ปีสุริยคติ
ปีสุริยคติ ( หรือช่วงเวลาสุริยคติ ) คือช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์โคจรกลับมาอยู่ที่ตำแหน่ง เดิม บนท้องฟ้า–เมื่อมองจากโลกหรือวัตถุทางดาราศาสตร์ อื่น ในระบบสุริยะ–ซึ่งเป็นการครบรอบวัฏจักรของฤดูกาลทางดาราศาสตร์ตัวอย่างเช่น คือช่วงเวลาจากวันวสันตวิษุวัตถึงวันวสันตวิษุวัตครั้งถัดไป หรือจากวันครีษมายันถึงวันครีษมายันครั้งถัดไป นี่คือประเภทของปีที่ใช้ในปฏิทินสุริยคติแบบสุริยคติ
ปีสุริยคติเป็นปีทางดาราศาสตร์ ประเภทหนึ่ง และมีคาบการโคจร เฉพาะเจาะจง อีกประเภทหนึ่งคือปีดาราคติ (หรือคาบการโคจรดาราคติ) ซึ่งเป็นเวลาที่โลกใช้ในการโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบหนึ่งรอบเมื่อวัดเทียบกับดาวฤกษ์คงที่ส่งผลให้ระยะเวลานานกว่าปีสุริยคติ 20 นาที 24.7 วินาที เนื่องจากการเคลื่อนที่ของจุดวิษุวัต
ตั้งแต่สมัยโบราณ นักดาราศาสตร์ได้ปรับปรุงนิยามของปีสุริยคติอย่างต่อเนื่อง รายการสำหรับ "ปีสุริยคติ" ในอภิธานศัพท์ออนไลน์ของปฏิทินดาราศาสตร์ระบุว่า: [ 1 ]
ระยะเวลาที่ลองจิจูดสุริยวิถีของดวงอาทิตย์เพิ่มขึ้น 360 องศาเนื่องจากลองจิจูดสุริยวิถีของดวงอาทิตย์วัดโดยอ้างอิงจากจุดวิษุวัต ปีสุริยวิถีจึงประกอบด้วยวัฏจักรของฤดูกาลที่สมบูรณ์ และความยาวของปีสุริยวิถีในระยะยาวจะประมาณได้จากปฏิทินสากล (ปฏิทินเกรกอเรียน) ปีสุริยวิถีโดยเฉลี่ยมีระยะเวลาประมาณ 365 วัน 5 ชั่วโมง 48 นาที 45 วินาที
คำจำกัดความที่เทียบเท่าและละเอียดกว่าคือ "พื้นฐานตามธรรมชาติสำหรับการคำนวณปีสุริยคติที่ผ่านไปคือลองจิจูดเฉลี่ยของดวงอาทิตย์ที่คำนวณจากวิษุวัตที่เคลื่อนที่ตามการหมุนรอบแกนโลก (วิษุวัตแบบไดนามิกหรือวิษุวัตตามวันที่) เมื่อใดก็ตามที่ลองจิจูดถึงจำนวนเท่าของ 360 องศา ดวงอาทิตย์เฉลี่ยจะผ่านวิษุวัตฤดูใบไม้ผลิและปีสุริยคติใหม่จะเริ่มต้นขึ้น" [ 2 ]
ปีสุริยคติเฉลี่ยในปี 2000 คือ 365.24219 วันตามปฏิทินดาราศาสตร์ โดยแต่ละวันตามปฏิทินดาราศาสตร์มีระยะเวลา 86,400 วินาทีในระบบ SI [ 3 ]ซึ่งเท่ากับ 365.24217 วันตามปฏิทินสุริยคติเฉลี่ย [ 4 ] ด้วยเหตุนี้ ปีปฏิทินจึงเป็นการประมาณค่าของปีสุริยคติ: ปฏิทินเกรกอเรียน (พร้อมกฎสำหรับวันอธิกสุริยคติ ) ได้รับการออกแบบมาเพื่อปรับปีปฏิทินให้ตรงกับปีสุริยคติเป็นระยะๆ
ประวัติศาสตร์
ต้นทาง
คำว่า "ทรอปิคอล" มาจากภาษากรีกtropikosซึ่งหมายถึง "การหมุน" [ 5 ]ดังนั้น เส้นทรอปิคอลของมะเร็งและแพะจึงเป็นเส้นละติจูดเหนือสุดและใต้สุด ที่ ดวงอาทิตย์สามารถปรากฏอยู่เหนือศีรษะโดยตรง และที่ซึ่งดวงอาทิตย์ปรากฏว่า "หมุน" ในการเคลื่อนที่ตามฤดูกาลประจำปี เนื่องจากความเชื่อมโยงระหว่างทรอปิคอลและวัฏจักรตามฤดูกาลของตำแหน่งที่ปรากฏของดวงอาทิตย์ คำว่า "ทรอปิคอล" จึงถูกนำมาใช้กับช่วงเวลาของวัฏจักรตามฤดูกาล ชาวจีนโบราณ ชาวฮินดู ชาวกรีก และชนชาติอื่นๆ ได้ทำการวัดโดยประมาณของปีทรอปิคอล
คุณค่าในยุคแรก การค้นพบการหมุนควง
ในศตวรรษที่ 2 ก่อนคริสต์ศักราชฮิปปาร์คัสได้วัดเวลาที่ดวงอาทิตย์ใช้ในการเดินทางจากจุดวิษุวัตไปยังจุดวิษุวัตเดียวกันอีกครั้ง เขาคำนวณความยาวของปีได้เป็น 1/300 ของวันน้อยกว่า 365.25 วัน (365 วัน 5 ชั่วโมง 55 นาที 12 วินาที หรือ 365.24667 วัน) ฮิปปาร์คัสใช้วิธีนี้เพราะเขาสามารถตรวจจับเวลาของจุดวิษุวัตได้ดีกว่าเมื่อเทียบกับจุดอายัน[ 6 ]
ฮิปปาร์คัสยังค้นพบอีกว่าจุดวิษุวัตเคลื่อนที่ไปตามระนาบสุริยวิถี (ระนาบวงโคจรของโลก หรือสิ่งที่ฮิปปาร์คัสคิดว่าเป็นระนาบวงโคจรของดวงอาทิตย์รอบโลก) ในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ ซึ่งปรากฏการณ์นี้ต่อมาได้ชื่อว่า "การเคลื่อนที่ของวิษุวัต" เขาคำนวณค่าได้ 1° ต่อศตวรรษ ซึ่งเป็นค่าที่ไม่ได้รับการปรับปรุงจนกระทั่งประมาณ 1,000 ปีต่อมาโดยนักดาราศาสตร์ชาวอิสลามนับตั้งแต่การค้นพบนี้ ได้มีการแยกความแตกต่างระหว่างปีสุริยคติและปีสุริยคติ[ 6 ]
