Добу. Ритмічна зміна дня і ночі. Неповторна краса цих явищ однаково вражає людину і в дитинстві, і в глибокій старості. Хіба може не хвилювати, наприклад, річний світанок? Ось поступово тане нічна імла, повільно гаснуть зірки, палає загравою схід, природа пробуджується від сну. І раптом в кожній краплі ранкової роси відображається схід Сонця, що несе всьому живому світло, тепло, радість життя.
Поступово піднімаючись вгору, Сонце досягає свого найвищого положення на небі (момент верхньої кульмінації), після чого повільно опускається вниз, щоб на кілька годин знову сховатися за горизонтом. Через 30-40 хвилин після заходу Сонця, коли закінчаться вечірні сутінки, на небі з'являються перші зірки. І знову все засинає. Це правильне чергування дня і ночі, що є відображенням обертання Землі навколо своєї осі, і дало людям природну одиницю часу - добу.
Отже, добу - це проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями Сонця. За початок справжніх сонячної доби приймають момент нижньої кульмінації центру диска Сонця (опівночі). У згоді з традицією, яка прийшла до нас із Стародавнього Єгипту і Вавилонії, добу діляться на 24 години, кожну годину - на 60 хвилин, кожна хвилина - на 60 секунд. Час T, виміряний від нижньої кульмінації центру диска Сонця, називається істинним сонячним часом.
Але ж наша Земля є кулею! Тому в той момент, коли, скажімо, житель Києва стверджує, що Сонце знаходиться в нижній кульмінації, і спокійно лягає спати, в Південно-Сахалінську вже ранок і люди поспішають на роботу. А це означає, що кожній точці земної кулі, географічна довгота нього Я відповідає своє власне (місцеве) час, яке буде однаковим лише для пунктів, що знаходяться на одному і тому ж географічному меридіані. Географічна довгота спостерігача А, вимірюється зазвичай в градусах, хвилинах і секундах дуги, при перекладі її в часові одиниці виходять з розрахунку, що 15 ° = 1 h. 15 = l m. 15 "= I s. 1 ° = 4 т. 1 ° = 4 m.
Наприклад, географічна довгота м.Харкова X = 36 ° 15 = 2 h 25 m.
1) нерівномірним рухом Землі навколо Сонця по еліптичній орбіті;
2) нахилом осі добового обертання Землі до площини екліптики.
Очевидно, що користуватися при вимірюванні часу такій нестабільній одиницею, як справжні добу, не можна. Тому в астрономії було введено поняття середнього сонця. Це - фіктивна точка, яка на протязі року рівномірно переміщається уздовж небесного екватора. Проміжок часу між двома однойменними послідовними кульмінаціями середнього сонця називається середніми сонячними цілодобово. Час, виміряний від нижньої кульмінації середнього сонця, називається середнім сонячним часом. Саме середній сонячний час і показують наші годинники, ними ми користуємося у всій своїй практичній діяльності.
Різниця між середнім сонячним часом 1м (середнім місцевим часом спостерігача) і істинним сонячним часом T, виміряна на тому ж меридіані, називається рівнянням часу (рис.):
Мал. Зміна рівняння часу протягом року. На правій шкалі зазначено місцеве середній сонячний час на момент, коли центр диска Сонця знаходиться у верхній кульмінації
Величину рівняння часу # 951; на початок кожної доби можна знайти, в будь-якому астрономічному календарі.
Отже, на питання: «За яким часом ви живете?» Житель м.Харкова (N = 2) відповість: «По декретного часу другого часового поясу».
Зоряна доба. Ми вже наголошували про обертання Землі навколо своєї осі щодо Сонця. Виявилося зручним і навіть необхідним ввести ще одну одиницю часу - зоряна доба як проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями однієї і тієї ж зірки. Так як, обертаючись навколо осі, Земля ще й рухається по своїй орбіті, то зоряна доба коротше сонячних майже на чотири хвилини. У році ж зоряної доби рівно на одиницю більше, ніж сонячних.
За початок зоряної доби прийнятий момент верхньої кульмінації точки весняного рівнодення. Звідси зоряний час s - це час, що минув з моменту верхньої кульмінації точки весняного рівнодення. Воно вимірюється годинним кутом точки весняного рівнодення t¡ .Його можна визначити за формулою s = а + t, де а і t - пряме сходження і часовий кут будь-якої зірки. Звідси випливає, що зоряний час s одно прямому сходженню світила, що знаходиться
Тп, місцевим Тм і всесвітнім Те визначається співвідношеннями
Навіщо потрібно знати про це? Рівняння часу говорить про те, що справжнє Сонце в своєму русі на небесній сфері то «обганяє» середнє, сонце, то «відстає» від нього, і якщо ми час вимірюємо за середнім сонця, то тіні від всіх предметів відкидають через їх висвітлення істинним Сонцем! Припустимо, що хтось вирішив побудувати будинок особою на південь. Бажане направлення йому вкаже полуденна лінія: в момент верхньої кульмінації Сонця, коли воно, перетинаючи небесний меридіан, «проходить над точкою півдня», тіні від вертикальних предметів падають уздовж полуденної лінії у напрямку на північ. Тому для вирішення завдання досить підвісити на нитці грузик і в згаданий момент часу вбити кілочки уздовж відкинутої ниткою тіні.
Але встановити «на око», коли центр диска Сонця перетинає небесний меридіан, неможливо, цей момент слід розрахувати заздалегідь. Для цього спостерігач повинен знати свою географічну, довготу # 955 ;.
Очевидно, що археолог, який цікавиться орієнтацією древніх будівель (пірамід, храмів і ін.), Вирішує зворотну задачу - напрямок однієї з головних стін будівлі вже є, необхідно встановити чи збігається воно з напрямком полуденної лінії.
Зоряний час використовуємо для визначення того, які ділянки зоряного неба (сузір'я) будуть видні над горизонтом в той чи інший час доби і року. Як уже зазначалося, в кожен конкретний момент часу у верхній кульмінації знаходяться ті зірки, для яких а = s. Розраховуючи зоряний час s, і визначаємо умови видимості зірок і сузір'їв.
Через Берингову протоку і по водах Тихого океану приблизно уздовж меридіана 180 ° від північного полюса до південного простяглася лінія зміни дати. Звідси на нашій планеті починаються новий день, нові добу і новий рік.