Vuorokausi
SI:n ulkopuolinen yksikkö, hyväksytty käytettäväksi · suure: aika
Aurinko ei palaa samaan taivaan kohtaan kahdenkymmenenneljän tunnin kuluttua. Joulukuun lopussa vuorokausi kestää puoli minuuttia pidempään, syyskuun puolivälissä parikymmentä sekuntia lyhyemmän aikaa, ja vuoden mittaan ero piirtää taivaalle kahdeksikon.
01 · Määritelmä
Yksi vuorokausi on tasan 86 400 sekuntia, siis kaksikymmentäneljä tuntia. Se on määritelmä SI-sekunnin kautta eikä Maan pyörimisen kautta: planeetta ei ole enää siihen sidottu ja jää keskimäärin noin millisekunnin jälkeen vuorokaudessa.
Vuorokausia on itse asiassa useita. Tähtivuorokausi on Maan yhden kierroksen aika kaukaisiin tähtiin nähden, kaksikymmentäkolme tuntia ja viisikymmentäkuusi minuuttia. Aurinkovuorokausi on kahden keskipäivän väli, ja se on pidempi: samalla kun Maa pyörii, se ehtii radallaan lähes asteen, ja jotta Aurinko olisi taas etelässä, on käännettävä nuo neljä minuuttia lisää. Vuoden mittaan ylimääräiset kierrokset kertyvät tasan yhdeksi lisätähtivuorokaudeksi: niitä on vuodessa 366 vastaan 365 aurinkovuorokautta.
Mutta aurinkovuorokausikaan ei ole vakio. Rata on ellipsi, ja talvella Maa kulkee nopeammin — käännettävää on siis enemmän. Akseli on kallellaan, ja liikkeen projektio taivaanpäiväntasaajalle muuttuu vuodenajan mukaan. Kaksi vaikutusta lasketaan yhteen ja antavat noin minuutin hajonnan pisimmän ja lyhimmän tosivuorokauden välille. Keskiaurinkovuorokausi on fiktio, jonka tähtitieteilijät ottivat käyttöön juuri siksi, että kellot eivät osaa käydä epätasaisesti.
Kertynyttä eroa tosi- ja keskiajan välillä kutsutaan aikayhtälöksi. Sen takia aurinkokello käy milloin edellä, milloin jäljessä, ja Aurinko, kuvattuna vuoden mittaan samalla kellonlyömällä, piirtää taivaalle kahdeksikon — analemman. Se on ainoa kuvio, jota ei piirrä laite, vaan saman vuorokauden kahden määritelmän erimielisyys.
Vasemmalla analemma: Auringon paikka samalla kellonlyömällä vuoden mittaan. Vaakasuunnassa aikayhtälö, pystysuunnassa deklinaatio. Oikealla tosi aurinkovuorokauden pituus kyseisenä päivänä verrattuna tasaisiin kahteenkymmeneenneljään tuntiin. Toinen liukusäädin siirtää paikkaa aikavyöhykkeen sisällä ja näyttää, milloin keskipäivä osuu seinäkellon mukaan.
Vuorokaudessa Maa ehtii radallaan noin asteen. Kierros tähtiin nähden on jo täyttynyt, mutta Aurinko on siirtynyt, ja planeetan on käännettävä vielä hieman — juuri nuo neljä minuuttia.
02 · Muunnos
Syötä arvo — lehti muuntaa sen
Vuorokausi on hyväksytty käytettäväksi minuutin ja tunnin rinnalla, mutta etuliitteitä siihen ei sovelleta: ”kilovuorokautta” ei ole missään standardissa. Pidempiin jaksoihin siirrytään vuoteen, lyhyempiin tuntiin.
Juliaaninen vuorokausi tähtitieteessä on tasan 86 400 SI-sekuntia eikä mitään muuta: katkeamaton laskenta 1. tammikuuta 4713 eKr. keskipäivästä, ilman kuukausia, karkausvuosia ja kalenteriuudistuksia. Juuri se sallii verrata babylonialaisten kirjurien merkitsemää pimennystä eilen tehtyyn mittaukseen.
Marsin vuorokausi on kolmekymmentäyhdeksän minuuttia meidän vuorokauttamme pidempi. Mönkijöiden ohjaajien oli elettävä sen mukaan tehtävän ensimmäiset kuukaudet ja siirrettävä työpäiväänsä neljäkymmentä minuuttia joka kerta — noin viidessä viikossa vuorolista kiersi koko kellotaulun.
| Huomautus | |||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Suuruusluokat
toisten maailmojen vuorokaudet04 · Mittalaitteet
Millä planeetan kierros napataan
Putki, joka on kiinnitetty tarkasti meridiaanin tasoon: se voi vain nousta ja laskea. Tähtitieteilijä nappaa hetken, jolloin tähti ylittää langan, ja sarjasta tällaisia ylityksiä seuraa tähtivuorokauden pituus. Kahden vuosisadan ajan tämä oli tarkin kello, mikä oli — tarkka juuri siksi, että heilurina toimi taivas itse.