ยุคกลางและยุคฟื้นฟูศิลปวิทยา
ในยุคกลางและยุคฟื้นฟูศิลปวิทยา มีการตีพิมพ์ตารางที่มีความแม่นยำมากขึ้นเรื่อยๆ หลายตาราง ซึ่งช่วยให้สามารถคำนวณตำแหน่งของดวงอาทิตย์ดวงจันทร์และดาวเคราะห์ต่างๆเทียบกับดาวฤกษ์ได้ การประยุกต์ใช้ตารางเหล่านี้ที่สำคัญอย่างหนึ่งคือการปฏิรูปปฏิทิน
ตารางอัลฟอนซีนที่ตีพิมพ์ในปี 1252 อ้างอิงจากทฤษฎีของปโตเลมีและได้รับการแก้ไขและปรับปรุงหลังจากตีพิมพ์ครั้งแรก ความยาวของปีสุริยคติกำหนดไว้ที่ 365 วัน สุริยคติ 5 ชั่วโมง 49 นาที 16 วินาที (≈ 365.24255 วัน) ความยาวนี้ถูกนำมาใช้ในการคิดค้นปฏิทินเกรกอเรียนในปี 1582 [ 7 ]
ในอุซเบกิสถาน หนังสือZij-i SultaniของUlugh Begได้รับการตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2480 และได้ประมาณการไว้ที่ 365 วัน สุริยะ5 ชั่วโมง 49 นาที 15 วินาที (365.242535 วัน) [ 8 ]
ในศตวรรษที่ 16 โคเปอร์นิคัสได้เสนอทฤษฎีจักรวาลวิทยาแบบเฮลิโอเซนทริก อีราสมัส ไรน์โฮลด์ได้ใช้ทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสในการคำนวณตารางพรูเทนิกในปี ค.ศ. 1551 และให้ค่าความยาวของปีสุริยคติเท่ากับ 365 วัน สุริยคติ 5 ชั่วโมง 55 นาที 58 วินาที (365.24720 วัน) โดยอิงจากความยาวของปีดาราคติและอัตราการเคลื่อนที่ของแกนโลกที่คาดการณ์ไว้ ซึ่งค่าที่ได้นี้มีความแม่นยำน้อยกว่าค่าที่ได้จากตารางอัลฟอนซีนก่อนหน้านี้
ความก้าวหน้าครั้งสำคัญในศตวรรษที่ 17 เกิดขึ้นจากโยฮันเนส เคปเลอร์และไอแซค นิวตันในปี ค.ศ. 1609 และ 1619 เคปเลอร์ได้ตีพิมพ์ กฎการ เคลื่อนที่ของดาวเคราะห์สามข้อ[ 9 ]ในปี ค.ศ. 1627 เคปเลอร์ได้ใช้การสังเกตการณ์ของไทโค บราเฮและวอลเธอรัสเพื่อสร้างตารางที่แม่นยำที่สุดในเวลานั้น ซึ่งก็คือตารางรูดอลฟินเขาประเมินค่าเฉลี่ยของปีสุริยคติเป็น 365 วัน สุริยะ 5 ชั่วโมง 48 นาที 45 วินาที (365.24219 วัน) [ 7 ]
กฎพลศาสตร์สามข้อและทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตันได้รับการตีพิมพ์ในหนังสือPhilosophiæ Naturalis Principia Mathematica ของเขา ในปี ค.ศ. 1687 ความก้าวหน้าทางทฤษฎีและคณิตศาสตร์ของนิวตันมีอิทธิพลต่อตารางของเอ็ดมอนด์ ฮัลลีย์ที่ตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1693 และ ค.ศ. 1749 [ 10 ]และเป็นพื้นฐานของแบบจำลองระบบสุริยะทั้งหมดจนกระทั่ง ทฤษฎีสัมพัทธ ภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ในศตวรรษที่ 20
ศตวรรษที่ 18 และ 19
ตั้งแต่สมัยฮิปปาร์คัสและปโตเลมี ปีหนึ่งๆ จะนับจากจุดวิษุวัตสองครั้ง (หรือจุดอายันสองครั้ง) ที่ห่างกันหลายปี เพื่อหาค่าเฉลี่ยของข้อผิดพลาดในการสังเกตและการเปลี่ยนแปลงตามช่วงเวลา (ที่เกิดจากแรงดึงดูดของดาวเคราะห์ และผลกระทบเล็กน้อยของการสั่นไหว ของแกน โลกต่อจุดวิษุวัต) ผลกระทบเหล่านี้เริ่มเป็นที่เข้าใจกันในสมัยของนิวตัน การสร้างแบบจำลองการเปลี่ยนแปลงระยะสั้นของเวลาระหว่างจุดวิษุวัต (และป้องกันไม่ให้การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้รบกวนความพยายามในการวัดการเปลี่ยนแปลงระยะยาว) จำเป็นต้องมีการสังเกตที่แม่นยำและทฤษฎีการเคลื่อนที่ปรากฏของดวงอาทิตย์ที่ซับซ้อน ทฤษฎีและเครื่องมือทางคณิตศาสตร์ที่จำเป็นได้มารวมกันในศตวรรษที่ 18 จากผลงานของปิแอร์-ซีมง เดอ ลาปลาซโจเซฟ หลุยส์ ลากรองจ์และผู้เชี่ยวชาญด้านกลศาสตร์ท้องฟ้า คนอื่นๆ พวกเขาสามารถคำนวณการเปลี่ยนแปลงตามช่วงเวลาและแยกออกจากค่าเฉลี่ยการเคลื่อนที่แบบค่อยเป็นค่อยไป พวกเขาสามารถแสดงลองจิจูดเฉลี่ยของดวงอาทิตย์ในรูปพหุนามได้ดังนี้:
