เวลาสุริยคติ

เวลาสุริยคติ หรือ เวลาสุริยะ (solar time) เป็นระบบเวลาที่ถือว่าเที่ยงวันคือเวลาที่ดวงอาทิตย์ขึ้นถึงจุดสูงสุดบนทรงกลมท้องฟ้า หรือก็คือเมื่อผ่านเส้นเมริเดียนท้องฟ้า จากการสังเกตการณ์การเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์จากบนพื้นโลก
ระยะเวลาระหว่างที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนผ่านเส้นเมริเดียนท้องฟ้า 2 ครั้งเมื่อมองจากผู้สังเกตการณ์บนโลกจะเรียกว่า วันสุริยคติ (solar day) ซึ่งจะยาวกว่าวันดาราคติซึ่งพิจารณาการเคลื่อนที่เทียบกับดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกล
เวลาสุริยคติปรากฏ.
เวลาสุริยคติปรากฏ (apparent solar time) หรือเวลาสุริยคติจริง (true solar time) คือเวลาสุริยคติที่ยืนพื้นตามวันสุริยคติปรากฏ (apparent solar day) โดยวันสุริยคติปรากฏคือช่วงระยะเวลาระหว่างที่เห็นดวงอาทิตย์เคลื่อนผ่านเส้นเมริเดียน 2 ครั้งในแต่ละวันตามที่ปรากฏจริง ๆ สามารถวัดเวลาสุริยคติปรากฏได้โดยใช้นาฬิกาแดด ความยาวของวันสุริยคติปรากฏในแต่ละวันของปีจะไม่เท่ากัน เปลี่ยนไปเรื่อย ๆ
ในสังคมสมัยใหม่ที่นาฬิกาถูกใช้กันอย่างแพร่หลายนั้นแทบไม่มีการใช้เวลาสุริยคติปรากฏอีกต่อไปแล้ว แต่ในระบบการก่อสร้างที่ต้องคำนึงถึงการทับแสงอาทิตย์นั้นยังต้องใช้เวลาดวงอาทิตย์ปรากฏอยู่
ความยาวของวันสุริยคติปรากฏจะแตกต่างกันไปตลอดทั้งปีด้วยเหตุผลสองประการ ประการแรก เนื่องจากวงโคจรของโลกมีลักษณะเป็นวงรี ไม่ใช่วงกลม โลกจึงโคจรเร็วใกล้ที่จุดใกล้ดวงอาทิตย์ และเคลื่อนที่ช้าที่จุดไกลดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นไปตามกฎของเค็พเพลอร์ ประการที่สอง เนื่องจากแกน โลกเอียง โดยปกติแล้วดวงอาทิตย์จะไม่เคลื่อนที่ผ่านกึ่งกลางเส้นศูนย์สูตรของโลก แต่จะดูเหมือนว่าเคลื่อนโดยทำมุมห่างจากแนวเส้นศูนย์สูตรต่างไปตามเวลาตลอดปี กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ สุริยวิถีไม่ตรงกับ เส้นศูนย์สูตรท้องฟ้า แต่จะตัดกับเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าโดยทำมุมเอียงเท่ากับความเอียงของแกนโลก ดังนั้นจึงทำให้ดวงอาทิตย์ดูเหมือนจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นเมื่ออยู่ห่างจากเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้า และช้าลงเมื่อเข้าใกล้เส้นศูนย์สูตรท้องฟ้า (ดูเพิ่มที่ ปีสุริยคติ) ด้วยเหตุผลเหล่านี้ วันสุริยคติปรากฏในเดือนมีนาคม (วันที่ 26-27) และกันยายน (วันที่ 12-13) จึงสั้นกว่าในเดือนมิถุนายน (วันที่ 18-19) และธันวาคม (วันที่ 20-21)
เวลาสุริยคติเฉลี่ย.
เวลาสุริยคติเฉลี่ย (mean solar time) หมายถึงเวลาที่ถูกกำหนดโดยนาฬิกาที่เสถียรในอุดมคติที่ปรับให้เข้ากับค่าเฉลี่ยของเวลาสุริยคติปรากฏ โดยยืนพื้นตามการสังเกตการเคลื่อนที่ในรอบวันของดาวฤกษ์
อย่างไรก็ตาม หากคิดโดยละเอียดแล้ว เวลาสุริยคติเฉลี่ยจริง ๆ ก็ยังมีความไม่คงที่แน่นอนเนื่องจากผลกระทบของแรงน้ำขึ้นลง โดยในปี 2013 ค่าเฉลี่ยของเวลา 1 วันตามเวลาสุริยคตินั้นมีความยาวนานกว่า 86,400 วินาที (=24 ชั่วโมง) ไปประมาณ 1–2 มิลลิวินาที
เมื่อเทียบกับวันสุริยคติเฉลี่ยแล้ว วันสุริยคติปรากฏอาจสั้นกว่าอยู่ 22 วินาที หรือนานกว่า 29 วินาที ขึ้นอยู่กับฤดูกาล เนื่องจากมีทั้งวันที่สั้นและยาวต่อเนื่องกันไป ความแตกต่างสูงสุดระหว่างทั้งสองค่านี้เมื่อดูตลอด 1 ปีคืออาจมากสุดที่เร็วกว่าประมาณ 17 นาทีและช้าสุดที่ช้ากว่าประมาณ 14 นาที
ความแตกต่างระหว่างเวลาสุริยคติปรากฏและเวลาสุริยคติเฉลี่ยนั้นเรียกว่าสมการเวลา
ประวัติศาสตร์.
