On olemassa monia erilaisia tapoja mitata aikaa, eri tavat ovat sopivia eri käyttöön. Käytössä on mm. aikakäsitteitä, jotka perustuvat Maan pyörimisliikkeeseen, Maan liikkeeseen Auringon ympäri sekä Maan tai Auringon liikkeeseen tähtien suhteen. Lisäksi on todellisten, hiukan epätasaisesti etenevien aikojen lisäksi käytössä ideaalisia, tasaisesti etenevään aikaan perustuvia aikakäsitteitä. Atomikelloilla määritellään SI-standardin mukainen sekunti ja siihen liittyvät käsitteet.
Sideerinen vuorokausi eli tähtivuorokausi: kevättasauspisteen kahden yläkulminaation välinen aika (= "aika, jonka kuluessa tähdet ovat Maasta katsoen taas samassa asennossa"). Maan pyörimisliike hidastuu hiljalleen --> tähtivuorokausi pitenee. Lisäksi pyörimisessä pienenpieniä epäsäännöllisyyksiä.
Synodinen vuorokausi eli aurinkovuorokausi: "aika, jonka kuluttua Aurinko näkyy taas samassa suunnassa". Hiukan (3min 57s) pidempi kuin tähtivuorokausi, koska Maa on edennyt radallaan ja sen on pyörähdettävä hiukan yli kierros, jotta Aurinko näkyisi taas samassa suunnassa. Vuoden aikana tähtivuorokausia kuluu yksi enemmän kuin aurinkovuorokausia.
Huom. planeettojen pyörähdysaika tarkoittaa yleensä sideeristä pyörähdysaikaa, planeettojen vuorokauden pituus puolestaan pyörähdysaikaa Auringon suhteen.
Trooppinen vuosi = Auringon kiertoaika kevättasauspisteestä kevättasauspisteeseen.
Sideerinen vuosi = Aurinko on tehnyt täyden kierroksen tähtien suhteen. Trooppinen vuosi poikkeaa sideerisestä, koska kevättasauspiste siirtyy prekession vaikutuksesta.
Auringon mukaan mitattu aikakaan ei ole aivan tasaista, sillä Maan nopeus radallaan ei ole vakio ja toisaalta Auringon rektaskensio ei kasva täysin tasaisesti (sillä aurinko liikkuu ekliptikaa eikä ekvaattoria pitkin!). Nopeimmin Auringon rektaskensio kasvaa joulukuun lopulla ja hitaimmin syyskuun puolivälissä. Niinpä on määritelty ns. keskiaurinkoaika, jonka projektio taivaan ekvaattorilla liikkuu tasaisella kulmanopeudella täyden kierroksen yhdessä trooppisessa vuodessa.
Todellisen aurinkoajan ja keskiaurinkoajan välinen ero on nimeltään ajantasaus. Tämän verran eroa on todellisen Auringon mukaan lasketun puolipäivän ja keskiaurinkopuolipäivän välillä. Lisäksi tulee ottaa huomioon, että kullakin paikkakunnalla noudatetaan lähintä vyöhykeaikaa eikä paikkakunnan omaa paikallisaikaa, joten Aurinko ei välttämättä ole tietyllä paikkakunnalla etelässä klo 12 tai edes ajantasauksen verran eri aikaan. Suomessa noudatetaan meridiaanin 30 itäistä pituutta vyöhykeaikaa, joka siis on 5 astetta Helsingin itäpuolella.
Yleisaika UT (Universal Time), tai tarkemmin UT1, määritellään siten, että se liittyy Greenwichin keskitähtiaikaan (GMST) tietyllä yhtälöllä, jossa otetaan huomioon aurinko- ja tähtiajan eron kasvaminen.
UT0 on yleisaika, jossa on otettu huomioon myös Maapallon maantieteellisen navan pienen siirtymisen aiheuttama häiriö.
TAI = kansainvälinen atomiaika, cesium-atomin mukaan määritelty ja lisäksi otettu huomioon painovoimasta johtuvat relativistiset häiriöt. Atomiaika etenee tasaisesti.