- L = A + A T + A T 2วัน
โดยที่Tคือเวลาในหน่วยศตวรรษจูเลียน อนุพันธ์ของสูตรนี้คือการแสดงออกของความเร็วเชิงมุมเฉลี่ย และส่วนกลับของสูตรนี้คือการแสดงออกของความยาวของปีสุริยคติในรูปฟังก์ชันเชิงเส้นของT
ในตารางมีสมการสองสมการ สมการทั้งสองประมาณการว่าปีสุริยคติจะสั้นลงประมาณครึ่งวินาทีในแต่ละศตวรรษ
| ชื่อ | สมการ | วันที่ซึ่งT = 0 |
|---|---|---|
| เลเวอริเยร์[ 11 ] | Y = 365.242 196 47 - 6.24 × 10−6 T | 0.5 มกราคม 1900 เวลาตามปฏิทินดาราศาสตร์ |
| นิวคอมบ์( 1898 ) | Y = 365.242 198 79 - 6.14 × 10−6 T | วันที่ 0 มกราคม พ.ศ. 2443 ตามเวลามาตรฐาน |
ตารางของ Newcomb มีความแม่นยำเพียงพอจนถูกนำไปใช้โดยปฏิทินดาราศาสตร์ ร่วมระหว่างอเมริกาและอังกฤษ สำหรับดวงอาทิตย์ดาวพุธดาวศุกร์และดาวอังคารจนถึงปี 1983 [ 12 ]
ศตวรรษที่ 20 และ 21
ความยาวของปีสุริยคติเฉลี่ยได้มาจากแบบจำลองระบบสุริยะ ดังนั้นความก้าวหน้าใดๆ ที่ช่วยปรับปรุงแบบจำลองระบบสุริยะจึงมีศักยภาพที่จะปรับปรุงความแม่นยำของปีสุริยคติเฉลี่ยได้ เครื่องมือสังเกตการณ์ใหม่ๆ จำนวนมากได้ถูกพัฒนาขึ้นมา รวมถึง...
- ดาวเทียมเทียม
- การติดตามยานสำรวจอวกาศลึก เช่นPioneer 4เริ่มต้นในปี พ.ศ. 2492 [ 13 ]
- เรดาร์ที่สามารถวัดระยะทางไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่นได้ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2504 [ 14 ]
- การวัดระยะด้วยเลเซอร์ไปยังดวงจันทร์ นับตั้งแต่ภารกิจ Apollo 11ในปี 1969 ได้ทิ้ง ตัวสะท้อนแสงชุดแรกซึ่งช่วยให้ได้ความแม่นยำมากกว่าการวัดโดยไม่ใช้ตัวสะท้อนแสง
- ดาวเทียมเทียม เช่นLAGEOS (1976) และระบบระบุตำแหน่งทั่วโลก (เริ่มใช้งานครั้งแรกในปี 1993)
- การแทรกสอดฐานยาวมากซึ่งค้นหาทิศทางที่แม่นยำไปยังควาซาร์ในกาแล็กซี ที่อยู่ไกลออกไป และช่วยให้สามารถกำหนดทิศทางของโลกเมื่อเทียบกับวัตถุเหล่านี้ซึ่งมีระยะทางมากจนถือได้ว่ามีการเคลื่อนที่ในอวกาศน้อยที่สุด[ 15 ]
ความซับซ้อนของแบบจำลองที่ใช้สำหรับระบบสุริยะจะต้องจำกัดตามสิ่งอำนวยความสะดวกในการคำนวณที่มีอยู่ ในช่วงทศวรรษที่ 1920 อุปกรณ์บัตรเจาะรูถูกนำมาใช้โดย LJ Comrie ในสหราชอาณาจักร สำหรับ ปฏิทิน ดาราศาสตร์ของอเมริกาคอมพิวเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าIBM Selective Sequence Electronic Calculatorถูกนำมาใช้ตั้งแต่ปี 1948 เมื่อคอมพิวเตอร์สมัยใหม่พร้อมใช้งาน ก็สามารถคำนวณปฏิทินดาราศาสตร์โดยใช้การบูรณาการเชิงตัวเลขแทนทฤษฎีทั่วไปได้ การบูรณาการเชิงตัวเลขถูกนำมาใช้ในปี 1984 สำหรับปฏิทินดาราศาสตร์ร่วมระหว่างสหรัฐอเมริกาและสหราชอาณาจักร[ 16 ]
ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ได้ให้ทฤษฎีที่แม่นยำกว่า แต่ความแม่นยำของทฤษฎีและการสังเกตการณ์ไม่จำเป็นต้องมีการปรับปรุงแก้ไขตามที่ทฤษฎีนี้ให้ไว้ (ยกเว้นการเลื่อนตำแหน่งของจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดของดาวพุธ) จนกระทั่งปี 1984 มาตราเวลาได้รวมเอาทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเข้ามาตั้งแต่ช่วงทศวรรษที่ 1970 [ 17 ]
พัฒนาการที่สำคัญในการทำความเข้าใจปีสุริยคติในช่วงระยะเวลานานคือการค้นพบว่าอัตราการหมุนของโลก หรือเทียบเท่ากับความยาวของวันสุริยะเฉลี่ยไม่คงที่ วิลเลียม เฟอร์เรล ในปี 1864 และชาร์ลส์-เออแฌน เดลาเนย์ในปี 1865 ทำนายว่าการหมุนของโลกถูกชะลอโดยน้ำขึ้นน้ำลง ซึ่งสามารถตรวจสอบได้จากการสังเกตเฉพาะในช่วงทศวรรษ 1920 ด้วยนาฬิกา Shortt–Synchronome ที่มีความแม่นยำสูง และต่อมาในช่วงทศวรรษ 1930 เมื่อนาฬิกาควอตซ์เริ่มเข้ามาแทนที่นาฬิกาลูกตุ้มในฐานะมาตรฐานเวลา[ 18 ]
มาตราส่วนเวลาและปฏิทิน
