Текст книги "Часы, по которым мы живем. От солнечных часов до лунного календаря"

Автор книги: Айзек Азимов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 10 страниц)

ДЕКРЕТНОЕ ВРЕМЯ

Неудобно, если каждый город будет иметь собственное местное время. Например, Бостон находится на 71º западной долготы, а Филадельфия – на 75º. Это значит, что в полдень по Гринвичу в Филадельфии 7:00 а.м., а в Бостоне 7:16 а.м,

В дни, когда не было современных транспортных средств и коммуникации, эти небольшие различия, возможно, были не важны, Население разных городов могло иметь свое собственное местное время и жить в мире и спокойствии, особенно если люди не носили часов и время определяли по местным церковным колокольням.

Но когда начали ходить поезда, невозможно было вывешивать расписание, составленное по местному времени каждой станций. А представьте, что телевизионные программы начинаются в 1 час (по нью– йоркскому времени), от которого нужно отнять 4 минуты в Филадельфий и прибавить 12 минут в Бостоне!

^{Часовые пояса} 

Эту проблему впервые осознали нации, которые занимали большую территорию и строили передовые железнодорожные сети. Речь идет о Соединенных Штатах и Канаде. В 1878 году канадец Сандфорд Флеминг предложил разделить Соединенные Штаты и Канаду на пояса шириной 15º и ввести в них единое время суток. В Соединенных Штатах Чарльз Фердинанд Дауд был автором подобной идеи.

Вначале эту идею приняли железные дороги, затем нации, а позже весь мир.

Вот как это действует, В полдень по Гринвичу (независимо от истинного местонахождения Солнца) между 7¹/₂ восточной долготы и 7¹/₂ западной долготы везде ровно полдень. В целом это составляет 15º широты, и такой сегмент называют поясом.

К западу от этого «полуденного пояса» от 7¹/₂ западной долготы до 22¹/₂ западной долготы находится 15-градусный пояс, где везде 11 а.м. Двигаясь на восток от «полуденного пояса», от 7¹/₂ восточной долготы до 22¹/₂ находится пояс восточной долготы, где везде 1 р.м. Таким образом Землю разделили на 24 часовых пояса. Юридическое время в пределах такого пояса называют поясным временем или чаще декретным временем.

Соединенные Штаты занимают четыре таких пояса, основная территория располагается от 75º до 120º западной долготы. Самый восточный пояс находится на Восточном побережье Соединенных Штатов, где восточное декретное время. К западу от него располагается пояс с долиной реки Миссисипи, где центральное декретное время. В следующем поясе находятся Скалистые горы, где горное декретное время. Самый отдаленный на западе пояс включает Западное побережье, где тихоокеанское декретное время.

Это значит, что в таких городах, как Бостон, Нью-Йорк, Филадельфия, Вашингтон, Атланта и Майями, 7 а.м. в полдень по Гринвичу. В городах Миннеаполис, Чикаго, Сент-Луис, Хьюстон и Новый Орлеан – 6 а.м. В Бьютте, Бойсе, Денвере, Фениксе и Санта Фе – 5 а.м. И наконец, в Сиэтле, Сан-Франциско, Лос-Анджелесе и Сан-Диего – 4 а.м.

Путешествуя из одного пояса в другой, вы столкнетесь с неожиданным скачком времени на 1 час. Например, прибыв в Чикаго из Нью-Йорка, вы должны перевести часы на 1 час назад. Вернувшись в Нью-Йорк, вы снова должны перевести их на 1 час вперед. Делая телефонные звонки, необходимо учитывать разницу во времени. Если звоните из Сан-Франциско в 10 р.м., то вашего приятеля в Бостоне поднимут с кровати в 1 а.м. (Именно это однажды случилось со мной.)

Это неизбежное неудобство. На территории этих поясов существуют огромные районы, где изменения не нужны. Зато, когда вам необходимо изменить время, вы переводите часы сразу на 1 час вместо 4 минут в одном месте и 12 минут в другом. Лучшей системы не изобрели.

ИЗГИБЫ ЧАСОВОГО ПОЯСА

Если посмотрите на карту Соединенных Штатов, где отмечены часовые пояса, вас, вероятно, удивят изгибы и зигзаги пограничных линий. Теоретически зоны разграничены прямыми северо-южными линиями, но это может вызывать неудобство.

