Материал: UMK_Umumiy_astronomiya_Fizika

5-Ma’ruza. Vaqt va uni o’lchash. Mahalliy, poyas, dekret va yozgi vaqtlar.

§ 1.8. Vaqtni kuzatuvdan aniqlash usullari

Vaqtni o’lchash Yerning o’z o’qi va Quyosh atrofida aylanishlari yordamida yoki atom soatlari asosida o’lchanadi. Bu yerda biz Yerning harakati bilan bog’liq bo’lgan yulduz hamda Quyosh vaqtlari to’g’risida to’xtalamiz.

Siderik vaqtini biz bahorgi tengkunlik vaqti nuqtasining soat burchagi deb ifodalaymiz. Bu yerda asosiy birlik sifatida siderik sutka, ya'ni bahorgi tengkunlik nuqtasining ikkita ketma-ket yuqori kul`minatsiya orasidagi vaqt xizmat qilishi mumkin. Bir siderik sutka o'tganda osmon sferasi hamma yulduzlar kuzatuvchiga nisbatan avvalgi holatiga qaytadi. Yer aylanishi qay darajada doimiy bo'lsa, siderik sutkaning kechish tezligi ham shu darajada doimiy bo'ladi.

Yerning o‘z o‘qi atrofida bir marta to‘la aylanib chiqish vaqti astronomiyada vaqt birligi qilib olinadi. Yerning o‘z o‘qi atrofida aylanishi, osmonni sutkalik ko‘rinma aylanishida o‘z aksini topganidan, vaqt birligi - sutka sifatida, osmon sferasining bir marta to‘la aylanib chiqish vaqti olinadi. Vaqtni qaysi osmon jismiga qarab aniqlanishiga ko‘ra, u yulduz yoki Quyosh vaqtiga bo‘linadi.

Ta’rif. Yulduz vaqti deb, bahorgi tengkunlik nuqtasining yuqori kulminatsiya nuqtasidan ketib, osmonning ma’lum bir nuqtasiga borguncha ketgan vaqtni yulduz sutkasi ulushlarida ifodalanganiga aytiladi hamda s harfi bilan belgilanadi. Yulduz sutkasi deb, bahorgi tengkunlik nuqtasiniig ikki marta ketma-ket yuqori (yoki quyi) kulminatsiya nuqtasidan o‘tishi uchun ketgan vaqtga aytiladi. Yuqoridagi ta’rifdan ko‘rinishicha, yulduz vaqti bahorgi tengkunlik nuqtasining soat burchagiga teng bo‘ladi, ya’ni s=t_ (1.13-rasm). Yulduz vaqti yulduz soatlari orqali aniqlanadi. Bu soatlar, qo‘llaniladigan Quyosh soatlaridan farq qilib, sutkasining uzunligi 23^h56^m4^s ga, ya’ni Yerning o‘z o‘qi atrofida to‘la aylanish vaqtiga teng bo‘ladi.

1.13 – rasm.

Kuzatishlardan samoda bahorgi tengkunlik nuqtasi birorta yulduz bilan ustma-ust tushmaganidan uni osonlikcha topib bo‘lmaydi. Demak, uning soat burchagini ham oddiy usullarda o‘lchashning imkoni bo‘lmaydi. Shuning uchun ham yulduz vaqtini topishda yulduzlarning bahorgi tengkunlik nuqtasi bilan bog‘lanishini ( - to‘g‘ri chiqishlari orqali) e’tiborga olib ish ko‘riladi. -nuqtasining soat burchagi (yulduz vaqti) istalgan yulduzning soat burchagi (t_*) bilan uning to‘g‘ri chiqishining (_*) yig‘indisidan iborat bo‘ladi, ya’ni

s= t_=_*+ t_* (1.1)

Agar bu ifoda orqali yulduz vaqti aniqlanmoqchi bo‘lgan yoritgich yuqori kulminatsiyada bo‘lsa (t_*=0), u xolda s=_*, u quyi kulminatsion nuqtada bo‘lganda esa yulduz vaqti s=_*+12^h bo‘ladi.

Astronomik kuzatishlar uchun asosan yulduz vaqti ishlatilib, yoritgichlarning aniq o‘rinlarini topishda, ayniqsa ularni to‘g‘ri chiqishlarini aniqlashda muhim o‘rin tutadi.

