Maapallon pyörimisliike ja ajanlasku

geralt / Pixabay

EU:n kansalaisilta on kysytty, pitäisikö luopua kellon ajan siirtämisestä keväällä ns. talviajasta kesäikaan ja syksyllä taas takaisin. Palaute on ollut sen verran selvä, että komissio esittää tästä käytännöstä luopumista – Jää vain nähtäväksi, kumpaako aikaa sitten pysyvästi tullaan noudattamaan.
Palaan tähän artikkelin lopussa.

Vuorokauden pituus määrittää kellonajan. Vuorokausi eli 24 tuntia on se aika, jossa Maa pyörähtää kerran akselinsa ympäri…tai tarkkaan ottaen näin ei ole vaan:

Mik­si  vuo­ro­kau­si on täsmälleen 24 tun­tia, mut­ta maa­pal­lon to­del­li­nen pyö­räh­dys­aika on 23 h 56 min 4,099 s?

Asian todentamiseksi voit tehdä seuraavaa:

  • Kun katsot aurinkokellosta aikaa, huomaat auringon heittämän varjon olevan uudelleen samassa kohti seuraavana päivänä juuri 24 tunnin kuluttua niinkuin pitääkin.
  • Etsi pimeältä taivaalta joku tähti, jonka varmasti tunnistat seuraavanakin iltana. Ota siihen kahden kiintopisteen avulla tähtäyslinja ja laita muistiin se kelloaika, jolloin ko. tähti on juuri tuolla kohdalla.
  • Mene seuraavana iltana tähtäilemään samaa tähteä ja katso, mikä on kelloaika silloin, kun tähti on juuri tuolla samalla tähtäyslinjalla. Huomaat, että aikaa kului tuo noin 4 minuuttia vähemmän kuin 24 tuntia
  • Mistä moinen ero johtuu?
  • Kerron vastuksen tällä sivulla myöhemmin, mutta vihjeeksi: Mitä muuta tapahtuu sinä aikana , kun maapallo pyörähtää kerran ympäri?

Ajan­las­ku on vuo­ro­kau­den­kin suh­teen yli­pää­tään aika vek­ku­lia puu­haa: Mik­si vuo­ro­kau­des­sa on 24 tun­tia eikä vaik­ka­pa 20. Mik­si tun­ti on 60 mi­nuut­tia ja mi­nuut­ti 60 se­kun­tia eikä vaik­ka­pa 100 se­kun­tia?

PTNorbert / Pixabay

Normaalielämän ajanlasku  perustuu edelleen Maan pyörimisliikkeeseen, vaikka sitä useimmiten katsotaankin digitaalilaitteilta. Tietotekniikan aikana maapallon pyörähdysaika ei enää ole tarpeeksi tarkka ajan mittari, koska mm. gps- satelliiteissa pitää olla kaikissa täsmälleen sama aika.
Ajan mittaukseen  käytetään nykyisin ns. atomikelloa.

Kansainvälinen atomiaika, Temps Atomique International:
Sekunti on 9192631770 kertaa sellaisen säteilyn jaksonaika, joka vastaa cesium 133-atomin siirtymää perustilan ylihienorakenteen kahden energiatason välillä. (1967, 13. CGPM) Lähde: Wikipedia

Maapallo ei pyöri ihan tasaisesti eli jos ihan tarkkoja ollaan vuorokausi ei aina ole saman mittainen.
Maan pyörimisliike hidastuu hidastuu n. 0,002 s /100v. Näiden muutosten takia joudutaan UTC-aikaa (koordinoitu yleisaika, Coordinated Universal Time) korjaamaan aika-ajoin, jotta se pysyisi samassa tahdissa GMT-ajan kanssa. Tällöin ns. “maailman kello” pysäytetään keskiyöllä ja vuorakauteen lisätään yksi sekunti, jotta pyörähdysaika ja kellot olisivat taas synkroonissa.

