Warum ist die Sonnenzeit jeden Tag anders?

So erkläre ich dies meinen Schülern. Es gibt tatsächlich zwei Sonnen am Himmel. Eine ist dafür verantwortlich, dass Objekte Schatten werfen, und ist der Tagesstern, den wir alle sind daran gewöhnt zu beobachten. Nennen wir es die „wahre Sonne“ oder die „scheinbare Sonne“. Sie regiert tatsächlich unser Leben. Sie hat jedoch ein Hauptproblem, das für die Zeitmessung relevant ist, und zwar, dass ihre Geschwindigkeit entlang der Ekliptik im Laufe des Jahres variiert Die durchschnittliche (Winkel-) Geschwindigkeit beträgt ungefähr $ 360/365 $ Grad / Tag oder ungefähr $ 0,986 $ Grad / Tag. Diese Variation ist wichtig, denn wenn wir diese Sonne als Motor für die Zeitmessung verwenden möchten, müssen wir uns der Variation bewusst sein. Dies bedeutet, dass eine Stunde, die als ein Vierundzwanzigstel der Zeit definiert ist, die diese Sonne benötigt, um wieder vom Himmelsmeridian zum Himmelsmeridian zu gelangen, im Vergleich zum gleichen Intervall, das mit einer Zeitmessung gemessen wurde, im Laufe des Jahres unterschiedlich lang ist Gerät, das NICHT in der Rate variiert. Was die Ursache der Abweichung betrifft, so spielen hier mehrere Faktoren eine Rolle. Eine ist die Form der Erdumlaufbahn, die bewirkt, dass sich die Erde an verschiedenen Stellen ihrer Umlaufbahn mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt. Natürlich sehen wir dies als Unterschiede in der Geschwindigkeit der wahren Sonne entlang der Ekliptik, weil wir uns auf der sich bewegenden Erde befinden Ein weiterer Grund ist die Tatsache, dass der Pfad der wahren Sonne, die Ekliptik, mit dem Himmelsäquator einen Winkel von 23,5 ° bildet, was auch saisonale Schwankungen der Geschwindigkeit der wahren Sonne entlang des Himmelsäquators verursacht.

Um diese Probleme zu umgehen, haben Astronomen die „mittlere Sonne“ für die Zeitmessung erfunden, die sich mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit (keine variable Geschwindigkeit) entlang des Himmelsäquators (nicht der Ekliptik) bewegt. Sowohl sie als auch die wahre Sonne haben dieselbe durchschnittliche Winkelgeschwindigkeit, die ein Jahr dauert, um eine Reise um den Himmel zu absolvieren (jedoch in verschiedenen Ebenen) Ich beobachte eigentlich nicht die mittlere Sonne. Trotzdem ist Mean Sun die treibende Kraft, die wir für die gesamte zivile Zeitmessung verwenden. Wir können seine Bewegung relativ zum Himmelsmeridian mit einem mechanischen (oder heutzutage digitalen) Gerät verfolgen, das als „Uhr“ bezeichnet wird.

Nun, die Variationen in der Bewegung der wahren Sonne führen dazu, dass sie manchmal voraus ist von, manchmal zurückbleiben und manchmal Hals an Hals mit der mittleren Sonne sein. Diese Variation wird als Zeitgleichung und bezeichnet kann für jedes Datum tabellarisch aufgeführt werden.

Wenn wir „Mittag“ sagen, denken die meisten Menschen, dass sich die Sonne an ihrem höchsten Punkt am Himmel befindet, der nicht der Zenit sein muss, sondern IMMER irgendwo auf dem Himmelsmeridian liegt (Ja, in den arktischen und antarktischen Regionen wird es merkwürdig.) „Mittag“ gilt jedoch wirklich nur für die Bewegungen der wahren Sonne. Wir halten die Zeit durch die Bewegungen der mittleren Sonne, und eine mittlere Sonnenuhr zeigt IMMER 12:00 an, wenn sich die mittlere Sonne auf dem Meridian befindet. Dieser Moment fällt, abgesehen von vier Tagen im Jahr, nicht mit dem durch wahr verkörperten „Mittag“ zusammen Die Bewegungen von Sun.

