กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 11 นาที

ปีสุริยคติ

ปีสุริยคติ ( หรือช่วงเวลาสุริยคติ ) คือช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์โคจรกลับมาอยู่ที่ตำแหน่ง เดิม บนท้องฟ้า–เมื่อมองจากโลกหรือวัตถุทางดาราศาสตร์ อื่น...

ปีสุริยคติ

ปีสุริยคติ ( หรือช่วงเวลาสุริยคติ ) คือช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์โคจรกลับมาอยู่ที่ตำแหน่ง เดิม บนท้องฟ้าเมื่อมองจากโลกหรือวัตถุทางดาราศาสตร์ อื่น ในระบบสุริยะซึ่งเป็นการครบรอบวัฏจักรของฤดูกาลทางดาราศาสตร์ตัวอย่างเช่น 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 ลาปลาโจเซฟ หลุยส์ ลากรองจ์และผู้เชี่ยวชาญด้านกลศาสตร์ท้องฟ้า คนอื่นๆ พวกเขาสามารถคำนวณการเปลี่ยนแปลงตามช่วงเวลาและแยกออกจากค่าเฉลี่ยการเคลื่อนที่แบบค่อยเป็นค่อยไป พวกเขาสามารถแสดงลองจิจูดเฉลี่ยของดวงอาทิตย์ในรูปพหุนามได้ดังนี้:

L = A + A T + A T 2วัน

โดยที่Tคือเวลาในหน่วยศตวรรษจูเลียน อนุพันธ์ของสูตรนี้คือการแสดงออกของความเร็วเชิงมุมเฉลี่ย และส่วนกลับของสูตรนี้คือการแสดงออกของความยาวของปีสุริยคติในรูปฟังก์ชันเชิงเส้นของT

ในตารางมีสมการสองสมการ สมการทั้งสองประมาณการว่าปีสุริยคติจะสั้นลงประมาณครึ่งวินาทีในแต่ละศตวรรษ

สัมประสิทธิ์ปีเขตร้อน
ชื่อสมการวันที่ซึ่งT = 0
เลเวอริเยร์[ 11 ]Y = 365.242 196 47 - 6.24 × 10−6 T0.5 มกราคม 1900 เวลาตามปฏิทินดาราศาสตร์
นิวคอมบ์( 1898 ) Y = 365.242 198 79 - 6.14 × 10−6 Tวันที่ 0 มกราคม พ.ศ. 2443 ตามเวลามาตรฐาน

ตารางของ Newcomb มีความแม่นยำเพียงพอจนถูกนำไปใช้โดยปฏิทินดาราศาสตร์ ร่วมระหว่างอเมริกาและอังกฤษ สำหรับดวงอาทิตย์ดาวพุธดาวศุกร์และดาวอังคารจนถึงปี 1983 [ 12 ]

ศตวรรษที่ 20 และ 21

ความยาวของปีสุริยคติเฉลี่ยได้มาจากแบบจำลองระบบสุริยะ ดังนั้นความก้าวหน้าใดๆ ที่ช่วยปรับปรุงแบบจำลองระบบสุริยะจึงมีศักยภาพที่จะปรับปรุงความแม่นยำของปีสุริยคติเฉลี่ยได้ เครื่องมือสังเกตการณ์ใหม่ๆ จำนวนมากได้ถูกพัฒนาขึ้นมา รวมถึง...

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 ]

เหตุการณ์ปีปี S & M ที่ใกล้เคียงที่สุดΔ Tσ
ปฏิทินจูเลียนเริ่มต้น 44 [ 26 ]02 ชั่วโมง 56 นาที 20 วินาที4 นาที 20 วินาที
สภาไนเซียครั้งแรก3253002 ชั่วโมง 8 นาที2 เมตร
ปฏิทินเกรกอเรียนเริ่มต้น158216002 เมตรวัย 20 ปี
การประมาณค่าแบบความแม่นยำต่ำ40004 ชั่วโมง 13 นาที
10,0002 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 )

