熱帶年

一個熱帶年或者太陽年（或者熱帶時期） 是個時間那是太陽返回同一位置在裡面天空一個星體的太陽系如那個地球，完成一個完整的周期季節;例如，從春分到春分或從夏至到夏至。這是年使用熱帶太陽日曆。太陽年是一種天文年特別是軌道時期。另一種類型是恆星年（或恆星軌道周期），這是地球要完成一個圍繞太陽的一個完整軌道所花費的時間固定的星星，持續時間為20分鐘比熱帶年更長春分的進動.

自古代以來，天文學家逐步完善了熱帶年的定義。“年，熱帶”的條目天文天歷在線詞彙表狀態：[1]

時間的時間黃道經度太陽增加360學位。由於太陽的黃道經度是相對於春分衡量的，因此熱帶年包括一個完整的季節週期，並且長期在長期內（格里高利）日曆近似。平均熱帶年份約為365天，5小時48分鐘45秒。

等效，更具描述性的定義是“計算熱帶年份的自然基礎是從預防移動的Equinox（Dynyalical Equinox或Equinox of Date）中算出的太陽的平均經度。每當經度達到360度的倍數時，平均陽光跨越春分，新的熱帶年開始”。[2]

2000年的平均熱帶年為365.24219白天，每個新星日持續86,400 Si秒。[3]這是365.24217平均太陽日.[4]因此，日曆年是太陽年的近似值：公曆（有了追趕的規則leap日）設計是為了定期使用太陽能年來重新同步日曆年。

歷史

起源

“熱帶”一詞來自希臘語Tropikos意思是“轉”。[5]因此，癌症和摩ri座標記最北方和南方緯度太陽可以直接出現在頭頂上方，並在其年度季節性運動中“轉彎”。由於熱帶與太陽明顯位置的季節性週期之間的聯繫，“熱帶”一詞也將其名稱借給了“熱帶年”。早期的中國，印度教徒，希臘人和其他人對熱帶年份進行了大致衡量。

早期價值，預探測發現

在公元前2世紀Hipparchus測量了太陽從一個春分再次到同一春分。他認為一年的長度為每天的1/300，小於365.25天（365天，5小時，55分鐘，12秒或365.24667天）。Hipparchus使用了這種方法，因為他能夠更好地檢測到春分的時間，與溶解度相比。[6]

Hipparchus還發現，等E點沿黃道（地球軌道的平面，或河馬軌道所想到的是太陽軌道圍繞地球的平面），朝著太陽運動的方向相反，這一現像被稱為“春分的進攻”。他認為該價值為每一世紀1°，這一價值直到大約1000年後才能提高伊斯蘭天文學家。自從這一發現以來，在熱帶年與恆星年之間已經做出了區別。[6]

中世紀和文藝復興

在中世紀和文藝復興時期，發表了許多逐漸更好的表格，允許計算太陽的位置，月亮和行星相對於固定恆星。這些表的重要應用是改革日曆.

這Alfonsine表，於1252年出版，是基於托勒密並在原始出版物後進行了修訂和更新。熱帶年度的長度為365太陽天5小時49分16秒（≈365.24255天）。這個長度用於設計公曆1582年。[7]

在16世紀哥白尼提出一個地中心宇宙學。Erasmus Reinhold使用哥白尼理論來計算核表在1551年，基於A的長度恆星年以及假定的進步率。實際上，這不如Alfonsine表的早期值準確。

17世紀的重大進展是由約翰內斯開普勒和艾薩克·牛頓。在1609年和1619年，開普勒出版了他的三項行星運動定律。[8]在1627年，開普勒使用了觀察Tycho Brahe和海像以生產到那個時候最精確的桌子，蘆葦桌。他將平均熱帶年份評估為365太陽日，5小時48分鐘45秒（365.24219天）。[7]

牛頓的三個動態定律和重力理論在他的哲學天然principia Mathematica1687年。牛頓的理論和數學進步影響了表埃德蒙·哈雷（Edmond Halley）於1693年和1749年出版[9]並提供了所有太陽系模型的基礎艾爾伯特愛因斯坦的理論一般相對論在20世紀。

