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

Автор книги: Айзек Азимов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 10 страниц)

НАКОНЕЦ НАЙДЕНО ОБЪЯСНЕНИЕ ВРЕМЕН ГОДА

Когда Солнце находится высоко в небе, то тепло по двум причинам. Во-первых, солнечный свет надает на Землю под меньшим углом, поэтому он распространяется на небольшую область. Свет, распространяющийся на небольшую область, означает большую концентрацию тепла.

Во-вторых, день длиннее и ночь короче, чем в другие времена года. Поэтому у Земли больше времени, чтобы согреться, и меньше времени, чтобы остыть ночью.

Поэтому в таких местах, как Нью-Йорк или Лондон, обычно теплее между мартом и сентябрем, чем между сентябрем и мартом. Интересно, что 2(июня, когда день самый длинный, жарко, а в июле и августе дни все еще длиннее ночей (хотя не такие длинные, как в июне), поэтому Земля продолжает нагреваться. Именно июль и август являются самыми жаркими месяцами в Европе и Соединенных Штатах.

Тот же аргумент применим и к 21 декабря. Это самый короткий день, но в январе и феврале дни все еще короче ночей, поэтому Земля продолжает охлаждаться, и они являются по-настоящему самыми холодными зимними месяцами,

В Южном полушарии ситуация, естественно, противоположная. Наше летнее солнцестояние – это их зимнее солнцестояние, и наоборот; наше весеннее равноденствие – это их осеннее равноденствие, и наоборот. У нас длинные дни и короткие ночи в летнее время, у них короткие дни и длинные ночи в зимнее время. И конечно, наоборот.

В Буэнос-Айресе июнь и август – месяцы снега к льда, а январь и февраль – месяцы теплых волн.

Когда мы путешествуем к экватору, полуденное Солнце почти весь год находится высоко, в отличие от районов, расположенных дальше от экватора. Поэтому движение на юг в Северном полушарии (или на север в Южном полушарии) означает движение к теплому климату.

Передвижение от экватора к Северному или Южному полюсам означает движение к более холодному климату. На климат, конечно, влияет не только широта. На больших высотах холоднее, чем на уровне моря. Климат районов, расположенных около океана, отличается от климата других мест, имеющих ту же широту, но удаленных от океана.

Общеизвестный факт заключается в том, что по мере продвижения к экватору становится жарче, а по мере движения от него – холоднее.

Теперь причина смены времен года ясна.

ПОЛЮСЫ В НЕБЕ

Если воображаемую ось Земли провести через Северный полюс и довести до неба, то на небесном глобусе среди звезд можно показать ее местоположение. Это местоположение является небесным Северным полюсом, а напротив него находится небесный Южный полюс. Посередине между двумя полюсами находится небесный экватор, На небесном глобусе можно также провести все другие параллели широты и все меридианы долготы.

Движение Земли вокруг своей оси выглядит так, как если бы небо вращалось в противоположном направлении, но вокруг той же оси. Это значит, что небесный Северный полюс (или небесный Южный полюс) не движется с вращением Земли больше Северного полюса (или Южного полюса).

Около небесного Северного полюса располагается очень яркая звезда. Ее называют Полярисом или чаще Полярной звездой, Она находится чуть дальше небесного Северного полюса, но не намного. Случай ному наблюдателю кажется, что она не движется с вращением Земли.

Так как земная ось, вращаясь вокруг Солнца, всегда указывает в одном направлении, она так же неизменно указывает на одну точку в небе. Это значит, что местоположение небесного Северного и Южного полюсов не меняется в течение года. Конечно, в одной точке орбиты Земли расстояние от нее до одной стороны Солнца составляет 93 миллиона миль и так же 93 миллиона миль до противоположной точки с другой стороны. На таком расстоянии находятся звезды, поэтому перемещение Земли на 166 миллионов миль в течение года не особенно важно. (Это как если бы вы находились в Нью-Йорке и указывали пальцем на Лондон. Направление было бы тем же, независимо от того, находились бы вы на севере Манхеттена или юге. Лондон расположен так далеко, что не важно, из какой точки указывать.)

