Tiden - Inledning

Tid är något människan har hittat på för att hantera väldigt många olika problem och skeenden. Vad som är en exakt tid, vad som är rätt tid, vad är tid och hur tid ska definieras har därför förändrats många gånger under människans historia.

En exakt tid krävs vid astronomisk navigation. Lite avrundat så ger ett tidsfel fel nära ekvatorn på 1 sekund ett positionsfel på 0,25 M (cirka 500 meter). Ett tidsfel på 1 minut ger ett positionsfel på 15 distansminuter.

Förr var detta ett stort och praktiskt problem. Exempelvis så hade fartyget The Beagle (Charles Darwins fartyg) 22 kronometrar ombord på sin segling jorden runt kring 1830 för att säkerställa att en exakt tid fanns tillgänglig för navigatören.

OBS! Ingen av de olika definitionerna av tid nedan justeras för sommartid! Det är bara "lokaltid" som justeras för sommartid.

OBS! I detta utbildningsmaterial görs ingen som helst åtskillnad om en tidpunkt är angiven i UT, UTC, GMT eller UT1!

Soltid (Solar time/ST)

Solur

Den mest uppenbara "tiden" är just "soltid" som uppstår i och med jordens rotation gentemot solen och därmed uppkomsten av dagar och nätter. Soltid följer denna rotation som också kan ses som att solen roterar runt jorden (som då står stilla).

Fram till 1800-talet hade de flesta länder, och i många fall även enskilda städer, unika tider. Dessa var baserade på solen. Klockan 12:00 var när solen stod som högst på himlen.

Ett soltid-dygn är intervallet mellan två på varandra följande passager av solen ovanför en given punkt/meridian på jorden.

Under detta dygn färdas jorden en avsevärd sträcka i rymden på sin bana runt solen. Detta ger att ett soldygn är längre än ett "stjärndygn". Alltså den tid det tar för en given stjärna att återvända till rakt ovanför en given punkt på jorden. Detta kallas för ett Sideriskt dygn (sidereal day).

Ett stjärndygn är cirka 23 timmar, 56 minuter och 4,099 sekunder, = 86164,099 sekunder ≈ 23,9345 timmar. Ett soldygn är således cirka 4 minuter längre än ett stjärndygn. Ett solår är därmed också cirka ett dygn längre än ett stjärnår.

Ett solur visar den sanna soltiden för platsen/meridianen det är placerat på. Middagstid (12:00) är när solen står som högst på himlen och skuggan av soluret är parallell med meridianen (nord-sydlig-riktning) för platsen. Längden på ett soldygn varierar över året och exakt tid före och efter klockan 12:00 kan därför aldrig erhållas med ett solur. Att soldygnets längd varierar har två primära orsaker;

• Jorden rör sig med olika hastighet utmed sin elliptiska bana runt solen. Detta erhålls av Kepler's andra lag. Detta ger att solen skenbart rör sig med olika hastighet över himlavalvet.
• Det faktum att jordaxeln lutar gentemot banan mot solen gör att olika delar av jorden ligger närmare solen beroende på årstid (vilka uppstår i och med lutningen).

Summan av dessa två orsaker gör att soldygnets längd varierar från att vara som kortast kring den 16:e september med 24 timmar minus 21,3 sekunder och som längst kring den 22:e december med 24 timmar plus 29,9 sekunder.

Med tiden blev det opraktiskt att använda soltid. Inte minst när järnvägarna började byggas ut och folk kunde resa relativt fort och lätt mellan olika städer. Och inte minst ställde vetenskapen allt högre krav på exakt tid.

Medelsoltid (Mean Solar Time/MST)

För att få en mer likformig tidskala definierades en "medel sol". Med detta menas att medelsolen tar samma tid på sig som den riktiga mellan vår- och höstdagjämningarna och att den då också färdas med samma hastighet oavsett datum över himlavalvet.

Skillnaden mellan sann-soltid och medelsoltid benämns "Tidsekvationen" / "Equation of Time". Den visas i diagrammet till höger.

• Röd kurva är summan av skillnaden.
• Grön kurva är felet beroende på jordens bana (excentricitet).
• Blå kurva är felet beroende på jordaxelns lutning (ekliptikan).

Astronomiskt ur i Prag

De två felen har olika skalor. Banfelet har en periodicitet på ett år. Jordaxelfelet har en periodicitet på 1,5 år. Detta ger att tidsekvationen (röda kurvan) har två minimum och två maximum per år. Den maximala skillnaden mellan sanna- och medel-soltiden är ungefär 16 minuter. Vid fyra dagar per år är den sanna- och medel-soltiden identiska. Tidsekvationen är dessa dagar 0. Det finns fler fel som tidsekvationen tar hänsyn till men dessa är mindre och tas inte närmare upp i detta utbildningsmaterial.

Skillnaden mellan sanna- och medel-soltiden kan erhållas ur en nautikalalmanaka. Ur denna går att avläsa när solen står som högst. Skillnaden mellan detta och UTC för klockan 12:00 för ett datum är tidsekvationen för den dagen.

GMT - Greenwich Mean Time

Mycket av den "moderna" astronomiska navigationen utveckling skedde på det kungliga observatoriet i England på 17- och 18-talet. Då detta låg i Greenwich precis utanför London blev det naturligt att det också var just tiden i Greenwich som den astronomiska navigationen baserades på.

1884 infördes den första universella tiden, då baserad på medelsoltiden i Greenwich, och den fick namnet Greenwich Mean Time (GMT).

1972 ersattes GMT med Universal Time (UT) även om GMT fortfarande lever kvar i många sammanhang - särskilt i Storbritannien.

Definitionen av tid har därefter förfinats flera gången och i moderna nautikalalmanakor anges alla klockslag i UT1 (se nedan).

• Läs med om GMT på Wikipedia.
  https://sv.wikipedia.org/wiki/Greenwich_Mean_Time

UT - Universal Time

Universal Time (UT) föreslogs redan 1935 som en ersättare till GMT. Det tog ända till 1972 innan UT var infört i alla länder. UT är en tid som är baserad på den skenbara medelsoltiden utifrån 0-meridianen genom Greenwich.

Där finns tre varianter på UT;

• UT0 "UT-zero" är "grund UT".