18世紀和19世紀

從Hipparchus和Ptolemy的時間開始，這一年是基於相隔數年的兩個Equinoxes（或兩個溶解度），直到平均出現觀察錯誤和周期性變化（由行星的引力引起引起，以及小的效果垂頭在春分）。直到牛頓的時間，這些效果才開始被理解。為了建模春分之間時間的短期變化（並防止它們混淆以衡量長期變化）需要精確的觀察結果，並詳盡地理論太陽的明顯運動。由於工作的工作皮埃爾·西蒙·德拉普拉斯（Pierre-Simon de Laplace），約瑟夫·路易斯·拉格朗日，以及其他專家天體力學。他們能夠計算週期性變化並將其與逐漸平均運動分開。他們可以表達太陽的平均經度在多項式中，例如：

L0=一個0+一個1t+一個2t2天

在哪裡t是朱利安幾個世紀以來的時間。該公式的導數是平均角速度的表達t.

表中給出了兩個方程。兩個方程式估計，熱帶年每個世紀都會縮短半秒。

熱帶年係數
姓名方程日期t= 0
Leverrier[10]y=365.24219647 - 6.24×10-6t1900年1月0.5日，埃弗米斯時間
Newcomb（（1898）y=365.24219879 - 6.14×10-6t1900年1月0日，平均時間

Newcomb的桌子足夠準確，以至於美國聯合 - 英國使用它們天文數字對於陽光，汞，金星， 和火星到1983年。[11]

20世紀和21世紀

平均熱帶年的長度來自太陽系的模型，因此任何改善太陽系模型的進步都可以提高平均熱帶年的準確性。許多新的觀測器可以使用，包括

用於太陽能係統的模型的複雜性必須僅限於可用的計算設施。在1920年代，L. J. Comrie在英國使用了打孔器設備。為了美國埃弗默里斯電磁計算機，IBM選擇性序列電子計算器自1948年以來就使用了。當現代計算機可用時，可以使用數值集成而不是一般理論；數值集成於1984年用於US-UK聯合年鑑。[15]

艾爾伯特愛因斯坦相對論一般理論提供了一個更準確的理論，但是理論和觀察的準確性不需要該理論提供的完善（除了汞的圍欄圍欄的發展）直到1984年。[16]

長期以來了解熱帶年份的關鍵發展是發現地球的旋轉速率或等效的，平均太陽日，不是恆定的。威廉·費雷爾（William Ferrel）於1864年和查爾斯 - 歐格·德勞尼（Charles-EugèneDelaunay）1865年，預測地球的旋轉被潮汐延伸。這只能在1920年代以非常準確的方式觀察來驗證Shortt合同時鐘在1930年代後期石英鐘開始替換擺鐘作為時間標準。[17]

時間尺度和日曆

明顯的太陽時間是時間由晷，並且是由地球圍繞其軸的旋轉以及圍繞太陽的地球旋轉引起的太陽的明顯運動來決定的。平均太陽時間隨著地球在其軌道上旋轉時，太陽的明顯速度的周期性變化得到了校正。最重要的時間範圍是普遍的時間，這是0度的平均太陽時間經度（這IERS參考子午線）。民事時代是基於UT的（實際上世界標準時間），民事日曆計算平均太陽日。

但是，相對於更穩定的時間指標，地球本身的旋轉是不規則的，並且正在放慢速度：具體來說，行星的運動和原子鐘的運動。

埃弗米斯時間（ET）是太陽系運動方程中的獨立變量，特別是Newcomb的作品方程，該方程式從1960年到1984年使用。[18]這些胚層基於在幾個世紀的太陽時間中進行的觀察，因此代表了該時期的平均太陽能。這si第二在原子時間定義的，旨在根據Newcomb的作品與Ephemeris的第二次達成一致，這反過來又與平均太陽能一致於19世紀中葉。[19]ET按原子鐘計算出一個新名稱，陸地時間（tt），以及大多數目的et = tt =國際原子時間+ 32.184 SI秒。自從觀察時代以來，地球的旋轉速度已減慢，平均太陽能的增長比SI秒長一些。結果，TT和UT1的時間尺度構成了增長的差異：TT在UT1之前的數量被稱為Δt，或三角洲t.[20]截至2022年7月5日，TT領先於UT1乘69.28秒。[21][22][23]