Полярная звезда сохраняет свое местоположение не только в течение одной ночи, но в течение всех ночей года. Именно благодаря этому Северная звезда была так необходима мореплавателям до изобретения компаса. Она всегда указывала направление на север, и по ней определяли все другие направления.

Северная звезда находится на конце хвоста животного, известного как созвездие Малая Медведица. Но у медведей нет хвостов, и некоторые считали его созвездием собаки. Поэтому в древние времена Полярную звезду иногда называли Синозьюре, что на греческом языке означает «хвост собаки». Так как мореплаватели видели Полярную звезду близко, «синозьюре» стало значить любой центр притяжения,

У экватора небесный Северный полюс находится на северном горизонте, а Южный небесный полюс – на южном горизонте, и ни один, конечно, никогда не меняет своего местоположения. Небесный экватор проходит прямо над головой на восток и запад.

Если вы путешествуете к северу от экватора, небесный Северный полюс поднимается над северным горизонтом, а небесный Южный полюс опускается ниже южного горизонта. Этот подъем и спуск равен каждому пройденному вами градусу.

На широте Нью-Йорка (40º) небесный Северный полюс находится на 40º над северным горизонтом, а небесный Южный полюс – на 40º ниже южного горизонта. Так как звезды совершают ежедневное вращение вокруг оси, которая проходит через небесные полюса, это значит, что в Нью-Йорке всходят и заходят не все звезды. Te, которые находятся в пределах 40º небесного Северного полюса, никогда не спускаются к северному горизонту даже в самой низкой точке их ежедневного кругообращения, Они никогда не заходят. Такие звезды называют околополюсными звездами. Самые заметные из них – звезды Большой – Медведицы.

Звезды в пределах 40º небесного Северного полюса никогда не приближаются к южному горизонту даже в самой высокой точке их ежедневного вращения. Есть звезды, которые никогда не видны на широте Нью-Йорка. Самые известные из них – звезды Южного Креста.

Чем дальше на север» тем выше поднимается в небо небесный Северный полюс. При движении на север появляется все больше околополюсных звезд и все больше и больше невидимых нам звезд у противоположного полюса. Наконец, на Северном полюсе небесный Северный полюс находится прямо над головой. Все звезды, находящиеся к северу от небесного экватора, вращаются но кругу на неизменном расстоянии от горизонта. Ни одна из этих звезд не заходит. С другой стороны, все звезды, находящиеся к югу от небесного экватора, никогда не видимы с Северного полюса.

Ситуация прямо противоположная, если путешествовать от экватора к Южному полюсу. В Новой Зеландии Южный Крест является околополюсным созвездием и никогда не заходит, а Большая Медведица никогда не видна.

В каком-то смысле люди в Южном полушарии менее счастливы, чем в Северном: нет яркой звезды, определяющей местоположение небесного Южного полюса, подобной Полярной звезде, которая указывает небесный Северный полюс.

ЕЩЕ ЗОНЫ НА ЗЕМЛЕ

А сейчас вспомните эклиптику, указывающую путь движения Солнца, который является противоположным звездам. Эта линия образует угол с небесным экватором, пересекая его в двух точках на противоположных сторонах небесного глобуса. Эти точки называют точками равноденствия_, так как это происходит в момент нахождения Солнца в точках равноденствия. Поэтому небесный экватор также называют равноденственной линией. Эклиптика пересекает небесный экватор в одно» точке во время осеннего равноденствия, двигаясь с севера на юг, и в другой точке во время весеннего равноденствия, двигаясь с юга на север.

^{Небесный глобус и эклиптика} 

На самом дальнем севере эклиптика касается 23º27' северной широты. На самом дальнем юге – 23º27' южной широты. После движения на север до 23º27' северной широты она поворачивает и начинает двигаться на юг.