Aikavyöhykkeet

Kesti itse asiassa aika pitkään ennenkuin päästiin lähes maailmanlaajuiseen sopimukseen siitä, miten jonkin paikan kelloaika määräytyy: piti löytää joku 0-linja, jonka mukaan siitä poikkeavat kelloajat lasketaan. Tätä vaadittiin ennen muuta siksi, että tehtiin jo laivamatkoja yli Atantin ja rautateitse kuljettiin pitkiä matkoja. Yhteisen ajan määrityksen mukaan voitiin laatia aikatauluja, mikä olisi ollut mahdotonta, jos jokainen valtio olisi noudattanut omaa Auringon aseman mukaista aikaa.

By TimeZonesBoy (US Central Intelligence Agency) [Public domain], via Wikimedia Commons

Jonkinmoisen väännön jälkeen päätettiin, että tuo 0-pituuspiiri (meridiaani) kulkee navalta navalle Lontoon Greenwichin kuninkaallisen observatorion kautta . Maapallo jaettiin aikavyöhykkeisiin 15 asteen välein: Tämähän tulee siitä, että maapallo pyörähtää vuorokaudessa 360 astetta eli 360°/24 h = 15°. Maapallo pyöriin “itään päin” eli E- pituuspiireillä ollaan Lontoon aikaa edellä ja W- pituuspiireillä jäljessä. Suomen aika määräytyy 30:n pituuspiirin mukaan eli kello on 2 tuntia Lontoon aikaa edellä. Tämän on  +2 GMT- aika.

Royal observatory Greenwich By Adusha [CC BY-SA 3.0], from Wikimedia Commons

Tässä on laskuvihjeitä, joiden perusteella voit määrittää paikkakuntien aikoja ja aikaeroja.
Laskuja voi tehdä myös toisin päin eli jos tietää jokin paikan kelloajan suhteessa GMT- aikaan, voi määrittää sen sijainnin pituuspiirien suhteen

15 pituusastetta = aikavyöhyke = 1 tunti
Kelloaika pyöristetään lähimpään tuntiin
Esim, piituspiirin 77° E, aikavyöhyke on 77 : 15= 5,13 > GMT+5 h
Kahden paikkakunnan aikaero esim:

  • 19° W ja 158° W; lasketaan näin:
    • 19 : 15 = 1,27 > GMT -1
    • 158 : 15 = 10,53 > GMT -11
    • aikaero = 11-1 = 10 h
  • Jos paikat ovat eri pallonpuoliskoilla: 19° E ja 158° W:
    • lasketaan aikaerot yhteen eli se on 1 + 11 = 12 h
  • 1 pituusaste = 4 minuuttia (60:15)
    • esim. Kuopion pituuspiiri on n 27°  ja Suomen virallinen aika määräytyy 30°- pituuspiirin mukaan > Kuopion paikallisaika on 12 minuuttia (3 x4) aikavyöhykkeen aikaa jäljessä.

Aikavyöhykkeet eivät valtioittain noudata tarkoin pituuspiirejä. On myös järkevää, että pienemmissä valtiossa on käytössä vain yksi aika: Suomessakin itse asiassa suurempi osa maata on 30- pituuspiirin länsipuolella ja siinä mielessä kello on Auringon suhteen  oikeammassa Itä-Suomessa. Suuremmissa valtiossa on luonnollisesti useita aikavyöhykkeitä. Niiden määrä ja kulkua on aikojen kuluessa myös muuteltu.

Ennen gps- ja sateliittiaikaa laivojen sijainti avomerellä määritettiin vertaamalla laivan kellon “paikallisaikaa” Lontoon aikaan: näin tiedettiin, millä pituuspiirillä oltiin. Leveyspiiri määritettin sekstantilla.

Itäisiä E/läntisiä  W pituuspiirejä on 180.
Mitäs siis tapahtuu kelloajalle ja päivämäärälle, kun ylitetään pituuspiiri 180° itään päin tai länteen päin? Tuo pituuspiiri kulkee hiukan mutkitellen Tyynen valtameren poikki. Se on ns. päivämääräraja.
Tässä yhteydessä on syytä muistella Jules Vernen romaania “Maailman ympäri 80 päivässä”:

Phileas Fogg, lontolainen herrasmies löi vetoa, että hän kiertää maapallon 80 päivässä. Tultuaan takaisin Lontooseen hän luuli hävinneensä vedon, koska hänen retkikunnaltaan kului laskujen mukaan seikkailurikkaaseen matkaan 81 päivää. Sitten yllättäen huomattiin, että siellä elettiin vasta edellistä päivää. Lontoon aikaa heillä kuitenkin meni siis vain  80 päivää.
Miten tämä oli mahdollista?

