Тропический год: различия между версиями

По определению, тропический год — это время, необходимое для того, чтобы Солнце, начав своё движение от выбранной [[Эклиптическая долгота|эклиптической долготы]], завершило один полный цикл времён года и возвратилось к той же самой эклиптической долготе. Прежде чем рассматривать пример, следует уточнить понятие равноденствия. При выполнении расчётов в солнечной системе используются две важные плоскости: плоскость эклиптики (орбиты Земли вокруг Солнца), и плоскость [[Небесный экватор|небесного экватора]] (проекции экватора Земли в пространстве). Эти плоскости имеют линию пересечения. '''Направление''' вдоль этой линии пересечения от Земли в сторону [[Овен (созвездие)|созвездия Овна]] — это мартовское равноденствие, которое обозначается символом ♈ (символ похож на [[Толсторог|бараньи]] рога). Противоположное '''направление''' вдоль линии в сторону [[Весы (созвездие)|созвездия Весов]] является сентябрьским равноденствием и обозначается символом ♎. Из-за [[Прецессия|прецессии]] и нутации земной оси эти направления изменяются по сравнению с направлением на далекие звёзды и галактики, направления на которые не имеют заметного сдвига из-за большого расстояния до этих объектов (см. [[Международная небесная система отсчета]]).

Если в качестве точки отсчёта выбрать другую эклиптическую долготу Солнца, продолжительность тропического года будет уже отличаться. Это связано с тем, что, хотя изменение ♈ происходит с почти постоянной скоростью<ref>Seidelmann, P. K. (Ed.). (1992). ''Explanatory supplement to the Astronomical almanac''. Sausalito, CA: University Science Books. ISBN 0-935702-68-7{{ref-en}}</ref>, но существуют значительные вариации [[Угловая скорость|угловой скорости]] движения Солнца. Таким образом, те 50 угловых секунд, или около того, которые Солнце не проходит по эклиптике за полный тропический год, «спасают» различное количество времени в зависимости от положения на орбите.

Как уже упоминалось выше, продолжительность тропического года зависит от выбора точки отсчёта. Астрономы не сразу пришли к единой методике, но чаще всего выбирали в качестве точки отсчёта одно из равноденствий, потому что приборы в эти периоды оказались наиболее чувствительными. При сравнении измерений тропического года за несколькихнесколько последовательных лет обнаружены различия, связанные с нутацией и планетарными возмущениями, действующими на Солнце. Меёс и Савой в работе<ref name=Meeus/> приводят следующие примеры интервалов между весенними равноденствиями:

Сравнение значений средних интервалов времени между равноденствиями и солнцестояниями за астрономический 0 год (1 г.год до н. э. по традиционному счету) и 2000 годагод представлено<ref name=Meeus/> в таблице:

где ''Т'' — время в юлианских столетиях (1 юлианское столетие равно в точности 3652536&nbsp;525 дней), отсчитываемое от полудня 1 января 2000 года<ref>{{cite book|last = McCarthy D. & Seidelmann, P. K.|title=Time from Earth rotation to atomic physics|publisher= Weinhein: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.|year=2009|pages=351|isbn=9783527407804}}</ref><ref>[http://adsabs.harvard.edu/abs/1986A%26A...157...59L Secular terms of the classical planetary theories using the results of general theory. ''Astronomy and Astrophysics'', 157, 59—70. ISSN 0004-6361]{{ref-en}}</ref>

При невозмущенном (кеплеровском) движении Земли продолжительность тропического года была бы величиной постоянной во времени. Однако реальное орбитальное движение Земли является возмущенным<ref>Дубошин Г. Н. Небесная механика. Основные задачи и методы. — М.: Наука, 1975. — 800 с.</ref>. Следствием возмущенного движения Земли являются межгодовые вариации продолжительности тропического года. Как показывают исследования<ref>{{Cite web|url = http://www.solar-climate.com/pd/MEZH2013.pdf|title = Межгодовые вариации продолжительности тропического года // Доклады Российской Академии наук, 2013. – т. 451. - № 1, - с. 95–97.|author = Фёдоров В. М.|date = 2013}}</ref>, эти вариации являются периодическими, так как связаны с периодическими возмущениявозмущениями орбитального движения Земли ближайшими небесными телами. Основным периодом в вариациях является 3-х летний цикл со средней амплитудой 0,006659 суток (9 минут 35 секунд). Этот цикл, как правило, через каждые 8 или 11 лет чередуется с 2-х летним циклом, средняя амплитуда которого составляет 0,004676 суток (6 минут 44 секунды). 2-х и 3-х летняя периодичность объясняется соизмеримостью в орбитальном движении Земли и ближайших планет — Марса (орбитальный резонанс 2:1) и Венеры (3:5). В своем чередовании 2-х и 3-х летние циклы образуют серии продолжительностью в 8 (2+3+3) и 11 (2+3+3+3) лет, которые соответствуют фазам 19-тилетнего нутационного цикла<ref>{{Cite web|url = http://www.solar-climate.com/pd/SHIROT2015.pdf|title = Широтная изменчивость приходящей солнечной радиации в различных временных циклах // Доклады РАН, 2015, т. 460, № 3, с. 339–342.|author = Фёдоров В. М.|date = 2015}}</ref>.

[[Григорианский календарь]], который используется для гражданских целей, является международным стандартом. Это солнечный календарь (он изобретён для поддержания синхронности с тропическим годом). Он имеет периодичность в 400 лет (146097146&nbsp;097 дней). В каждом периоде полностью повторяются месяцы, даты и дни недели. Средняя продолжительность календарного года: 146097146&nbsp;097 / 400 = 365,2425 дней, что даёт хорошее приближение к тропическому году.

Если общество в будущем будет по-прежнему придавать важное значение синхронизации между гражданским календарём и сезонами, в конечном итоге потребуется новая реформа календаря. Если тропический год будет иметь значение 1900 года в 365,242199 дней, то григорианский календарь за 10&nbsp;000 лет отстанет от него приблизительно на 3 дня 17 мин. 33 сек. за 10 000 лет. Увеличивая эту ошибку, продолжительность тропического года (измеренная в земном времени) уменьшается со скоростью примерно 0,53 с за 100 тропических лет. Кроме того, средние солнечные сутки увеличиваются на 1,5 мс за 100 тропических лет. Эти эффекты вызовут сдвиг календаря на 1 день за 3 2003200 лет. Предлагаемые различные варианты дальнейшего совершенствования календаря пока не представляются актуальными<ref>Blackburn, B. & Holford-Strevens (2003, corrected reprint of 1999). ''The Oxford companion to the year''. Oxford University Press.</ref>. Кроме того, поскольку григорианская реформа имела целью синхронизацию календаря не с сезонами, а с весенним равноденствием, то и точность календаря следует оценивать не по продолжительности среднего тропического года, а по продолжительности года весеннего равноденствия. И, как следует из таблицы, приведённой выше, с этой задачей григорианский календарь справляется в наше время настолько хорошо, что ошибка в один день набежит не ранее чем через 10 &nbsp;000 лет<ref>S. Cassidy, [http://www.hermetic.ch/cal_stud/cassidy/err_trop.htm Error in statement of tropical year], 1996</ref><ref>[[Городецкий, Михаил Леонидович|М. Л. Городецкий]], К вопросу о точности григорианского календаря и лунного цикла // Историко-астрономические исследования, Вып. XXXV. —М.: Физматлит, 2010, C. 289—293.</ref>.