Ziemia – zły zegar

Bezpośrednim skutkiem obrotu Ziemi jest pozorny ruch dzienny ciał na niebie. Podobnie jak położenie wskazówki godzinnej zwykłego zegara względem 12 godziny jest w widoczny sposób związane z położeniem Słońca względem odnośnego południka geograficznego (np. w rachubie czasu środkowo-europejskiego- względem południka 15° na wschód od południka Greenwich) tak i położenie pewnego punktu równika na niebie tzw. punktu wiosennego w jego pozornym ruchu obrotowym wraz z całym sklepieniem gwiazd służy astronomom za wskazanie czasu, jaki upłynął od chwili górowania tego punktu (jako wskazówki) w południku miejscowym. Otóż w celu wyznaczenia poprawki zegara (jest to liczba wskazująca, o ile sekund zegar śpieszy się lub spóźnia), obserwator notuje według tegoż zegara moment przejścia znanej gwiazdy przez rozpiętą w ognisku lunety nitkę pionową, przedstawiającą południk miejscowy. Jeżeli wskazanie zegara jest bezbłędne, to przeliczone na stopnie (1 godzina = 15°) powinno wyrażać kąt, o jaki gwiazda (licząc po kole wielkim równika) jest oddalona od punktu wiosennego. Wobec tego, że kąt ten znany jest astronomom z bardzo wysoką dokładnością, więc opierając się na obserwacjach większej liczby gwiazd potrafią oni wyznaczyć poprawkę zegara, jako różnicę jego wskazania i wyrażonego znowuż w czasie wspomnianego kąta, wskazania zegara – Ziemi. Tak otrzymana poprawka zegara odnosić się będzie do momentu dokonanej obserwacji.

Dalsza rola zegara polegać będzie na utrzymaniu wyznaczonej poprawki, a więc gwarancji jednostajnego ruchu. Ale czy możemy ją posiąść?

Jeżeli wyznaczanie czasu jest powtarzane przez dłuższy szereg wieczorów (miesiące i lata) i została stwierdzona jednostajność zmian poprawki zegara, wówczas ze znacznym stopniem prawdopodobieństwa można by powiedzieć, że w badanym okresie czasu i w granicach osiągniętej dokładności zarówno Ziemia jak i zegar wykazywały jedno-stajność obrotu.

Gdyby jednak w otrzymanej serii wyznaczeń czasu ujawniła się niejednostajność przebiegu liczb; wówczas nie moglibyśmy orzec, czy zauważona niejednostajność obciąża jedynie zegar, czy też należy ją również kłaść na karb niejednostajności obrotu Ziemi. A więc serię obserwacyj musielibyśmy przedłużyć o dalsze lata, dobierając dokładniejsze zegary oraz zwiększając ich liczbę. Ta ostatnia ostrożność byłaby podyktowana koniecznością sprawdzenia, czy odchylenie od jednostajności zmierzało u wszystkich zegarów w tym samym kierunku, a także czy było tego samego rzędu wielkości.

Obecnie weszliśmy w epokę wielkich udoskonaleń nowoczesnych zegarów kwarcowych, które, jak się zdaje, zdolne będą rzucić światło na charakter przypuszczalnych odchyleń od jednostajności ruchu obrotowego Ziemi, przynajmniej na krótkich odcinkach czasu.

Ale już przedtem powstała myśl znalezienia rozwiązania na drodze pośredniej, na mocy obserwacyj pobliskich nam ciał, których ruch faktyczny musiałby z natury rzeczy ujawnić odchylenia od teorii opartej na założeniu jednostajności obrotu Ziemi. I rzeczywiście, astronom francuski F. Tisserand już 60 lat temu wypowiedział mniemanie, że „zegary nie wykryją nam nierówności w ruchu obrotowym Ziemi, natomiast zmiana długości doby powinna się odbić na Gruchach pozornych innych ciał, a jeśli ujawnione w nich anomalie wykażą cechy wspólne, to można je będzie przypisać Ziemi“.

Rozważmy więc, czy w materiale obserwacyjnym, odnoszącym się do najbliższych ciał, jak Księżyc, Słońce (w pozornym ruchu jego odbija się ruch Ziemi), Merkury i Wenus, można się doszukać równoległych ano-malij, co prawda w różnej skali, wskazujących na nierównomiemość obrotu Ziemi.

Znane od czasów Halleya i jakościowo wyjaśnione już przed przeszło 150 laty przez wielkiego Laplace‘a przyśpieszenie wiekowe ruchu Księżyca jest ciągle przedmiotem mozolnych badań, usiłujących zharmonizować ze sobą dane obserwacyjne zaćmień słonecznych poprzez 25 wieków wstecz z no-wocześnymi obserwacjami, datującymi się cd połowy XVIII wieku. O mozole tych rachunków niech świadczy fakt, że momenty niektórych zaćmień słonecznych musiały być niejednokrotnie odreprodukowane na mocy skąpych zapisów kronikarskich o równoczesnych wydarzeniach i miejscach widzialności zjawiska. Ponadto cały zebrany materiał obserwacyjny musiał być należycie sklasyfikowany, tak aby przy wyprowadzaniu najprawdopodobniejszej ilościowej oceny wzmiankowanego wiekowego przyśpieszenia ruchu Księżyca mniej pewne daty zaćmień nie pomniejszyły wagi dokładniejszych obserwacyj nowszych czasów.