Napórák az Interneten |
| A nyitóoldalhoz kattints ide |
A "soláris idő" ahhoz az elmélethez kötődik, hogy amikor a Nap eléri legmagasabb pontját (amikor keresztezi a meridiánt), dél van, a következő napon a Nap ismételten keresztezi a meridiánt, ismét dél lesz. Az idő amely eltelik két egymást követő dél között hol több és hol kevesebb mint 24 óra "óra idő". Az év középső hónapjaiban, a nap hossza meglehetősen közel van a 24 órához, de szeptember 15. tájékán a napok csak 23 óra, 59 perc és 40 másodperc hosszúak karácsony körül a napok viszont 24 óra 20 másodperc hosszúak.
"Az közép idő" azon alapszik, hogy minden nap pontosan 24 óra hosszú. Ez nem teljesen igaz, de belátható, hogy sokkal kényelmesebb egy "közép nap" amely pontosan 24 órát tesz meg egy nap alatt, miután a mechanikus órák és egyre gyakrabban az elektronikusak is úgy készülnek, hogy ezeket a pontosan azonos időintervallumokat mérjék.
Magától értetődő, hogy ezek a kis különbségek a "soláris nap" és a "közép nap" között egymásra rakódnak és létrehoznak egy nagyobb differenciát a "soláris idő" és a "közép idő" között. Ezek a differenciák elérnek egy csúcsot csaknem több mint 14 percet február közepére (amikor a "soláris idő" késik a "közép idő"-höz képest) és csaknem több mint 16 percet november elejére, (amikor a "soláris idő" siet a "közép idő"-höz viszonyítva). Van másik két kisebb csúcs is május közepén (amikor a "soláris idő" közel 4 percet siet) és késő júliusban (amikor a "soláris idő" közel 6 percet késik). (Ezek a kis csúcsok szerencsésen hatnak az északi féltekén, mivel így a differenciák viszonylag kicsik a legtöbb olyan hónapban, amikor itt jelentős a napsütéses órák mennyisége).
Ezek a differenciák nem kumulálódnak az évek során, mert az "közép idő"-t úgy rendezték, hogy négy évenként beiktattak egy szökőévet, így a két idő közelítően vissza áll arra ahonnan indultak. ("Közelítően" mivel a "közép idő" még mindig javításra szorul, ezért a század fordulók nem szökőévek, kivéve a 400-zal oszthatókat, így 1900 nem volt szökőév, de 2000 igen). Még ezen korrekciók ellenére is szükséges időnként egy extra másodpercet hozzáadni az "közép idő"-höz.
Ezeknek a differenciáknak az okát később tárgyaljuk, melyet követ majd néhány információ arról, hogy mekkorák ezek a különbségek az év adott időpontjában.
Ezek a különbségek két különböző okból erednek. Az első, hogy az Egyenlítő síkja nem esik egybe azzal az orbitális síkkal amelyen a Föld a Nap körül kering, hanem eltér attól a ferdülés szögével.
A másik, hogy a Föld pályája a Nap körül ellipszis és nem kör alakú, és így a Nap látszólagos mozgása nem pontosan egyforma az év során. A Nap látszólag gyorsabb amikor Föld napközelben van.
Ez a két effektus részletesebben kerül megmagyarázásra a Greenwich-i Királyi Obszervatórium dolgozatában és Art Carlson kiváló cikkében, amely témával kapcsolatban megtalálható az oldal végén.
Az összegzése a két effektusnak az Időkiegyenlítés, amely piros görbével van ábrázolva a grafikonon, jól látható a jellemző két csúcs. (Sok köszönet Patrick Powers-nek, aki saját honlapjáról rendelkezésünkre bocsátotta ezt a grafikont).
Néhány ember inkább szereti az ilyen információkat táblázatos formában mint grafikonon látni, ezért a táblázatok, az Ön tájékoztatására, alább láthatók. Mindkettő könnyen kezelhető összefoglaló tábla, amely különböző nézőpontból mutatja be Önnek az Időkiegyenlítést és segíthet Önt emlékeztetni néhány fontos jellemzőre, például, hogy március vége és szeptember közepe között a soláris idő soha nem több mint 6 perccel tér el a "közép időtől", és teljes februárban 13 vagy 14 perccel lassúbb! Ha Ön az év minden napjára szeretné tudni az időkiegyenlítést, Waugh könyvének a függelékében talál egy táblázatot.
Táblázat amely mutatja a dátumokat, amikor a "soláris idő" (közel) pontosan az adott perccel gyorsabb, vagy lassúbb a "közép idő"-nél.
