Ööpäev

Ööpäev on aja mõõtühik ja SI põhiühikuga sekund seotud mittedetsimaalne kordühik. Rahvusvaheline tähis on d (ladina keele sõnast dies, päev). Ööpäevas on 24 tundi ehk 86 400 sekundit (1 d = 24 h = 86 400 s). Ööpäeva nimetus tuleneb päeva ja öö vaheldumisest, mida tekitab Päikese näiva asendi tsükliline muutumine taevavõlvil. See omakorda on tingitud põhiliselt Maa pöörlemisest. Enamikus kalendrites on ööpäev ajaarvamise põhiühik ning seda samastatakse kuupäevaga. Gregoriuse kalendris algab ööpäev kell 0.00 ja lõpeb kell 24.00. Viimane kellaaeg on ühtlasi järgmise ööpäeva algus. Juudi kalendris on ööpäev ajavahemik päikeseloojangust järgmise päikeseloojanguni. Selline arusaam ööpäevast oli Euroopas ja Lähis-Idas kaua valitsev. Sellel põhineb ka traditsiooniline kristlik jumalateenistuste kord. Maa teeb kinnistähtede suhtes täispöörde ümber oma pöörlemistelje 86 164 sekundiga ehk 23 tundi 56 minutiga ehk 0,99727896 ööpäevaga. Täheööpäevaks nimetatakse mingi kinnistähe kahe teineteisele järgneva ülemise kulminatsiooni vahelist ajavahemikku. Et Maa asend kinnistähtede suhtes muutub väga vähe, võib täispöörde tegemise aja samastada ajavahemikuga kinnistähe järjestikuste kulminatsioonide vahel. Keskmine täheööpäev kestab 23 tundi 56 minutit ja 4,09054 sekundit. Maa pöörlemine aeglustub pikkamööda Kuu ja Päikese poolt põhjustatud loodete mõjul, nii et täheööpäev pikeneb. Maa pöörlemiskiirus muutub ka massijaotuse muutumise tõttu: kui ookeanid ja atmosfäär tõmbuvad jahenemise tõttu kokku, siis pöörlemismomendi jäävuse tõttu Maa pöörlemine sellepärast kiireneb. Tänapäevaste ajamõõtmismeetoditega on selliseid Maa pöörlemiskiiruse muutumisi võimalik tuvastada. Ööpäevaks ehk keskmiseks päikeseööpäevaks loetakse keskmist ajavahemikku, mille jooksul Päike teeb oma näivas liikumises ümber Maa ühe täistiiru, mis vastab Maa ühele täispöördele. Päikeseööpäev on Maa täispöördele kuluvast ajast pikem, sest täispöörde tegemise aja jooksul on Maa Päikese suhtes liikunud, mistõttu Maa peab lisaks pöörlemisele pöörduma rohkem kui 360 kraadi, et mingist konkreetsest punktist vaadelduna asuks Päike samas ilmakaares. Päikeseööpäeva arvutamisel võetakse aluseks lõunas olev Päike (mis on ülemises kulminatsioonis). Tõeline päikeseööpäev on aeg, mis Päikesel kulub ühe konkreetse täistiiru tegemiseks. Täpsemalt nimetatakse tõeliseks päikeseööpäevaks päikeseketta keskpunkti kahe järjestikuse ülemise või alumise kulminatsiooni vahelist ajavahemikku. Tõeline päikeseööpäev varieerub sõltuvalt vaatluskohast ja aastaajast. Päikesekellaga mõõdetakse tõelist päikeseaega, mille arvestamisel lähtutakse tõelisest keskpäevast, mis on tõelise Päikese ülemise kulminatsiooni hetk. Maa tiirlemise trajektoori ekstsentrilisuse tõttu liigub Maa (ja seetõttu ka näivalt Päike) periheelis kiiremini kui afeelis. Keskmist päikeseööpäeva arvutatakse fiktiivse keskmise päikese järgi, mille aastane näiv liikumine ei toimu mitte mööda ekliptikat, vaid mööda taevaekvaatorit ühtlase kiirusega, ning mis läbib kevadpunkti samal ajal tõelise Päikesega. Keskmine päikeseööpäev ongi ajavahemik selle fiktiivse keskmise päikese kahe järjestikuse ülemise kulminatsiooni vahel. Sekund on 1/86400 sellest keskmisest päikesepäevast. Vahe tõelise ja keskmise päikese kulminatsiooni vahel ehk vahe tõelise päikeseaja ja keskmise päikeseaja vahel on ajavõrrand. Ajavõrrandi positiivsed väärtused näitavad, et tõelise Päikese kulminatsioon on enne keskmist keskpäeva, ja ümberpöördult. Maa liikumine Illustratsioon