เวลาสุริยะปรากฏคือเวลาที่แสดงโดยนาฬิกาแดดและกำหนดโดยการเคลื่อนที่ปรากฏของดวงอาทิตย์ที่เกิดจากการหมุนของโลกรอบแกนของตัวเอง รวมถึงการโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์เวลาสุริยะเฉลี่ยได้รับการปรับแก้สำหรับการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะของความเร็วปรากฏของดวงอาทิตย์ขณะที่โลกโคจรในวงโคจรของมัน มาตราเวลาที่สำคัญที่สุดคือเวลาสากล (Universal Time หรือ UT) ซึ่งเป็นเวลาสุริยะเฉลี่ยที่เส้นลองจิจูด 0° ( เส้นเมริเดียนอ้างอิง IERS ) เวลาพลเรือนอิงตาม UT (ที่จริงคือUTC ) และปฏิทินพลเรือนนับวันสุริยะเฉลี่ย
อย่างไรก็ตาม การหมุนของโลกเองนั้นไม่สม่ำเสมอและกำลังช้าลง เมื่อเทียบกับตัวบ่งชี้เวลาที่เสถียรกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์และนาฬิกาอะตอม
เวลาเอเฟเมอริส (ET) เป็นตัวแปรอิสระในสมการการเคลื่อนที่ของระบบสุริยะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสมการจากงานของนิวคอมบ์ และ ET นี้ถูกใช้ตั้งแต่ปี 1960 ถึง 1984 [ 19 ]เอเฟเมอริสเหล่านี้อิงจากการสังเกตการณ์ที่ทำในเวลาสุริยะในช่วงหลายศตวรรษ และเป็นผลให้แสดงถึงวินาทีสุริยะเฉลี่ยในช่วงเวลานั้นวินาทีSI ซึ่งกำหนดในเวลาอะตอม มีจุดประสงค์เพื่อให้สอดคล้องกับวินาทีเอเฟเมอริสตามงานของนิวคอมบ์ ซึ่งทำให้สอดคล้องกับวินาทีสุริยะเฉลี่ยในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 [ 20 ] ET ที่นับโดยนาฬิกาอะตอมได้รับชื่อใหม่ว่าเวลาภาคพื้นดิน (TT) และสำหรับวัตถุประสงค์ส่วนใหญ่ET = TT = TAI + 32.184 วินาที SIนับตั้งแต่ยุคของการสังเกตการณ์ การหมุนของโลกช้าลง และวินาทีสุริยะเฉลี่ยก็ยาวขึ้นเล็กน้อยกว่าวินาที SI ด้วยเหตุนี้ ช่วงเวลาของ TT และ UT1 จึงมีความแตกต่างกันมากขึ้นเรื่อยๆ โดยปริมาณที่ TT นำหน้า UT1 เรียกว่าΔ Tหรือ Delta T [ 21 ] ณ วันที่ 5 กรกฎาคม2022 ,TT นำหน้า UT1 อยู่ 69.28 วินาที[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]
ด้วยเหตุนี้ ปีสุริยคติซึ่งอิงตามฤดูกาลบนโลก โดยนับตามวันสุริยะใน UT จึงไม่สอดคล้องกับการแสดงค่าวิษุวัตในปฏิทินดาราศาสตร์ใน TT มากขึ้นเรื่อยๆ
ดังที่อธิบายไว้ด้านล่าง การประมาณค่าระยะยาวของความยาวของปีสุริยคติถูกนำมาใช้ร่วมกับการปฏิรูปปฏิทินจูเลียนซึ่งส่งผลให้เกิดปฏิทินเกรกอเรียน ผู้เข้าร่วมในการปฏิรูปนั้นไม่ทราบถึงการหมุนที่ไม่สม่ำเสมอของโลก แต่ในปัจจุบันสามารถนำสิ่งนี้มาพิจารณาได้ในระดับหนึ่ง ตารางด้านล่างแสดงการประมาณค่าและค่าความคลาดเคลื่อนมาตรฐาน ( σ ) ของมอร์ริสันและสตีเฟนสันสำหรับ ΔT ในวันที่สำคัญในกระบวนการพัฒนาปฏิทินเกรกอเรียน[ 25 ]
| เหตุการณ์ | ปี | ปี S & M ที่ใกล้เคียงที่สุด | Δ T | σ |
|---|---|---|---|---|
| ปฏิทินจูเลียนเริ่มต้น | − 44 [ 26 ] | 0 | 2 ชั่วโมง 56 นาที 20 วินาที | 4 นาที 20 วินาที |
| สภาไนเซียครั้งแรก | 325 | 300 | 2 ชั่วโมง 8 นาที | 2 เมตร |
| ปฏิทินเกรกอเรียนเริ่มต้น | 1582 | 1600 | 2 เมตร | วัย 20 ปี |
| การประมาณค่าแบบความแม่นยำต่ำ | 4000 | 4 ชั่วโมง 13 นาที | ||
| 10,000 | 2 วัน 11 ชั่วโมง |
การคาดการณ์ความแม่นยำต่ำจะคำนวณโดยใช้สูตรที่จัดทำโดย Morrison และ Stephenson: [ 25 ]
- Δ Tในหน่วยวินาที = − 20 + 32 t 2
โดยที่tวัดเป็นศตวรรษจูเลียนตั้งแต่ปี 1820 การประมาณค่าแบบขยายนี้จัดทำขึ้นเพื่อแสดงให้เห็นว่า Δ Tไม่สามารถละเลยได้เมื่อประเมินปฏิทินในช่วงเวลาที่ยาวนาน[ 27 ]บอร์คอฟสกีเตือนว่า "นักวิจัยหลายคนพยายามที่จะปรับพาราโบลาให้เข้ากับค่า Δ T ที่วัดได้ เพื่อกำหนดขนาดของการชะลอตัวของการหมุนของโลก ผลลัพธ์เมื่อนำมารวมกันแล้วค่อนข้างน่าผิดหวัง" [ 27 ]
ความยาวของปีเขตร้อน
