מערכות זמן

מתוך אסטרופדיה
גרסה מ־20:29, 8 בדצמבר 2008 מאת Eran (שיחה | תרומות) (תאום הזמנים ועבור שניות)
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

ערן אופק (המכון הטכנולוגי של קליפורניה)

ניתן להגדיר ארבעה משפחות של מערכות זמן המשמשות לקביעת ומדידת זמנים: זמן שמשי, זמן כוכבי, זמן דינמי וזמן אטומי. ההבדל בין השעונים הללו הוא התנועה הקצבית המגדירה אותם. מאחר ושעונים אלו מוגדרים ע"י מקורות קצב שונים, אם לא בהכרך מתקדמים באותו קצב. בנוסף בכל משפחת שעונים, יש בד"כ מספר סוגי שעונים שגם הם עשויים להתקדם בקצב שונה או בפהרשים קבועים זה מזה.


הזמן השמשי (Solar Time)

הזמן השמשי הוא העתיק מכולם בשימוש (מסיבות שאין צורך להסביר). הזמן השמשי מבוסס על תנועת השמש בשמיים הקשורה לסיבוב כדור הארץ סביב צירו (ראו גם: יממה כוכבית) וסביב השמש עצמה. במשפחה זו קימיים מספר שעונים, כגון UT1, ֹUT2 וזמן שמשי ממוצע. כיום הזמן השמשי איננו נמצא בשמוש אזרחי, אך הוא קשור קשר הדוק לשעון ה UTC הנמצא בשמוש אזרחי.

הזמן הכוכבי (Sidereal Time)

מבוסס על תנועת הכוכבים בשמיים והוא קשור לסיבוב כדור הארץ סביב צירו (ראו: יממה כוכבית), לפרצסיה של ציר כדור הארץ ולתנודות הקטבים.

הזמן הדינמי (Dynamical Time)

משוואת התנועה (כפי שנגזרות מחוקי ניוטון או מתורת היחסות הכללית) המתארות את תנועתם של גופים, מכילות משתנה בלתי תלוי – הזמן. זמן המוגדר על פי תנועת גופים נקרא, אם כן, זמן דינמי. כתוצאה מתורת היחסות הכללית, הזמן במערכת הנמצאת בשדה כבידה, או נעה, מתקדם בקצב שתלוי בעוצמת שדה הכבידה ובמהירות התנועה. על כן הזמן הדינמי הינו תלוי מערכת יחוס – למשל הזמן הדינמי עבור מרכז הכובד של מערכת השמש שונה מהזמן הדינמי במרכז הכובד של מערכת ארץ-ירח. זמן המבוסס על שעונים אטומיים, או שעונים מדוייקים אחרים, למשל מייזרים של מימן, הוא המימוש הטוב ביותר שיש לנו לזמן הדינמי.

הזמן האטומי (Atomic Time)

הוא מבוסס על שניית האס-אי (SI Second – International System of Units) שמוגדרת כ 9,192,631,770 מחזורי קרינה של המעבר ברמת האנרגיה ההיפר-דקה (hyperfine level) ברמת היסוד של אטום הצסיום 133. שניית ה SI נכנסה לשימוש בשנת 1967. שניית ה SI הוגדרה ע"י מרקוביץ' ושותפיו (Markowitz et al.) בשנת 1958. קימים מספר סוגי שעונים אטומים כגון השעון האטומי הבין לאומי (TAI) והשעון העולמי המתואם (UTC) שהוא השעון המצוי בשמוש אזרחי. שעון ה UTC מוגדר כ TAI+32.184 s.


יחידות זמן (Time Units)

יחידות זמן שבהן נעשה שימוש הינן הדקה ששוה ל 60 שניות והשעה ששוה ל 60 דקות או 3600 שניות. ביהדות מקובל לעשות שמוש במונח חלק או חלקים המציין 1 חלקי 1080 של השעה או כ 3 ושליש שניות. מאחר ומונח זה קשור היסטורית לאוך היממה, ומאחר ואורך היממה אינו קבוע, מונח זה אינו מוגדר היטב.

שימושים לשעונים אסטרונומים ואחרים

באמצעות מערכות הזמן הנ"ל ניתן להגדיר מספר שעונים שבהם נעשה שימוש בישומים אסטרונומיים, לוייניים, גאודטיים ואזרחיים:

זמן כוכבים (Sidereal Time - ST) - זמן כוכבי מבוסס על סיבוב הארץ סביב צירו כפי שנמדד ביחס לכוכבים רחוקים בניכוי השפעת הפרצסיה (ראו: בהרחבה מאמר נפרד על זמן כוכבים).