ลองจิจูดสุริยวิถีของดวงอาทิตย์คือมุมระหว่างกับดวงอาทิตย์ 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 ซึ่งให้ช่วงเวลาและระยะเวลาของปีสุริยคติเท่ากับ 365 วัน 5 ชั่วโมง 48 นาที 34.5 วินาที[ 28 ]ในขณะที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม เมื่อดวงอาทิตย์และมาพบกันในวิษุวัตเดือนมีนาคม พ.ศ. 2553 ดวงอาทิตย์ได้เคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออก 359°59'09" ในขณะที่ได้เคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันตก 51" รวมเป็น 360° (ทั้งหมดเทียบกับ[ 29 ] ) นี่คือเหตุผลที่ปีสุริยคติสั้นกว่าปีดาราศาสตร์ 20 นาที       

เมื่อเปรียบเทียบการวัดปีสุริยคติจากหลายปีติดต่อกัน จะพบความแปรผันซึ่งเกิดจากการรบกวนของดวงจันทร์และดาวเคราะห์ที่ส่งผลต่อโลก รวมถึงการสั่นไหว Meeus และ Savoie ได้ให้ตัวอย่างช่วงเวลาระหว่างวิษุวัตเดือนมีนาคม (ไปทางเหนือ) ดังต่อไปนี้: [ 7 ]

วันชั่วโมงนาที
พ.ศ. 2528–252936554858
พ.ศ. 2529–253036554915
พ.ศ. 2530–253136554638
พ.ศ. 2531–253236554942
พ.ศ. 2532–253336555106

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 0ปี 2000
ระหว่างวันวิษุวัตสองครั้งในเดือนมีนาคม365.242 137 วัน365.242 374 วัน
ระหว่างสองวันครีษมายันและวันเหมายัน365.241 726365.241 626
ระหว่างสองวันวิษุวัตในเดือนกันยายน365.242 496365.242 018
ระหว่างสองช่วงวันครีษมายันและวันเหมายัน365.242 883365.242 740
ปีสุริยคติเฉลี่ย(สูตรของลาสการ์)365.242 310365.242 189

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    

365.24218966986.15359×106ที7.29×1010ที2+2.64×1010ที3{\displaystyle 365.2421896698-6.15359\times 10^{-6}T-7.29\times 10^{-10}T^{2}+2.64\times 10^{-10}T^{3}}

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

  1. "พจนานุกรมศัพท์ดาราศาสตร์ออนไลน์"หอดาราศาสตร์กองทัพเรือสหรัฐฯ 2020
  2. บอร์คอฟสกี 1991หน้า 122
  3. "CGPM ครั้งที่ 13 (1967/68, มติที่ 1; CR, 103 และMetrologia , 1968, 4, 43)" ระบบหน่วยสากล(PDF) (รายงาน) สำนักงานระหว่างประเทศว่าด้วยมาตรวัดและปริมาตร 2006 หน้า113 เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF) เมื่อ วันที่ 16 ธันวาคม 2008 ประการที่สองคือระยะเวลา9,192,631,770 คาบของการแผ่รังสีที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนผ่านระหว่างระดับไฮเปอร์ไฟน์สอง ระดับของสถานะพื้นฐานของอะตอมซีเซียม 133 อ้างอิงจาก"โบรชัวร์ SI" BIMP เก็บถาวรจากต้นฉบับ เมื่อวัน ที่ 1 ตุลาคม 2552
  4. Richards, EG "ปฏิทิน" ในUrban & Seidelmann (2013)หน้า587 
  5. "เขตร้อน". พจนานุกรมอเมริกันเฮอริเทจ ( ฉบับที่ 3). บอสตัน: ฮิวตัน-มิฟฟลิน. 1992. 
  6. 1 2 Meeus & Savoie 1992หน้า 1 40.
  7. 1 2 3มีอุสแอนด์ซาวัว 1992 , หน้า 1. 41.
  8. โอคอนเนอร์และ โรเบิร์ต สัน 1999
  9. McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า 26.
  10. McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า 26–28.
  11. 1 2 3 4มีอุส&ซาวัว 1992 , หน้า. 42.
  12. Seidelmann 1992 , หน้า 317.
  13. ห้องปฏิบัติการเจ็ทโพรพัลชัน (2005). DSN: ประวัติ . NASA.
  14. Butrica 1996 , หน้า. 
  15. McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า 265.
  16. McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า 32.
  17. McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า 37.
  18. McCarthy & Seidelmann 2009 , บทที่ 9.
  19. McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า 378.
  20. McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า 81–82, 191–197.
  21. McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า 86–67.
  22. บริการการหมุนของโลกสากล (1 กรกฎาคม 2022) "ประกาศ B 413" IERS ประกาศ B
  23. "ประกาศ C" ศูนย์การ วางแนวโลก 5 กรกฎาคม 2022
  24. "หน่วยและการแปลงทั่วไปในการกำหนดทิศทางโลก"หอดูดาวกองทัพเรือสหรัฐอเมริกา
  25. 1 2มอร์ริสันและ สตีเฟน สัน 2004
  26. Urban & Seidelmann 2013 , หน้า 595.
  27. 1 2บอร์คอฟสกี 1991หน้า 126
  28. แผนกการประยุกต์ใช้ทางดาราศาสตร์หอดูดาวกองทัพเรือสหรัฐอเมริกา (2009). ปฏิทินดาราศาสตร์เชิงโต้ตอบแบบหลายปี . 2.2. ริชมอนด์ เวอร์จิเนีย: วิลแมน-เบลล์.
  29. Seidelmann 1992 , หน้า 104, นิพจน์สำหรับ p .
  30. มีอุสและซาวัว 1992 , หน้า. 362.
  31. ในตัวเลขติดลบสำหรับวันที่ในอดีต; McCarthy & Seidelmann 2009 , หน้า18 , คำนวณจากแบบจำลองดาวเคราะห์ของ Laskar 1986 
  32. ลัสการ์ 1986หน้า 64
  33. ปฏิทินดาราศาสตร์ประจำปี 2011วอชิงตัน: ​​สำนักงานปฏิทินดาราศาสตร์ หอดาราศาสตร์กองทัพเรือสหรัฐฯ 2010 หน้าL8 
  34. Dobrzycki, J. "แง่มุมทางดาราศาสตร์ของการปฏิรูปปฏิทิน" ในCoyne, Hoskin & Pedersen (1983)หน้า123 
  35. Seidelmann 1992 , หน้า 576–581.
  36. เหนือ, JD "ปฏิทินตะวันตก – 'Intolerabilis, horribilis, et derisibilis'; สี่ศตวรรษแห่งความไม่พอใจ" ในCoyne, Hoskin & Pedersen (1983) , หน้า75–76 
  37. 365242×1.5/8640000.
  38. 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
  • โลโก้ Wikimedia Commonsสื่อที่เกี่ยวข้องกับปีเขตร้อนในวิกิมีเดียคอมมอนส์

