donderdag 1 mei 2008

Sterrentijd Astrologie Zonnetijd

Sterrentijd

-

-
Een Sterrendag is de tijd die verloopt tussen twee opeenvolgende culminaties van dezelfde Ster.

-

Een Zonnedag is de tijd die verloopt tussen twee opeenvolgende culminaties van de Zon.

-

Om redenen toegelicht in de paragraaf over de schijnbare jaarlijkse beweging van de zon , duurt een Sterredag ongeveer 4 minuten korter dan een Zonnedag.

-

Een minuut is het zestigste deel van een uur, dat op zijn beurt het 24ste deel is van een Zonnedag.

-

De uurhoek van een hemellichaam is de hoekafstand van het equatoriaal voetpunt (de loodrechte projectie op de equator) van dat hemellichaam tot de hemelmeridiaan, gemeten langs de hemelequator.

-

De uurhoek wordt meestal, net zoals de rechte klimming, uitgedrukt in uur. Door de dagelijkse beweging neemt die uurhoek geleidelijk toe. Van 24h springt hij wel terug naar 0h. De uurhoek van een hemellichaam bedraagt 0h als het beschouwde hemellichaam culmineert. de uurhoek van een hemellichaam leert ons dus iets over de positie van dat hemellichaam t. o. v. de hemelmeridiaan.

-

Net zoals voor een hemellichaam kan ook de uurhoek van het lentepunt bepaald worden. Deze bijzondere uurhoek heet de sterrentijd.

-

Het is dus op sterrentijd als het lentepunt culmineert. Het is dus 1h sterrentijd als de uurhoek van het lentepunt 1h bedraagt. Het is 2h sterrentijd als de uurhoek van het lentepunt 2h begdraagt, enz....

-

Op deze wijze wordt de wentelende aarde als een klok gebruikt! De tijd tussen twee opeenvolgend culminaties van het lentepunt heet dan een sterrendag of etmaal. Voor een willekeurig hemellichaam is de som van de rechte klimming en de uurhoek steeds gelijk aan de sterrentijd. Als deze som groter is dan vierentwintig uur dan wordt er wel eerst vierentwintig uur van afgetrokken. Wordt de rechte klimming voorgesteld door RK, de uurhoek door H en de sterrentijd door ST, dan geldt dus: RK+ H = ST

-

De sterrentijd is een belangrijke grootheid, die nodig is voor het instellen van telescopen. Op een telescoop bevindt zich immers een uurschaal die de uurhoek aanwijst van het hemellichaam waarop de telescoop gericht staat. Van om het even welk hemellichaam kan de rechte klimming RK uit een atlas of een jaarboek bekomen worden. Maar deze kan niet rechtstreeks ingesteld worden wegens de dagelijkse beweging waaraan het lentepunt deelneemt! Is echter de sterrentijd ST bekend, dan is de in te stellen uurhoek H=ST – RK

-
In sterrenwachten zijn dus steeds klokken te vinden die sterrentijd aanwijzen. De declinatie kan wel zonder meer ingesteld worden. De figuur toont een eenvoudig middel om de sterrentijd aan de hemel te schatten.

-
Ware en Middelbare Zonnetijd, Burgerlijke Tijd

-
Voor burgerlijk gebruik is de sterrentijd echter niet interessant. Vermits ons dagelijks leven beheerst wordt door de zon, wordt de zonnetijd gedefinieerd, en wel als de uurhoek van (het middelpunt van) de zon. Het is dus 0h zonnetijd als de uurhoek van de zon 0h bedraagt. Het is 1h zonnetijd als de uurhoek van de zon 1h bedraagt, enz....

-

Een zonnedag is dan de tijd tussen twee opeenvolgende culminaties van de zon. Enkel rond 21 maart, als de zon zich in het lentepunt bevindt, zijn zonnetijd en sterrentijd gelijk! Naarmate de dagen echter verlopen, verwijdert de zon zich van het lentepunt van west naar oost. Dat betekent dat het lentepunt de meridiaan reeds voorbij zal zijn op het ogenblik dat de zon culmineert.