ในอดีตมีการใช้วิธีการต่าง ๆ เพื่อจำลองเวลาสุริยคติเฉลี่ย ที่ใช้ในยุคแรกสุดคือ นาฬิกาน้ำ ซึ่งใช้มาตลอดเวลาประมาณ 4 พันปีตั้งแต่กลาง สหัสวรรษที่ 2 ก่อนคริสตกาลมาจนถึงต้นคริสต์สหัสวรรษที่ 2 ก่อนกลางคริสต์สหัสวรรษที่ 1 นาฬิกาน้ำถูกตั้งให้ตรงกับวันสุริยคติปรากฏ ดังนั้นจึงไม่มีข้อได้เปรียบเมื่อเทียบกับแบบที่ใช้เงาที่เกิดจากเข็มของนาฬิกาแดด นอกจากการที่สามารถใช้ได้ในเวลากลางคืนที่ไม่มีแสงแดด
อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันดีตั้งแต่ยุคนั้นแล้วว่าดวงอาทิตย์เคลื่อนไปทางทิศตะวันออกตามสุริยวิถีเมื่อเทียบกับดาวฤกษ์ที่อยู่นิ่ง ดังนั้น ตั้งแต่กลางสหัสวรรษที่ 1 เป็นต้นมา การเคลื่อนที่ในรอบวันของดาวฤกษ์จึงถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดเวลาสุริยคติเฉลี่ย โดยมีการเปรียบเทียบระหว่างเวลาในนาฬิกากับการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์ นักดาราศาสตร์ชาวบาบิโลนรู้สมการของเวลาและได้ทำการปรับแก้มัน พวกเขายังรู้วัฏจักรของดาวฤกษ์ที่แตกต่างจากดวงอาทิตย์ ซึ่งก็คือเวลาดาราคติ และใช้เวลาดาราคติเพื่อระบุเวลาดวงอาทิตย์เฉลี่ยได้แม่นยำกว่านาฬิกาน้ำ ตั้งแต่นั้นมา เวลาเฉลี่ยดวงอาทิตย์ในอุดมคติถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ ดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์
จนกระทั่งต้นศตวรรษที่ 20 นาฬิกาจักรกลมีความแม่นยำเทียบเท่ากับนาฬิกาดาวฤกษ์ตามธรรมชาติ โดยอิงตามการหมุนของโลก ในปี 1928 แนวคิดที่อ้างถึงเวลาอ้างอิงทั่วไปที่ไม่ขึ้นกับลองจิจูดได้นำไปสู่เวลามาตรฐานกรีนิช และเวลาสากลซึ่งได้นิยามอย่างชัดเจนให้เป็นเวลาซึ่งเริ่มคำนวณจากเที่ยงคืนที่กรีนิช และในปี 1935 ได้ถูกกำหนดให้ใช้สากลทั่วโลก ทุกวันนี้แม้ว่านาฬิกาอะตอมในปัจจุบันจะแม่นยำและคงที่มากกว่าการหมุนของโลกมาก แต่การสังเกตการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์ยังคงใช้ในการกำหนดเวลาสากล (UT1) ในความเป็นจริง ตั้งแต่ช่วงปลายคริสต์ทศวรรษ 1900 เป็นต้นมา การหมุนของโลกได้ถูกกำหนดขึ้นสำหรับกลุ่มของแหล่งคลื่นวิทยุนอกทางช้างเผือก และอัตราการหมุนนี้จะคูณด้วยค่าคงที่เพื่อแปลงเป็นเวลาสากล (UT1) แม้ว่าเวลาสากลเชิงพิกัด (UTC) ในปัจจุบันจะอิงตามเวลาอะตอมระหว่างประเทศ แต่ก็มีการปรับเปลี่ยนโดยการใส่อธิกวินาที เพื่อให้ความแตกต่างน้อยกว่า 0.9 วินาทีเพื่อให้ใกล้เคียงกับเวลาสากล (UT1)
เวลารัฐคติและเวลาเชิงดาราศาสตร์.
ในอดีต เวลาสุริยคติที่ใช้ในทางดาราศาสตร์จะใช้เวลาเที่ยงวันเป็นเขตแบ่งเวลา นั่นคือวันที่จะเปลี่ยนเมื่อถึงตอนเที่ยงวัน เรียกระบบเวลาแบบนี้ว่า "เวลาเชิงดาราศาสตร์" (astronomical time) เนื่องจากวันที่ไม่เปลี่ยนแปลงในเวลาเที่ยงคืน จึงสะดวกสำหรับการสังเกตและบันทึกทางดาราศาสตร์ในเวลากลางคืน ปโตเลมี นักดาราศาสตร์ในยุคกรีซโบราณเป็นคนเริ่มใช้เวลาเชิงดาราศาสตร์นี้
ในทางกลับกันจะเรียกเวลาที่ใช้เที่ยงคืนเป็นจุดแบ่งวันว่า เวลารัฐคติ
เนื่องจากการใช้เวลาเชิงดาราศาสตร์มีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดความเข้าใจผิดในสังคมทั่วไป ดังนั้นในทางดาราศาสตร์เองก็ถูกยกเลิกการใช้ตั้งแต่วันที่ 1 มกราคม 1925 และใช้เป็นระบบเวลารัฐคติทั้งหมด
อย่างไรก็ตาม เที่ยงวันยังคงถูกกำหนดให้เป็นจุดเริ่มต้นของวันจูเลียน