسمى الشمس الحقيقية)، والشمس المتوسطة (نقطة خيالية تقوم خلال السنة الاستوائية بدورة كاملة حول نقطة الاعتدال الربيعي، وتتحرك بالتساوي على طول خط الاستواء) ونقطة الاعتدال الربيعي أو نجم محدد. في الحالة الأولى يتحدثون عن الأيام الشمسية الحقيقية، في الثانية - عن متوسط ​​الأيام الشمسية، في الثالثة - عن الأيام الفلكية.

يختلف طول اليوم الفلكي عن مدة اليوم الشمسي. لا تدور الأرض حول محورها فحسب، بل تدور أيضًا حول الشمس. لكي تظهر الشمس في السماء، يجب على الأرض أن تقوم بما يزيد قليلاً عن دورة كاملة حول محورها. ولذلك فإن مدة اليوم الشمسي المستخدم في الحياة اليومية هي 24 ساعة، واليوم الفلكي هو 23 ساعة و56 دقيقة و4 ثواني. تؤخذ هذه الفترة الزمنية في الاعتبار عند حل المشكلات الفلكية.

يتقلب طول اليوم الشمسي الحقيقي باستمرار بسبب مدار الأرض، لذلك، من أجل الراحة، أساس حساب الوقت هو متوسط ​​اليوم الشمسي، ومدته 24 ساعة.

أيام على كائنات أخرى في النظام الشمسي

ويمكن ملاحظة ظواهر أكثر إثارة للاهتمام فيما يتعلق بطول اليوم على الكواكب والأقمار الصناعية الأخرى. أما بالنسبة للأخيرة، فليس المهم فقط الدوران حول محورها والحركة حول الشمس، بل أيضًا الدوران حول كوكبها وميل المحور. على سبيل المثال، على القمر، يستمر متوسط ​​اليوم الشمسي حسب الحساب الأرضي 29 يومًا و44 دقيقة و2.82 ثانية، ويمكن أن يصل انحراف اليوم الشمسي الحقيقي عن هذا المؤشر إلى 13 ساعة.

باستثناء القمر وفوبوس وديموس وشارون، فإن جميع الأقمار الصناعية في النظام الشمسي تدور حول كواكب عملاقة. تعمل جاذبية هذه الكواكب الضخمة على إبطاء دوران الأقمار الصناعية، لذلك يتبين أن اليوم بالنسبة لمعظمهم يساوي فترة الثورة حول الكوكب. ولكن هناك جرم سماوي واحد يبرز من الصورة العامة - هايبريون، أحد أقمار زحل. وبسبب الرنين المداري مع قمر صناعي آخر، تيتان، فإن سرعة دورانه تتغير باستمرار. يوم واحد في هايبريون يمكن أن يختلف عن الآخرين بعدة عشرات من المئة!

من بين الكواكب، المريخ هو الأقرب إلى الأرض من حيث طول اليوم: يستمر اليوم المريخي 24 ساعة و39 دقيقة و35.244 ثانية.
يمكن اعتبار كوكب الزهرة والمشتري "حاملي الأرقام القياسية" لطول اليوم. اليوم على كوكب الزهرة هو الأطول - 116 يومًا أرضيًا، وعلى كوكب المشتري - الأقصر، أقل بقليل من 10 ساعات. ومع ذلك، بالنسبة لكوكب المشتري وغيره من عمالقة الغاز، يتم الحديث عن طول اليوم فقط كمتوسط. تدور المادة التي تتكون منها كرة الغاز بسرعات مختلفة عند خطوط عرض مختلفة. على سبيل المثال، يبلغ الطول الدقيق لليوم عند خط استواء المشتري 9 ساعات و50 دقيقة و30 ثانية، وفي القطبين يكون أقل بثانية واحدة.

كم هو يوم واحد؟ ربما تعتقد أن 24 ساعة بالضبط؟ يعتمد على الظروف. اليوم هو الفترة الزمنية التي تقوم خلالها الأرض بدورة واحدة حول محورها.

إذن كم يبلغ طول اليوم؟

في الواقع، دورة واحدة للأرض حول محورها لا تستغرق أبدًا أربعًا وعشرين ساعة بالضبط.

هناك 23 ساعة و56 دقيقة و4 ثواني في اليوم. طوال حياتي عشت كذبة!