-

De zonnetijd loopt dus achter op de sterrentijd en het verschil wordt elke dag ongeveer vier minuten groter, omdat de zon zich elke dag ongeveer l° (= 4m) verder van het lentepunt verwijdert. Bij het begin van de zomer is het verschil opgelopen tot zes uren, bij het begin van de herfst tot twaalf uren en bij het begin van de winter tot achtien uren. Na één (tropisch) jaar is het verschil precies vierentwintig uren. Twee klokken waarvan de ene sterrentijd aanwijst en de andere zonnetijd, zullen dus enkel rond 21 maart dezelfde tijd aanwijzen.

-

De zon loopt onregelmatig langs de ecliptica. De aarde beschrijft immers een ellipsvormige baan om de zon en bevindt zich in de winter dichter bij de zon dan in de zomer. Daardoor is in de winter de baansnelheid van de aarde groter dan in de zomer, waardoor in de winter de zon sneller langs de ecliptica evolueert dan in de zomer. Dat betekent in elk geval dat de rechte klimming van de zon niet eenparig toeneemt. De som van de rechte klimming (RK) en de uurhoek (H) van een hemellichaam is gelijk aan de sterrentijd (ST). Dit geldt in het bijzonder voor de zon. De uurhoek van de zon heet echter de ware zonnetijd (WZT), en dus is de som van de zonnetijd en de rechte klimming van de zon gelijk aan de sterrentijd: ZT + RK = ST

-
Vermits de aarde nagenoeg eenparig om haar as wentelt, neemt de sterrentijd (nagenoeg) eenparig toe. De rechte klimming van de zon doet dat echter niet, en bijgevolg de zonnetijd ook niet. Het onregelmatig verloop van de rechte klimming wordt dus gecompenseerd door een onregelmatig verloop van de zonnetijd. Wegens het niet eenparig verloop van de zonnetijd, wordt voor de burgerlijke tijdsbepaling niet de ware zon maar een fictieve zon gebruikt, die zich eenparig langs de equator beweegt, en waarvan de rechte klimming dus wel eenparig toeneemt. Deze fictieve zon heet de middelbare zon en de tijd bepaald door middel van deze middelbare zon, heet dan middelbare zonnetijd (MZT). De tijd bepaald door de ware zon heet dan de ware zonnetijd (WZT).

-
Om het verschil tussen middelbare en ware zonnetijd zo klein mogelijk te houden wordt die middelbare zon als volgt bepaald. Een denkbeeldige zon doorloopt de ecliptica op eenparige wijze. Dat wil zeggen dat de ware zon in de winter iets sneller en in de zomer iets trager loopt dan deze denkbeeldige zon. Ware en denkbeeldige zon vallen per definitie samen op het ogenblik dat de afstand tussen de aarde en de zon minimaal is (aarde in perihelium). Dit geschiedt rond het begin van het burgerlijk jaar. Door de helling van de ecliptica t.o.v. de equator zal de rechte klimming van deze denkbeeldige zon echter nog niet eenparig toenemen. De middelbare zon is nu gewoon een tweede denkbeeldige zon, die op eenparige wijze de equator doorloopt, op zodanige wijze dat ze samen met de eerste denkbeeldige zon in het lentepunt is. Bij de overgang van de ware zon naar de eerste fictieve zon, worden de gevolgen voor de tijdsbepaling geelimineerd van de niet eenparige schijnbare jaarlijkse beweging van de zon. De overgang van de eerste fictieve zon naar de middelbare zon neemt de gevolgen weg van de helling van de ecliptica t. o. v. de equator.
Het bedrag dat bij de middelbare zonnetijd moet bijgeteld worden om de ware zonnetijd te bekomen, heet de tijdsvereffening (E) : WZT = MZT + E