結果，在UT的太陽日，地球上季節之後的熱帶年越來越多於與TT中ephemerides中春分毒素的表達不同步。

如下所述，使用了熱帶年長度的長期估計與改革有關朱利安日曆，導致Gregorian日曆。這項改革的參與者不知道地球的不均勻旋轉，但現在可以考慮到一定程度的考慮。下表給出了莫里森和斯蒂芬森的估計和標準錯誤（σ）對於開發Gregorian日曆的過程中的ΔT日期顯著。[24]

事件年最近的S＆M年Δtσ
朱利安日曆開始-4402H56M20S4M20S
尼卡第一理事會3253002h8m2m
Gregorian日曆開始158216002m20年代
低精度外推40004h13m
低精度外推10,0002D11H

低精度外推是用莫里森（Morrison）和斯蒂芬森（Stephenson）提供的表達式計算的：[24]

Δt秒= -20 + 32t2

在哪裡t從1820年開始在朱利安世紀（Julian Chorn）中進行測量。外推僅以顯示δt長期評估日曆時，不可忽略不計；[25]博科夫斯基（Borkowski）警告說：“許多研究人員都試圖將拋物線托分屬列蛋白酶與測得的δ擬合t為了確定地球旋轉減速的大小。當一起，結果令人沮喪。”[25]

熱帶年長度

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熱帶年度的一個定義是從選擇的黃道經度開始的太陽所需的時間，以使一個季節的完整週期返回相同的黃道經度。

春分之間的平均時間間隔

♈♎
Equinox符號
在UnicodeU+2648♈白羊座
U+264e♎天秤座

在考慮一個例子之前，春分必須檢查。太陽系計算中有兩個重要平面：黃道（地球圍繞太陽的軌道），然後天體赤道（地球赤道投射到太空中）。這兩個平面在一條線上相交。一方向指向所謂的春季，北或三月春分給出了符號♈︎（符號看起來像個角的角內存因為它曾經是朝向星座的白羊座）。相反方向給出了符號♎︎（因為它曾經是朝向天秤座）。因為春分的進動和垂頭與遙遠的恆星和星系的方向相比，這些方向發生了變化，它們的方向由於它們的距離而沒有可測量的運動（請參閱國際天體參考框架）。

這黃道經度太陽的是沿黃道向東測量的♈︎和太陽之間的角度。這會產生一個相對而不是絕對測量，因為隨著太陽的移動，角度的測量方向也移動。具有固定（相對於遠處的恆星）方向進行測量很方便；2000年1月1日中午的方向填補了這一角色，並得到了符號♈︎0.

2009年3月20日，有一個春分，11：44：43.6 Tt。2010年3月春分是3月20日，17：33：18.1 TT，間隔間隔為365天5小時48分鐘34.5秒。[26]當太陽移動時，♈︎向相反的方向移動。當太陽和♈︎在2010年3月Equinox相遇時，太陽已經向東移動359°59'09“，而♈︎向西移動了51”，總計360°（所有相對於♈︎0[27]）。這就是為什麼熱帶年為20分鐘的原因。比恆星一年短。

當比較連續幾年的熱帶年度測量值時，發現了由於擾動由月球和行星作用在地球上，並屬於屬靈。Meeus和Savoie提供了以下三月（北向）之間的間隔示例：[7]

天小時最小s
1985–198636554858
1986–198736554915
1987–198836554638
1988–198936554942
1989–199036555106

直到19世紀初，通過比較了多年來分離的春分日期，才發現了熱帶年的長度。這種方法產生了意思是熱帶年。[10]

