Aurinkopäivä on ajanjakso, jonka aikana taivaankappale tekee yhden kierroksen akselinsa ympäri suhteessa Auringon keskustaan .[ selventää ]
Tarkemmin sanottuna tämä on aikaväli kahden samanlaisen (ylemmän tai alemman) kulminaation (joka kulkee pituuspiirin läpi) välillä Auringon keskipisteessä tietyssä maan (tai muun taivaankappaleen) pisteessä.
Aurinkopäivä ei ole yhtä suuri kuin Maan pyörimisjakso akselinsa ympäri. Maan kierroksen vuoksi Auringon ympäri, jälkimmäinen ottaa joka päivä hieman erilaisen aseman taivaanpallolla. Maan tarkka kiertoaika voidaan mitata ottamalla vertailukohdaksi mikä tahansa "kiinteä tähti" (eli joka sijaitsee niin kaukana, että Maan liike ei käytännössä muuta suuntaa tähteen). Tätä ajanjaksoa kutsutaan sidereaaliseksi päiväksi , se on yhtä suuri kuin T ≈ 23 h 56 m 4,090 530 833 s \u003d 86 164 090 530 833 s (1. tammikuuta 2000 alkaen), eli lähes 4 minuuttia tavallista normaalipäivää vähemmän. . Vuoteen mahtuu täsmälleen 1 sidereaalinen päivä enemmän kuin aurinkopäivien lukumäärä (vastaavasti 366.242 ja 365.242) - tämä on helppo ymmärtää, kun huomaa, että aurinko tekee tasan yhden kierroksen taivaalla vuodessa, minkä seurauksena kierrosten määrä Maan kierrosluku suhteessa aurinkoon vuodessa on tasan 1 vähemmän kuin Maan kierrosten määrä suhteessa kiinteisiin tähtiin. Siten aurinkopäivän T c keskimääräinen kesto vuodelle on suhteessa Maan pyörimisjaksoon T s ja sen kiertoradan kiertokulkuun Auringon T ympäri seuraavalla suhteella:
T / T c \ u003d T / T c − 1 tai 1 / T c \u003d 1 / T c − 1 / T .Tämä suhde pätee mille tahansa planeetalle, jonka pyörimissuunta akselinsa ympäri on sama kuin sen kiertosuunta Auringon ympäri (tarkemmin, jos vastaavien kulmanopeuksien vektorit muodostavat terävän kulman). Jos nämä suunnat ovat vastakkaisia (kulma on tylppä), niin suhteiden miinusmerkki muuttuu plussiksi.
Todellisen aurinkopäivän alkua tietyllä Maan pituuspiirillä (paikallinen todellinen aurinkokeskiyö) pidetään todellisen auringon alemman huipentumahetkenä. Todellinen paikallinen aurinkoaika tietyllä meridiaanilla on numeerisesti yhtä suuri kuin todellisen Auringon tuntikulma , joka ilmaistaan tunneissa plus 12 tuntia [1] .
Maan kiertoradan elliptisyydestä johtuen maan lineaarinen liikenopeus ja kiertonopeus auringon ympäri muuttuvat vuoden aikana . Maa kiertää hitain ollessaan aphelionissa , kiertoradan kaukaisimmassa pisteessä Auringosta ja nopeimmin perihelionissa . Tämä on merkittävä syy aurinkopäivän keston muutokseen vuoden aikana. Toinen merkittävä syy on maan akselin kallistuminen , joka saa auringon liikkumaan päiväntasaajalta ylös ja alas taivaanpalloa pitkin vuoden aikana. Samaan aikaan Auringon oikea nousupäiväntasaus muuttuu hitaammin (koska Aurinko liikkuu kulmassa päiväntasaajaan nähden) kuin päivänseisauksen aikana , kun se liikkuu yhdensuuntaisesti päiväntasaajan kanssa. Joten kevätpäiväntasauksen aikana todellisen Auringon oikea ylösnousemus päivässä kasvaa noin 3 m 39 s ja kesäpäivänseisauksen aikana 4 m 10 s [2] . Suurin ero todellisen aurinkopäivän kestossa vuoden aikana on noin 50 s [3] . Samaan aikaan todellisen aurinkopäivän kesto talvella on pidempi kuin kesällä (vuodenajat on ilmoitettu pohjoisella pallonpuoliskolla) [1] .