-

De tijdsvereffening moet berekend worden, en ze wordt in figuur x voorgesteld in functie van de datum. Bij de middelbare zonnetijd, die op de gebruikelijke uurwerken kan afgelezen worden, moet de berekende tijdsvereffening bijgeteld worden om de ware zonnetijd te bekomen. Het is ware middag om 0h ware zonnetijd. Het is (middelbare) middag om 0h middelbare zonnetijd. Om maatschappelijke redenen wordt bij de middelbare zonnetijd nog twaalf uur bijgeteld, wat dan de burgerlijke tijd (BT) oplevert. Nul uur burgerlijke tijd valt dan samen met middernacht, 12 uur burgerlijke tijd met de middag: BT = MZT + 12h

-
Universele Tijd

-
Sterrentijd, zonnetijd en dus ook burgerlijke tijd zijn afhankelijk van de plaats van de waarnemer. Ze worden immers bepaald door de uurhoek van het lentepunt of van de zon, en deze uurhoek verschilt van plaats tot plaats. Als het in Hove middag is en de zon dus in de meridiaan staat, dan is het in Washington nog vroeg in de ochtend en staat de zon nog lang niet in de meridiaan, terwijl het in Azië al ver in de namiddag is zodat de zon de meridiaan al lang voorbij is.

-

De zonnetijd (en dus ook de burgerlijke tijd) is dus verschillend in deze verschillende plaatsen op aarde. Om verwarring te vermijden werken de astronomen steeds met de burgerlijke tijd van Greenwich, zelfs als ze in Moskou wonen. De burgerlijke tijd van Greenwich krijgt dan de, bijzondere naam Greenwich Mean Time (GMT), wereldtijd of universele tijd (UT).
De direct uit de waarneming bepaalde universele tijd wordt UT0 genoemd, en moet strikt genomen gecorrigeerd worden voor kleine variaties in de positie van de geografische polen. Dat geeft dan de UT1. Een correctie van UT1 voor seizoenvariaties geeft UT2. Per definitie is UT = GMT = UT1. UT2 wordt niet meer gebruikt.


-
Als de universele tijd gekend is, kan elke waarnemer zijn plaatselijke tijd bepalen. Er geldt:
BT = UT - l; waarin l de geografische lengte, uitgedrukt in uren voorstelt. Oosterlengte wordt negatief en westerlengte positief geteld (In navigatiekringen wordt dikwijls de omgekeerde tekenconventie gebruikt!).


-

Alhoewel in de sterrenkunde en in het lange afstandsverkeer met de universele tijd gewerkt wordt, is er toch heel wat bezwaar om deze heel algemeen te gaan gebruiken voor maatschappelijke doeleinden. Het verschil met de plaatselijke tijd is meestal nogal groot (alhoewel in België slechts 17 minuten). Het is aan de andere kant uitgesloten dat elke plaatselijke overheid zijn eigen plaatselijke tijd gaat gebruiken. Dit zou het opstellen van uurschema’s voor treinen en vliegtuigen onmogelijk maken. Daarom gebruiken in principe alle plaatsen met geografische lengte tussen +7°,5 en -7°,5 (of 7°,5 W en 7°,5 O) de universele tijd UT, de tijd die strikt genomen slechts geldt op de greenwich meridiaan (geografische lengte 0°).

-

Alle plaatsen met een geografische lengte tussen -7°,5 en -22°,5 gebruiken de plaatselijke tijd voor een geografische lengte van -15°, ook wel eens de middeneuropese tijd (MET = UT + 1) genoemd. Alle plaatsen met een geografische lengte tussen -22°,5 en -37°,5 gebruiken dan de oosteuropese tijd (OET = UT + 2), die de plaatselijke tijd is voor een geografische lengte van -30°.