Например, линия 82¹/₂º западной долготы, которая теоретически является границей между восточным декретным временем и центральным декретным временем, проходит через середину штатов Огайо и Джорджия. Это могло вызвать неудобство у правительств штатов, которым.пришлось бы иметь дело с двумя различными временными рамками. Огайо и Джорджия решили принять стандарт восточного декретного времени. Поэтому граница между восточным и центральным декретным временем проходит по пограничным линиям штатов Огайо и Индиана и штатами Джорджия и Алабама.

Другие штаты позволили границе часового пояса разделить себя на две части. Примером тому могут служить Флорида и Мичиган. В таких случаях штаты используют удобную природную границу: Мичиган ведет границу через озеро Мичиган, а Флорида – вдоль реки Чаттахучи.

Всегда, когда это возможно, нации для удобства стараются разместить в одном часовом поясе, Например, граница между полу денным поясом и поясом 1 р.м. – линия 7¹/₂º восточной долготы. Она проходит через западную часть Германии и восточную часть Франции. Но Франция решила принять полуденный пояс (но Гринвичу), а Германия – пояс 1 р.м. (по Центральной Европе).

Лишь несколько стран имеют проблемы с часовыми поясами, подобные тем, что есть у Соединенных Штатов. В Мексике три пояса, но большая ее часть живет по центральному декретному времени. В Бразилии тоже три, но большая часть населенной территории находится в поясе 9 а.м. У Китая четыре, но большая часть населенной территории располагается в поясе 8 р.м.

Страна, где ситуация хуже» чем в Соединенных Штатах (поскольку она охватывает большую долготу), это Канада. Кроме четырех часовых поясов, существующих в Соединенных Штатах, Канада имеет пояс, который находится восточнее восточного декретного времени и охватывает Лабрадор и приморские области. Это атлантическое декретное время. Северо-западная часть этой страны занимает часовой пояс к западу от тихоокеанского декретного времени, поэтому Канада имеет всего шесть часовых поясов, (Но если считать Аляску, то Соединенные Штаты тоже имеют шесть часовых поясов.)

Но чемпионом в этом вопросе стал Советский Союз с одиннадцатью часовыми поясами. В полдень по Гринвичу, когда на западных границах Советского Союза в Калининграде еще 2 р.м., на восточном краю Сибири уже полночь.

Некоторые регионы на Земле хотят находиться между часовыми поясами, чтобы декретное время было ближе к их местному времени. Например, Ньюфаундленд располагается на восточной границе атлантического декретного времени. Впоследствии он установил свое декретное время на полчаса позже атлантического декретного времени. В полдень по Гринвичу в Ньюфаундленде 8:30 а.м. (хотя на границах Канады через залив Святого Лаврентия 8:00 а.м.).

Еще один пример: половина территории Ирана находится в поясе 3 р. м., а половина – в поясе 4 р.м. Вместо того чтобы подвергать себя неудобству двух часовых поясов, он полностью принял пояс 3:30 р.м. Во всем мире астрономы для своих наблюдений используют время по Гринвичу. Поэтому его иногда называют единым мировым временем.

ДЕКРЕТНОЕ ЛЕТНЕЕ ВРЕМЯ

Существует одна тонкость, которая добавилась к декретному времени начиная с Первой мировой войны. Она проявляется в следующем.

Рабочий день в таких странах, как Великобритания и Соединенные Штаты, начинается в 8 или 9 а.м. и заканчивается в 5 или 6 р.м. Чтобы попасть на работу вовремя, люди (которые любят поспать) проснутся не раньше 7 а.м. А чтобы спать не менее 8 часов, они должны лечь в 11 р.м.

Это значит, что осенью и зимой 16-часовой период бодрствования включает весь период светлого времени суток и захватывает 5 – 7 часов темного времени суток. В течение этих 5 – 7 часов потребляется большое количество энергии для искусственного освещения.

Но весной и летом Солнце всходит раньше и заходит позже. Поэтому 16-часовой период бодрствования включает лишь 3 – 5 часов темного времени суток. С другой стороны, поскольку в Британии Солнце всходит в 4 а.м., а в северных Соединенных Штатах в 4:30 а.м., на сон уходят первые 2 или 3 часа светлого времени суток.

