יממה שמשית

מתוך אסטרופדיה
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
בזמן שכדור הארץ מסתובב סביב צירו הוא גם מסתובב סביב השמש. מאחר ואנו מודדים סיבוב סביב ציר ביחס לכוכבים הרחוקים (מחזור סידרלי) ומאחר וכדור הארץ מסתובב סביב השמש אזי בעוד שכל הכוכבים עוברים במצהר כל 23 שעות 56 דקות ו 4 שניות, השמש זקוקה לעוד כ 4 דקות על מנת לחזור לאותה הנקודה בשמיים.

יממה שמשית (באנגלית: Solar Day) הינה פרק הזמן שחולף בין שני מעברים עוקבים של השמש במצהר. פרק זמן זה שווה בקירוב ל-24 שעות (86400 שניות). כדור הארץ מסתובב סביב צירו אחת ל-23 שעות 56 דקות ו 4 שניות (ראו: יממה כוכבית ומחזור סידרלי), אך באותו זמן הוא גם מקיף את השמש. בעוד שהכוכבים חוזרים למצהר כל 23 שעות ו 56 דקות, השמש זקוקה לעוד כ-4 דקות בממוצע על מנת לחזור בשנית למצהר. מכאן נובע ההבדל בין היממה השמשית ליממה הכוכבית.

אורך היממה השמשית איננו קבוע והוא משתנה הן בפרקי זמן קצרים והן ארוכים. מאחר והמילה יום או יממה (באנגלית: Day) הינו מילה שימושית לאומדן זמן נהוג להגדיר אותה כ-86400 שניות SI. בפועל קיימים מספר סוגים שח יממה שמשית שבאמצעותם ניתן להגדיר מספר סוגי שעונים.

הגדרות

יממה שמשית נראית

ממה שמשית נראית או יממה שמשית (באנגלית: Solar Day) הינה פרק הזמן שחולף בין שני מעברים עוקבים של השמש במצהר.

יממה שמשית ממוצעת

יממה שמשית ממוצעת (באנגלית: Mean Solar Day) הינה פרק הזמן הממוצע שחולף בין שני מעברים עוקבים של השמש במצהר. כאשר בממוצע הכוונה למיצוע על פני תקופה של שנה.

היממה השמשית הממוצעת הינה שילוב של סיבוב כדור הארץ סביב צירו וסיבובו סביב השמש וניתן לקבלה בקרוב מחיבור הרמוני של השנה הסידרלית והיממה הסידרלית:

\frac{1}{86400}=\frac{1}{86164.091}-\frac{1}{365.25636 \times 86400}

כאשר 86400 הן בקרוב מספר השניות ביממה השמשית (ראו להלן), 86164.091 הן מספר השניות ביממה הכוכבית ו 365.25636 היא השנה הכוכבית.

יממה

יממה או יום (באנגלית: Day) הינה יחידת זמן שמוגדרת כ 86400 שניות SI. שנייה זו מוגדרת כ 9,192,631,770 מחזורי קרינה של המעבר ברמת האנרגיה ההיפר-דקה (hyperfine level) ברמת היסוד של אטום הצסיום 133 וכפי שנמדד על גבי הגאואיד המסתובב של כדור הארץ (ראו מאמר מורחב בנושא: מערכות זמן).

במילם יום נעשה שימוש נרחב בתור יחידת זמן. למשל באסטרופדיה כל פעם שמוזכרת יחידת הזמן "יום" הכוונה היא כאמור ל 86400 שניות SI.

שמש נראית

שמש נראית (באנגלית: Apparent Sun) היא מיקומה האמיתי של השמש על פני כיפת השמיים. מיקומה של השמש בשמיים הוא הבסיס לשעון השמש.

שמש ממוצעת

שמש ממוצעת (באנגלית: Mean Sun) היא שמש שמהירות התנועה הזוויתית שלה על פני כיפת השמיים קבועה כל השנה. כפי שיוסבר להלן, כתוצאה ממגוון סיבות, שמש זו סוטה באופן ניכר מהשמש האמיתית.

השעון האזרחי (UTC) מסונכרן בקרוב עם מיקום השמש הממוצעת וזאת על מנת להימנע ככל האפשר משימוש באורך יממה המשתנה כל הזמן.

היממה השמשית תלויה ביממה הכוכבית שגם היא משתנה בזמן. על כן, מאחר והיממה השמשית אינה יכולה לשמש כאומדן זמן מדויק, השעון האזרחי (UTC) מבוסס על שעון אטומי, אך מוסיפים לו או גורעים ממנו שניות שלמות על מנת שיתאים בקירוב טוב לשעון השמשי הממוצע (ראו: מערכות זמן).