-

Zo verder gaande wordt de aarde in 24 tijdzones ingedeeld. Het tijdsverschil binnen zo’n zone met de universele tijd bedraagt zo steeds een geheel aantal uren. Zelfs deze indeling blijkt om allerhande politieke en maatschappelijke redenen steeds minder hanteerbaar. Bijvoorbeeld België dat volgens de zojuist genoemde regeling de WET zou moeten gebruiken, gebruikt in de winter de MET en in de zomer de OET. Een eerste reden daarvoor is het streven naar een zuiniger energieverbruik. Als in de zomer onze klokken twee uur voorlopen op de normaal te gebruiken WET, dan wordt het ’s avonds schijnbaar later donker (eigenlijk lopen dus de kloken voor!), zodat ’s avonds de verlichting spaarzamer zou worden gebruikt. Een tweede reden is zuiver staatkundig. Het is niet handig binnen eenzelfde land verschillende tijdsregelingen te gebruiken, omdat dat land niet helemaal binnen eenzelfde tijdzone ligt. En wat vroeger een probleem was voor een land, wordt wegens de groeiende mobiliteit een probleem voor dat staatsgrenzen overschrijdt.

-
Efemeridetijd en Terrestrial Dynamic Time

-
De tijdsbepaling berust oorspronkelijk dus op de eenparig veronderstelde aswenteling van de aarde. De toenemende precisie waarmee tijdsintervallen bepaald kunnen worden, leerden echter dat deze aswenteling niet langer als eenparig mag beschouwd worden. De aswenteling van de aarde vertoont periodieke schommelingen veroorzaakt door massaverschuivingen (seizoenverschijnselen laten zich gelden) en op langere termijn neemt ze ook systematisch af als gevolg van getijdewerking. De tendens is dat de aarde ooit een vaste kant naar de maan zal keren, net zoals de maan dat al doet t.o.v. de aarde.

-

De bewegingen in het planetenstelsel worden beheerst door de wetten van Kepler, die op hun beurt kaderen binnen een algemene gravitatietheorie. Wordt bij het uitmeten van de planeetbewegingen een klok gebruikt die steunt op de aardrotatie, dan leidt dat tot waarnemingen en conclusies die afwijken van wat deze wetten voorspellen. Om dat te vermijden werd in het verleden de tijdschaal herdefinieerd, zodanig dat de wetten van de planeetbewegingen gerespecteerd werden (interesant voor filosofen). De op deze wijze gecorrigeerde universele tijd wordt de efemeridetijd ET genoemd.

-

Een ET-seconde is het 31 556 925,9747 ste deel van het tropische jaar 1900. In 1984 werd ter vervanging van de ET de Terrestrial Dynamic Time TDT ingevoerd, vanaf 1991 gewoon Terrestrial Time TT genoemd . Deze wordt afgeleid van de TAI (Temps Atomique Internationale) die op haar beurt afgelezen wordt op een atoomklok. De TT-seconde (gelijk aan de TAI-seconde) is de duur van 9 192 631 770 periodes van de straling overeenkomend met de overgang tussen twee hyperfijne niveau's van de grondtoestand van cesium 133. Om op 1 jan 1984 om 0h00 een vloeiende overgang te hebben van ET naar TDT werd het verschil tussen TT en TAI vastgesteld op 32,184 s. Het verschil tussen TT en UT was in januari 1986 gelijk aan 54,87 s.

-
UTC

-
Om ook de universele tijd op atoomklokken te refereren werd de Coordinated Universal Time UTC ingevoerd. Deze is eigenlijk de TAI gecorrigeerd met een geheel aantal seconden, zodanig dat het verschil tussen UT en UTC nooit een volledige seconde bereikt. Op 1 juli 1985 gold UTC = TAI - 23 s. Om het verschil tussen UT en UTC kleiner dan 1 seconde te houden, worden zo nodig UTC-schrikkelseconden ingevoerd. UTC is dus een zo eenparige mogelijke tijdschaal, steunend op atoomklokken, die echter wel discontinuiteiten vertoont, om zo goed mogelijk overeen te komen met UT zelf.

-
De datumlijn

-
Het vlak door de aardas en door Greenwich snijdt het aardoppervlak langs de meridiaancirkel van Greenwich. De aardpolen verdelen deze cirkel in twee helften. De helft die door Greenwich gaat, heet de meridiaan van Greenwich. De andere helft heet de antimeridiaan van Greenwich. Bij conventie geldt op de hele wereld dezelfde datum als het in Greenwich middag is (12h UT).