Perccel gyorsabb 16 Nov 11 Okt 27 15 Nov 17 Okt 20 14 Nov 22 Okt 15 13 Nov 25 Okt 11 12 Nov 28 Okt 7 11 Dec 1 Okt 4
10 Dec 4 Okt 1 9 Dec 6 Szep 28 8 Dec 9 Szep 25 7 Dec 11 Szep 22 6 Dec 13 Szep 19
5 Dec 15 Szep 16 4 Dec 17 Szep 13 3 Dec 19 Máj 4 Máj 27 Szep 11 2 Dec 21 Ápr 25 Jún 4 Szep 8 1 Dec 23 Ápr 21 Jún 9 Szep 5
Négy nap, amikor az órák pontosan a Soláris Időt mutatják! 0 Dec 25 Ápr 15 Jún 14 Szep 2
Perccel lassúbb 1 Dec 28 Ápr 12 Jún 19 Aug 29 2 Dec 30 Ápr 8 Jún 23 Aug 26 3 Jan 1 Ápr 5 Jún 29 Aug 22 4 Jan 3 Ápr 1 Júl 4 Aug 18 5 Jan 5 Már 29 Júl 9 Aug 12
6 Jan 7 Már 26 Júl 18 Aug 4 7 Jan 9 Már 22 8 Jan 12 Már 19 9 Jan 15 Már 16 10 Jan 18 Már 12
11 Jan 21 Már 8 12 Jan 24 Már 4 13 Jan 29 Feb 27 14 Feb 5 Feb 19
Időkiegyenlítés : 5-én 15-én 25-én átlag különbség (sec) Január -5m03 -9m10 -12m12 20 Február -14m01 -14m16 -13m18 5 Március -11m45 -9m13 -6m16 16 Ápril -2m57 +0m14 +1m56 18
Május +3m18 +3m44 +3m16 4 Június +1m46 -0m10 -2m20 16 Július -4m19 -5m46 -6m24 20 Augusztus -5m59 -4m33 -2m14 11
Szeptember +1m05 +4m32 +8m04 20 Octóber +11m20 +14m01 +15m47 13 November +16m22 +15m28 +13m11 10 December +9m38 +5m09 +0m13 27
A Föld körforgása, akár egy jó óra, miután minden gyakorlati megfontolásból állandónak tekinthető. Természetesen a tudósok nem gyakorlati emberek és törődnek azzal a ténnyel, hogy a nap hossza egy másodperccel nő minden 40.000 évben. Számunkra, a többi ember számára, ez csak annyiban érdekes, hogy találjunk egy megfelelő módot, miszerint meghatározható a Föld pontossága. A csillagok jók lennének erre a célra, de túl homályosak (és túl sok van belőlük) éjszakánként nappal viszont eltűnnek. Hasznos segítség viszont a Nap, amely fenn van és körülöttünk van ezért nehéz figyelmen kívül hagyni. Sajnos, a Nap látszólagos jelenléte nemcsak a Föld forgása által, hanem a tengelye és Nap körüli keringése által is meghatározott. Én azt szeretném megmagyarázni, hogy működik ez a bonyolult dolog és Ön mit tud kezdeni vele.
A Nap átmérője a Földről nézve 1/2 fok, tehát minden percben egy rádiusznyit mozdul el.
24óra 60perc 1
------ x ------ x -fok = 1perc
360fok 1óra 4
Ez azt jelenti, hogy nagyon nehéz lenne a napórát közelítően egy percnél pontosabban beállítani, de akkor az óráink beállításánál sem törekedhetünk nagyobb pontosságra.
Sajnos azonban ha mi a másodpercet konstansnak vesszük (és azt mondjuk, 1900-as évnek 1/31 556 925.974 7-ed része egy "efemer másodperc"), azt vesszük észre, hogy néhány napon (déltől-délig) egyszer 86,400 másodperccel több, másszor kevesebb idő telik el.
A soláris Karácsony nap, például 86,430 másodperccel hosszabb. Az eltérés a "látszólagos idő" és a "közép idő" között kitehet +/- 15 percet. Hogy jön ez ki?
1nap 24óra 60perc --- x ----- x ----- = 3perc 56másodperc 366 1nap 1óraA problémát az okozza, hogy ez a 3 perc 56 másodperc csak egy átlagos érték. Képzeljük el, hogy egy megfigyelő ül az északi sarkon egy síkon, ami minden 23 óra 56 perc 4 másodperc alatt tesz meg egy fordulatot. Ő azt fogja látni, hogy a csillagok állnak, és a nap kör pályán mozog. Ennek a körnek a síkját nappályának hívjuk ez 23,45 fokot zár be az egyenlítő síkjával. A megfigyelő azt fogja látni, hogy a nap 23,45 fokra emelkedik a horizont fölé és a horizonton nyugszik le. A nap állandó sebességgel fog mozogni (most nem mondok igazat, de várni kell egy kicsit) a körpályája körül, de az árnyék az Északi Sarkon nem mozog állandó sebességgel. Amikor a nap a horizonthoz közel van, 23,45 fokos szögbe mozdul el, tehát 1,09 fokot tesz meg amíg az árnyék 1 fokot.