После движения на юг до 23°27' южной широты она поворачивает и начинает двигаться на север. Угол, образуемый эклиптикой с небесным экватором, называют наклонением эклиптики; его впервые около 220 года до новой эры точно измерил греческий астроном Эратосфен,

Поэтому эти две параллели широты, как на небесном глобусе, так и на поверхности Земли, называют тропиками. Когда греки производили наблюдения, эклиптика касалась тропика на севере в точке зодиакального созвездия Рака, Поэтому 23º27' северной широты называют тропиком Рака. Эклиитика доходит до тропика юга в созвездии Козерога, поэтому 23º27' южной широты – тропик Козерога,

Район Земли, который лежит между тропиком Рака и тропиком Козерога (экватор проходит вдоль его центра), называют тропической зоной или просто тропиками. Это самая жаркая часть Земли по причинам, которые я ранее объяснил в этой главе.

Во всех точках между тропиками в полдень Солнце находится прямо над головой в два разных дня года. На тропике Рака полуденное Солнце находится над головой только один день в году – 21 июня, в день летнего солнцестояния. На тропике Козерога день, когда оно находится в зените, – 21 декабря, день зимнего солнцестояния. Севернее тропика Рака полуденное Солнце всегда находится к югу от зенита; южнее тропика Козерога оно всегда бывает к северу от зенита.

Когда человек продвигается дальше на север, полуденное Солнце во время зимнего солнцестояния (когда оно занимает самое низкое положение) находится максимально далеко от зенита и максимально близко к южному горизонту. В Нью-Йорке 21 декабря полуденное Солнце находится над южным горизонтом лишь на 26¹/₂º В Лондоне – над южным горизонтом лишь на 14º.

На 66¹/₂º северной широты (линия, которая проходит через Аляску, северную Канаду, Скандинавию и Сибирь) 21 декабря полуденное Солнце достигает южного горизонта и выше не поднимается. Наступает 24-часовой период без светлого времени суток. Если продвигаться дальше на север, период без светлого времени суток становится все длиннее, и на Северном полюсе полярная ночь длится 6 месяцев.

(Фактически наша атмосфера преломляет лучи света – феномен называют рефракцией, что заставляет думать о нахождении Солнца над горизонтом в тот момент, когда оно в действительности ниже его.)

Во время летнего солнцестояния наблюдается обратная ситуация. На 66¹/₂º северной широты 21 июня Солнце никогда не поднимается выше 47º над южным горизонтом; а затем в полночь оно касается северного горизонта и начинает снова подниматься; день не прекращается все 24 часа в сутки. Чем дальше на север, тем дольше период непрекращающегося светлого времени суток во время летнего солнцестояния. И наконец, на Северном полюсе после 6-месячной ночи наступает 6-месячный день.

Землю к северу от линии 66¹/₂º северной широты называют «страной полуночного Солнца», Ее также могут называть «страной полуденной ночи».

То же самое происходит в южных районах Земли, находящихся к югу от 66¹/₂º южной широты, за исключением продолжительных там периодов ночи перед 21 июня и продолжительных периодов дня перед 21 декабря.

Северные районы называют Арктикой по одной интересной при чине. Как я ранее объяснял, при продвижении на север небесный Северный полюс оказывается выше. Это означает, что Полярная звезда и звезды возле нее находятся высоко. Эти звезды образуют несколько созвездий, включая Большую Медведицу и Малую Медведицу, (Полярная звезда – самая яркая звезда Малой Медведицы.)

Путешествие на север означает, что две Медведицы, Большая и Малая, поднимаются в небо и господствуют там.

Так как по-гречески медведь – «арктос», они назвали северные районы «арктикос», и это название дошло до нас как Арктика.

Поэтому линию 66¹/₂º северной широты, которая опоясывает северную часть земного глобуса, называют Северным полярным кругом, а находящийся внутри его район – арктической зоной.

^{Пояса Земли}

Южные районы греки называли «антарктикос», что значит «напротив медведя». Таким образом, линия 66¹/₂º южной широты – Антарктический круг. Район внутри этого круга – антарктическая зона.

Арктическая зона в основном состоит из покрытой льдом волы, а антарктическая зона – почти полностью покрытая льдом суша, континент, который называют Антарктикой.