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ปีสุริยคติ

ปีสุริยคติ ( หรือช่วงเวลาสุริยคติ ) คือช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์โคจรกลับมาอยู่ที่ตำแหน่ง เดิม บนท้องฟ้า–เมื่อมองจากโลกหรือวัตถุทางดาราศาสตร์ อื่น...

ต้นทาง

คำว่า "ทรอปิคอล" มาจากภาษา กรีก tropikos ซึ่งหมายถึง "การหมุน" [ 5 ] ดังนั้น เส้นทรอปิคอลของ มะเร็ง และ แพะ จึงเป็นเส้นละติจูดเหนือสุดและใต้สุด ที่ ดวง อาทิตย์สามารถปรากฏอยู่เหนือศีรษะโดยตรง และที่ซึ่งดวงอาทิตย์ปรากฏว่า "หมุน" ในการเคลื่อนที่ตามฤดูกาลประจำปี...

คุณค่าในยุคแรก การค้นพบการหมุนควง

ในศตวรรษที่ 2 ก่อนคริสต์ศักราช ฮิปปาร์คัสได้ วัดเวลาที่ดวงอาทิตย์ใช้ในการเดินทางจาก จุดวิษุวัต ไปยังจุดวิษุวัตเดียวกันอีกครั้ง เขาคำนวณความยาวของปีได้เป็น 1/300 ของวันน้อยกว่า 365.25 วัน (365 วัน 5 ชั่วโมง 55 นาที 12 วินาที หรือ 365.

ยุคกลางและยุคฟื้นฟูศิลปวิทยา

ในยุคกลางและยุคฟื้นฟูศิลปวิทยา มีการตีพิมพ์ตารางที่มีความแม่นยำมากขึ้นเรื่อยๆ หลายตาราง ซึ่งช่วยให้สามารถคำนวณตำแหน่งของดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และ ดาวเคราะห์ต่างๆ เทียบกับดาวฤกษ์ได้ การประยุกต์ใช้ตารางเหล่านี้ที่สำคัญอย่างหนึ่งคือการ ปฏิรูปปฏิทิน