1fok
------------- = 1.0900fok
cos(23.45fok)
Másrészről, nyár közepén, a Nap magasan az égen egy rövid átvágást csinál és csak 1 fokot kell elmozdulnia a körén, ami az árnyék 1,09 fokos elmozdulását okozza.
Ennek a hatásnak a következménye, hogy több mérsékelt klíma alatt tavasszal a 3 perc 56 másodperc 1,09 faktorral 3 perc 37 másodpercre csökken amíg nyáron és télen ez megközelítően 4 perc 17 másodperc.
Így a napóra tud napi 20 másodpercet nyerni, vagy veszíteni, a nappálya elhajlásának következtében az évszaktól.
Ha egy nap pontos, hat héttel később összegyűjt maximum 10 perc hibát.
20mp 2 1perc
----- x 45nap x -- x ----- = 10perc
1nap pi 60mp
A szezonális korrekciót úgy ismerjük mint "időkiegyenlítést" kézenfekvő, hogy ezt figyelembe kell venni, ha azt akarjuk, hogy a napóra percre pontos legyen.
Ha a gnómon (az árnyékot vető tárgy) nem egy vonal, hanem egy pont (vagyis egy luk a síkon), az árnyék, vagy a fénynyaláb görbét fog rajzolni a nap folyamán. Ha az árnyék egy sík felületre vetül, ez a görbe (általában) hiperbola lesz, míg a Nap mozgása által leírt kör az árnyékot adó ponttal együtt egy kúpot fog adni és a sík elvágja a kúpot egy kúpszeletben (hiperbola, parabola, ellipszis, vagy kör). A tavaszi napéjegyenlőség idején a kúp síkká redukálódik és a hiperbola egy vonallá. Ha egy-egy hiperbolát rendelünk a különböző napokhoz, olyan órajeleket tudunk tenni mindenegyes hiperbolához, amely magába foglalja a szükséges korrekciókat is. Sajnos mindenegyes hiperbola két különböző naphoz tartozik, az egyik az év első felében a másik az év második felében van és ez a két nap különböző korrekciókat igényel. Megfelelő kompromisszum, ha húzunk egy vonalat a "közép időnek" és egy görbét amely az árnyék tényleges pozícióját mutatja délben az év folyamán. Az árnyék által leírt görbe nyolcas alakú lesz, ez "analemma"-ként ismert. Az analemmát összehasonlítva a közép-dél vonallal megkapjuk a napra vonatkozó általános korrekció értékét. A napéjegyenlőség idején azt látjuk, hogy a soláris nap közelebb áll a csillagászati naphoz, mint általában, vagyis azt, hogy rövidebb, tehát a napóra siet. Ez azt jelenti, hogy ősszel és tavasszal a pontos idő kevesebb, mint amit az árnyék mutat, annyival, amennyit a görbéről leolvasunk. Nyáron és télen a pontosidő több mint a mutatott.
3perc 56mp
---------- x 0.034 = 8.0mp/nap
1nap
és így a 3 hónap folyamán a napóra 8 perc hibát gyűjt össze a Földpálya excentricitásának köszönhetően.
8.0mp 2 1prec
------ x 91nap x -- x ----- = 8perc
1nap pi 60mp
Így a pontos idő több, lesz mint ahogy az árnyék mutatja a tavaszi napéjegyenlőség idején, és kevesebb, lesz az őszi napéjegyenlőség idején.
Ez váltja a dátumokat amikor a napóra tökéletesen pontos a napéjegyenlőségtől nyárig, okozva a nyolcas nyári hurkának kisebb voltát.
A 20 másodperces napi hiba, köszönhetően a nappálya elhajlásának, és az excentricitásnak köszönhető 8 napi hiba, Karácsony idején egy irányba hatnak és pontosan (majdnem) 30 mp/nap többletet jelentenek, mint azt korábban említettem. Ennek a két hatásnak köszönhetően összegyűlt 10 és 8 perces hiba nem adódik ilyen tisztán össze, így a maximálisan összegyűlt hibáról kiderül, hogy valamivel kevesebb, mint 18 perc. Ha mindent pontosan kalkuláltunk, azt látjuk, hogy a napóra egy év alatt 16 perc 23 másodperccel lesz gyorsabb (november 3-án) és 14 perc 20 másodperccel lesz lassúbb (február 12-én).
Tegyük fel, hogy Ön októberben egy 15 perces kávészünetet kezd 10:45-kor a falióra szerint. Ha Ön hisz a kinti napórának és nem veszi figyelembe az idő kiegyenlítést, már abban a pillanatban elkésett a 11 órás megbeszélésről, amikor kilépett az ajtón.
|
|
| This site designed and maintained by Internetworks Ltd of Epsom, England |
| This site designed and maintained by Internetworks Ltd of Epsom, England |
| www.sundials.co.uk/equation.htm first posted 1996 last revision 25 April 1999 |
| Comments/ suggestions/ problems, please get in touch with the Webmaster |