TDT = terrestriaalinen dynaaminen aika; maapallon mukana liikkuvan havaitsijan suhteellisuusteorian mukainen itseisaika (otetaan huomioon maapallon rataliikkeestä aiheutuva ajan hidastuminen, mutta ei maapallon pyörimistä!)
TDB = barysentrinen dynaaminen aika, origona aurinkokunnan painopiste eli barysentri.
UTC = koordinoitu yleisaika, "rannekelloaika". Etenee samalla nopeudella kuin TAI, mutta tarvittaessa käyttöön otetaan karkaussekunteja (vuodenvaihteessa tai kesä/heinäkuun vaihteessa), aina siis vain kokonaisia sekunteja.
Tähtitieteessä käytettävä tapa ilmoittaa päivämääriä ilman vuosien, kuukausien ja päivien sekamelskaa. Helppo esim. laskea kahden päivämäärän erotus vuorokausina tai plotata tähtitieteellisiä havaintoja ajan funktiona. Nollakohtana vuoden 4712 eKr alku. Juliaaninen päivä alkaa Greenwichin ajan mukaisena keskipäivänä, ja kellonaika ilmaistaan desimaaliosassa vuorokausien osina.
Juliaaninen päivämäärä voidaan laskea esim. seuraavalla kaavalla. Kaavan kaikki jakolaskut ovat kokonaislukujakoja, siis INT(a/b). Kaavassa v=vuosi, k=kuukausi. p=päivä. Juliaaninen päivämäärä ko. päivän keskipäivänä on silloin:
JD = 367v-7(v+(k+9)/12)/4- 3((v+(k-9)/7)/100+1)/4+ 275k/9+p+1721029
Esim. 1. tammikuuta 2000, klo 12 UT: JD = 2451545.0.
19. kesäkuuta 1987, klo 12 UT: JD=2446966.0.
Käytännössä juliaanisen päivämäärän käyttö on hiukan kömpelöä, koska jokaisessa JD-merkinnässä on turhan paljon numeroita mukana (esim. jos halutaan plotata havaintoja). Siksi monet tähtieteilijät käyttävät modifoitua juliaanista päivämäärää MJD, joka alkaa 17. marraskuuta 1858 klo 0 UT, eli MJD = JD - 2400000.5.
Käytössä on usein myös epävirallisempia MJD-käsitteitä, alkupisteeksi voidaan kiinnittää esim. 1900-luvun alku, tai vaikkapa havaintojakson alkuhetki, esim. 3. syyskuuta 1996 tms. Tällaista käytettäessä pitäisi aina selkeästi ilmoittaa, mikä on käytettävä nollakohta. Toinen, selkeämpi, tapa käyttää desimaalimuotoista päivämäärämerkintää on muuttaa kellonaika, päivä ja kuukausi vuoden desimaaliosaksi, esim. 1.4. 1997 klo 16:15 = 1997.251.
Huom! Juliaanisella päivämäärällä ei ole mitään tekemistä
juliaanisen kalenterin kanssa, joka oli Julius Caesarin
käyttöönottama kalenterijärjestelmä, jossa vuoden pituus oli 365d 6h.
Juliaaninen vuosi jää aina 128 vuorokaudessa yhden vuorokauden jälkeen
aurinkovuodesta. Tilanne korjattiin paavi Gregorius XIII:n mukaan
nimetyssä gregoriaanisessa kalenterissa v. 1582, jolloin ero oli kasvanut
jo 10 vuorokaudeksi. Gregoriaanisessa kalenterissa otettiin käyttöön
karkausvuodet (joka neljäs vuosi paitsi täydet sataluvut, joista vain
400:lla jaolliset ovat karkausvuosia). Gregoriaaninen kalenteri, joka
siis on edelleen käytössä (otettiin Suomessa käyttöön v. 1753) poikkeaa
aurinkovuodesta yhden vuorokauden n. 3300 vuodessa.
Päivitetty viimeksi: 2006-09-19 / mtt.
Takaisin luentosivulle.
Takaisin kurssin pääsivulle.