Если было бы возможно убедить людей начинать дела весной и летом на час раньше, все просыпались бы и ложились спать на час раньше. Таким образом сэкономили бы 20 – 30% электроэнергии, необходимой для искусственного освещения в темное время суток.

^{Декретное летнее время}

Но заставить людей изменить привычки почти невозможно. Единственный реальный способ осуществить это – изменить официальное время. Если весной перевести часы на час вперед, то во время утреннего сна люди потеряют на час меньше солнечного света. Тогда вечером будет на час больше солнечного света. Потребление энергии сократится. После приспособления все будут жить в соответствии со своими привычками.

Предложения о такого рода изменении выдвигались еще за 10 лет до Первой мировой войны. (Начиная с 1907 года англичанин Вильям Виллетт отчаянно сражался за это.) Но люди относились к времени как к чему-то, во что нельзя вмешиваться. Многие думали, что оно предопределено небесами, поэтому его изменение – кощунство. Они забыли (или никогда не знали), что часы – творение рук человеческих, а декретное время – вмешательство в местное время. Даже многие ученые думали, что бесполезно изменять часы. Они не понимали,» что люди следуют за часами и можно заставить изменить их привычки, просто изменив часы.

Лишь после 1916 года было что-то сделано, но Виллетт, к сожалению, умер в 1915 году и не мог увидеть свою победу. Первая мировая война сократила количество энергии для второстепенных целей, поэтому экономическая нужда одержала победу над иррациональными предрассудками. Германия» Великобритания и некоторые другие страны начали в летнее время переводить часы вперед.

Это передвинутое на час вперед время называют стандартным летним временем или декретным летним временем.

Декретное летнее время нецелесообразно в северных странах, где летом день становится таким длинным, что требуется очень мало искусственного освещения. Оно нецелесообразно и в тропических и субтропических странах, где летом день не длинный, поэтому утренний солнечный свет почти не теряется. В земледельческих странах декретное летнее время не очень популярно, так как фермерскую работу выполняют по Солнцу, и изменения с часами – лишняя сложность.

Поэтому декретное летнее время не есть что-то, что должен принимать весь мир. В Соединенных Штатах разные группы населения традиционно сами решают, переходить им на декретное летнее время или нет. Большинство крупных северных городов, почти вся Новая Англия и Тихоокеанское побережье переходят. Но многие небольшие населенные районы не следуют этому примеру.

Это создает определенное неудобство, так как существует чар разницы между декретным летним временем и декретным временем. Два района, находящиеся в нескольких милях один от другого и располагающиеся в одном часовом поясе, могут иметь часовую разницу во времени, Из-за этого особенно часто Страдают железные дороги, поэтому на вокзалах висят часы с двумя часовыми стрелками. Черная стрелка показывает декретное время, а красная (идущая на час вперед) показывает декретное летнее время.

Путаница может возникнуть даже тогда, когда оба района переходят на декретное летнее время, но переводят часы в разное время. Однажды, несколько лет назад, Нью-Йорк оставался на декретном летнем времени до конца октября, а Бостон вернулся к декретному времени в конце сентября. Поэтому в течение октября телевидение (которое работало по нью-йоркской системе) осуществляло трансляцию но бостонским часам с опозданием на час, Я лично был свидетелем того, как это ужасно раздражало жителей Бостона. К счастью, с тех нор это не повторялось.

ПРЫЖОК ЧЕРЕЗ ДЕНЬ

Если вернуться к декретному времени и часовым поясам, то, передвигая по глобусу палец, мы увидим любопытную вещь. Начав свой путь 5 июня в полдень по Гринвичу (для примера) и двигаясь по глобусу на восток, мы 5 июня пройдем пояс 1 р.м., 2 р.м. и так далее. Когда подойдем к Восточной Сибири в поясе 172¹/₂º восточной долготы, будет полночь, а затем 6 июня.

Если снова начать свой путь 5 июня в полдень по Гринвичу и вести палец по глобусу на запад, 5 июня мы пройдем пояс 11 а.м., 10 а.м, и так далее. Когда мы снова подойдем к поясу 172¹/₂° восточной долготы (на этот раз с другого направления), наступит полночь 5 июня.

Заметьте, что происходит. Когда палец левой руки движется на восток от Гринвича, он проходит районы, где время более позднее, А когда такой же палец правой руки движется на запад от Гринвича, он проходит районы, где время более раннее. Когда оба пальца встречаются в Восточной Сибири, в обоих случаях наступает полночь. Но палец, который двигался на восток, опоздал на целый день, в отличие от пальца, который двигался на запад.