นิยามหนึ่งของปีสุริยคติคือ ระยะเวลาที่ดวงอาทิตย์โคจรครบรอบฤดูกาลหนึ่งรอบ โดยเริ่มต้นที่ลองจิจูดสุริยวิถีที่กำหนดไว้ และกลับมายังลองจิจูดสุริยวิถีเดิมอีกครั้ง
ช่วงเวลาเฉลี่ยระหว่างจุดวิษุวัต
ก่อนที่จะพิจารณาตัวอย่าง เราต้องตรวจสอบ จุดวิษุวัตก่อน ในการคำนวณระบบสุริยะมีระนาบสำคัญสองระนาบ ได้แก่ ระนาบสุริยวิถี (วงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์) และระนาบเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้า (เส้นศูนย์สูตรของโลกที่ฉายลงบนอวกาศ) ระนาบทั้งสองนี้ตัดกันเป็นเส้นตรงทิศทาง หนึ่ง ชี้ไปยังจุดวิษุวัตฤดูใบไม้ผลิ หรือวิษุวัตเดือนมีนาคมซึ่งใช้สัญลักษณ์♈ ︎ (สัญลักษณ์นี้ดูเหมือนเขาแกะเพราะเดิมทีชี้ไปยังกลุ่มดาวราศีเมษ ) ส่วน ทิศทางตรงกันข้ามใช้สัญลักษณ์♎ ︎ (เพราะเดิมทีชี้ไปยัง กลุ่ม ดาวราศีตุลย์ ) เนื่องจากการเคลื่อนที่ของจุดวิษุวัตและการสั่นไหวของ แกนโลก ทิศทางเหล่านี้จึงเปลี่ยนแปลงไป เมื่อเทียบกับทิศทางของดาวฤกษ์และกาแล็กซีที่อยู่ไกลออกไป ซึ่งทิศทางของพวกมันไม่มีการเคลื่อนที่ที่วัดได้เนื่องจากระยะทางที่ไกลมาก (ดูกรอบอ้างอิงท้องฟ้าสากล )
ลองจิจูดสุริยวิถีของดวงอาทิตย์คือมุมระหว่าง♈ ︎กับดวงอาทิตย์ โดยวัดไปทางทิศตะวันออกตามแนวสุริยวิถี การวัดนี้เป็นการวัดแบบสัมพัทธ์ ไม่ใช่แบบสัมบูรณ์ เพราะขณะที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ ทิศทางที่ใช้วัดมุมก็เคลื่อนที่ไปด้วย การกำหนดทิศทางที่แน่นอน (เมื่อเทียบกับดาวฤกษ์ที่อยู่ไกล) เพื่อใช้ในการวัดนั้นสะดวกกว่า ทิศทางของ♈ ︎ ในเวลาเที่ยงของวันที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2543 จึงใช้แทนได้และใช้สัญลักษณ์♈ ︎
มีปรากฏการณ์วิษุวัตใน วันที่ 20 มีนาคม พ.ศ. 2552 เวลา 11:44:43.6 น. ตามเวลาภาคพื้นทวีป วิษุวัตในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2553 คือ วันที่ 20 มีนาคม เวลา 17:33:18.1 น. ตามเวลาภาคพื้นทวีป ซึ่งให้ช่วงเวลา–และระยะเวลาของปีสุริยคติ–เท่ากับ 365 วัน 5 ชั่วโมง 48 นาที 34.5 วินาที[ 28 ]ในขณะที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่♈ ︎เคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม เมื่อดวงอาทิตย์และ♈ ︎มาพบกันในวิษุวัตเดือนมีนาคม พ.ศ. 2553 ดวงอาทิตย์ได้เคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออก 359°59'09" ในขณะที่♈ ︎ได้เคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันตก 51" รวมเป็น 360° (ทั้งหมดเทียบกับ♈ ︎ [ 29 ] ) นี่คือเหตุผลที่ปีสุริยคติสั้นกว่าปีดาราศาสตร์ 20 นาที
เมื่อเปรียบเทียบการวัดปีสุริยคติจากหลายปีติดต่อกัน จะพบความแปรผันซึ่งเกิดจากการรบกวนของดวงจันทร์และดาวเคราะห์ที่ส่งผลต่อโลก รวมถึงการสั่นไหว Meeus และ Savoie ได้ให้ตัวอย่างช่วงเวลาระหว่างวิษุวัตเดือนมีนาคม (ไปทางเหนือ) ดังต่อไปนี้: [ 7 ]
| วัน | ชั่วโมง | นาที | ส | |
|---|---|---|---|---|
| พ.ศ. 2528–2529 | 365 | 5 | 48 | 58 |
| พ.ศ. 2529–2530 | 365 | 5 | 49 | 15 |
| พ.ศ. 2530–2531 | 365 | 5 | 46 | 38 |
| พ.ศ. 2531–2532 | 365 | 5 | 49 | 42 |
| พ.ศ. 2532–2533 | 365 | 5 | 51 | 06 |
จนกระทั่งต้นศตวรรษที่ 19 ความยาวของปีสุริยคติถูกหาได้โดยการเปรียบเทียบวันที่วิษุวัตซึ่งห่างกันหลายปี วิธีนี้ทำให้ได้ค่าเฉลี่ย ของ ปีสุริยคติ[ 11 ]
คำจำกัดความของปีสุริยคติที่แตกต่างกัน