ومن المثير للدهشة أن هذا المؤشر يمكن أن يتقلب في اتجاه أو آخر لمدة تصل إلى خمسين ثانية! وذلك لأن سرعة دوران الأرض تتغير طوال الوقت - بسبب الاحتكاك الناجم عن الأوضاع السينوبتيكية والمد والجزر والأحداث الجيولوجية.

في المتوسط، على مدار العام، يكون اليوم أقل بجزء من الثانية من أربع وعشرين ساعة.

عندما كشفت الساعات الذرية عن هذه التناقضات، تقرر إعادة تعريف الثانية على أنها جزء ثابت من اليوم "الشمسي" - وبشكل أكثر دقة، مليون وستمائة إلى أربعين جزءًا من الألف.

دخلت الثانية الجديدة حيز الاستخدام في عام 1967 وتم تعريفها على أنها "فاصل زمني يساوي 9,192,631,770 فترة من الإشعاع تتوافق مع الانتقال بين مستويين فائق الدقة من الحالة الأرضية لذرة السيزيوم 133 في غياب الاضطراب الناتج عن المجالات الخارجية." لا يمكنك أن تقول ذلك بشكل أكثر دقة، فمن المؤلم جدًا أن تقول كل هذا في نهاية يوم طويل.

والتعريف الجديد للثاني يعني أن اليوم الشمسي يتغير تدريجياً بالنسبة لليوم الذري. ونتيجة لذلك، اضطر العلماء إلى إدخال ما يسمى بـ "الثانية الكبيسة" (أو "الثانية التنسيقية") في السنة الذرية من أجل تنسيق السنة الذرية مع السنة الشمسية.

منذ عام 1972، تمت إضافة الثانية الكبيسة 23 مرة. تخيل، وإلا لكان يومنا قد زاد بمقدار نصف دقيقة تقريبًا. وتستمر الأرض في إبطاء دورانها. ووفقا للعلماء، في القرن الثالث والعشرين سيكون هناك 25 ساعة في يومنا هذا.

وكانت المرة الأخيرة التي أضيفت فيها "الثانية الكبيسة" في 31 ديسمبر 2005، بتوجيه من الخدمة الدولية لتقدير دوران الأرض والإحداثيات، ومقرها في مرصد باريس.

بشرى سارة لعلماء الفلك ومن يحب منا أن تواكب الساعات حركة الأرض حول الشمس، ولكنها صداع بالنسبة لنا برامج الحاسوبوجميع المعدات الموجودة على الأقمار الصناعية الفضائية.

وقد لقيت فكرة تقديم "الثانية الكبيسة" معارضة شديدة من قبل الاتحاد الدولي للاتصالات، الذي قدم اقتراحًا رسميًا بإلغائها بالكامل في ديسمبر 2007.

يمكنك، بالطبع، الانتظار حتى يصل الفرق بين التوقيت العالمي المنسق (UTC) وتوقيت غرينتش (GMT) إلى ساعة بالضبط (في حوالي 400 عام) ثم ترتيب كل شيء. وفي هذه الأثناء، يستمر الجدل حول ما يعتبر الوقت "الحقيقي".

هنا على الأرض، نميل إلى اعتبار الوقت أمرا مفروغا منه، ولا نعتبر أبدا أن الزيادات التي نقيسها نسبية تماما.

على سبيل المثال، الطريقة التي نقيس بها أيامنا وسنواتنا هي في الواقع نتيجة لبعد كوكبنا عن الشمس، والوقت الذي يستغرقه للدوران حولها، وللدوران حول محوره. وينطبق الشيء نفسه على الكواكب الأخرى في نظامنا الشمسي. بينما نحن أبناء الأرض نحسب اليوم خلال 24 ساعة من الفجر حتى الغسق، فإن طول يوم واحد على كوكب آخر يختلف بشكل كبير. في بعض الحالات، تكون قصيرة جدًا، بينما في حالات أخرى، يمكن أن تستمر لأكثر من عام.

يوم عطارد:

عطارد هو الكوكب الأقرب إلى شمسنا، ويتراوح بعده بين 46,001,200 كيلومتر عند الحضيض (أقرب مسافة إلى الشمس) إلى 69,816,900 كيلومتر عند الأوج (الأبعد). يستغرق عطارد 58.646 يومًا أرضيًا للدوران حول محوره، مما يعني أن اليوم الواحد على عطارد يستغرق حوالي 58 يومًا أرضيًا من الفجر حتى الغسق.

