زمان نجومی (sidereal time)

فلسفه، فيزيک، زيست‌شناسي، روانشناسى و اسطوره تعاريف متفاوتى از زمان ارائه مى‌دهند. ما در اينجا به کيفيت يا ماهيت زمان نمى‌پردازيم و تنها به کميت آن توجه داريم.

جز اين، لازم است اشاره کنيم که در زندگى روزمره و سرعت‌هاى اجرام آسمانى مورد نظر ما، در گاه‌شماري، مکانيک کلاسيک نيوتنى حاکم است و در اين مکانيک زمان مطلق است به‌گونه‌اى که کميت آن ربطى به‌سرعت دستگاه‌هاى مرجع ندارد و مى‌توان از مقياس زمانى مشترک براى همهٔ ناظران استفاده کرد. در سرعت‌هاى بسيار بالا و در زمينهٔ مکانيک نسبيتى است که زمان اجرام فيزيکي، نسبى و وابسته به سرعت دستگاه مرجع است. تجارب ما روى کرهٔ زمين، و با سرعت اجرامى چون زمين و ماه، در زمينهٔ مکانيک کلاسيت است و زمان مطلق است و همهٔ ناظران مورد نظر، مى‌توانند دربارهٔ مدت زمان سپرى‌شده در رويدادهائى که تجربه کرده‌اند، نظر يکسانى داشته باشند.

بدين‌سان زمان به‌گونه‌اى خطى و يکنواخت آينده را به‌حال مى‌کشاند و حال را به گذشته مى‌برد. ما با هر تغيير فيزيکى متوجه گذشت زمان مى‌شويم اما احساس ما از کندى يا تندى گذشت زمان هرگونه باشد، زمان براى رويدادهاى فيزکى چونان يک امر عينى و مستقل از آنها جلوه مى‌کند.

اندازه‌گيرى زمان در گاه‌شمارى عمدتاً بر سه حرکت استوار است: حرکت وضعى زمين، حرکت انتقالى زمين و حرکت انتقالى ماه به دور زمين.

انواع زمان در گاه‌شمارى

با تعريف غير دقيق شبانه‌روز به‌منزلهٔ مدت زمان لازم براى يک‌بار دوران زمين به دور خود (يعنى دورهٔ تناوب حرکت وضعى زمين) انواع گوناگون زمان را که در گاه‌شمارى مورد استفاده قرار مى‌گيرند، تعريف مى‌کنيم و سپس به تعريف دقيق شبانه‌روز مى‌پردازيم. در اينجا ما زمان را به‌عنوان 'وقت' و 'گاه' به‌کار مى‌بريم.

زمان نجومى (sidereal time)

عبارت است از زاويهٔ ساعتى نقطهٔ اعتدال بهارى نسبت به نصف‌النهار ناظر، يعنى زاويه‌اى که نقطهٔ اعتدال بهارى بر استوا با محل تقاطع نصف‌النهار ناظر و استوا مى‌سازد. اين در واقع زمان نجومى حقيقى است و مى‌توان با حذف تغييرات حاصل از رقص محورى زمين، زمان نجومى يکنواخت را نيز تعريف کرد.

زمان خورشيدى (solar time sidereal time)

که برپايهٔ حرکت ظاهرى روزانهٔ خورشيد به‌دور زمين تعريف مى‌شود، عبارت است از زاويهٔ ساعتى خورشيد نسبت به نصف‌النهار ناظر. اين زمان را زمان خورشيدى حقيقى (true solar time) يا زمان خورشيدى ظاهرى (apparent solar time) مى‌گويند.

نظر به بيضوى‌بودن مدار زمين و ميل آن نسبت به صفحهٔ استوا، زمان خورشيدى حقيقى يکنواخت نيست. از اين‌رو بايد از زمان خورشيدى متوسط استفاده کرد.

زمان خورشيدى متوسط (mean solar time)

عبارت است از زاويهٔ ساعتى خورشيد فرضى که با سرعتى برابر با سرعت متوسط خورشيد حقيقى و با زاويهٔ ساعتى تقريباً برابر با زاويهٔ ساعتى خورشيد حقيقى داراى حرکتى يکنواخت روى استوا است.