หากเลือกเส้นลองจิจูดเริ่มต้นของดวงอาทิตย์ที่แตกต่างจาก 0° ( เช่น♈ ︎ ) ระยะเวลาที่ดวงอาทิตย์จะกลับมายังเส้นลองจิจูดเดิมก็จะแตกต่างกัน นี่เป็นผลกระทบลำดับที่สองจากสถานการณ์ที่ความเร็วของโลก (และในทางกลับกัน ความเร็วปรากฏของดวงอาทิตย์) เปลี่ยนแปลงไปในวงโคจรวงรี: เร็วขึ้นที่จุดใกล้ดวงอาทิตย์ ที่สุด ช้าลงที่จุดไกลดวงอาทิตย์ ที่สุด จุดวิษุวัตเคลื่อนที่สัมพันธ์กับจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด (และทั้งสองเคลื่อนที่สัมพันธ์กับกรอบดาราศาสตร์คงที่) จากการผ่านจุดวิษุวัตครั้งหนึ่งไปยังอีกครั้งหนึ่ง หรือจากการผ่านจุดอายันครั้งหนึ่งไปยังอีกครั้งหนึ่ง ดวงอาทิตย์จะโคจรครบรอบวงรีไม่สมบูรณ์ เวลาที่ประหยัดได้ขึ้นอยู่กับจุดเริ่มต้นในวงโคจร หากจุดเริ่มต้นอยู่ใกล้จุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด (เช่น จุดอายันในเดือนธันวาคม) ความเร็วจะสูงกว่าค่าเฉลี่ย และดวงอาทิตย์ที่ปรากฏจะประหยัดเวลาได้น้อยจากการที่ไม่ต้องโคจรครบรอบวงรี: "ปีสุริยคติ" จึงค่อนข้างยาว ถ้าจุดเริ่มต้นอยู่ใกล้จุดไกลสุดจากดวงอาทิตย์ ความเร็วก็จะต่ำลง และเวลาที่ประหยัดได้จากการไม่ต้องวิ่งเป็นส่วนโค้งเล็กๆ เหมือนกับที่จุดวิษุวัตเคลื่อนที่ไปก็จะนานขึ้น: ปีสุริยคติจึงค่อนข้างสั้น
"ปีสุริยคติเฉลี่ย" นั้นคำนวณจากตำแหน่งดวงอาทิตย์เฉลี่ยและไม่เท่ากับระยะเวลาที่ใช้ในการเดินทางจากจุดวิษุวัตหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง หรือจากจุดอายันหนึ่งไปยังอีกจุดอายันหนึ่งอย่างแม่นยำ
ค่าช่วงเวลาระหว่างวิษุวัตและอายันต่อไปนี้ได้มาจาก Meeus และ Savoie สำหรับปี0 และ 2000 [ 11 ]ค่าเหล่านี้เป็นค่าที่ปรับให้เรียบแล้ว ซึ่งคำนึงถึงวงโคจรของโลกที่เป็นวงรี โดยใช้ขั้นตอนที่เป็นที่รู้จักกันดี (รวมถึงการแก้สมการของเคปเลอร์ ) ค่าเหล่านี้ไม่ได้คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะเนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ที่โคจร และแรงโน้มถ่วงจากดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ การรบกวนดังกล่าวมีน้อยเมื่อเทียบกับความแตกต่างของตำแหน่งที่เกิดจากวงโคจรที่เป็นวงรีแทนที่จะเป็นวงกลม[ 30 ]
| ปีที่ 0 | ปี 2000 | |
|---|---|---|
| ระหว่างวันวิษุวัตสองครั้งในเดือนมีนาคม | 365.242 137 วัน | 365.242 374 วัน |
| ระหว่างสองวันครีษมายันและวันเหมายัน | 365.241 726 | 365.241 626 |
| ระหว่างสองวันวิษุวัตในเดือนกันยายน | 365.242 496 | 365.242 018 |
| ระหว่างสองช่วงวันครีษมายันและวันเหมายัน | 365.242 883 | 365.242 740 |
| ปีสุริยคติเฉลี่ย(สูตรของลาสการ์) | 365.242 310 | 365.242 189 |
ค่าเฉลี่ยกระแสน้ำในปีเขตร้อน
ปีสุริยคติเฉลี่ย ณ วัน ที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2543 คือ365.242 189 7หรือ 365 วันตามปฏิทินดาราศาสตร์ 5 ชั่วโมง 48 นาที 45.19 วินาที ค่านี้เปลี่ยนแปลงช้า สูตรที่เหมาะสมสำหรับการคำนวณความยาวของปีสุริยคติในหน่วยวันตามปฏิทินดาราศาสตร์ คือ
โดยที่ T อยู่ในศตวรรษจูเลียน 36,525 วัน 86,400 วินาที SI วัดจากเที่ยงวัน ที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2543 [ 31 ]
นักดาราศาสตร์สมัยใหม่กำหนดปีสุริยคติว่าเป็นช่วงเวลาที่ลองจิจูดเฉลี่ยของดวงอาทิตย์เพิ่มขึ้น 360° กระบวนการในการหาสูตรสำหรับความยาวของปีสุริยคติคือการหาสูตรสำหรับลองจิจูดเฉลี่ยของดวงอาทิตย์ก่อน (เทียบกับ♈ ︎ ) เช่น สูตรของ Newcomb ที่ให้ไว้ข้างต้น หรือสูตรของ Laskar [ 32 ]เมื่อพิจารณาตลอดทั้งปี ลองจิจูดเฉลี่ยเกือบจะเป็นฟังก์ชันเชิงเส้นของเวลาภาคพื้นดิน ในการหาความยาวของปีสุริยคติ ลองจิจูดเฉลี่ยจะถูกหาอนุพันธ์เพื่อให้ได้ความเร็วเชิงมุมของดวงอาทิตย์เป็นฟังก์ชันของเวลาภาคพื้นดิน และความเร็วเชิงมุมนี้จะใช้ในการคำนวณว่าต้องใช้เวลานานเท่าใดที่ดวงอาทิตย์จะเคลื่อนที่ 360° [ 11 ] [ 33 ]