-

Als het in Greenwich middag is op bijvoorbeeld 1 april, dan is het 1 april op de hele wereld.
Dan is het voormiddag ten westen van Greenwich (vb. in Amerika). Hoe verder naar het westen hoe vroeger in de ochtend van 1 april het is, tot op de antimeridiaan van Greenwich waar het middernacht is.


-

Voor een waarnemer aan de antimeridiaan van Greenwich, maar net nog aan de 'Amerikaanse' kant, is het net middernacht geweest en is 1 april net begonnen. Dan is het namiddag ten oosten van Greenwich (vb. in Azië). Hoe verder naar het oosten hoe later in de namidag van 1 april het is, tot op de antimeridiaan van Greenwich waar het middernacht is. Voor een waarnemer aan de antimeridiaan van Greenwich, maar net nog aan de 'Aziatische' kant, wordt het weldra middernacht,en begint weldra 2 april.

-

Beide waarnemers zouden elkaars overbuur kunnen zijn in dezelfde straat, op hun klokken dezelfde officiële tijd aflezen, maar aan de 'aziatische' kant staat de kalender één dag verder dan aan de 'amerikaanse' kant.

-
Greenwich

-

antimeridiaan van Greenwich aan de westelijke ('amerikaanse') kant / antimeridiaan van Greenwich aan de oostelijke ('aziatische') kant

-
1 april middag12h UT 1 april iets na middernacht 1 april is net begonnen
1 april iets voor middernacht 1 april eindigt 2 april begint weldra

1 april namiddag 4h 1 april iets na 4h in de voormiddag 1 april begon 4 uur geleden

2 april iets voor 4h in de voormiddag 2 april begon 4 uur geleden
1 april namiddag 8h 1 april iets na 8h in de voormiddag 1 april begon 8 uur geleden
2 april iets voor 8h in de voormiddag 2 april begon 8 uur geleden
1 april/2 aprilmiddernacht24h/0h

1 april iets na de middag 1 april begon 12 uur geleden
2 april iets voor de middag 2 april begon 12 uur geleden
2 april voormiddag 4h 1 april iets na 4h in de namiddag 1 april begon 16 uur geleden
2 april iets voor 4h in de namiddag 2april begon 16 uur gelden
2 april voormiddag 8h 1 april iets na 8h in de namiddag 1 april begon 20 uur geleden
2 april iets voor 8h in de namiddag 2 april begon 20uur gelden
2 april middag 12h
1 april iets na middernacht 2 april is net begonnen
2 april iets voor middernacht 2 april eindigt 3 april begint weldra

-
Aan de antimeridiaan van Greenwich verspringt de kalender dus één dag ! Bij een reis om de aarde richting oosten, moet de reiziger zijn klok continu vooruit zetten bij het aanpassen aan de locale klokken. Als de klok van de reiziger daarbij over middernacht gaat, dan moet de reiziger zijn kalender, net zoals iedereen, één dag vooruit zetten.

-

Als die reiziger op deze wijze aan de antimeridiaan van Greenwich komt, langs de aziatische kant, moet de kalender één dag worden terug gezet, als hij deze antimeridiaan 'oversteekt' naar de amerikaanse kant.

-

Het effect is immers hetzelfde als de reiziger de antimeridiaan niet oversteekt, maar (bliksemsnel) op zijn stappen terugkeert, richting westen, tot hij op die wijze dan toch aan die 'amerikaanse' kant van de antimeridiaan terecht komt. Bij deze terugkeer moet de reiziger zijn klok permanent achteruit zetten, wat bij aankomst oploopt tot een terugstelling van 24 uur.

-
Het lengen en korten van de dagen

-
In de lente en in de herfst, als de zon zich precies op de equator bevindt en haar declinatie dus nul is, duren dag en nacht even lang (afgezien van straalbreking in de atmosfeer die de dag iets langer maakt).