Dies wird in http://www.sundials.co.uk/equation.htm und die darin enthaltenen Links.

Die Hauptursache ist, dass sich die Länge eines Tages im Laufe des Jahres ändert. Zum Beispiel bewegt sich die Erde im Perihel relativ zur Sonne schneller als im Aphel. Dies bedeutet, dass die von einer Sonnenuhr gemessene Perion von Mittag bis Mittag nicht mit der Periode übereinstimmt, die mit einem der Standardzeitschemata wie Weltzeit gemessen wurde.Die andere wichtige Ursache für Änderungen der Tageslänge ist die Neigung der Erdumlaufbahn .

Die Antwort ist viel einfacher – die Erdumlaufbahn ist eine Ellipse, kein Kreis. . es bewegt sich also schneller, wenn es näher an der Sonne ist (Januar) und langsamer, wenn es am weitesten von der Sonne entfernt ist (Juli). Die Zeit von Sonnenmittag bis Sonnenmittag ist ein Sternentag (23h56m, an den Sternen befestigt) zuzüglich der Zeit, die benötigt wird, um zu „kompensieren“, wie weit es sich in seiner Umlaufbahn bewegt hat. Dies ist ungefähr 4 Minuten, aber es ist ein bisschen MEHR, wenn sich die Erde schnell bewegt (Januar) und ein bisschen WENIGER, wenn sich die Erde langsam bewegt – daher ist die Zeit ab Sonnenmittag etwas länger als 24 Stunden im Januar und a etwas kürzer im juli. Aus diesem Grund „wackelt“ die solare Mittagszeit das ganze Jahr über.

Kommentare

• Es ‚ Es ist nicht ganz so einfach. Sie müssen die Neigung der Erde ‚ und nicht nur die Umlaufbahn-Exzentrizität der Erde ‚ berücksichtigen.

Ein Sonnenmittag wird definiert, wenn sich die Sonne im Zenit befindet (direkt darüber). Da sich die Erde um die Sonne dreht, hätte sich der Punkt direkt darüber geändert, da sich die Erde an einem anderen Punkt als am vorherigen Mittag befindet.

Kommentare

• Stimmt, aber ich ‚ glaube nicht, dass ‚ die gesuchte Antwort ist. Wenn wir unsere Uhren eher durch die Sonne als durch die Fixsterne einstellen (was heutzutage die meisten Zeitsysteme tun), dann haben Sie ‚ das dann gezeigt meridionale Kreuzungen der Sterne verschieben sich täglich um ~ 4 Minuten. Der Sonnenmittag würde sich jedoch nicht ändern, da wir die Tageszeit basierend darauf definieren.
• NEIN! Solare Mittagszeit, genauer gesagt 12:00 Uhr Lokale scheinbare Sonnenzeit (LETZTE), wird NICHT als Zenit definiert. Wenn es so wäre, würde es für die Mehrheit der Beobachter auf dem Planeten niemals vorkommen! Nur Beobachter innerhalb von 23,5 Grad des Äquators würden Mittag erleben. Stattdessen bezieht sich das Konzept von “ Mittag “ auf die Meridianpassage. Der Mittag ist, wenn sich die Sonne (entweder wahr oder offensichtlich) auf dem Meridian befindet.
• Ich habe diese Antwort abgelehnt, weil sie eine offensichtlich falsche Definition des Sonnenmittags enthält, aber meinen eigenen Repräsentanten ebenfalls um 1 Punkt herabgestimmt. Warum ist das passiert?
• Damit Benutzer andere sowieso nicht ablehnen. Aber ich stimme meinem Fehler zu. Ich hätte erwähnen sollen, dass dies der höchste Punkt des Beobachters auf diesem Breitengrad ist, nicht der Zenit.
• @Standstill Ich verstehe Ihre Antwort nicht ‚. Ich hätte nicht ‚ herabgestimmt werden sollen, weil meine Antwort korrekt war. Vielleicht verstehe ich ‚ noch nicht vollständig, wie Reputationspunkte funktionieren.