Между Арктическим кругом и тропиком Рака (между 23¹/₂º и 66¹/₂º северной широты) есть район Земли, который никогда не видит Солнца в зените. Он также никогда не видит Солнца в полночь. Там не так жарко, как в тропиках, и не так холодно, как в Арктике. Эго Северный умеренный пояс. (Слово «умеренный» означает – «избегать чрезмерности».) По аналогии район между Антарктическим кругом и тропиками Козерога – Южный умеренный пояс.

Все эти деления Земли, разница в температуре, климате и продолжительности дня и ночи – последствия наклона земной оси и ее вращения вокруг Солнца.

Теперь мы можем вернуться к определению года и особым трудностям, возникшим в древние времена.

Глава 7.
СОГЛАСОВАНИЕ СОЛНЦА И ЛУНЫ

РОЖДЕНИЕ СОЛНЦА

Я уже сказал, что вавилоняне насчитали 360 дней в году либо из-за ошибки в измерении, либо из-за преднамеренного выбора удобного числа. Я также упомянул, что египтяне посчитали лучше и получили число 365.

В Египте не было времен года, подобных нашим, но у них была пустыня и субтропический климат– Там не было настоящей зимы и дождливого времени года. Погода настолько однообразная, что может показаться невероятным, чтобы народ беспокоился об изменении положения Солнца в течение года. Когда древние египтяне внимательно изучили Солнце, то определили, сколько времени ему понадобится для кругооборота.

Река Нил является единственным источником воды в Египте, только она дала возможность Египту поддерживать его плотность населения в течение последних 6 тысяч лет. Один раз в году на востоке Центральной Африки, где находятся источники

Нила, льют дожди. Воды Нила поднимаются, и в середине июля паводок уносит ее воды в Средиземное море. Египетские земли ненадолго затапливает вода, но, когда она отступает, остается новая жирная плодородная почва.

Египтянам было необходимо знать» когда начинается наводок. Это происходит всегда, когда Солнце находилось в определенной части неба, поэтому египетские астрономы начали изучать Солнце.

Возможно, они открыли еще в 4200 году до новой эры, что в году 365 дней (многие историки сейчас склоняются к дате 2481 год до новой эры). Это было великое открытие, и в этой области нет ничего нового уже более 400 лет.

Значение Солнца как индикатора половодья было очевидным для египтян: они поклонялись ему, как богу. Около 1370 года до новой эры египетский фараон Эхнатон попытался отменить всех старых богов, которых египтяне почитали, кроме Солнца. Он хотел сделать Солнце единственным богом всей Земли* Это была первая из известных попыток установить поклонение единому богу. Но древние египтяне были самыми консервативными из всех известных наций. Они сопротивлялись любому изменению старых устоев, и, когда Эхнатон умер, его новую религию забыли.

Тем не менее, Солнце имело сильное влияние на большую часть северных людей. Светило обеспечивало их не только пищей на год» но приносило избавление ото льда и холода» давало тепло и зеленые растения весны,

С ранних времен первобытные люди Европы знали о движении Солнца. Возможно, каким-то окольным путем они принесли это знание из Египта или выявили сами. Древние комплексы, в том числе Стоунхендж в Англии, изначально были посвящены Солнцу. Можете представить первобытного человека, тревожно наблюдающего за удлинением тени полуденного Солнца, когда дни сокращались, становились длинными и тяжелыми. Вдруг Солнце навсегда исчезнет за горизонтом? Пришел бы мир к обледенению?

Но затем тень переставала расти: наступало зимнее солнцестояние, которое являлось причиной великого торжества. Даже если впереди ждали три месяца зимы, люди знали, что Солнце вернется. Однажды, они точно знали, придет весна.

Даже во времена Римской империи существовало поклонение Солнцу: это был культ Митры. Эта религия уходит корнями в Персию, и ее главной фигурой был бог Митра, который олицетворял Солнце. В его честь во время зимнего солнцестояния устраивали великий праздник.

Христианство также завоевывало популярность. Около 300 года новой эры стали праздновать Рождество в честь рождения Христа. Его христиане отмечали вскоре после зимнего солнцестояния и до сих нор празднуют 25 декабря.

