نصف‌النهار گرینویچ، یا نصف‌النهار مبدأ

نصف‌النهار گرینویچ، یا نصف‌النهار مبدأ، خطی فرضی است که از قطب شمال و قطب جنوب و شهر گرینویچ در حومه لندن می‌‌گذرد و به‌عنوان مبدا اندازه گیری طول جغرافیایی بکار می‌‌رود. مناطقی که در سمت راست این خط قرار دارند دارای طول مثبت و مناطقی که در سمت چپ این خط قرار دارند دارای طول منفی می‌‌باشند.تا قبل از سال ۱۸۸۲ آشفتگی زیادی در ساعت مورد استفاده در سطح جهان وجود داشت و هر کشوری ساز خود را میزد، مخصوصا کشورهای پرتغال و اسپانیا که ید طولائی در دریانوردی و اکتشاف زمین داشتند.

هر کشوری (مثلا آمریکا – شوروی – استرالیا – انگلستان و … ) نصف النهار پایتخت خود را مبدا قرار داده بود و برای اندازه گیری زمان آنرا ملاک میدانست و این موجب میشد که ساعتهای دو کشتی که در کنار هم در اقیانوس قرار داشتند، زمانهای متفاوتی را نشان دهد و علت این امر استفاده آنها از نصف النهارهای مبدا متفاوت بود و این مشکلاتی را بوجود آورده بود. تا اینکه در سال ۱۸۸۲ مسئولین امر بر آن شدند که این مشکل را حل کنند و کارشناسان علوم دریایی کشورهای مطرح گرد هم آمدند و قرار شد که امکانات و تجهیزات و منابع اطلاعاتی (اعم از کتاب و …) همه کشورها با هم مقایسه شود و هر کشوری که دارای تجهیزات و اطلاعات بیشتری بود ، نصف النهار آن کشور بعنوان نصف النهار مبدا انتخاب شود. چنین بررسی کردند و مشخص شد که انگلیس از همه سر است و بنابراین نصف النهار گرینویچ (لندن) شد نصف النهار مبدا.

واحدهای اندازه گیری زمان

قبل از بیان واحدهای زمان اصطلاح زاویه ساعتی را معرفی می‌کنیم. برای هر ستاره بر روی کره آسمان می‌توان نصف النهاری را در نظر گرفت که به آن دایره ساعتی آن ستاره می‌گویند. همچنین برای هر ناظر در هر مکان می‌توان نصف النهاری بر کره آسمان در نظر گرفت که درست از سمت الرأس آن ناظر می‌گذرد و به آن نصف النهار مکان ناظر می‌گوییم.حال زاویه‌ای که بین دایره ساعتی هر ستاره در هر زمان با نصف النهار مکان ناظر ایجاد می‌شود، زاویه ساعتی آن ستاره می‌گویند. زاویه ساعتی را بر حسب واحدهای زمان می‌سنجند. مثلاً وقتی ستاره‌ای 15 درجه به سمت غرب نصف النهار مکان ناظر دیده شود، می‌گوییم این ستاره یک ساعت قبل بر نصف النهار مکان ناظر قرار داشته است.

تفاوت زاویه ساعتی و زاویه بعد در این است که زاویه بعد همواره برای تمام ناظرها یکسان است، در حالی که زاویه ساعتی یک ستاره در هر زمان معین به طول جغرافیایی ناظر بستگی دارد و برای ناظرهای مختلف متفاوت است.

روز نجومی

روز نجومی برابر است با مدت زمان بین دو عبور متوالی یک ستاره از نصف النهار مکان یک ناظر و به عبارتی دیگر برابر با زاویه ساعتی یک ستاره در یک دور کامل گردش زمین به دور محور خودش. اختر شناسان بطور قرار دادی زاویه ساعتی نقطه اعتدال بهاری را بر کره آسمان برابر با یک روز نجومی محلی معرفی کرده‌اند.

روز خورشیدی

روز خورشیدی برابر است با مدت زمان بین دو عبور متوالی خورشید از نصف النهار مکان یک ناظر و به عبارتی دیگر روز خورشیدی برابر با زاویه ساعتی خورشید در یک دور گردش کامل زمین به دور محور خودش است. بنا به قرار داد یک روز خورشیدی برابر با 24 ساعت اختیار شده است. با اندکی دقت می‌توان دریافت که روز نجومی کوتاهتر از روز خورشیدی است و هرگاه روز خورشیدی برابر با 24 ساعت باشد، روز نجومی برابر با 23 ساعت و 56 دقیقه و 3 ثانیه است.علت کوتاهتر بودن روز نجومی از روز خورشیدی این است که زمین علاوه بر چرخش به دور خود دارای حرکت انتقالی نیز می‌باشد، بنابراین بواسطه حرکت زمین در امتداد مدارش حین چرخشش به دور محور خود جهت قرار گرفتن آن به سمت خورشید از یک روز به روز بعد اندکی تغییر می‌کند. یعنی پس از یک دور چرخش کامل زمین به دور محورش خورشید هنوز به نصف النهار مکان ناظر نرسیده و به منظور آنکه ظهر شود زمین باید دقیقاٌ روبروی خورشید قرار گیرد، اما به دلیل حرکت انتقالی زمین به اندازه زاویه آلفا از یک روز تا روز بعد لازم است زمین برای روبرو شدن با خورشید به اندازه همین زاویه آلفا به دور محور خود گردش کند.

