Csillagidô, világidô, zónaidô

A nappalok és éjszakák váltakozása a Föld tengelyforgása és Nap körüli keringése következtében jön létre. A csillagidô fogalma pusztán a Föld tengely körüli forgásához kapcsolódik, és az idônek olyan mértéke, melyre vonatkoztatva a Föld egyenletes szögsebességgel forog. Egy csillagnap valamely csillag két, egymás utáni delelése között telik el, és a csillagidô-másodperc a csillagnap 86 400-ad része. Definíció szerint az Ekliptika és az égi egyenlítô egyik metszéspontjának, a tavaszpontnak az óraszöge adja a csillagidô számszerû értékét. A csillagidô ismert koordinátájú csillagok meridián-átmeneteinek (deleléseinek) észlelése útján egyszerûen és nagy pontossággal meghatározható (2. ábra).

A csillagidô és az efemeris idô között lényegi különbség van. Efemeris idôben mérve a bolygómozgások az égimechanikai egyenleteknek megfelelôen zajlanak le, ezzel szemben csillagidô hasznátata esetén véletlenszerû, periodikus és szekuláris eltéréseket mutatnak. Ennek oka az, hogy a dagálysúrlódás következtében a Föld forgása kismértékben bár, de lassul, továbbá a bolygónk felszínén és belsejében végbemenô hosszú távú, szezonális, valamint véletlenszerû tömegáthelyezôdések miatt tehetetlenségi nyomatéka változik. A szekuláris lassulás következtében - melyet a földtörténeti korszakokon keresztül pl. a korallok napi növedékvonalai segítségével nyomon követhetünk - a nap 100 évenként 0,0016 másodperccel hosszabbodik, a szezonális változások évente 0,1 s-ot tesznek ki, míg az irreguláris változások amplitúdója általában néhány századmásodperc.

2. ábra. A csillagidô (s) az ismert rekta-
szcenziójú (a) csillagok (C) óraszögének (t)
mérése útján az s=a+t összefüggésbôl
határozbató meg (P az északi égi pólust,
g pedig a tavaszpontot jelöli.
De az égi egyenlítô délpontja)
3. ábra. A csillagidô-, a valódi napidô-
és a középidô-eltérések szemléltetése

A mindennapi élet azonban nem a csillagok, hanem a Nap látszólagos mozgásához igazodik. Ez mind a Föld forgását (melynek származéka a csillagidô), mind pálya menti keringését (ehhez kapcsolt az efemeris idô) tartalmazza. A valódi szoláris vagy napidôt a Nap középpontjának óraszögeként definiáljuk. A szoláris nap az az idôtartam, amely a Nap középpontjának két, egymás utáni delelése között telik el. Minthogy a Föld tengelyforgásával azonos értelemben végzi keringését a Nap körül, és ezért a Nap rektaszcenziója állandóan nô (3. ábra), az s=a+t összefüggésbôl következik, hogy a Nap két egymást követô delelése között a csillagnapnál hosszabb idô múlik el.

4. ábra. Az idôegyenlet és a Nap dekli-
nációja évi változásának kombinálása
útján kapott nomogram az ún. ana-
lemma (képünkön pontozott vonal-
lal jelölve), melyet régebbi térképeken
és földgömbökön gyakran feltüntettek.
A vízszintes skálát rendszerint
idôpercekben, a függôlegest pedig
fokokban adják meg

Kézenfekvônek látszana óráinkat a Nap járásához igazítani, csakhogy mivel a földpálya alakja a körtôl eltér, és az ekliptika nem esik egybe az égi egyenlítôvel, központi égitestünk rektaszcenziója és óraszöge egyenetlenül változik. Így a Nap látszólagos mozgása által adott valódi napidô pontos idômérésre célszerûtlen. Ezért a középszoláris vagy röviden középidôt az ún. középekvatoriális Nap[1] óraszögeként definiálták. A valódi napidô és a középidô különbségét idôegyenletnek nevezzük. Az év során elôforduló legnagyobb eltérés 16 perc (4. ábra).

Mint már emlitettük, a középnap hosszabb, mint a csillagnap. Közelítôleg

A középidô nagy hátránya, hogy a Föld forgásának véletlenszerû egyenetlenségei következtében nem lehet pontosan átszámítani a csillagidôre, és így egyedül csillagátmenetek segítségével sem határozható meg. (Pedig azok jóval kisebb középhibával mérhetôk, mint a Nap delelései.) A közönségesen használt polgári idô éppen ezért egy empirikus transzformációs képlet segítségével közvetlenül a csillagidô (és nem a középidô) származéka. A formula lényegében az efemeris és a csillagidô közötti aktuális eltérést tartalmazza, és csak észlelések útján határozható meg. Miután az ember életritmusa szempontjából az az elônyôsebb, ha a dátumok éjfélkor és nem délben változnak, a polgári idô (bizonyos korrekcióktól eltekintve) 12 órával a középidô elôtt jár. Megállapodás szerint a greenwichi meridián (0o földrajzi hosszúság) polgári ideje a világidô.[2] Az efemeris idô (ET) és a világidô (UT) különbségét nemzetközileg DTvel jelöljük: DT=ET-UT (Az idén +63 másodpercet tesz ki, és az utóbbi években évi 1 másodperccel növekszik.)