^{Международная демаркационная линия суточного времени} 

Единственное решение – установить 24-часовую разницу на линии 180º. Как при пересечении границы пояса вы переводите часы на час, так и при пересечении линии 180º переворачиваете лист в календаре.

Если вы движетесь из Азии в Америку, то переворачиваете лист календаря на день назад, а если движетесь из Америки в Азию, то переворачиваете на день вперед.

Это не значит, что вы «теряете день» или «опережаете на день». Это просто бухгалтерия, чтобы, так сказать, уравнять время. Когда палец движется на восток вокруг земного шара, он опережает на час каждый раз, как пересекает часовую границу. На линии 180º он вынужден потерять день, чтобы возместить все часы. Мгновенная потеря дня возмещает постепенное опережение на 24 часа.

Палец, движущийся но земному шару на запад, каждый раз при пересечении часового пояса теряет 1 час. На линии 180º ему придется прибавить день, чтобы возместить эти часы. Мгновенное прибавление дня возмещает постепенную потерю 24 часов. Все это очень хорошо для путешествующих по глобусу пальцев. Но реальному человеку, путешествующему вокруг Земли, приходится сталкиваться с фактом вращения Земли и изменения времени. Это создает в пути определенное неудобство, когда день, потерянный или прибавленный у 180º, уравнивает часы, которые путешественник опередил или терял на часовых границах. Если бы в ходе путешествия он тщательно проверял и подсчитывал часы, потерянные или прибавленные на часовых границах, то, возвратившись в первоначальную точку, он обнаружил бы, что они уравнялись. Он не прибавил бы или не потерял бы ни единой секунды.

В реальной практике дни меняются не всегда на 180º меридиане. Советский Союз, например, предпочел, чтобы вся Сибирь считалась на западной стороне 180º меридиана, хотя восточная окраина Сибири находится на восточной стороне 180º меридиана. Соединенные Штаты предпочитают видеть Алеутские острова на восточной стороне этого меридиана, хотя некоторые из них находятся на западе от 180º меридиана.

В результате была установлена демаркационная линия времени. Она доходит до половины 180º меридиана, а другая ее половина идет зигзагом во избежание разделения территории суши по времени.

Тот факт, что 180º меридиан пересекает меньше суши, чем любой другой меридиан во всем мире, послужил причиной выбора Гринвича нулевым меридианом. Нулевой меридиан в Нью-Йорке, например, провел бы демаркационную линию прямо через середину Сибири, Китая и Юго-Восточную Азию, Оказавшиеся в таком положении нации были бы очень несчастны, так как часть этих наций всегда жила бы в другом календарном дне.

НЕПОСТОЯНСТВО ЗЕМЛИ

Теперь может показаться, что мы организовали день и его деление совершенным образом. Но нет ничего совершенного.

В последние годы люди создали более точные часы, основанные на постоянных движениях элементов, которые надежнее маятников и пружин. Например, электрочасы, которые сейчас очень популярны, основаны на постоянных колебательных движениях переменного электрического тока частотой 60 герц. Лучшие сверхточные атомные часы (называемые мазерами), впервые созданные в 1955 году, определяют время с помощью постоянного колебания атомов. Такие часы могут отставать или спешить лишь на секунду за сотни лет, В 1960 году были сделаны такие часы, которые могут отставать или спешить не более чем на 1 секунду за 30 миллионов лет.

Когда человек научился точно делать хронометраж с помощью механических устройств, он смог еще раз убедиться в регулярном или предположительно регулярном движении Земли. Он определил это по продолжительности звездных суток между двумя последовательными пересечениями меридиана определенной звездой, как я упоминал в главе 2.

Если бы вращение Земли было абсолютно стабильным, продолжительность звездных суток никогда бы не менялась. Но оказывается, что продолжительность звездных суток не постоянна: происходят странные скачки, хотя и очень небольшие. Например, продолжительность дня может увеличиться или сократиться на несколько тысяч секунд[2]2
  Так в оригинале. Очевидно – тысячных секунды (OCR)


[Закрыть]. Никто еще не объяснил причину этого. Конечно, с практической точки зрения эти странные изменения не серьезны, так как в конечном счете исчезают, но они остаются интересной проблемой для астрономов.