 زاویه آلفا تقریباٌ برابر با یک درجه است. اگر هر 360 درجه را 24 ساعت بدانیم، پس هر یک درجه معادل 4 دقیقه می‌باشد، در نتیجه هر روز خورشیدی 4 دقیقه از روز نجومی بیشتر است.

زمان متوسط خورشیدی

مدار زمین به دور خورشید دایره نیست. فاصله زمین از خورشید در طول یک سال ثابت نمی‌ماند، به همین دلیل سرعت گردش زمین به دور خورشید نیز ثابت نیست. یعنی سرعت حرکت مداری زمین زمانی که زمین به خورشید نزدیکتر است، بیشتر از زمانی است که زمین به خورشید دورتر است. در نتیجه طول روز خورشیدی در ایام مختلف سال یکسان نیست. برای آنکه طول روز ثابتی برای اندازه گیری زمان داشته باشیم به جای خورشید حقیقی از خورشید متوسط استفاده می‌کنند. خورشید متوسط بر خلاف خورشید حقیقی که روی دایرة البروج حرکت می‌کند یک نقطه فرضی است که بر روی استوای سماوی جابجا می‌شود و سرعت ظاهری آن در طول سال ثابت است.روز اول بهار خورشید حقیقی و خورشید متوسط هر دو بر نقطه اعتدال بهاری قرار می‌گیرند. با گذشت زمان خورشید حقیقی بر روی دایرة البروج و خورشید متوسط بر روی استوای سماوی جابجا می‌شوند. سرعت حرکت خورشید حقیقی با توجه به مکان مداری خود کندتر و تندتر می‌شود و از خورشید متوسط عقب یا جلو می‌افتد. بنا به قرار داد مدت زمان معین دو عبور متوالی خورشید متوسط از نصف النهار مکان ، شبانه روز متوسط خورشیدی نامیده می‌شود. مدت شبانه روز متوسط خورشیدی در تمام ایام سال یکسان است، در حالی که طول روز خورشید حقیقی گاه کمتر و گاه بیشتر از طول روزخورشید متوسط است.لحظه‌ای که خورشید حقیقی در نصف النهار مکان دیده می‌شود ظهر حقیقی یا ظهر شرعی گفته می‌شود و لحظه‌ای که خورشید متوسط بر نصف النهار مکان دیده می‌شود ظهر متوسط نامیده می‌شود. تفاوت ظهر حقیقی و ظهر متوسط تعدیل زمان نامیده می‌شود. تعدیل زمان در طول سال بین منفی 16 تا مثبت 16دقیقه تغییر می‌کند، یعنی در طول سال ظهر شرعی از ظهر متوسط حداکثر 16 دقیقه جلو یا عقب می‌افتد.

زمان جهانی Universal Time

زمانی که بر مبنای روز متوسط خورشیدی تنظیم شده و در آن نصف النهار گرینویچ انگلستان به عنوان مبدأ اندازه گیری زاویه ساعتی خورشید متوسط می‌باشد و مبدأ روز به جای ظهر نیمه شب است. پس: زمان جهانی برابر با زاویه ساعتی خورشید متوسط نسبت به نصف النهار مبدأ به اضافه 12 ساعت است.

زمان رسمی

اگر زاویه ساعتی خورشید معیار اندازه گیری زمان باشد هر مکان بنا به طول جغرافیائیش زمان خاص خود را دارد که زمان متوسط محلی نامیده می‌شود. به ازای هر 15 درجه اختلاف طول جغرافیایی در دو مکان ، زمان متوسط محلی یک ساعت تغییر می‌کند. مثلاٌ وقتی در گرینویچ ظهر است، در مکانی واقع در 15 درجه شرقی گرینویچ یک ساعت از ظهر گذشته است. برای سهولت در کار تبدیل ساعتهای مناطق مختلف ، بنا به قرار دادی بین المللی زمین به 24 قاچ مساوی تقسیم شده است و عرض هر قاچ 15 درجه یا یک ساعت است و به این قاچها ، قاچهای ساعتی گفته می‌شود. اولین قاچ ساعتی بین طول جغرافیایی 7.5 درجه غربی تا 7.5 درجه شرقی یعنی دو طرف نصف النهار مبدأ می‌باشد. تمامی ساکنین این منطقه از زمان جهانی استفاده می‌کنند. ایران بین ناحیه (قاچ) سوم و چهارم است، پس ساعت رسمی ایران 3.5 ساعت جلوتر از زمان جهانی است.