Oficjalne stopnie obrotu Ziemi na dzień

Jaki jest oficjalny stopień do jednego miejsca po przecinku, obrotu Ziemi w ciągu jednego dnia. Czy można potwierdzić, że na podstawie oficjalnych danych jest dokładnie 360,0 stopni? Z góry dziękuję.

Najpierw musimy zdecydować, którą definicję „dnia” zastosować. Istnieje kilka rodzajów dni:

Pozorny dzień słoneczny : czas między dwoma kolejnymi kulminacjami Słońca (pozorne południe) od stałego obserwatora z Ziemi;
Średni dzień słoneczny : bardziej jednolity, uśredniony dzień słoneczny bez zmian sezonowych;
Dzień gwiezdny / gwiezdny : czas potrzebny na obrót Ziemi raz względem gwiazd;
Dzień SI : jednostka czasu zawierająca dokładnie 86 400 sekund SI określonych przez atomy cezu.

Ponieważ zazwyczaj mówimy o tradycyjnym cyklu dzień / noc, kiedy mówimy „dzień”, oznacza to formę czasu słonecznego. Aby uzyskać bardziej uśrednioną wartość, użyjmy średniego dnia słonecznego.

Obecna formuła łącząca kąt obrotu Ziemi (ERA) z nowoczesnym przybliżeniem średniego czasu słonecznego, UT1 (zasadniczo zegar ziemski następujący po średnim cyklu dzień / noc), jest z definicji:

Gdzie $Tu$ jest datą Julian UT1 - 2451545.0

Tak więc zgodnie z tym wzorem dzień (UT1) wynosi 1,00273781191135448 Rotacje Ziemi, które pomnożone przez 360 ° wynoszą około 360,98561 ° . Jednak obroty i obroty Ziemi nie są stałe i zawsze zmieniają się w nieco nieprzewidywalnych prędkościach, więc kąt nie jest idealny, ale zmiany są bardzo powolne. Jest to więc bardziej nowoczesne przybliżenie niż dokładna wartość. Zaokrąglona do jednego miejsca po przecinku, daje ci 361,0 ° , liczbę, która prawdopodobnie pozostanie prawdziwa przez co najmniej kilka tysiącleci.

Jeśli chcesz poznać wielkość obrotu Ziemi na każdy dzień SI, masz szczęście: możliwe jest sprawdzenie raportów orientacji Ziemi (obrotu i ruchu biegunowego) dzięki IERS. Wartości są zestawiane w tabelach dla każdego 0h UTC każdego dnia w publikacjach IERS, pozwalając wyprowadzić kąt, który Ziemia obracała się co 86 400 sekund SI, pozwalając naukowo monitorować zmiany obrotu Ziemi w porównaniu do bardzo stałej jednostki czasu realizowanej przez zegary atomowe. Obecnie obroty Ziemi są mierzone i raportowane dzięki teleskopom radiowym i VLBI obserwującym odległe obiekty we wszechświecie. Oficjalne raporty dotyczące jego orientacji, parametry orientacji Ziemi są publikowane na stronie internetowej IERS .

Na przykład, oto wykres pokazujący obroty Ziemi co 86 400 sekund, skonstruowany na podstawie danych IERS z ostatniego roku:

Jak widzimy, istnieje kilka sezonowych, okresowych i nieprzewidywalnych zmian w rotacji Ziemi.

To jest trochę bardziej skomplikowane, niż się wydaje. Po pierwsze, definicja dnia, który ma dla nas znaczenie dla ziemian, to średnia ilość czasu od jednego południa słonecznego do następnego (lub, alternatywnie, czas potrzebny, aby Słońce pojawiło się powyżej tego samego południka z dnia na dzień); nazywa się to dniem słonecznym. Gwiezdny dzień, czyli czas, w którym dana daleka gwiazda pojawia się z dnia na dzień nad tym samym południkiem, nie jest dla nas tak naprawdę ważny; jest to również czas potrzebny na obrót Ziemi o 360 stopni.

Podczas gdy Ziemia obraca się wokół własnej osi, również porusza się po swojej orbicie. W przybliżeniu czasu potrzebnego do ukończenia jednego obrotu, przebył on także około jednego stopnia na swojej orbitalnej ścieżce, tak aby Słońce pojawiło się powyżej tego samego południka, Ziemia musi się obrócić o około 361 stopni.

Ale następnie w pobliżu peryhelium (najbliższe podejście do Słońca, czyli około stycznia), podróżuje jeszcze szybciej, więc musi obrócić się o więcej niż 361 stopni. W pobliżu aphelium porusza się wolniej, więc Ziemia musi się obracać o mniej niż 361 stopni.

Jeśli chodzi o twoje aktualne pytanie, biorąc pod uwagę złożoność wariantów orbitalnych Ziemi, nie jestem pewien, czy można na nie odpowiedzieć.

Czy można potwierdzić, że na podstawie oficjalnych danych jest dokładnie 360,0 stopni?

TL; DR: Nie, nie może. Zamiast tego można potwierdzić, że wynosi 361,0 stopni.

Zgodnie z moją wiedzą:

Okres obrotu Ziemi jest bardzo bliski 23 godzin, 56 minut, 4,1 sekundy lub 86164,1 s. To się nazywa dzień gwiezdny

Dzień jest zdefiniowany jako 24 godziny lub 86400.0 s.

Tak więc pewnego dnia okazuje się

Zaokrąglone „do jednego miejsca po przecinku” to 361,0 °.

Korzystanie z „Oficjalnych danych”:

Arkusz informacyjny NASA Earth: https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/earthfact.html

Sidereal rotation period (hrs)   23.9345    
Length of day (hrs)              24.0000

Znowu zaokrąglone „do jednego miejsca po przecinku”, to wciąż 361,0 °.

Innym sposobem uzyskania dokładnego obrotu w stopniach na dzień przez cały rok jest po prostu wzięcie 360 ​​stopni (jeden dodatkowy obrót na rok) i podzielenie tego przez 365 dni w roku. To dochodzi do 0,9863013698630137 stopni WIĘCEJ dziennie niż jeden dokładny obrót o 360 stopni. Zatem średni obrót w ciągu roku o ile stopni wiruje Ziemia (zgodnie z modelem heliocentrycznym), wynosi 360,9863013698630137 stopni obrotu na dzień słoneczny. To znaczy za godzinę; 15.0410958904109589 stopni.