Tropický rok

Tropický rok (také známý jako sluneční rok ) v obecném smyslu je doba, během níž Slunce dokončí jeden cyklus ročních období, jak je vidět ze Země , například doba od jedné jarní rovnodennosti k další, nebo z jednoho dne letního slunovratu do druhého. Od starověku astronomové postupně zpřesňovali definici tropického roku a nyní jej definují jako čas potřebný k tomu, aby se střední tropická délka Slunce (podélná poloha podél ekliptiky vzhledem k poloze při jarní rovnodennosti) zvýšila o 360 stupňů (tj. , k dokončení jednoho celého sezónního cyklu) [1] .

Délka tropického roku

Podle definice je tropický rok čas potřebný pro Slunce, počínaje od zvolené ekliptické délky , dokončit jeden úplný cyklus ročních období a vrátit se ke stejné ekliptické délce. Před zvažováním příkladu by měl být objasněn pojem rovnodennosti. Při provádění výpočtů ve sluneční soustavě se používají dvě důležité roviny: rovina ekliptiky (oběh Země kolem Slunce) a rovina nebeského rovníku (projekce zemského rovníku ve vesmíru). Tyto roviny mají průsečík. Směr podél této průsečíkové čáry od Země k souhvězdí Ryb  je březnová rovnodennost, která je označena symbolem ♈ (symbol vypadá jako beraní rohy a je symbolem souhvězdí Berana , kde se rovnodennost nacházela v r. vzdálená minulost). Opačným směrem podél linie k souhvězdí Panny je zářijová rovnodennost a je označena symbolem ♎ (symbol opět odkazuje na souhvězdí Vah , ve kterém byla rovnodennost ve starověku). V důsledku precese a nutace zemské osy se tyto směry mění ve srovnání se směrem ke vzdáleným hvězdám a galaxiím , u kterých není patrný posun vzhledem k velké vzdálenosti od těchto objektů (viz Mezinárodní nebeský referenční systém ).

Ekliptická délka Slunce je úhel mezi ♈ a Sluncem, měřený na východ podél ekliptiky. Jeho měření je zatíženo určitými obtížemi, protože Slunce se pohybuje a směr, vůči němuž je úhel měřen, se také pohybuje. Pro takové měření je vhodné mít pevný (vzhledem ke vzdáleným hvězdám) směr. Jako takový je zvolen směr ♈ v poledne 1. ledna 2000, značí se symbolem ♈ 0 .

Pomocí této definice byla jarní rovnodennost zaznamenána 20. března 2009 v 11:44:43.6. Další rovnodennost byla 20. března 2010 v 17:33:18,1, což dalo tropický rok 365 dnů 5 hodin 48 minut 34,5 sekund. Slunce a ♈ se pohybují opačnými směry. Když se Slunce a ♈ setkaly v březnu 2010 při rovnodennosti, minulo Slunce na východ pod úhlem 359° 59' 09" a ♈ se posunulo na západ o 51" celkem o 360° (vše vzhledem k ♈ 0 ).

Pokud se jako referenční bod zvolí jiná ekliptická délka Slunce, bude délka tropického roku již jiná. To je způsobeno skutečností, že ačkoli ke změně ♈ dochází téměř konstantní rychlostí [2] , existují významné odchylky v úhlové rychlosti Slunce. Zhruba 50 úhlových sekund, po které Slunce neprojde ekliptikou za celý tropický rok, tedy „ušetří“ různé množství času v závislosti na poloze na oběžné dráze.

Průměrná délka tropického roku při jarní rovnodennosti

Jak již bylo zmíněno výše, délka tropického roku závisí na volbě referenčního bodu. Astronomové nepřišli hned na jednotnou metodiku, ale nejčastěji zvolili jako referenční bod některou z rovnodenností, protože chyba v těchto obdobích je minimální. Srovnání měření tropického roku po několik po sobě jdoucích let odhalilo rozdíly spojené s nutací a planetárními poruchami působícími na Slunce. Meos a Savoy v [1] uvádějí následující příklady intervalů mezi jarní rovnodenností:

Až do začátku 19. století se trvání tropického roku určovalo porovnáváním dat rovnodennosti v dlouhém časovém období. Tento přístup umožnil vypočítat průměrnou délku tropického roku [1] .

Srovnání hodnot průměrných časových intervalů mezi rovnodennostmi a slunovraty pro astronomický rok 0 (1 rok před naším letopočtem podle tradičního účtu) a rok 2000 je uvedeno [1] v tabulce:

Aktuální hodnota průměrné délky tropického roku

Průměrné trvání tropického roku od 1. ledna 2000 je 365,2421897 dnů nebo 365 dnů 5 hodin 48 minut 45,19 sekund. Tato hodnota se mění poměrně pomalu. Výraz vhodný pro výpočet délky tropického roku v dávné minulosti:

kde T  je čas v juliánských staletích (1 juliánské století je přesně 36 525 dní) počítáno od poledne 1. ledna 2000 [3] [4]

Změny v délce tropického roku

Při nerušeném (keplerovském) pohybu Země by trvání tropického roku bylo v čase konstantní. Skutečný oběžný pohyb Země je však narušen [5] . Důsledkem neklidného pohybu Země jsou meziroční změny v trvání tropického roku. Studie ukazují [6] , že tyto variace jsou periodické, protože jsou spojeny s periodickými poruchami orbitálního pohybu Země nejbližšími nebeskými tělesy. Hlavním obdobím variací je tříletý cyklus s průměrnou amplitudou 0,006659 dne (9 minut 35 sekund). Tento cyklus se zpravidla každých 8 nebo 11 let střídá s dvouletým cyklem, jehož průměrná amplituda je 0,004676 dne (6 minut 44 sekund). dvou- a tříletá periodicita se vysvětluje souměřitelností v oběžném pohybu Země a nejbližších planet - Marsu (orbitální rezonance 2:1) a Venuše (3:5). V jejich střídání tvoří dvou- a tříleté cykly řady trvající 8 (2+3+3) a 11 (2+3+3+3) let, které odpovídají fázím 19letého nutačního cyklu [7] .