不同的熱帶年度定義

如果選擇太陽的不同起始經度大於0°（IE。♈︎），然後太陽返回相同經度的持續時間將有所不同。這是地球速度（相反的太陽速度）在其橢圓軌道上有所不同的情況的二階效果：近日，在aphelion。Equinox相對於近日座移動（並且都相對於固定的恆星框架移動）。從一個春分通道到下一個通道，或從一個冬至通道到下一個冬至，太陽並不完全橢圓形軌道。節省的時間取決於它在軌道中的何處。如果起點接近近日（例如12月冬至），則速度高於平均水平，並且明顯的太陽節省了很少的時間，因為不必覆蓋整個圓圈：“熱帶年”相對較長。如果起點接近近距離，則速度較低，並且節省的時間不必運行春分毒預性的相同小弧度更長：熱帶年度相對較短。

“平均熱帶年”是基於平均陽光，並且並不完全等於從春分轉到下一個或從冬至到下一個的任何時間。

多年來，Meeus和Savoie提供了以下時間間隔的值0和2000。[10]這些是平滑的值，它考慮了地球軌道是橢圓形的，使用眾所周知的程序（包括解決開普勒方程）。由於因素，例如軌道月亮的重力和來自其他行星的引力力的重力，因此他們不考慮週期性變化。與軌道是橢圓形而不是圓形的位置差異相比，這種擾動是很小的。[28]

0年2000年
在兩個之間北向365.242137天365.242374天
在兩個之間北部溶解度365.241726365.241626
在兩個之間南春分365.242496365.242018
在兩個之間南部溶解度365.242883365.242740
平均熱帶年
（拉斯卡的表情）		365.242310365.242189

平均熱帶年度當前價值

2000年1月1日的平均熱帶年度是365.2421897或365白天，5小時48分鐘45.19秒。這種變化緩慢；一個適合計算在埃菲米利天的熱帶年長度的表達式，公元前8000年和12000 AD為

從2000年1月1日中午開始測量的朱利安（Julian）百年三世紀為36,525天。[29]

現代天文學家將熱帶年份定義為太陽的平均經度增加360°。找到熱帶年度長度表達的過程是首先找到太陽平均經度的表達（相對於♈︎），例如上面給出的Newcomb的表達或Laskar的表達。[30]當在一年的時間內觀看時，平均經度幾乎是陸地時間的線性函數。為了找到熱帶年的長度，平均經度是區分的，以使太陽的角速度隨著陸地時間的函數，並且該角度速度用於計算太陽移動360°需要多長時間。[10][31]

上述公式給出了熱帶年度的長度（等於86,400 si秒），而不是太陽日。在熱帶年內，太陽日的數量對於保持日曆與季節同步至關重要（見下文）。

公曆年

這公曆作為民事和科學用途，是國際標準。這是一個太陽日曆，旨在與平均熱帶年保持同步。[32]它的周期為400年（146,097天）。每個週期都重複幾個月，日期和工作日。年平均長度為146,097/400 =365+97⁄400= 365.2425天，每年接近平均熱帶年的365.2422天。[33]

格里高利日曆是朱利安日曆的改革版本。到1582年的改革之時，春分的日期已轉移了大約10天，從3月21日左右。尼卡第一理事會在325年，至3月11日左右。根據諾斯的說法，改革的真正動機並不是要使農業周期回到他們曾經進入季節週期的地方。基督徒的主要關注點是對複活節的正確遵守。過去的規則計算復活節日期使用了春分（3月21日）的常規日期，這被認為是3月21日保持接近實際春分的重要日期。[34]