Kundalik hayotimizda esa, yulduz vaqtini ishlatish noqulaylik tug‘diradi, chunki yulduz sutkasi, Quyosh sutkasi uzunligidan kichik bo‘lganidan yulduz sutkasining boshi kunlar o‘tishi bilan siljib kunduz va kechaning turli vaqtlariga to‘g‘ri kelaveradi. Shunga ko‘ra turmushda Quyosh sutkasidan foydalaniladi. Quyosh yulduzlar qatori sutkalik harakatda ishtirok qilish bilan birga, yulduzlar fonida ekliptika bo‘ylab yillik ko‘rinma harakatda xam ishtirok qilganligi tufayli uning vaqtini aniqlash, ma’lum qiyinchilik bilan kechadi.

Quyosh markazining quyi kulminatsiya nuqtasidan ketib osmonning ma’lum bir nuqtasiga borguncha ketgan vaqtni haqiqiy quyosh sutkalari ulushlarida ifodalanganiga haqiqiy quyosh vaqti deyiladi. Haqiqiy quyosh sutkasi deb, Quyosh markazining ketma-ket ikki marta yuqori (yoki quyi) meridiandan o‘tishi uchun ketgan vaqtga aytiladi. Haqiqiy quyosh vaqti ma’lum Yer meridiani uchun ushbu

T_=t_+12^h (1.2)

ifodadan topiladi, bu erda t_- Quyoshning soat burchagi. Quyoshning ekliptika bo‘ylab yillik siljishi, uning sutkalik ko‘rinma harakatiga qarama-qarshi yo‘nalganligi tufayli, Quyosh sutkasining uzunligi, yulduz sutkasidan, bir sutka davomida ekliptika bo‘ylab quyoshning siljish kattaligi (s) ning osmon ekvatoriga proeksiyasi (t) qadar ortiq bo‘ladi (1.16 – rasm).

1.14 – rasm. Ekliptika va ekvator yoylari orasidagi farq

Ekliptika bo‘ylab Quyoshning ko‘rinma xarakati bir tekis bo‘lmaganligi tufayli (bunga sabab Yerning Quyosh atrofidagi haqiqiy harakatining bir tekis emasligidadir), s ning kattaligi yilning turli fasllarida turlichadir, binobarin, uning ekvatorga proeksiyasi bo‘lgan t ham o‘zgarmas bo‘lmagan kattalikdir. Natijada ma’lum bo‘ladiki, Quyosh sutkasining uzunligi ham o‘zgaruvchan kattalikdir. Shuningdek ekliptikaning osmon ekvatoriga og‘maligi tufayli agar Quyosh, bahorgi yoki kuzgi teng kunlik nuqtalari yaqinidan o‘tayotgan bo‘lsa, t<s bo‘ladi. Agar Quyosh, eslatilgan nuqtalardan 90⁰ narida yotgan nuqtalar (qishki va yozgi Quyosh turishi nuqtalari) yaqinidan o‘tayotgan bo‘lsa (1.14-rasm), u holda t>s bo‘ladi. Demak, bundan ko‘rinadiki, garchi Quyosh ekliptika bo‘ylab tekis harakatlanganida ham t ning kattaligi baribir yarim yillik davr bilan o‘zgarar ekan. Binobarin, Quyosh sutkasining uzunligi, yuqorida keltirilgan ikki sababga ko‘ra yil davomida o‘zgaruvchan kattalik bo‘lar ekan. Shuning uchun amalda haqiqiy quyosh vaqtidan foydalanib bo‘lmaydi. Shu tufayli amalda, sutkasining uzunligi doimo bir xil bo‘ladigan o‘rtacha quyosh vaqtidan foydalaniladi.