זמן שמשי נראה (Apparent Solar Time) – מבוסס על תנועת השמש בשמיים (ראו: יממה שמשית).

זמן שמשי ממוצע (Mean Solar Time) – מבוסס על התנועה הממוצעת של השמש בשמיים (ראו: יממה שמשית).

זמן גריניץ' ממוצע (Greenwich Mean Time - GMT) – גם הוא מבוסס על היממה השמשית וכיום זהו שם שונה לשעון ה UT1 (ראה להלן).

זמן יו-טי-1 (UT1 או UT) – זמן המבוסס על תנועת השמש הממוצעת ומתוקן לתנודות הקטבים של כדור הארץ. זמן זה מוגדר ע"י נוסחה מתמטית הקושרת אותו לזמן הכוכבים ועל כן בפועל הוא נאמד מתצפיות בעצמים שמיימים.

זמן יו-טי-0 (UT0) - כמו זמן ה UT1, אך איננו מתוקן לתנודות הקטבים.

זמן אפימרידים (Ephemeris Time – ET) - זמן המבוסס על משוואת התנועה (למשל תנועת השמש, הירח וכוכבי הלכת) והשניה שלו מוגדרת כ 1/31556925.975 מאורכה של השנה הטרופית בשנת 1900.0. כיום, זמן זה אינו בשימוש והוא הוחלף על ידי הזמן הדינמי הארצי.

זמן אטומי בין לאומי (International Atomic Time - TAI) – מערכת זמן המשמשת כבסיס מעשי למערכות הזמן האטומיות והדינמיות. מעשית, הזמן האטומי הבין לאומי מבוסס על מיצוע של מספר רב של שעונים אטומיים ותקני זמן אחרים הפזורים ברחבי כדור הארץ. מאחר ואפקטים יחסותיים משפיעים על הגדרת הזמן, הזמן האטומי מוגדר במערכת גיאוצנטרית (מרכז כדור הארץ) והיחידה הבסיסית שלו, שניית ה SI, נמדדת על פני הגאואיד המסתובב של כדור הארץ.

זמן עולמי מתואם (Coordinated Universal Time - UTC) – שעון המבוסס על הזמן האטומי הבין לאומי, כך שיתאים בקירוב לזמן השמשי הממוצע (UT1). ההבדל בין שעון זה לזמן האטומי הבין לאומי הינו תמיד מספר שלם של שניות. מאחר וסיבוב הארץ סביב צירו אינו אחיד, אזי יש צורך להוסיף או לגרוע שניות מהשעון העולמי המתואם כך שיתאים ליממה השמשית. על כן, לעיתים, מוסיפים או גורעים שנייה משעון זה ב 30 ביוני או 31 בדצמבר, כך שההבדל בינו לבין שעון ה UT1 לא יעלה על 0.9 שניות. זמן זה משמש כבסיס לזמן האזרחי החוקי במדינות העולם.

זמן דינמי ארצי (Terrestrial Dynamical Time – TDT or TT) – זמן דינמי המוגדר עבור צופה ממרכז כדור הארץ. מאחר והשעון האטומי הבין לאומי מהווה אומדן זמן מדויק מספיק, מעשית מוגדר הזמן הדינמי הארצי ע"י השעון האטומי הבין לאומי כ: TT=TAI+32.184 s. רוב טבלאות האפימרידים מחושבות במערכת זמן זו.

זמן דינמי בריצנטרי (Barycentric Dynamical Time - TBD) – זמן דינמי מוגדר עבור צופה במרכז הכובד של מערכת השמש. באופן מעשי, זמן זה מוגדר על ידי הזמן הדינמי הארצי, על ידי נוסחא הלוקחת בחשבון את ההשפעות היחסותיות. ההבדלים בין חלק מהשעונים הנ"ל, כאמור, אינם קבועים ונהוג לבטא אותם ע"י הגדלים הבאים:

להוסיף!!!

תאום הזמנים ועבור שניות

תאום השעונים השונים והוספת או גריעת שניות מהשעון הבין לאומי המתואם הינו באחריות ההארגון הבין לאומי לסיביב כדור הארץ ומערכות יחוס.

ראו גם

הרצאות וידאו

קישורים חיצוניים

ספרות מקצועית