สูตรข้างต้นแสดงความยาวของปีสุริยคติในหน่วยวันตามปฏิทินดาราศาสตร์ (เท่ากับ 86,400 วินาทีในระบบ SI) ไม่ใช่หน่วยวันตามปฏิทินสุริยคติ จำนวนวันตามปฏิทินสุริยคติในปีสุริยคติมีความสำคัญต่อการทำให้ปฏิทินสอดคล้องกับฤดูกาล (ดูด้านล่าง)
ปีปฏิทิน
ปฏิทินเกรกอเรียนซึ่งใช้สำหรับวัตถุประสงค์ทางพลเรือนและวิทยาศาสตร์ ถือเป็นมาตรฐานสากล เป็นปฏิทินสุริยคติที่ออกแบบมาเพื่อรักษาความสอดคล้องกับปีสุริยคติเฉลี่ย[ 34 ]มีรอบ 400 ปี (146,097 วัน) แต่ละรอบจะวนซ้ำเดือน วันที่ และวันในสัปดาห์ ความยาวเฉลี่ยของปีคือ146,097/400 = 365 + 97 ⁄ 400 = 365.2425 วันต่อปี ซึ่งเป็นการประมาณค่าใกล้เคียงกับปีสุริยคติเฉลี่ยที่ 365.2422 วัน[ 35 ]
ปฏิทินเกรกอเรียนเป็นปฏิทินที่ได้รับการปรับปรุงแก้ไขจากปฏิทินจูเลียน ซึ่งจัดทำโดยคริสตจักรคาทอลิกและประกาศใช้ในปี ค.ศ. 1582 ในช่วงเวลาของการปฏิรูปนั้น วันที่ของวิษุวัตฤดูใบไม้ผลิได้เลื่อนไปประมาณ 10 วัน จากประมาณวัน ที่ 21 มีนาคม ในช่วงเวลาของการประชุมสภาไนเซียครั้งแรกในปี ค.ศ. 325 ไปเป็น ประมาณ วันที่ 11 มีนาคม แรงจูงใจในการเปลี่ยนแปลงคือการปฏิบัติตามเทศกาลอีสเตอร์อย่างถูกต้อง กฎที่ใช้ในการคำนวณวันที่ของเทศกาลอีสเตอร์ใช้เกณฑ์วันที่วิษุวัตฤดูใบไม้ผลิ ( 21 มีนาคม) และถือว่าเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องรักษา วันที่ 21 มีนาคมให้ใกล้เคียงกับวิษุวัตจริง[ 36 ]
หากสังคมในอนาคตยังคงให้ความสำคัญกับการประสานกันระหว่างปฏิทินพลเรือนและฤดูกาล การปฏิรูปปฏิทินอีกครั้งก็อาจจำเป็นในที่สุด ตามที่แบล็กเบิร์นและโฮลฟอร์ด-สเตรเวนส์ (ซึ่งใช้ค่าปีสุริยคติของนิวคอมบ์) กล่าวไว้ หากปีสุริยคติยังคงอยู่ที่ค่าในปี 1900 คือ365.242 198 781 25 วัน ปฏิทินเกรกอเรียนจะล้าหลังดวงอาทิตย์ประมาณสามชั่วโมงถึงสี่วันหลังจาก 10,000 ปี ยิ่งไปกว่านั้น ความยาวของปีสุริยคติ (วัดตามเวลาภาคพื้นดิน) กำลังลดลงในอัตราประมาณ 0.53 วินาทีต่อศตวรรษ วันสุริยะเฉลี่ยกำลังยาวขึ้นในอัตราประมาณ 1.5 มิลลิวินาทีต่อศตวรรษ และความยาวของ "สหัสวรรษสุริยคติ" กำลังลดลงประมาณ 0.06 วัน สุริยะ ต่อสหัสวรรษ (โดยไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงแบบแกว่งในความยาวที่แท้จริงของปีสุริยคติ) [ 37 ]ผลกระทบเหล่านี้จะทำให้ปฏิทินล้าหลังดวงอาทิตย์มากถึงหนึ่งวันในปี 3200 ส่งผลให้หลายคนเสนอแนะว่าจำนวนวันอธิกสุรทินควรลดลงเมื่อเวลาผ่านไป การปฏิรูปที่เป็นไปได้ประการหนึ่งที่ได้รับการเสนอแนะคือการยกเลิกวันอธิกสุรทินในปี 3200 คงปี 3600 และ 4000 ไว้เป็นปีอธิกสุรทิน และทำให้ปีครบรอบร้อยปีทั้งหมดเป็นปีเดียวกัน ยกเว้นปี 4500, 5000, 5500, 6000 เป็นต้น (เช่น ทำให้ปีอธิกสุรทินครบรอบร้อยปีเกิดขึ้นทุกๆ 500 ปีแทนที่จะเป็น 400 ปี เริ่มตั้งแต่ปี 4000) แต่ปริมาณΔT นั้น ไม่สามารถคาดการณ์ได้อย่างแม่นยำเพียงพอที่จะสร้างข้อเสนอที่แม่นยำยิ่งขึ้น[ 38 ]
ดูเพิ่มเติม
หมายเหตุ
- ↑ "พจนานุกรมศัพท์ดาราศาสตร์ออนไลน์"หอดาราศาสตร์กองทัพเรือสหรัฐฯ 2020
- ↑บอร์คอฟสกี 1991หน้า 122
- ↑ "CGPM ครั้งที่ 13 (1967/68, มติที่ 1; CR, 103 และMetrologia , 1968, 4, 43)" ระบบหน่วยสากล(PDF) (รายงาน) สำนักงานระหว่างประเทศว่าด้วยมาตรวัดและปริมาตร 2006 หน้า113 เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF) เมื่อ
วัน
ที่ 16 ธันวาคม 2008ประการ
ที่สองคือระยะเวลา
9,192,631,770 คาบของการแผ่รังสีที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนผ่านระหว่างระดับไฮเปอร์ไฟน์สอง
ระดับ
ของสถานะพื้นฐานของอะตอมซีเซียม 133
อ้างอิงจาก"โบรชัวร์ SI" BIMP เก็บถาวรจากต้นฉบับ เมื่อวัน ที่ 1 ตุลาคม 2552
- ↑ Richards, EG "ปฏิทิน" ในUrban & Seidelmann (2013)หน้า587
- ↑ "เขตร้อน". พจนานุกรมอเมริกันเฮอริเทจ ( ฉบับที่ 3). บอสตัน: ฮิวตัน-มิฟฟลิน. 1992.