Возможно, одна из причин перемещения начала римского года с 1 марта (близко к периоду весеннего равноденствия) ка 1 января заключалась в том, что последняя дата наступает скоро после зимнего солнцестояния. Если это так, то до сих пор мы начинаем новый год во время рождения Солнца.

НЕДОСТАТКИ ЛУНЫ

Нет сомнений, что древние цивилизации и даже первобытные люди знали о поведении Солнца. Они даже имели довольно ясное представление о длине года. Почти все люди уже знали лунный календарь, в котором каждый месяц начинается с рождением молодого месяца. Это было слишком удобно, чтобы легко от этого отказаться.

О движении Солнца, хотя это и очень важно, могли правильно судить только астрономы, которые умели измерять угол между Солнцем и горизонтом. Но каждый пастух мог собственными глазами видеть изменения Луны. Было трудно убедить обычного человека поменять что-то простое на нечто сложное.

Все же лунный календарь имел серьезные недостатки. Синодический месяц (от молодого месяца до следующего молодого месяца) составляет около 29¹/₂ дней. Так как сложно иметь дело с месяцем продолжительностью в 29¹/₂ дней, то определили продолжительность одного месяца как 29 дней, следующего – 30, затем – 29 и так далее поочередно. Поэтому лунный календарь состоял из 6 месяцев продолжительностью в 29 дней и 6 месяцев продолжительностью в 30 дней. Общая продолжительность составляла 354 дня.

Таким образом, продолжительность лунного года на 11 дней меньше продолжительности солнечного года. (Солнечный год или сезонный год также называют тропическим годом, так как это время с одного зимнего солнцестояния, когда Солнце находится над тропиком Козерога, до следующего зимнего солнцестояния.)

Вы можете подумать: что такое 11 дней по сравнению с 365?

Но это число увеличивается. Спустя два года лунный год становится на 22 дня короче солнечного года. Спустя три года – короче на месяц.

Проблема заключается в том, что времена года строго соответствуют солнечному году. Если вместо этого следовать лунному году, неизбежна проблема. Вначале время посева может быть в марте, а сбор урожая – в октябре. Через три года лунный год теряет месяц, в отличие от солнечного года, то есть в отличие от времен года. Время посева начинается в апреле, а сбор урожая – в ноябре. Еще через три года наблюдается еще одно несоответствие месяцев. Через 16 лет июль и август совпали бы с зимой, а январь и февраль – с летом.

Что делать? Если бы сделали 13 лунных месяцев в году, то имели бы дело с очень неудобным числом, так как 13 нельзя ровно разделить ни на одно число, Кроме того, 13 лунных месяцев составляют 383 дня, что на 18 дней больше солнечного года, а это даже хуже.

Предпринималось несколько попыток решения этой проблемы.

Первое и самое простое решение – не обращать на все это внимания. Древний ассирийский календарь так я поступал: день начинается с заходом Солнца, день и ночь длятся по 12 часов, а продолжительность часа меняется в зависимости от времени года (см, главу 1),

Магометанский год состоит из 12 лунных месяцев продолжительностью в 30 и 29 дней, поочередно сменяющих друг друга. Так как синодический месяц фактически на 44 минуты длиннее 29¹/₂ дней, такой календарь по истечении двух таких месяцев отстает от Луны на 88 минут. Через 12 лунных месяцев (то есть один лунный год) он отстает на 528 минут, что составляет около 8,8 часа.

В 30 лунных лет отставание составляет около 11 дней. Чтобы наверстать это, к 11 из каждых 30 магометанских лет (согласно установленному порядку) добавляют дополнительный лень, и в целом продолжительность года составляет 355 дней.

Такой дополнительный день, цель которого – помочь календарю догнать движение Луны, называют межкалендарным днем, (Вставляют день между двумя днями обычного календаря,)

Но не было сделано никакой попытки, чтобы догнать Солнце. Межкалендарные месяцы существовали до Магомета, но ранние магометане отменили их. Теперь магометанский календарь отставал от Солнца каждый год на 11 дней. Через 33 года он потерял целый год.

Это значит, что времена года проходят через весь календарь каждые 33 года. Это также значит, что какой-то магометанский праздник в один год может быть в холодное время года, а в другой год – в теплое.