Kundalik hayotimizda aniq Quyosh vaqti bilan ish ko‘rish uchun astronomiyada harakati, haqiqiy Quyosh harakati bilan bog‘liq va sutkasining uzunligi yil davomida o‘zgarmas bo‘lgan faraziy Quyosh qabul qilingan. Bunday Quyosh yil davomida osmon ekvatori bo‘ylab bir tekis ko‘rinma harakat qilib, o‘rtacha ekvatorial Quyosh deb yuritiladi. O‘rtacha ekvatorial Quyosh, tezligi o‘zgarmas deb qabul qilingan o‘rtacha ekliptikal (ekliptika bo‘ylab harakatlanuvchi) faraziy Quyosh tezligida harakatlanib, istalgan paytda, ularning to‘g‘ri chiqishi va ekliptikal uzunlamasi, mos ravishda bir-biriga teng bo‘ladi. O‘rtacha ekvatorial Quyoshning sutkalik to‘g‘ri chiqishi orttirmasi () o‘zgarmas bo‘lib teng bo‘ladi.

O‘rtacha ekvatorial Quyoshning quyi kulminatsiya nuqtasidan ketib, osmonning ma’lum bir nuqtasiga borguncha ketgan vaqtni o‘rtacha quyosh sutkalarida ifodalanganiga o‘rtacha quyosh vaqti deyiladi. O‘rtacha quyosh sutkasi deb, o‘rtacha ekvatorial Quyoshni bir xil nomlangan kulminatsiyadan (yuqori yoki quyi) ikki marta ketma-ket o‘tishi uchun ketgan vaqt oralig‘iga aytiladi. O‘rtacha quyosh vaqti, berilgan Yer meridiani uchun ushbu ifodadan topiladi:

T_m=t_m+12^h (1.3)

bu erda t_m - o‘rtacha Quyoshning soat burchagi.

Berilgan vaqt uchun o‘rtacha va haqiqiy quyosh vaqtlari orasidagi farq  - vaqt tenglamasi deb yuritiladi, ya’ni

T_m-T_= (1.4) yoki t_m-t_= (1.5)

Ixtiyoriy paytda o‘rtacha quyosh vaqti haqiqiy quyosh vaqtiga vaqt tenglamasining qo‘shilganiga teng bo‘ladi. Demak, istalgan vaqtda haqiqiy Quyoshning soat burchagini o‘lchab va vaqt tenglamasidan foydalanib, o‘rtacha quyosh vaqtini topish mumkin bo‘ladi.

1.15-rasmda vaqt tenglamasining () yil davomida o‘zgarishi keltirilgan. Bu chiziq ikki sinusoidal grafikning algebraik yig‘indisidan iborat bo‘lib, ulardan biri (shtrix) yarim yillik davr bilan, ikkinchisi (punktir) yillik davr bilan o‘zgaradi. Yarim yillik davr bilan o‘zgaruvchi egrilik, haqiqiy va o‘rtacha quyosh vaqtlari orasidagi ekliptikaning ekvatorga og‘maligi tufayli vujudga keladigan farqni; yillik davr bilan o‘zgaruvchi egrilik esa, Quyoshning ekliptika bo‘ylab harakatining bir tekis emasligidan kelib chiqadigan farqni ifodalaydi. Vaqt tenglamasini yilning istalgan kuni uchun hisoblab chiqirish mumkin. Astronomik taqvimlarda, uning qiymatlari, Grinvich meridianining har yarim kechasi uchun jadval ko‘rinishda beriladi.

§ 1.9. Vaqt o‘lchash tizimlari

Haqiqiy quyosh vaqti ham o'rtacha vaqti haqiqiy yoki faraziy Quyoshning soat burchagiga bog'liq bo'lgan mahalliy vaqtidir. Agarda kimdir bevosita kuzatishlar orqali haqiqiy quyosh vaqtini kuzatsa va o'rtacha vaqtni hisoblasa, raqamli soat ehtimol ularning ikkalasining farqiniko'rsatishi mumkin. Buning sababi quyidagicha: biz kundalik hayotimizda mahalliy vaqtdan foydalanmaymiz, uning o'rniga biz eng yaqin joylashgan poyas vaqtidan foydalanamiz.

lgari har bir shahar o'zining mahalliy vaqtiga ega bo'lgan. Keyinchalik bir mamlakatdan boshqasiga sayohatchilarning borishidan so'ng mahalliy vaqtlar noqulay bo'lib qolgan. XIX asrning oxirida Yer 24 ta poyaslarga bo'lingan, har bir poyasning vaqti yon poyasga nisbatan bir soatga farq qiladi. Yer sathida vaqtning bir soati uzunlama bo'yicha 15° ga to'g'ri keladi. Har bir zonaning vaqti 0°,15°,…,345° uzunlamalarning biridagi mahalliy o'rtacha vaqti bilan belgilanadi. Grinvichdan o'tadigan nolinchi meridianning vaqti xalqaro vaqt – dunyo vaqti