ההבדלים בין היממה השמשית הממוצעת לנראית

אורכה של היממה השמשית הנראית משתנה באופן ניכר מיום ליום, והוא שונה בעד כ-30 שניות מהיממה השמשית הממוצעת. הסיבות לשינויים הללו הן:

  • כדור הארץ מקיף את השמש במסלול אליפטי ועל כן ע"פ החוק השני של קפלר מהירות סיבובו סביב השמש משתנה. כאשר כדור הארץ קרוב לשמש הוא נע מהר יותר ואילו כאשר הוא רחוק מהשמש הוא נע לאט יותר. מאחר ומהירות סיבובו של כדור הארץ סביב צירו איננה משתנה באופן ניכר (ראו להלן) אזי הדבר גורם לכך שמהירות התנועה הזוויתית של השמש על פני כיפת השמיים משתנה כל העת.
  • מפאת נטיית צירו של כדור הארץ ביחס למישור ההקפה שלו את השמש, השמש משנה את קו הרוחב השמיימי שלה במהלך השנה, והיטל מהירותה על קו המשווה השמיימי משתנה.
  • סיבה נוספת, חשובה הרבה פחות, היא כי אורך היממה הכוכבית איננו קבוע כתוצאה ממגוון סיבות פיזיקליות. למשל כוחות הגאות במערכת ארץ-ירח גורמים להתרחקות הירח מגדור הארץ בשיעור של 3.8 ס"מ בשנה ולהתארכות היממה הכוכבית (ראו מאמרים מורחבים בנושא: הירח, גאות ושפל ויממה כוכבית).

כאמור כתוצאה מהשינויים הללו (בעיקר שני הראשונים) יתכנו הבדלים של עד כדי כ-30 שניות באורך היממה השמשית הממוצעת ביחס ליממה השמשית הנראית. ההבדלים הללו בין היממה השמשית הממוצעת לנראית הינם מצטברים ויכולים להגיע במהלך השנה עד לכדי הפרש של 17 דקות.

משוואת הזמן

משוואת הזמן במהלך השנה.


משוואת הזמן (באנגלית: Equation of Time) - ההפרש בין זמן השמש הנראה (למשל שעון שמש) לזמן השמש הממוצע (שמש שנעה במהירות זוויתית קבועה על פני כיפת השמיים).

ניתן לחשב את משוואת הזמן באופן מקורב (בדיוק של עד כ-10 שניות) באמצעות הנוסחאות הבאות (כל הגדלים מבוטאים במעלות).


T=\frac{JD-2451545.0}{36525.0}

L=280.^{\circ}460+36000.^{\circ}770 T

G=357.^{\circ}528+35999.^{\circ}050 T


\lambda=L+1.^{\circ}915\sin{(G)}+0.^{\circ}020\sin{(2G)}


E=-1.^{\circ}915\sin{(G)}-0.^{\circ}020\sin{(2G)}+2.^{\circ}466\sin{(2\lambda)}-0.^{\circ}053\sin{(4\lambda)}

כאשר E הינו משוואת הזמן במעלות (יש להכפיל ב 4 על מנת לקבל את התוצאה בדקות זמן).

בגרף משמאל לראות את משוואת הזמן כתלות בזמן במהלך שנת 2000.

אנאלמה

הרכבה של תמונות רבות של השמש מעל חורבות דלפי ביוון. התמונות צולמו כל כשבוע במשך שנה שלמה. כל תמונה צולמה בשעה 08:00 (זמן מקומי יוון). מאחר ואורכה של היממה השמשית משתנה, השמש אינה חוזרת לאותה זווית שעה בשמיים ונוצרת תמונת השמונה הנקראת אנאלמה. התמונה צולמה על ידי אנתוני היוממיטיס (Anthony Ayiomamitis) (כל הזכויות שמורות) ומופיעה פה ברשותו.

אנאלמה (באנגלית: Analemma) – עקומה דמויית הספרה שמונה המתקבלת ממסלול השמש בשמיים כפי שנראית בזמנים קבועים (לפי שעון שמשי ממוצע) מיום ליום. הצורה מתקבלת משילוב של קו הרוחב השמיימי המשתנה של השמש ומשוואת הזמן.

לחישוב קו הרוחב השמיימי של השמש כתלות בזמן ראו מאמר מורחב בנושא: אפימרידים של השמש.

התמונה משמאל הופקה ע"י הרכבה של תמונות רבות של השמש מעל חורבות דלפי ביוון. התמונות צולמו כל כשבוע במשך שנה שלמה. כל תמונה צולמה בשעה 08:00 (זמן מקומי יוון). מאחר ואורכה של היממה השמשית משתנה, השמש אינה חוזרת לאותה זווית שעה בשמיים ונוצרת תמונת השמונה הנקראת אנאלמה.

ראו גם

הרצאות וידאו

קישורים חיצוניים

ספרות מקצועית


מחברים


ערן אופק