ومع ذلك، يستغرق عطارد 87,969 يومًا أرضيًا فقط للدوران حول الشمس مرة واحدة (المعروفة أيضًا باسم الفترة المدارية). وهذا يعني أن السنة على عطارد تعادل 88 يومًا أرضيًا تقريبًا، وهذا بدوره يعني أن السنة الواحدة على عطارد تدوم 1.5 يوم عطارد. علاوة على ذلك، فإن المناطق القطبية الشمالية لعطارد تكون في الظل باستمرار.

ويرجع ذلك إلى ميله المحوري البالغ 0.034 درجة (مقارنة بميل الأرض البالغ 23.4 درجة)، مما يعني أن عطارد لا يواجه تغيرات موسمية شديدة، مع استمرار النهار والليل لعدة أشهر، اعتمادًا على الموسم. يكون الجو مظلمًا دائمًا عند قطبي عطارد.

يوم على كوكب الزهرة:

يُعرف كوكب الزهرة أيضًا باسم "توأم الأرض"، وهو ثاني أقرب كوكب إلى شمسنا - ويتراوح بعده بين 107,477,000 كيلومتر عند الحضيض الشمسي و108,939,000 كيلومتر عند الأوج. ولسوء الحظ، فإن كوكب الزهرة هو أيضًا أبطأ كوكب، وهي حقيقة واضحة عندما تنظر إلى قطبيه. في حين أن الكواكب في النظام الشمسي شهدت التسطيح عند القطبين بسبب سرعة دورانها، فإن كوكب الزهرة لم ينجو من ذلك.

يدور كوكب الزهرة بسرعة 6.5 كم/ساعة فقط (مقارنة بالسرعة العقلانية للأرض البالغة 1670 كم/ساعة)، مما ينتج عنه فترة دوران فلكية تبلغ 243.025 يومًا. من الناحية الفنية، هذا هو سالب 243.025 يومًا، نظرًا لأن دوران كوكب الزهرة تراجعي (أي يدور في الاتجاه المعاكس لمساره المداري حول الشمس).

ومع ذلك، لا يزال كوكب الزهرة يدور حول محوره خلال 243 يومًا أرضيًا، أي تمر أيام عديدة بين شروق الشمس وغروبها. قد يبدو هذا غريبًا حتى تعلم أن السنة الزهرية الواحدة تدوم 224,071 يومًا أرضيًا. نعم، يستغرق كوكب الزهرة 224 يومًا لإكمال دورته المدارية، لكنه يستغرق أكثر من 243 يومًا للانتقال من الفجر إلى الغسق.

وبالتالي، فإن يوم كوكب الزهرة الواحد يزيد قليلاً عن سنة كوكب الزهرة! من الجيد أن كوكب الزهرة لديه أوجه تشابه أخرى مع الأرض، لكن من الواضح أنها ليست دورة يومية!

يوم على الأرض:

عندما نفكر في اليوم على الأرض، فإننا نميل إلى التفكير فيه على أنه مجرد 24 ساعة. في الحقيقة، تبلغ فترة الدوران الفلكي للأرض 23 ساعة و56 دقيقة و4.1 ثانية. لذا فإن اليوم الواحد على الأرض يعادل 0.997 يومًا أرضيًا. إنه أمر غريب، ولكن مرة أخرى، يفضل الناس البساطة عندما يتعلق الأمر بإدارة الوقت، لذلك قمنا بالتقريب.

وفي الوقت نفسه، هناك اختلافات في طول اليوم الواحد على الكوكب حسب الموسم. بسبب الميل محور الأرضفإن كمية ضوء الشمس المستلمة ستختلف في بعض نصفي الكرة الأرضية. معظم حالات مشرقةتحدث في القطبين، حيث يمكن أن يستمر النهار والليل لعدة أيام وحتى أشهر، حسب الموسم.

في القطبين الشمالي والجنوبي خلال فصل الشتاء، يمكن أن تستمر ليلة واحدة لمدة تصل إلى ستة أشهر، والمعروفة باسم " ليلة قطبية" وفي الصيف، سيبدأ ما يسمى بـ"اليوم القطبي" في القطبين، حيث لا تغرب الشمس لمدة 24 ساعة. الأمر في الواقع ليس بهذه البساطة التي أود أن أتخيلها.

