Tähtiaika

Meridiaanikoneella, eli ohituskoneella voidaan määrittää jonkin taivaankappaleen tietyn meridiaanin ohitus hyvin tarkasti. Kuva: Kuffner observatorio, Wien, Itävalta

Tähtiaika $\Theta$ on kevättasauspisteen tuntikulma. Nimensä mukaisesti tähtiaikaa mitataan tunteina (h), minuutteina (min tai m) ja sekunteina (s). Kevättasauspisteen ollessa suoraan etelässä tarkkailijasta katsoen on tähtiaika 0h. Tähtiaika kertoo taivaanpallon asennon suhteessa tarkkailijaan ja samalla tähtiajan hetkellä tähtitaivas on havaitsijaan nähden samassa asennossa. Maapallon pyörähdys akselinsa ympäri tähtiavaruuden suhteen kestää tasan 24 tähtiaikatuntia eli yhden tähtivuorokauden eli sideerisen vuorokauden. Tämän pyörähdyksen kesto on noin 23 tuntia, 56 minuuttia ja 4,1 sekuntia. Tähtivuorokausi on siis noin 4 minuuttia lyhyempi kuin ajanlaskun perustana oleva aurinkovuorokausi, jonka kuluttua sama maapallon pituuspiiri on kääntyneenä kohti aurinkoa. Ero johtuu siitä, että vuorokauden aikana Maa ehtii jo kiertää noin asteen verran kaarevaa rataansa Auringon ympäri. Tähtiaika voidaan määrätä esim. ohikulkukoneen avulla havaitsemalla se hetki, jolloin jokin tähti ohittaa etelämeridiaanin. Tuolloin tähden tuntikulma on nolla, ja tähtiaika sama kuin tähden rektaskensio. Sitä tähtiaikaa, jolloin jokin tähti on etelässä sanotaan sen rektaskensioksi.

Tähtiajan laskeminen

Periaatteessa tähtiajan laskeminen on melko monimutkaista. Sen voi kuitenkin helposti arvioida useimpiin tarkoituksiin riittävän tarkasta kaavasta:

$\Theta =T+12{\text{h}}+n\cdot 4{\text{min}}$

Jossa:

• $\Theta$ = Tähtiaika
• $T$ = Paikallinen keskiaurinkoaika
• $n$ = Viimeisestä kevätpäiväntasauksesta kuluneiden vuorokausien määrä.

Jos jonkin taivaankappaleen rektaskensio tunnetaan ja oma havaintopaikan tuntikulma voidaan määrittää, voidaan laskea tähtiaika niiden välisestä riippuvuudesta. Useimmille taivaankappaleille on tunnettu rektaskensio, joka lyhyellä aikavälillä on muuttumaton. Havaintopaikan tuntikulma on kulmaetäisyys etelämeridiaanista myötäpäivään: Etelämeridiaani on Maan pyörimisakselin jatkeen ja zeniitin kautta pohjoisesta etelään taivaankannen ylitse kulkevan meridiaanin eteläinen osa.

$\Theta$ = h + a

Jossa:

• $\Theta$ = Tähtiaika
• h = Tuntikulma (aikamuotoisena)
• a = Rektaskensio (aikamuotoisena)

Paikallinen keskiaurinkoaika ei ole suoraan seinäkelloaika, koska kellomme käyvät elämämme rytmittämiseksi Auringon mukaan Maan synodisen pyörähdysajan mukaista aikaa, vaan se voidaan laskea seuraavasta kaavasta:

$T=t+PK+KA+ET\,$.

Jossa:

• $t$ = Aikavyöhykkeellä käytetty kellonaika.
• $PK$ = Pituusastekorjaus on Suomessa suurimmillaan +40min (Ahvenanmaalla) ja pienimmillään nolla 30. pituuspiirillä (Lieksan tienoilla idässä). Helsingissä, jonka pituusaste on 24°56', pituusastekorjaus on siis 5°04' eli +20 min 16 s.
• $KA$ = Kesäaikakorjaus jos seinäkelloaika on kesäajassa, eli -1 tunti, muulloin nolla.
• $ET$ = (equation of time) on ajantasaus. Se aiheutuu Maan rataliikkeen elliptisyydestä ja sen suuruus vaihtelee melko monimutkaisesti ja on Suomessa -14 – +16 minuuttia.

Mikäli perusaikana käytetään UTC:tä, tällöin aikaan lisätään 4 min jokaisesta pituusasteesta Greenwichin nollameridiaanilta itään ja vähennetään 4 min jokaisesta pituusasteesta Greenwichin nollameridiaanilta länteen. Yksi tunti vastaa siis 15 pituusastetta. Vastaavasti yksi minuutti vastaa siis 0,25 pituusastetta eli 15'.

Syyspäiväntasauksen hetkellä tähtiaika on sama kuin paikkakunnan keskiaurinkoaika.