Blogijuttu  4. 3. 2010: Huo­ma­sit­ko vuo­ro­kau­den ly­hen­ty­neen?

No et var­maan, mut­ta tie­de­mies­ten mu­kaan näin il­mei­ses­ti kävi Chi­len voi­mak­kaan jä­ris­tyk­sen seu­rauk­se­na
Se­li­tys on puh­das­ta fy­siik­kaa: Kun pyö­ri­vän kap­pa­leen eli täs­sä ta­pauk­ses­sa maa­pal­lon mas­saa siir­tyy lä­hem­mäs kap­pa­leen kes­ki­pis­tet­tä, pyö­ri­mis­no­peus kiih­tyy. Chi­len jä­ris­tyk­ses­sä näin ta­pah­tui.Eipä täs­sä kui­ten­kaan kan­na­ta ru­ve­ta kel­lo­aan ruk­kaa­maan tä­män ta­kia, kos­ka vuo­ro­kau­si ly­hen­tyi las­kel­mien mu­kaan 1,26 mik­ro­se­kunt­ia.

Mistä tietää, että maapallo pyörii?

Tämä kysymys tuntuu varmaan “tyhmältä”. Tarkoitan sitä, että mistä sen näkee, koska eihän sitä tunne?
Auringon näennäinen liike ja tähtien kiertyminen Maan kuvitellun akselin jatkeen ympäri ovat itsestään selviä, mutta voiko sitä todistaa ja antaa näyttöä muuten?
En tiedä, onko Vantaan tiedekeskus Heurekan aulassa vielä ns. Foucault’n heiluri. Kun se heiluu edes takaisin, huomataan varsin pian, että heilurin alapää ei satu samaan paikkaan vaan liike kiertyy.
Selityksenä on maapallon pyörimisiike – kts:

Pendule de Foucault du Panthéon de Paris; By Arnaud 25 [Public domain], from Wikimedia Commons


Ajanlaskusta netissä

Jos et esim. muis­ta tai tie­dä, minä vii­kon­päi­vä­nä syn­nyit ja mikä kuun kier­ron vai­he tuol­loin oli, se löy­tyy ka­len­te­ri­ar­kis­tos­ta.

Palaan tuohon kesäaika/talviaika- teemaan

Lienee jo hämärtynyt tietoisuus siitä, kumpi on oikea, auringon näennäiseen liikkeeseen perustuva aika. Jos ei tätä tiedä, sen voi testata katsomalla, kumman ajan mukaan aurinko on korkeimmillaan ja paistaa suoraan etelästä klo 12 eli on keskipäivä. Itseäni häiritsee luonnossakin kesällä liikkuessa, että aurinko on etelässä vasta klo 13.
Kesäaikaan siirtymistä perusteltiin aikoinaan eurooppalaisen elinkeinoelämän kuten liikenteen tarpeilla ja ihmisten iltaisen valoisan vapaa-ajan pidentymisellä. Nykyajan 24/7- elämässä molemmat perustelut eivät enää päde,
On selvää näyttöä siitä, että “kellojen siirtely” sotkee unirytmiä. Ihmisen sisäinen kello noudattaa paremmin samaa – tosin ei tarkkaa –  24 tunnin rytmiä ja ei ole hyväksi säätää elämää tunnilla kaksi kertaa vuodessa uudelleen.
Ei ole vielä päätetty, kumpaa aikaa eu:n alueella ruvetaan sitten koko ajan noudattamaan: Toivottavasti ei pysyvästi “väärää” kesäaikaa!

Hyviä ja perusteellisia artikkeleja aiheesta:

 

Muita maapallon pyörimisestä johtuvia ilmiöitä ovat keskipaikoisvoima, coriolis- ilmiö ja vuorovesi. Näistä tulee oma artikkeli.

Share