Láttuk, hogy a polgári idô közvetlen összefüggésben van a csillagidôvel. Ebbôl nyilvánvaló, hogy a földrajzi hosszúság ismeretében a világidô helyi észlelésekbôl is kiszámítható. Az ily módon kapott világidôt UT0-val jelöljük. A pólusingadozás (és egyéb kisebb effektusok) következtében ennek értéke az észlelési hely és idô függvénye.

Megfelelôen felszerelt obszervatóriumok átfogó hálózata segítségével a pólusok pillanatnyi földrajzi helyzete folyamatosan követhetô. Ha az UT0-idôket világszerte a pólusingadozás figyelembevételével korrigáljuk, és kiegyenlítést végzünk, az obszervatóriumok elhelyezkedésétôl már független világidôt, az ún. UT1-idôt kapjuk, amely végsô soron a Föld valódi forgásának és keringésének származéka.

Dinamikai célokra (pl. a természetes vagy mesterséges égitestek pályaszámításával kapcsolatban) UT1 pontossága még mindig elégtelen, mivel tartalmaza a Föld forgási szögsebességének egyenetlenségeit. Ezek a változások magukban foglalnak egy évszaktól függô tagot, amelynek periódusa és amplitúdója elegendôen állandó ahhoz, hogy elôre számításba vehessük. UT1-et a szezonális változások beszámításával tovább javítva kapjuk UT2-t, amely jelenleg a Föld forgására alapozható legegyenletesebb idôskála. Véletlenszerû változásai (efemeris idôben mérve) ritkán haladják meg az 5 ms-ot.

UT0 a pólusingadozásokat követô obszervatóriumokon kívül nehezen elérhetô, és ma már leginkább csak olyan csillagászati számításoknál alkalmazzák, ahol a távcsô helyzetének földrajzi hosszúsága igen fontos, szélességi ingadozásai viszont nem lényegesek. Egyébként - a pólusingadozás figyelembevételével - UT1 használandó. UT2 gyakorlatilag ma már nem hozzáférhetô. A nemzetközileg szinkronizált atomórák megjelenése következtében feleslegessé vált, és egyre inkább csak történelmi jelentôsége van.

Ha mindennapi életünkben használt óráinknak mindenütt pontosan a helyi polgári idôt kellene mutatniuk, akkor nyugatról keletre vagy keletrôl nyugatra való utazás esetén mutatóikat folyamatosan tovább kellene igazítani. Ennek elkerülésére bevezették a zónaidôt. A Föld felszínét nagyjából hosszúsági körökkel határolt zónákra osztották fel, figyelembevéve az országhatárokat. A zónákon belül (szélességük 15o=1 óra) a zóna középvonalának helyi idejét használjuk. A zónahatáron áthaladva óránkat egy órával elôbbre vagy hátrább kell állítani aszerint, hogy keletre vagy nyugatra haladunk.

Államigazgatási, energiatakarékossági és egyéb gyakorlati okokból a zónaidôt rendeleti úton egy-két órával megváltoztathatják (dekretális idô). Így járnak el pl. az ún. nyári idôszámítás bevezetésekor. Az Európai Unióra vonatkozó (de Magyarországon is alkalmazott) megállapodás értelmében a nyári idôszámítás 1996-ban március 31-étôl október 27-éig, 1997-ben március 30-ától október 26-áig, azaz március utolsó vasárnapján 01 órától az október negyedik szombatját követô 01 óráig (UT) terjedt.

Az idômérés elvi alapjai Efemeris idô Atomidô Glosszárium


Jegyzetek

1. Az elsô lépésként bevezetett fiktív középekliptikai Nap állandó szögsebességgel ugyanannyi idô alatt járja körül az ekliptikát, mint a valódi Nap, és egybeesik vele a perihéliumátmenet idôpontjában. Ámde az egymást követô delelések közötti idôtartam még ennél a fiktív Napnál sem állandó, hiszen az Egyenlítô és az ekliptika 23,5o-ot zárnak be egymással, így (az Egyenlítôn mért) rektaszcenziója egyenetlenül változik. Ezért definiálták a középekvaroriális Napot, amely már az égi egyenlítô mentén mozog állandó szögsebességgel, és mindig ugyanakkor van a tavaszpontban, mint a középekliptikai Nap.

2. A világidô angol megfelelôje: Universal Time (UT). A megnevezés általános elterjedtsége ellenére az angolszász közlekedési és navigációs publikációk még ma is gyakran Greenwich Mean Time-ként (GMT) említik.


Természet Világa, 128. évf. 11. sz. 1997. november, 485-490. o.
http://www.kfki.hu/chemonet/TermVil/
http://www.ch.bme.hu/chemonet/TermVil/


Vissza a tartalomjegyzékhez