Vapaa heiluri tyhjiöastiassa, ja ohjattu kaksonen ulkopuolella. 1930-luvulla tällaisista kelloista tuli tarkempia kuin Maan pyörimisestä, ja juuri ne osoittivat ensimmäisinä, ettei planeetta noudata aikataulua.
Vuodesta 1967 sekunti on määritelty cesiumatomin siirtymän kautta, ja vuorokaudesta tuli tasan 86 400 tällaista sekuntia. Side planeettaan katkaistiin: Maa saa nyt käydä edellä tai jäljessä, eikä vuorokausi muutu hiuskarvan vertaa.
Kaksi antennia eri mantereilla kuuntelee samaa kvasaaria, ja signaalin saapumiseron perusteella Maan asento määritetään millisekunnin murto-osiin. Näin vuorokauden pituus mitataan nykyään — planeettaa verrataan taivaaseen, ei päinvastoin.
05 · Kirjoitussäännöt
d pienellä, etuliitteitä ei ole
Kansainvälinen tunnus on pieni d ilman pistettä; suomeksi kirjoitetaan myös ”vrk”. Iso D on varattu diopterille, joten kirjainkoolla on väliä. Yhdistetyissä yksiköissä vuorokausi kirjoitetaan keskipisteellä tai kauttaviivalla: mg/(kg·d), mm/d.
Viimeinen rivi ei ole saivartelua vaan todellisten häiriöiden lähde. Vuorokaudessa, jossa on karkaussekunti, niitä on 86 401, ja koodi joka olettaa tasan 86 400, hajoaa sinä päivänä — näin kävi 2012 ja uudelleen 2015.
06 · Naapuriyksiköt
Vuorokausi on tunnin ja vuoden välissä, ja molemmat siteet ovat epätasaisia kumpikin tavallaan: vuorokaudessa on tasan kaksikymmentäneljä tuntia, mutta vuodessa 365,2422 vuorokautta, eikä mikään pyöristys poista tuota murto-osaa — se vain siirtää sen kalenteriin.
1/24 vuorokautta
86 400 s
365,25 d
Venuksella ensimmäisen suhteen etumerkki kääntyy: se pyörii takaperin, ja sen aurinkovuorokausi on lyhyempi kuin tähtivuorokausi. JD on juliaaninen päivämäärä, katkeamaton vuorokausilaskenta tähtitiedettä varten.
07 · Historiallinen osa
Kuinka vuorokausi irrotettiin Maasta
Sekunti määritellään keskiaurinkovuorokauden 1/86 400 -osaksi. Määritelmä kesti lähes puolitoista vuosisataa ja vaikutti järkkymättömältä: Maa oli luotettavin käytettävissä oleva kello.
Kvartsi- ja heilurikellot näyttävät sen: vuorokauden pituus vaeltaa millisekunneilla vuoden mittaan. Syynä ovat ilmamassojen vuodenaikainen uudelleenjakautuminen ja vuorovedet — planeetta ei ole jäykkä kappale eikä noudata aikataulua.
Kompromissi: kellot käyvät atomin mukaan, mutta muutaman vuoden välein asteikkoon lisätään ylimääräinen sekunti, jottei keskipäivä vaeltaisi pois Auringosta. Kaksikymmentäseitsemän lisäystä puolessa vuosisadassa, kaikki sellaisen eron takia, jota kukaan ei huomaa ilman laitteita.
Yleiskonferenssi päättää lopettaa sekuntien lisäämisen: digitaaliset järjestelmät hajoavat niistä useammin kuin poikkeama Auringosta haittaa ketään. Vuoteen 2035 mennessä asteikko eroaa planeetasta lopullisesti.
Yksikkö, joka lakkasi vastaamasta ilmiötä
Vuorovesikitka jarruttaa Maata: Kuu vetää valtamerta, kupu jää pyörimisen jälkeen ja pidättelee planeettaa. Vuorokausi pitenee noin 1,8 millisekuntia vuosisadassa — devonikaudella se jäi alle kahdenkymmenenkahden tunnin, ja korallien kasvujuovat vahvistavat sen: noin 400 juovaa vuodessa.
Siksi nykyinen vuorokausi on yksikkö, joka on rehellisesti irrotettu ilmiöstä, jonka mukaan se on nimetty. 86 400 sekuntia on luku; planeetan pyöriminen on kulku, joka ei enää siihen mahdu — eron paikkaavat karkaussekunnit, ja vuodesta 2035 sen annetaan yksinkertaisesti kertyä.
Luettelo · mittayksiköt
Kortti jokaiselle suureelle
Seitsemän SI-perusyksikköä, kaksikymmentäkaksi johdettua omine nimineen ja järjestelmän ulkopuolisia suureita, joita ilman ei toimisi tekniikka eikä kalenteri.