يوم على المريخ:

في كثير من النواحي، يمكن أيضًا أن يُطلق على المريخ اسم "توأم الأرض". أضف التغيرات الموسمية والماء (وإن كان متجمدًا) إلى الغطاء الجليدي القطبي، وسيصبح اليوم على المريخ قريبًا جدًا من اليوم على الأرض. يقوم المريخ بدورة واحدة حول محوره خلال 24 ساعة.
37 دقيقة و 22 ثانية. وهذا يعني أن اليوم الواحد على المريخ يعادل 1.025957 يومًا أرضيًا.

الدورات الموسمية على المريخ تشبه دوراتنا على الأرض، أكثر من أي كوكب آخر، وذلك بسبب ميله المحوري البالغ 25.19 درجة. ونتيجة لذلك، تشهد الأيام المريخية تغيرات مماثلة مع الشمس، التي تشرق مبكرا وتغرب في أواخر الصيف والعكس في الشتاء.

ومع ذلك، فإن التغيرات الموسمية تستمر مرتين على المريخ بسبب وجود الكوكب الأحمر عليه مسافة أكبرمن الشمس. وينتج عن ذلك سنة مريخية تدوم ضعف سنة الأرض - 686.971 يومًا أرضيًا أو 668.5991 يومًا مريخيًا، أو سول.

يوم على كوكب المشتري:

ونظرًا لكونه أكبر كوكب في النظام الشمسي، فمن المتوقع أن يكون اليوم على كوكب المشتري طويلًا. ولكن، كما اتضح، فإن اليوم على كوكب المشتري يستمر رسميًا 9 ساعات و55 دقيقة و30 ثانية فقط، وهو أقل من ثلث طول يوم الأرض. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن العملاق الغازي يتمتع بسرعة دوران عالية جدًا تبلغ حوالي 45300 كم / ساعة. هذه السرعه العاليهيعد الدوران أيضًا أحد أسباب تعرض الكوكب لمثل هذه العواصف القوية.

لاحظ استخدام كلمة رسمي. منذ كوكب المشتري ليس كذلك صلب، له الغلاف الجوي العلوييتحرك بسرعة مختلفة عن سرعته عند خط الاستواء. التدوير في الأساس الجو القطبيكوكب المشتري أسرع بـ 5 دقائق من الغلاف الجوي الاستوائي. ولهذا السبب، يستخدم علماء الفلك ثلاثة أطر مرجعية.

يستخدم النظام I في خطوط العرض من 10° شمالاً إلى 10° جنوباً، حيث تبلغ فترة دورانه 9 ساعات و50 دقيقة و30 ثانية. ويطبق النظام الثاني على كافة دوائر العرض شمالها وجنوبها، حيث تبلغ مدة الدوران 9 ساعات و55 دقيقة و40.6 ثانية. يتوافق النظام III مع دوران الغلاف المغناطيسي للكوكب، ويتم استخدام هذه الفترة من قبل IAU وIAG لتحديد الدوران الرسمي لكوكب المشتري (أي 9 ساعات و44 دقيقة و30 ثانية).

لذا، إذا كان بإمكانك نظريًا الوقوف على سحب أحد الكواكب الغازية العملاقة، فسوف ترى شروق الشمس أقل من مرة واحدة كل 10 ساعات عند أي خط عرض لكوكب المشتري. وفي عام واحد على كوكب المشتري، تشرق الشمس حوالي 10476 مرة.

يوم في زحل:

وضع زحل مشابه جدًا لكوكب المشتري. على الرغم من حجم كبيروتقدر سرعة دوران الكوكب بـ 35.500 كم/ساعة. تستغرق الدورة الفلكية الواحدة لزحل حوالي 10 ساعات و33 دقيقة، مما يجعل يومًا واحدًا على زحل أقل من نصف يوم أرضي.

تعادل الفترة المدارية لزحل 10,759.22 يومًا أرضيًا (أو 29.45 سنة أرضية)، وتدوم السنة حوالي 24,491 يومًا زحليًا. ومع ذلك، مثل كوكب المشتري، يدور الغلاف الجوي لزحل بسرعات مختلفة اعتمادًا على خط العرض، مما يتطلب من علماء الفلك استخدام ثلاثة أطر مرجعية مختلفة.