Кроме этих странных изменений, имеет место небольшое увеличение продолжительности дня. Это происходит из-за морских приливов к отливов. Луна (слабее, чем Солнце) притягивает воду океана гравитационными силами. При этом воды океана движутся вокруг Земли, поскольку наша планета вращается.

В мелководных морях, подобных Берингову или Ирландскому, движущиеся воды трутся о дно моря. Это приводит к торможению вращательного движения Земли. Эффект не велик, но достаточный, чтобы увеличивать день на 1 секунду через каждые 100 тысяч лет.

Очевидно, мы должны беспокоиться об этом. Но любопытно думать, что 200 миллионов лет назад, когда по Земле бродили динозавры, день, возможно, был на полчаса короче, чем сейчас. (Я говорю «возможно, был», так как размер и форма океанов на Земле меняются во время геологических эпох, и в ранние века эффект приливов и отливов мог быть сильнее или слабее.)

Что касается практической проблемы ежедневной хронометрии, то непрерывное вращение Земли является для нас абсолютно безопасным. Тем не менее, астрономы и другие ученые должны быть осторожными. До 1960 года секунду определяли как ¹/₈₆₄₀₀ дня. В тот год определение изменилось, и секунда стала составлять тропического года, так как год (о котором я скоро буду говорить) со временем меняется меньше, чем день. Эту новую секунду называют астрономической секундой.

Глава 4.
НЕПОСТОЯНСТВО ЛУНЫ

МЕНЯЮЩЕЕСЯ НЕБЕСНОЕ ТЕЛО

День и его части недостаточны для определения времени. Существует определенная потребность в более продолжительных временных единицах. Человек, которого спрашивают, как долго он служил в армии, может сказать: 1402 дня. Было бы утомительно следить за периодами более длительными, чем несколько десятков дней.

Вероятно, уже первобытные люди чувствовали потребность в более продолжительном периоде, чем день. Так как движение Солнца определяет длительность дня, целесообразно рассмотреть и другое важное небесное тело – Луну и понаблюдать за ней.

С земли Луна выглядит по размеру такой же, как Солнце, но значительно менее яркой. Но в одном отношении она намного удивительнее Солнца. Луна меняет форму! Человек, вероятно, начал замечать это уже в каменном веке.

^{Фазы Луны} 

Любой наблюдающий за Луной заметит, что есть время, когда сразу после заката Солнца она появляется как тонкая изогнутая полоса света. Она изогнута по направлению к западу, к ушедшему Солнцу. Это Луна в форме полумесяца.

Затем Луна растет. На следующую ночь

она появляется в небе немного выше сразу после захода Солнца и кажется более округлым полумесяцем. Каждую ночь полумесяц все больше округляется и появляется в небе все выше.

Уже через неделю Луна становится полукругом, округленным с западной стороны и плоским с восточной. Он продолжает расти и на следующую ночь немного надувается» вдоль плоской стороны. На следующий день он становится еще более выпуклым, и его называют горбатой Луной.

Горб растет до тех пор, пока спустя неделю после появления полукруга Луна превращается в круг света и поднимается на востоке, когда на западе садится Солнце, Это полная Лупа, и она светит всю ночь (когда нет облаков, конечно), садясь, когда встает Солнце.

Но Луна не остается полной. На следующий день после захода Солнца она поднимается уже чуть приплюснутая с западного края. Спустя неделю после полной Луны она снова становится полукругом, но теперь круглым с восточной стороны и плоским с западной.

Она продолжает подниматься и садиться все позже ночью. Становится полумесяцем с изгибом на восток (где готово взойти Солнце) и быстро поднимается до рассвета. И наконец, она исчезает на время.

Затем изогнутая на запад Луна появляется после захода Солнца, и весь цикл начинается снова.

Первобытные люди считали, что Луна рождается, быстро растет, постепенно исчезает и умирает. А затем чудом рождается новая Луна. Фактически это представление сохраняется но сей день, когда мы говорим «молодой месяц».

В течение тысяч лет период с одного молодого месяца до следующего молодого месяца был естественным «долгим» периодом времени. Он составлял 29 или 30 дней под названием месяц.

Но прежде, чем мы пойдем дальше, давайте рассмотрим, что на самом деле происходит с Луной, что заставляет ее вести себя подобным образом.