如果將來的社會仍然對民用日曆和季節之間的同步至關重要，那麼日曆的另一項改革最終將是必要的。根據布萊克本（Blackburn）和霍爾福德·斯特雷文斯（Holford-Strevens）的說法，如果熱帶年份保持在1900年的價值，則使用Newcomb的價值365.24219878125幾天的格里高利日曆將在10，000年後的3天，17分鐘，落後33秒鐘。加重此誤差，熱帶年的長度（以陸地時間為單位）下降的速度約為每一世紀0.53 s。同樣，平均太陽日的速度約為每一世紀1.5毫秒。這些效果將導致日曆在3200年落後近一天。“熱帶千年”中的太陽日數量減少了約0.06千年（忽略了熱帶年長度的振動性變化）。[35]這意味著隨著時間的流逝，越來越少的跳躍日應該越來越少。一項可能的改革是省略3200年的Leap Day，將3600和4000保留為LEAP年，此後使所有百年紀念年普遍存在，除了4500、5000、5500、6000等，但數量ΔT不足以預測形成更精確的建議。[36]

也可以看看

筆記

  1. ^“天文學年鑑在線詞彙表”。美國海軍天文台。 2020。
  2. ^Borkowski 1991，p。 122。
  3. ^國際單位體系（PDF）（報告）。國際局Poids等人。 2006年。 113.存檔原本的（PDF）2008年12月16日。第二個是9192631770輻射的周期對應於剖宮產133原子的兩個高精細水平之間的過渡。13th CGPM（1967/68，第1號決議； CR，103和計量學，1968，4，43）通過“ SI小冊子”.bimp。存檔原本的2009年10月1日。
  4. ^理查茲，例如“日曆”。在Urban＆Seidelmann（2013），p。 587。
  5. ^“熱帶”。美國遺產詞典（第三版）。波士頓：霍頓·米夫林。1992。
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  7. ^一個bcMeeus＆Savoie 1992，p。 41。
  8. ^McCarthy＆Seidelmann 2009，p。 26。
  9. ^McCarthy＆Seidelmann 2009，第26-8頁。
  10. ^一個bcdMeeus＆Savoie 1992，p。 42。
  11. ^Seidelmann 1992，p。 317。
  12. ^噴氣推進實驗室（2005）。DSN：歷史。 NASA。
  13. ^Butrica 1996，p。[需要頁面].
  14. ^McCarthy＆Seidelmann 2009，p。 265。
  15. ^McCarthy＆Seidelmann 2009，p。 32。
  16. ^McCarthy＆Seidelmann 2009，p。 37。
  17. ^McCarthy＆Seidelmann 2009，ch。 9。
  18. ^McCarthy＆Seidelmann 2009，p。 378。
  19. ^McCarthy＆Seidelmann 2009，第81–2、191-7頁。
  20. ^McCarthy＆Seidelmann 2009，第86-67頁。
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  22. ^“公告C”.地球定向中心。 2022年7月5日。
  23. ^“地球取向中的普通單位和轉換”.美國海軍天文台.
  24. ^一個bMorrison＆Stephenson 2004.
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  26. ^天文應用系美國海軍天文台（2009）。多年交互式計算機年鑑。 2.2。里士滿弗吉尼亞州：威爾曼·貝爾。
  27. ^Seidelmann 1992，p.104，p的表達一個.
  28. ^Meeus＆Savoie 1992，p。 362。
  29. ^過去的日期為負數；McCarthy＆Seidelmann 2009，p。18，根據行星模型計算Laskar 1986.
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  31. ^2011年的天文數字。華盛頓：美國海軍天文台天文學年鑑。2010年。L8。
  32. ^Dobrzycki，J。“日曆改革的天文方面”。在Coyne，Hoskin＆Pedersen（1983），p。 123。
  33. ^Seidelmann 1992，第576–581頁。
  34. ^North，J.D。“西部日曆 - 'Intolerabilis，Horribilis等人';四個世紀的不滿”。在Coyne，Hoskin＆Pedersen（1983），第75–76頁。
  35. ^365242×1.5/8640000。
  36. ^布萊克本，b。Holford-Strevens，L。（2003）。牛津大學的同伴。改正的重印1999年。牛津大學出版社。p。692。

參考

進一步閱讀

外部鏈接

  • Wikimedia Commons與熱帶年度有關的媒體