-

Bij het begin van de zomer, als de declinatie van de zon het grootst is (= 23°,5) hebben we de langste dagen.

-

Bij het begin van de winter, als de declinatie van de zon het kleinst is ( = -23°,5) zijn de dagen het kortst.

-

Het is inderdaad de declinatie van de zon die de lengte van dag en nacht bepaalt. Het preciese verband is te ingewikkeld om in deze nota’s te bespreken, maar hoe groter, in algebraïsche zin, de declinatie van de zon, des te langer zijn de dagen. De declinatie van de zon neemt toe van 22 december tot 22 juni. In het begin en op het einde van deze periode geschiedt dat op nauwelijks merkbare wijze, omdat de declinatie van de zon rond die datums weinig verandert. Rond 21 maart neemt de declinatie van de zon echter toe met ongeveer 0,4° per dag. Het lengen van de dagen valt dus vooral op rond het begin van de lente.

-
Van 22 juni tot 22 december verkorten de dagen omdat de declinatie van de zon in die periode afneemt. Het effect is ook in deze periode nauwelijks merkbaar in het begin en op het einde. Het is opvallend rond 23 september.

-
Opkomst en ondergang van de zon vallen symmetrisch ten opzichte van de ware middag. Dat wil zeggen dat de periode van zonsopkomst tot zonsondergang door de ware middag in twee gelijke delen wordt verdeeld. Door het lengen van de dagen tussen 22 december en 22 juni komt de zon elke dag iets vroeger op en gaat ze iets later onder ten opzichte van de ware middag.

-
De ware middag valt echter zelden samen met de middelbare. Op 3 november valt de ware middag 16 minuten na middelbare middag. Rond 25 december vallen middelbare en ware middag samen. Daarna zal de ware middag vooruitlopen op de middelbare omdat de ware zon iets vroeger door de meridiaan zal gaan dan de middelbare.

-

Op 11 februari is het verschil opgelopen tot 14 minuten. De dagen beginnen te lengen op 22/12. De zon komt in de periode van 22/12 tot 11/2 dus elke dag vroeger op ten opzichte van de ware middag. Maar omdat deze laatste zelf ten opzichte van de middelbare middag elke dag iets vooruit schuift (en dus ook ten opzichte van onze klokken), wordt het effect nog versterkt.

-

Bij zonsondergang is het precies andersom. Elke dag gaat de zon iets later onder dan de vorige dag ten opzichte van de ware middag, maar het verlatingseffect wordt hier gecompenseerd door het vooruit schuiven van de ware middag.

-
Van 11 februari tot 14 mei verschuift de ware middag terug achteruit ten opzichte van de middelbare. Hierdoor wordt het lengen van de dagen vooral ’s avonds zichtbaar en minder ’s morgens.
-
Vanaf 14 mei af schuift de ware middag terug vooruit. Hij valt weer samen met de middelbare op 14 juni en op 26 juli valt hij 6 minuten ervoor.
-
Een effect op het lengen van de dagen is echter nog nauwelijks te merken De dagen beginnen te korten op 22/6. Tot 26/7 schuift de ware middag vooruit. Het korten van de dagen wordt 's morgens dus gecompenseerd en 's avonds versterkt, maar dit is weer nauwelijks merkbaar.
-
Van 26/7 tot 3/11 schuift de ware middag echter achteruit, zodat het korten van de dagen vooral 's morgens zal beginnen opvallen en veel minder 's avonds.
-
Van 3/11 to 22/12 schuift de ware middag terug voorwaarts en zal vooral 's avonds het korten van de dagen opvallen.
-
Gebruiken we de locale Burgerlijke Tijd, dan valt middelbare middag steeds op 12 uur. Onze klokken lopen in de winter echter ongeveer 42 minuten voor zodat dan de middelbare middag om 12h42m valt. In de zomer lopen onze klokken zelfs 1h42m voor zodat de middelbare middag dan om 13h42m valt.
Een reactie posten