Kalendářní rok

Gregoriánský kalendář , který se používá pro civilní účely, je mezinárodní standard. Toto je sluneční kalendář (byl vynalezen, aby se synchronizoval s tropickým rokem). Má periodicitu 400 let (146 097 dní). Měsíce, data a dny v týdnu se v každém období zcela opakují. Průměrná délka kalendářního roku: 146 097 / 400 = 365,2425 dní, což dává dobré přiblížení tropickému roku.

Gregoriánský kalendář je vylepšená verze juliánského kalendáře . Do doby reformy v roce 1582 se datum jarní rovnodennosti posunulo asi o 10 dní, z 21. března – během Prvního nicejského koncilu v roce 325 – na 11. března. Skutečnou motivací pro reformy nebyla primárně otázka návratu zemědělských cyklů tam, kde kdysi byly v sezónním cyklu, hlavní starostí křesťanů bylo správné slavení Velikonoc. Pravidla používaná pro výpočet data Velikonoc používala obvyklé datum jarní rovnodennosti (21. března) a považovalo se za důležité udržet 21. březen blízko skutečné rovnodennosti [8] . Také navrhovaný a používaný většinou autokefálních pravoslavných církví je nový juliánský kalendář (chyba jednoho dne za 43 500 let).

Pokud bude společnost i v budoucnu klást důraz na synchronizaci občanského kalendáře a ročních období, bude nakonec zapotřebí nová reforma kalendáře. Pokud je tropický rok 1900 na 365,242199 dnech, pak je gregoriánský kalendář o 10 000 let pozadu asi o 3 dny 17 minut. 33 sec. Zvyšováním této chyby se délka tropického roku (měřeno v pozemském čase) snižuje rychlostí asi 0,53 s na 100 tropických let. Průměrný sluneční den se navíc zvýší o 1,5 ms za 100 tropických let. Tyto efekty způsobí, že se kalendář posune o 1 den za 3200 let. Navrhované různé možnosti dalšího vylepšení kalendáře se zatím nejeví jako relevantní [9] . Kromě toho, protože gregoriánská reforma byla zaměřena na synchronizaci kalendáře nikoli s ročními obdobími, ale s jarní rovnodenností, měla by být přesnost kalendáře hodnocena nikoli délkou průměrného tropického roku, ale délkou jarního období. rok rovnodennosti. A jak vyplývá z výše uvedené tabulky, gregoriánský kalendář se s tímto úkolem v naší době vyrovná tak dobře, že k chybě v jednom dni dojde nejdříve za 10 000 let [10] [11] .

Viz také

• Rok
• Besselův rok
• hvězdné období

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 4 Meeus, J., Savoie, D. Historie tropického roku Journal of the British Astronomical Association , 102(1), 40-42. Archivováno 27. února 2007 na Wayback Machine 
2. ↑ Seidelmann, PK (Ed.). (1992). Výkladový doplněk k Astronomickému almanachu . Sausalito, CA: Univerzitní vědecké knihy. ISBN 0-935702-68-7 
3. ↑ McCarthy D. & Seidelmann, PK Čas od rotace Země k atomové fyzice  . – Weinhein: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA., 2009. - S. 351. - ISBN 9783527407804 .
4. ↑ Sekulární termíny klasických planetárních teorií využívající výsledky obecné teorie. Astronomy and Astrophysics , 157, 59-70. ISSN 0004-6361 Archivováno 8. prosince 2013 na Wayback Machine 
5. ↑ Duboshin G. N. Nebeská mechanika. Hlavní úkoly a metody. — M.: Nauka, 1975. — 800 s.
6. ↑ Fedorov V. M. Meziroční odchylky v trvání tropického roku // Zprávy Ruské akademie věd, 2013. - v. 451. - č. 1, - str. 95–97. (2013). Získáno 20. dubna 2015. Archivováno z originálu 9. května 2021. (neurčitý)
7. ↑ Fedorov V. M. Latitudinální variabilita příchozího slunečního záření v různých časových cyklech // Zprávy Ruské akademie věd, 2015, vol. 460, č. 3, s. 339–342. (2015). Získáno 20. dubna 2015. Archivováno z originálu 27. dubna 2015. (neurčitý)
8. ↑ Západní kalendář – „Intolerabilis, horribilis, et derisibilis“; čtyři století nespokojenosti. V GV Coyne, M. A. Hoskin, & O. Pedersen (Eds.). Gregoriánská reforma kalendáře . Vatikánská observatoř.
9. ↑ Blackburn, B. & Holford-Strevens (2003, opravený dotisk z roku 1999). Oxford společník roku . Oxford University Press.
10. ↑ S. Cassidy, Chyba ve výpisu tropického roku Archivováno 28. ledna 2022 na Wayback Machine , 1996
11. ↑ M. L. Gorodetsky , K problematice přesnosti gregoriánského kalendáře a lunárního cyklu // Historický a astronomický výzkum, sv. XXXV. -M.: Fizmatlit, 2010, C. 289-293.

Slovníky a encyklopedie	Skvělý norský Britannica (online)