يغطي النظام الأول المناطق الاستوائية للقطب الاستوائي الجنوبي والحزام الاستوائي الشمالي، ومدته 10 ساعات و14 دقيقة. ويغطي النظام الثاني جميع خطوط العرض الأخرى لزحل، باستثناء الشمالية و القطبين الجنوبيينمدة الدوران 10 ساعات و38 دقيقة و25.4 ثانية. يستخدم النظام III الانبعاثات الراديوية لقياس معدل الدوران الداخلي لزحل، مما أدى إلى فترة دوران تبلغ 10 ساعات و39 دقيقة و22.4 ثانية.

وباستخدام هذه الأنظمة المختلفة، حصل العلماء على بيانات مختلفة من زحل على مر السنين. على سبيل المثال، أشارت البيانات التي تم الحصول عليها خلال الثمانينات من خلال بعثتي فوييجر 1 و2 إلى أن اليوم على كوكب زحل يبلغ 10 ساعات و45 دقيقة و45 ثانية (±36 ثانية).

وفي عام 2007، تمت مراجعة هذا من قبل الباحثين في قسم علوم الأرض والكواكب والفضاء بجامعة كاليفورنيا، مما أدى إلى التقدير الحالي وهو 10 ساعات و33 دقيقة. كما هو الحال مع كوكب المشتري، تنبع مشكلة القياسات الدقيقة من حقيقة أن الأجزاء المختلفة تدور بسرعات مختلفة.

يوم في أورانوس:

ومع اقترابنا من أورانوس، أصبحت مسألة المدة التي يستغرقها اليوم أكثر تعقيدًا. من ناحية أخرى، يتمتع الكوكب بفترة دوران فلكية تبلغ 17 ساعة و14 دقيقة و24 ثانية، أي ما يعادل 0.71833 يوم أرضي. وبالتالي، يمكننا القول أن اليوم على أورانوس يدوم تقريبًا مثل اليوم على الأرض. سيكون هذا صحيحًا لولا الميل الشديد لمحور هذا العملاق الغازي الجليدي.

مع ميل محوري قدره 97.77 درجة، يدور أورانوس بشكل أساسي حول الشمس من جانبه. وهذا يعني أن شماله أو جنوبه يشير مباشرة نحو الشمس في أوقات مختلفة خلال فترته المدارية. وعندما يحل الصيف عند قطب واحد، تشرق الشمس باستمرار هناك لمدة 42 عامًا. عندما يبتعد نفس القطب عن الشمس (أي أن فصل الشتاء على أورانوس)، سيكون هناك ظلام لمدة 42 عامًا.

لذلك يمكننا القول أن اليوم الواحد على كوكب أورانوس، من شروق الشمس إلى غروبها، يستمر لمدة 84 عامًا! وبعبارة أخرى، يستمر يوم واحد على أورانوس لمدة سنة واحدة.

أيضًا، كما هو الحال مع العمالقة الغازية/الجليدية الأخرى، يدور أورانوس بشكل أسرع عند خطوط عرض معينة. لذلك، في حين أن دوران الكوكب عند خط الاستواء، حوالي 60 درجة جنوبًا، يبلغ 17 ساعة و14.5 دقيقة، فإن المعالم المرئية للغلاف الجوي تتحرك بشكل أسرع بكثير، حيث تكمل دورة كاملة خلال 14 ساعة فقط.

يوم على نبتون:

وأخيرا، لدينا نبتون. وهنا أيضًا يكون قياس يوم واحد أكثر تعقيدًا إلى حد ما. على سبيل المثال، تبلغ فترة دوران نبتون الفلكية حوالي 16 ساعة و6 دقائق و36 ثانية (ما يعادل 0.6713 يومًا أرضيًا). ولكن بسبب أصله الغازي/الجليدي، فإن أقطاب الكوكب تستبدل بعضها البعض بشكل أسرع من خط الاستواء.

مع الأخذ في الاعتبار أن سرعة الدوران حقل مغناطيسيالكواكب 16.1 ساعة، وتدور المنطقة الاستوائية حوالي 18 ساعة. وفي الوقت نفسه، تدور المناطق القطبية خلال 12 ساعة. هذا الدوران التفاضلي أكثر سطوعًا من أي كوكب آخر في النظام الشمسي، مما يؤدي إلى قص الرياح العرضية القوية.