به‌علت يکنواخت بودن حرکت خورشيد فرضى و يکنواخت نبودن حرکت خورشيد حقيقي، خورشيد حقيقى نسبت به خورشيد فرضى گاهى جلو مى‌افتد و گاهى عقب مى‌ماند. مدار [ظاهري] خورشيد حقيقى دايرةالبروج است و مدار خورشيد فرضى استواى آسمانى است. اين زمان همان زمانى است که با ساعت اندازه‌گيرى مى‌شود و ۱۲ ساعت به ساعات بعدازظهر مى‌افزائيم تا نيم‌شب مبداء محاسبات باشد.

تعديل زمان (equation of time)

عبارت است از تفاضل ميان زمان خورشيدى متوسط و زمان خورشيدى حقيقي، که در واقع تفاضل ميان زاويهٔ ساعتى خورشيد متوسط فرضى و زاويهٔ ساعتى خورشيد حقيقى است. تعديل زمان گاهى مثبت است و گاهى منفي، و زمان خورشيدى متوسط عبارت است از جمع جبرى زمان خورشيدى حقيقى و تعديل زمان. در جدول‌ها و نمودارهائى تعديل زمان را به‌دست مى‌دهند. زمان خورشيدى حقيقى همان زمانى است که به کمک ساعت آفتابى (sundial) (يا شاخص آفتابي) به‌دست مى‌آيد. با افزودن تعديل زمان (براى هر روز) به زمان خورشيدى حقيقي، مى‌توان زمان خورشيدى متوسط را يافت.

زمان محلى (local time)

عبارت است از زمان نسبت به نصف‌النهار آسمانى هر ناظر خاص، که براى همهٔ نقاط واقع بريک نصف‌النهار، از قطب تا استواى زمين، يکسان است.

زمان جهانى (universal time)

عبارت است از زمان متوسط خورشيدى گرينويچ که به‌صورت يک مبداء زمانى معيار براى همهٔ ساکنان زمين مورد استفاده قرار مى‌گيرد. در واقع زمان خورشيدى متوسط روى نصف‌النهار گرينويچ به‌صورت زاويهٔ ساعتى خورشيد متوسط فرضى نسبت به گرينويچ به‌علاوهٔ ۱۲ ساعت تعريف مى‌شود تا شبانه‌روز از نيم‌شب آغاز گردد.

زمان عرفى يا زمان مدنى (civil time)

عبارت است از زمان خورشيدى متوسط به‌علاوهٔ ۱۲ ساعت براى يک نصف‌النهار قراردادى خاص. اين زمان براى مقاصد روزمرهٔ محلي، با توجه به‌ طول جغرافيائى کشور يا منطقهٔ خاص تعريف مى‌شود.

زمان استاندارد (standard time)

عبارت است از زمان عرفى خاصى که در درون يک کشور جنبهٔ قانونى و تداول عمومى دارد و همان ساعت رسمى کشور است که برپايهٔ زمان خورشيدى متوسط روى نصف‌النهار خاص (مثلاً نصف‌النهار نقطه‌اى در پايتخت يا در نزديکى آن) محاسبه مى‌شود.

بنابراين در حالى‌که زمان محلى همهٔ نقاط واقع بر نصف‌النهار ۴۵ درجهٔ شرقى در ايران نيم ساعت پيش از ساعت ۱۲ ظهر را نشان مى‌دهد، کل نقاط ايران ساعت ۱۲ به افق تهران را ظهر کشور مى‌دانند. يعنى زمان محلى تهران زمان عرفى و هم‌چنين زمان استاندارد ايران است.

در اخترشناسى از زمان‌هاى ديگرى چون زمان تقويمى (Ephemeris time = ET)، زمان زمينى (Terrestrial Time = TT) و زمان ديناميکى (Dynamical time = DT) نيز استفاده مى‌شود.