Aurinkopäivän pituuden vaihtelu johtaa siihen, että todellinen paikallinen aurinkoaika (joka näkyy aurinkokellolla ) virtaa epätasaisesti verrattuna mekaaniseen tai elektroniseen kelloon, joka näyttää keskimääräistä aurinkoaikaa. Keskimääräisen ja todellisen aurinkoajan välinen ero, jota kutsutaan aikayhtälöksi [4] , saavuttaa maksiminsa joka vuosi helmikuun 12. päivän paikkeilla (aurinkokello on 14,3 minuuttia jäljessä) ja alkaa pienentyä. Toukokuun 15. päivän paikkeilla saavutetaan paikallinen minimi (aurinkokello menee eteenpäin 3,8 minuuttia), 27. heinäkuuta - paikallinen maksimi (6,4 minuutin viive). Marraskuun 4. päivän tienoilla aikayhtälö saavuttaa koko vuoden minimin: aurinkokello menee eteenpäin 16,4 minuuttia [1] .
Jotta tätä vaihtelua ei otettaisi huomioon jokapäiväisessä elämässä, he käyttävät keskimääräistä aurinkopäivää , joka on sidottu ns. päiväntasaajan keskimääräiseen aurinkoon [1] - ehdolliseen pisteeseen, joka liikkuu tasaisesti pitkin taivaan päiväntasaajaa (eikä ekliptiikkaa pitkin , kuten esim. todellinen aurinko) ja samaan aikaan Auringon keskuksen kanssa kevätpäiväntasauksen hetkellä . Keskimääräisen Auringon kierrosaika taivaanpallolla on yhtä suuri kuin trooppinen vuosi .
Keskimääräisen aurinkopäivän alku tällä meridiaanilla on keskimääräisen päiväntasaajaauringon alemman kulminoitumisen hetki ( keskiyö ) [1] .
Keskimääräisen aurinkopäivän pituus ei ole alttiina säännöllisille muutoksille, kuten todellisen aurinkopäivän pituus, mutta se muuttuu monotonisesti johtuen Maan aksiaalisen pyörimisjakson muutoksesta ja (vähemmässä määrin) trooppisen vuoden pituus, joka kasvaa noin 0,0014 sekuntia vuosisadassa [5] [6] . Eli keskimääräisen aurinkopäivän kesto vuoden 2000 alussa oli 86400.002 sekuntia . Tässä se on SI-sekunti, joka määritetään käyttämällä atominsisäistä jaksollista prosessia mittayksikkönä, ei keskimääräistä aurinkosekuntia, joka määritelmän mukaan on yhtä suuri kuin 1/86 400 keskimääräisestä aurinkopäivästä ja siksi myös ei vakio.
Vaikka keskimääräinen aurinkopäivä ei ole varsinaisesti ottaen muuttumaton aikayksikkö, mutta ihmisten arkielämä liittyy juuri niihin. Päivän keston korjauksen kertymisen yhteydessä keskimääräiseen aurinkoaikaan suhteessa yhtenäiseen atomiaikaan, joskus on tarpeen lisätä ns. karkaussekunti UTC -atomiasteikkoon tämän referenssin palauttamiseksi. mittakaavassa UT :n aurinkoaikaasteikolla . Teoriassa myös karkaussekunnin vähentäminen on mahdollista, koska Maan pyörimisen ei periaatteessa tarvitse jatkuvasti hidastua.
Keskimääräinen aurinkopäivä kuussa on yhtä suuri kuin keskimääräinen synodinen kuukausi (keskimääräinen aikaväli kahden identtisen kuun vaiheen välillä , esimerkiksi täysikuu ) - 29 päivää 12 tuntia 44 minuuttia 2,82 sekuntia. Todellinen aurinkopäivä voi poiketa keskiarvosta 13 tuntia molempiin suuntiin, mikä liittyy sekä Maan epätasaiseen liikkeeseen kiertoradalla että Kuun kiertoradan kallistumiseen ekliptiikkaan, sen kiertoradan elliptisyyteen ja Kuun pyörimisakselin kaltevuuden kanssa kiertoradan tasoon nähden (katso myös libration ).