- 1 2 Meeus & Savoie 1992หน้า 1 40.
- 1 2 3มีอุสแอนด์ซาวัว 1992 , หน้า 1. 41.
- ↑โอคอนเนอร์และ โรเบิร์ต สัน 1999
- ↑ McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า 26.
- ↑ McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า 26–28.
- 1 2 3 4มีอุส&ซาวัว 1992 , หน้า. 42.
- ↑ Seidelmann 1992 , หน้า 317.
- ↑ ห้องปฏิบัติการเจ็ทโพรพัลชัน (2005). DSN: ประวัติ . NASA.
- ↑ Butrica 1996 , หน้า.
- ↑ McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า 265.
- ↑ McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า 32.
- ↑ McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า 37.
- ↑ McCarthy & Seidelmann 2009 , บทที่ 9.
- ↑ McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า 378.
- ↑ McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า 81–82, 191–197.
- ↑ McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า 86–67.
- ↑ บริการการหมุนของโลกสากล (1 กรกฎาคม 2022) "ประกาศ B 413" IERS ประกาศ B
- ↑ "ประกาศ C" ศูนย์การ วางแนวโลก 5 กรกฎาคม 2022
- ↑ "หน่วยและการแปลงทั่วไปในการกำหนดทิศทางโลก"หอดูดาวกองทัพเรือสหรัฐอเมริกา
- 1 2มอร์ริสันและ สตีเฟน สัน 2004
- ↑ Urban & Seidelmann 2013 , หน้า 595.
- 1 2บอร์คอฟสกี 1991หน้า 126
- ↑แผนกการประยุกต์ใช้ทางดาราศาสตร์หอดูดาวกองทัพเรือสหรัฐอเมริกา (2009). ปฏิทินดาราศาสตร์เชิงโต้ตอบแบบหลายปี . 2.2. ริชมอนด์ เวอร์จิเนีย: วิลแมน-เบลล์.
- ↑ Seidelmann 1992 , หน้า 104, นิพจน์สำหรับ p .
- ↑มีอุสและซาวัว 1992 , หน้า. 362.
- ↑ในตัวเลขติดลบสำหรับวันที่ในอดีต; McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า18 , คำนวณจากแบบจำลองดาวเคราะห์ของ Laskar 1986
- ↑ลัสการ์ 1986หน้า 64
- ↑ ปฏิทินดาราศาสตร์ประจำปี 2011วอชิงตัน: สำนักงานปฏิทินดาราศาสตร์ หอดาราศาสตร์กองทัพเรือสหรัฐฯ 2010 หน้าL8
- ↑ Dobrzycki, J. "แง่มุมทางดาราศาสตร์ของการปฏิรูปปฏิทิน" ในCoyne, Hoskin & Pedersen (1983)หน้า123
- ↑ Seidelmann 1992 , หน้า 576–581.
- ↑เหนือ, JD "ปฏิทินตะวันตก – 'Intolerabilis, horribilis, et derisibilis'; สี่ศตวรรษแห่งความไม่พอใจ" ในCoyne, Hoskin & Pedersen (1983) , หน้า75–76
- ↑ 365242×1.5/8640000.
- ↑ Blackburn, B.; Holford-Strevens, L. (2003). The Oxford companion to the year . ฉบับพิมพ์ซ้ำแก้ไขจากปี 1999. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด. หน้า692.
อ่านเพิ่มเติม
- Dershowitz, N.; Reingold, EM (2008). การคำนวณปฏิทิน ( ฉบับที่ 3). สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. ISBN 978-0-521-70238-6.
- Meeus, Jean (10 สิงหาคม 2552) [1998]. อัลกอริทึมทางดาราศาสตร์ (ฉบับที่ 2 พร้อมการแก้ไข ณ วันที่ 10 สิงหาคม 2552 ). ริชมอนด์, เวอร์จิเนีย: Willmann-Bell. ISBN 978-0-943396-61-3.
- มีอุส, ฌอง (2002) เศษอาหารทางดาราศาสตร์เพิ่มเติม ริชมอนด์ รัฐเวอร์จิเนีย: Willmann-Bell ไอเอสบีเอ็น 0-943396-74-3.ประกอบด้วยข้อมูลอัปเดตจากMeeus & Savoie ฉบับปี 1992
- Simon, JL; Bretagnon, P.; Chapront, J.; Chapront-Touze, M.; Francou, G.; Laskar, J. (กุมภาพันธ์ 1994). "นิพจน์เชิงตัวเลขสำหรับสูตรการเคลื่อนที่ของแกนโลกและองค์ประกอบเฉลี่ยสำหรับดวงจันทร์และดาวเคราะห์" . ดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ . 282 : 663– 683. Bibcode : 1994A & A...282..663S . ISSN 0004-6361 . อ้างอิงจากปฏิทินดาราศาสตร์ประจำปี 2011และมีสูตรที่ใช้ในการคำนวณความยาวของปีสุริยคติ