بالإضافة إلى ذلك، يؤدي الميل المحوري للكوكب بمقدار 28.32 درجة إلى تغيرات موسمية مماثلة لتلك الموجودة على الأرض والمريخ. تعني الفترة المدارية الطويلة لنبتون أن الموسم يستمر لمدة 40 سنة أرضية. ولكن بما أن ميله المحوري مشابه لميل الأرض، فإن التغير في طول يومه خلال عامه الطويل ليس شديدًا.

كما ترون من هذا ملخصوفيما يتعلق بالكواكب المختلفة في نظامنا الشمسي، فإن طول اليوم يعتمد كليًا على إطارنا المرجعي. بالإضافة إلى ذلك، تختلف الدورة الموسمية اعتمادًا على الكوكب المعني والمكان الذي يتم فيه أخذ القياسات على الكوكب.

الوقت هو أهم فئة فلسفية وعلمية وعملية. لقد أثار اختيار طريقة قياس الوقت اهتمام الإنسان منذ العصور القديمة، عندما بدأت الحياة العملية ترتبط بفترات ثورة الشمس والقمر. على الرغم من حقيقة أن الساعة الأولى، الساعة الشمسية، ظهرت منذ ثلاثة آلاف ونصف قبل الميلاد، إلا أن هذه المشكلة تظل معقدة للغاية. في كثير من الأحيان، فإن الإجابة على أبسط سؤال يتعلق به، على سبيل المثال، "كم عدد الساعات الموجودة في اليوم" ليست بهذه البساطة.

تاريخ حساب الوقت

إن تناوب أوقات النهار المضيئة والمظلمة، وفترات النوم واليقظة، والعمل والراحة، بدأ يعني مرور الوقت بالنسبة للناس في الماضي. العصور البدائية. كل يوم تتحرك الشمس عبر السماء نهارا، من شروق الشمس إلى غروبها، ويتحرك القمر ليلا. ومن المنطقي أن الفترة بين المراحل المتطابقة لحركة النجوم أصبحت وحدة حساب الوقت. يتشكل الليل والنهار تدريجيًا في يوم واحد - وهو المفهوم الذي يحدد تغيير التاريخ. على أساسها، ظهرت وحدات زمنية أقصر - الساعات والدقائق والثواني.

لأول مرة، بدأوا في تحديد عدد الساعات الموجودة في اليوم في العصور القديمة. أدى تطور المعرفة في علم الفلك إلى حقيقة أن النهار والليل بدأا ينقسمان إلى فترات متساوية مرتبطة بصعود بعض الأبراج إلى خط الاستواء السماوي. واعتمد اليونانيون نظام الأعداد الستيني من السومريين القدماء، الذين اعتبروه الأكثر عملية.

لماذا 60 دقيقة و 24 ساعة؟

لحساب شيء ما رجل قديملقد استخدمت ما هو عادة في متناول اليد دائمًا - أصابعي. هذا هو المكان الذي ينشأ فيه نظام الأرقام العشرية المعتمد في معظم البلدان. وهناك طريقة أخرى تعتمد على كتائب الأصابع الأربعة من كف اليد اليسرى المفتوحة، وقد وصلت إلى ذروتها في مصر وبابل. وفي ثقافة وعلم السومريين وشعوب بلاد ما بين النهرين الأخرى، أصبح الرقم 60 مقدسا، وفي كثير من الحالات، فإن وجود العديد من المقسومات، أحدها هو 12، جعل من الممكن تقسيمه دون باقي.

المفهوم الرياضي لعدد الساعات الموجودة في اليوم نشأ في اليونان القديمة. أخذ اليونانيون في وقت ما في الاعتبار ساعات النهار فقط في التقويم وقسموا الوقت من شروق الشمس إلى غروبها إلى اثنتي عشرة فاصل زمني متساوٍ. ثم فعلوا الشيء نفسه مع الليل، مما أدى إلى تقسيم النهار إلى 24 جزءًا. عرف العلماء اليونانيون أن طول النهار يتغير على مدار العام، لذلك كانت هناك ساعات ليلا ونهارا لفترة طويلة، والتي كانت هي نفسها فقط في أيام الاعتدال.