Kuzatuvchining Yerdagi ma’lum bir punktga nisbatan yuqoridagi ta’riflar bo‘yicha aniqlagan vaqti (yulduz, haqiqiy yoki o‘rtacha quyosh vaqti) shu joy uchun mahalliy vaqtni beradi. Bahorgi tengkunlik nuqtasi () ning yoki Quyosh markazining soat burchagi, ma’lum bir Yer meridianining barcha nuqtalari uchun bir xil bo‘lganidan, maxalliy vaqt mazkur meridian bo‘ylab bir xil bo‘ladi. Agar Yer sharidagi ikki nuqtaning uzunlamalari ₁ va ₂ bo‘lib, ularning farqi  ni bersa, u xolda bu ikki punktdan sharqdagisining mahalliy vaqti ham g‘arbdagisinikidan  ga ortiq bo‘ladi, ya’ni

Yulduz vaqti uchun: s₂-s₁=₂-₁ (1.6)

Haqiqiy quyosh vaqti uchun: T_2 - T_1 =₂-₁ (1.7)

O‘rtacha quyosh vaqti uchun: T₂ - T₁ =₂-₁ (1.8)

bo‘ladi. Yerdagi ma’lum meridian uchun mahalliy vaqt, shu meridianning istalgan nuqtasidan turib, bevosita kuzatish orqali aniqlanadi.

Londonlagi Grinvich observatoriyasi orqali o‘tuvchi bosh meridianning o‘rtacha quyosh vaqti dunyo vaqti (T₀) deb yuritiladi. Yer sharidagi istalgan punktning mahalliy o‘rtacha quyosh vaqti, dunyo vaqti bilan quyidagicha bog‘lanishda bo‘ladi:

T_m = T₀+ (1.9)

bu erda  - mahalliy vaqti topilayotgan joyning geografik uzunlamasi. Dunyo vaqti ko‘pgina astronomik hodisalarning momentlarini belgilashda keng qo‘llaniladi.

Odamlarning turmushida joyning o‘z mahalliy vaqtidan foydalanish noqulayliklar keltirib chiqaradi. Sababi Yer sharida cheksiz ko‘p meridian aylanasi o‘tkazish mumkin bo‘lib, oqibatda, cheksiz ko‘p mahalliy vaqt bilan ish ko‘rishga to‘g‘ri kelardi. Bunda vaqtlar, meridianlarning bir-biridan qanchalik uzoqliklariga ko‘ra, bir-birlaridan minutlarga, sekundlarga va sekundning ulushlariga farq qilgan bo‘lardi. Shuning uchun 1884 yili vaqtni hisoblashning poyas sistemasi qabul qilingan.

Yer shari meridianlar bilan har biri 15 dan bo`lgan 24 ta soat poyasiga bo`lingan; har bir poyasdagi hamma nuqtalarda soatlar bir xil vaqtni, ya`ni poyas o`rtasidan o`tgan meridianning mahalliy vaqtini ko`rsatadi. Bu poyaslar 0 dan 23 gacha nomerlandi. Bu poyaslarni chegara chiziqlari, okean va dengizlar hamda aholi yashamaydigan joylarda aniq meridian bo‘ylab, qolgan joylarda esa, davlat ma’muriy — xo‘jalik va geografik chegaralar bo‘ylab yo‘naladi (**-rasm). Shuningdek shartli ravishda, cheksiz ko‘p meridianlardan 24 tasi ajratib olinib, ular asosiy meridianlar deb yuritiladi. Asosiy meridianlarning geografik uzunlamalari, mos ravishda 0^h, 1^h, 2^h, Z^h, ..., 23^h ga tengdir. Boshqacha aytganda, har bir poyasga bittadan asosiy meridian to‘g‘ri kelib, uzunlamasi 0^h bo‘lgan asosiy meridian nolinchi poyasning taxminiy o‘rtasidan, uzunlamasi 1^h bo‘lgani 1-poyasniig o‘rtasidan o‘tadi va hokazo.