Rachuba czasu na Ziemi

Człowiek w dawnych czasach - podobnie jak zwierzęta i rośliny - żył według Słońca, podporządkowując się następstwu dni i nocy oraz porom roku. To właśnie codzienna zmiana blasku dnia i mroku nocy regulowała życiową aktywność człowieka wyznaczając godziny jego pracy i odpoczynku. Początkowo ten prosty podział na dzień i noc zupełnie wystarczał ludziom do liczenia przedziałów krótszych niż miesiąc.

Starożytni Hebrajczycy dzielili noc na trzy okresy i zwali je strażami: wieczorną, nocną i ranną. Każda obejmowała trzecią część czasu od zachodu do wschodu Słońca, czyli - zależnie od pory roku - około czterech godzin. W Biblii napisano np. że Gedeon (jeden z dowódców wojsk Izraela) zaatakował obóz midianicki "na początku środkowej straży nocnej" - oznacza to, że atak miał miejsce gdzieś pomiędzy godziną dziesiątą wieczorem, a drugią w nocy.

W pewnym momencie wśród ludzi pojawiła się potrzeba określenia mniejszych jednostek czasu: "półgodzin", kwadransów, minut i sekund. Podział godziny na 60 mniejszych jednostek (minut), a tych na kolejne 60 jeszcze mniejszych, pochodzi od cywilizacji Sumerów, w której używany był system sześćdziesiętny. Systemem dolnej Mezopotamii miał też wpływ na stosowany obecnie podział okręgu (kąta pełnego) na 360 stopni. Związków takich można doszukiwać się również w ilości dni w roku (Słońce codziennie przesuwa się po niebie, na tle gwiazd, prawie o 1 stopień - w starożytnym Egipcie, jakieś 5 tysięcy lat temu, rok kalendarzowy miał właśnie 360 dni).

Nazwa sekunda ma podobny rdzeń w wielu językach. Pochodzi ona z łaciny: secunda divisio znaczy 'drugi podział' - drugi po podziałce minutowej godziny, ale też drugi podział stopnia w mierze kątowej.


Czas słoneczny i miejscowy

Prawie w każdym miejscu na Ziemi możemy wyznaczyć moment górowania Słońca, czyli południe. Na tym pomiarze oparty jest czas słoneczny. Ponieważ we wszystkich punktach leżących na tym samym południku górowanie Słońca następuje w jednakowym momencie, mają one ten sam czas słoneczny. W praktyce szkolnej często nazywa się ten czas czasem miejscowym.

Różnice w czasie słonecznym pomiędzy różnymi miejscami na Ziemi są funkcją odległości kątowej pomiędzy nimi (tzn. odległości wyrażonej w stopniach długości geograficznej). Oznacza to, że związek między czasem słonecznym określonych miejsc na Ziemi można wyrazić w postaci zależności:


Różnica 1 godziny czasu słonecznego odpowiada więc różnicy 15° pomiędzy dwoma badanymi punktami, czyli 4 minuty różnicy czasu słonecznego odpowiadają odległości 1°. Jeden stopień miary kątowej dzieli się na 60’, czyli:

Skrajnymi południkami, przechodzącymi przez teren Polski, są w przybliżeniu południki 14° i 24°. Różnica w długości geograficznej między wschodnią, a zachodnią granicą Polski wynosi więc około 10°. Obrót Ziemi o kąt 10° następuje w ciągu 40 minut. Jeżeli zatem na wschodnim krańcu Polski Słońce przechodzi przez południk (jest w górowaniu), to na zachodzie do momentu kulminacji brakuje jeszcze około 40 minut i południe nastąpi tam o tyle później. Jest to oczywiste, gdyż z południkiem miejscowym, przechodzącym przez dany punkt na powierzchni Ziemi, związana jest płaszczyzna południka niebieskiego. Dla miejscowości o różnych długościach geograficznych przebieg południka niebieskiego będzie więc w danej chwili różny. Tak więc górowanie ciała niebieskiego następuje jednocześnie tylko w miejscowościach o tej samej długości geograficznej, tzn. położonych na jednym południku. Dlatego też w danej chwili każdemu południkowi na Ziemi odpowiadać będzie inny czas miejscowy. Ilustracją tego zjawiska może być zamieszczony obok rysunek, gdzie przedstawione są różnice w czasie miejscowym na terenie Polski.