ومن السومريين، اعتمد اليونانيون أيضًا تقسيم الدائرة إلى 360 درجة، وعلى أساسه تم وضع نظام للإحداثيات الجغرافية وتقسيم الساعة إلى دقائق (minuta prima (باللاتينية) - "الجزء الأول المختصر" (من السومريين) ساعة)) والثواني (secunda divisio (لاتينية)) تم تطويرها. - "القسم الثاني" (من الساعة)).

يوم مشمس

معنى اليوم فيما يتعلق بتفاعل الأجرام السماوية هو الفترة الزمنية التي تقوم خلالها الأرض بدورة كاملة حول محور دورانها. عادة ما يقدم علماء الفلك عدة توضيحات. إنهم يميزون الأيام الشمسية - يتم حساب بداية ونهاية الثورة من خلال موقع الشمس في نفس النقطة على الكرة السماوية - ويقسمونها إلى صحيح ومتوسط.

ومن المستحيل الجزم، حتى الثانية، بعدد الساعات الموجودة في اليوم الواحد، والتي تسمى بالساعات الشمسية الحقيقية، دون تحديد تاريخ محدد. خلال العام، تتغير مدتها بشكل دوري لمدة دقيقة تقريبا. ويرجع ذلك إلى المسار غير المستوي والمعقد لحركة النجم على طول الكرة السماوية - يبلغ ميل محور دوران الكوكب حوالي 23 درجة بالنسبة لمستوى خط الاستواء السماوي.

يمكننا أن نقول بشكل أكثر أو أقل دقة عدد الساعات والدقائق الموجودة في اليوم الواحد، وهو ما يسميه الخبراء متوسط ​​الطاقة الشمسية. هذه هي تلك المعتادة المستخدمة في الحياة اليوميةفترات تقويمية تحدد تاريخًا محددًا. ويعتقد أن مدتها ثابتة، فهي بالضبط 24 ساعة، أو 1440 دقيقة، أو 86400 ثانية. لكن هذا البيان مشروط. ومن المعروف أن سرعة دوران الأرض تتناقص (يطول اليوم بمقدار 0.0017 ثانية لكل مائة عام). وتتأثر شدة دوران الكوكب بتفاعلات الجاذبية الكونية المعقدة والعمليات الجيولوجية التلقائية داخله.

يوم فلكي

المتطلبات الحديثة للحسابات في المقذوفات الفضائية والملاحة وما إلى ذلك هي أن مسألة عدد الساعات التي يستمرها اليوم تتطلب حلاً بدقة نانوثانية. ولهذا الغرض، يتم اختيار نقاط مرجعية أكثر استقرارًا من الأجرام السماوية القريبة. إذا قمت بحساب الدورة الكاملة للكرة الأرضية، مع الأخذ في الاعتبار اللحظة الأولية لموقعها بالنسبة إلى نقطة الاعتدال الربيعي، فيمكنك الحصول على طول اليوم، الذي يسمى فلكي.

يحدد العلم الحديث بالضبط عدد الساعات الموجودة في اليوم الذي يحمل الاسم الجميل للساعات الفلكية - 23 ساعة و 56 دقيقة و 4 ثوانٍ. علاوة على ذلك، في بعض الحالات يتم تحديد مدتها بشكل أكبر: العدد الحقيقي للثواني هو 4.0905308333. لكن هذا المقياس من التحسين غير كافٍ أيضًا: فثبات النقطة المرجعية يتأثر بعدم انتظام الحركة المدارية للكوكب. لاستبعاد هذا العامل، يتم تحديد أصل خاص للتقويم الفلكي مرتبط بمصادر الراديو خارج المجرة.

الوقت والتقويم

تم اعتماد النسخة النهائية لتحديد عدد الساعات في اليوم، وهي قريبة من النسخة الحديثة روما القديمةمع إدخال التقويم اليولياني. على عكس النظام اليوناني القديم لحساب الوقت، تم تقسيم اليوم إلى 24 فترة زمنية متساوية، بغض النظر عن الوقت من اليوم أو الموسم.

تستخدم الثقافات المختلفة تقاويمها الخاصة، والتي تحتوي على أحداث محددة، غالبًا ما تكون ذات طبيعة دينية، كنقطة بداية. لكن متوسط ​​طول اليوم الشمسي هو نفسه في جميع أنحاء الأرض.