Kuten Kuun tapauksessa, useimmilla aurinkokunnan planeettojen satelliiteilla on vuorovesiresonanssin vuoksi kiertoaika , joka on yhtä suuri kuin aksiaalikiertojakso. Siten näiden satelliittien keskimääräinen aurinkopäivä on lähellä planeetan ympärillä tapahtuvaa kiertokulkua. Poikkeuksena ovat jättimäisten planeettojen uloimmat satelliitit (esimerkiksi Phoebe ) sekä Hyperion , joka pyörii satunnaisesti akselinsa ympäri.
Merkurius kiertää Auringon 87,97 päivässä ja tekee täydellisen kierroksen akselinsa ympäri 58,65 päivässä (nämä jaksot liittyvät suhteeseen 3:2). Keskimääräinen aikaväli Auringon kahden ylemmän kulminaation välillä tällä planeetalla on 176 päivää, mikä vastaa kahta sen vuotta. Mielenkiintoista on, että kun aurinko on lähellä periheliaa, planeetan pinnalla olevan tarkkailijan aurinko voi liikkua vastakkaiseen suuntaan 8 päivän ajan, joten tiukasti ottaen aurinkopäivän määritelmän yhdistäminen huipenttoon tässä tapauksessa ei ole aivan oikein.
Venuksella , jonka sideerinen kiertoaika akselillaan on 243 päivää - pidempi kuin kiertoratajakso (224,7 päivää), keskimääräinen aurinkopäivä on noin 116,7 päivää (johtuen pyörimisestä vastakkaiseen suuntaan).
Marsissa keskimääräinen aurinkopäivä on vain hieman pidempi kuin Maan. Ne ovat yhtä kuin 24 h 39 min 35,244 s.
Kaasujättiläisillä, joilla ei ole kiinteää pintaa, aurinkopäivät riippuvat leveysasteesta - ilmakehä pyörii eri nopeuksilla eri leveysasteilla. Alla päiväntasaajan aurinkopäivä ja päiväntasaajan kiertojakso on otettu aurinkopäivinä ja kiertojaksoina.
Jupiterilla päivä on 9 tuntia 55 minuuttia 40 sekuntia, Saturnuksella 10 tuntia 34 minuuttia 13 sekuntia.
Uranuksella , koska sen akseli on vinossa kiertoradan akseliin nähden yli 90 asteen kulmassa, Aurinko pinnalla olevan tarkkailijan kannalta ei liiku taaksepäin suhteessa taivaanpallon tähtiin (kuten Maa ja muut planeetat, joiden pyörimisakseli sijaitsee terävässä kulmassa akselin kiertoradoihin nähden) ja eteenpäin. Tämän seurauksena keskimääräinen aurinkopäivä ei ole pidempi kuin sideerinen päivä, kuten muilla planeetoilla, vaan lyhyempi. Yhteen Uranuksen "vuoteen" (sen kiertoaika Auringon ympärillä, 30 685,4 d ) mahtuu 42 717,7 sen sidereaalista päivää ja 42 718,7 sen aurinkopäivää, joista keskimääräinen aurinkopäivä Uranuksen päiväntasaajalla on 17 h 14 m 22, 5 s , vain 1,5 sekuntia lyhyempi kuin pyörimisjakso.
Neptunuksella aurinkopäivä on 15 tuntia 57 minuuttia 59 sekuntia.
Plutossa sen äärimmäisen kaukana Auringosta (ja siten kiertoradan kulmanopeuden pienuudesta) johtuen keskimääräinen aurinkopäivä on melkein sama kuin pyörimisjakso: 6 päivää 9 tuntia 17 minuuttia 36 sekuntia.
| Päivä | |
|---|---|
| Kellonajat | |
| Päivittäisen ajan tyypit |
|
| Aiheeseen liittyvät artikkelit | |