В Р Е М Я

С о д е р ж а н и е

Небесные часы 3

Календарь в истории человечества 8

Изменение времени вчера и сегодня 15

Ощущение времени и относительность 19

Небесные часы

Время делят на годы, месяцы, недели, сутки, часы, секунды. Историки отсчитывают время столетиями, геологи - миллионами лет. Но лишь три единицы времени связаны с небесными явлениями, это - год, месяц, сутки. Для живых существ, обитающих на Земле, особенно важна смена дня и ночи. Уже пещерный человек знал, что от восхода до захода Солнца либо между двумя моментами стояния Солнца в зените проходит примерно одинаковое время, и называли его
«сутками». Еще в древности наши предки заметили, что Луна не каждую ночь выглядит одинаково и что она время от времени вовсе исчезает с неба. Иногда она превращается в тонкий серп, а потом снова становится круглой, Между двумя такими полнолуниями проходит около 30 дней. Это обстоятельство также было известно в течение многих тысячелетий и послужило основой для введения еще одной важной, связанной с природными явлениями единицы времени - месяца. Очень скоро люди поняли, что примерно через каждые 365 дней повторяются жизненно важные явления природы, такие, как таяние снегов на севере или разлив Нила в Египте, и что эти процессы связаны с регулярным самым низким или самым высоким стоянием Солнца. Всегда одинаковое время - год - проходило от начала одной весны до начала другой. Однако еще многие тысячелетия люди еще плохо представляли себе, что действительно происходит на небе каждый год, месяц или каждый день.

Раньше люди предполагали, что Солнце за сутки оборачивается вокруг
Земли. Многие верили в бога Солнца, который ранним утром появляется на востоке, проезжает на своей колеснице по небу, а вечером, устав, исчезает на западе. На самом же деле Солнце вовсе не восходит и не заходит. День и ночь - результат вращения Земли. Земля за 24 часа поворачивается вокруг самой себя, точнее, вокруг своей оси - условной линии между Северным и
Южным полюсами. По этому любая страна обязательно оказывается то на солнечной, то на ночной стороне планеты. Утром вместе с землёй мы поворачиваемся на встречу Солнцу, пока оно не появится на восточном горизонте. Тут-то мы и говорим: «Солнце взошло». Вечером движение Земли поворачивает нас прочь от Солнца, пока оно не «зайдёт». Период от одного восхода Солнца до другого мы называем «сутками», которые состоят из светлого дня и тёмной ночи. Но не редко говоря «день», мы имеем ввиду сутки, хотя это и не совсем точно. На пример, узнав, что «прошло два дня», вы не знаете наверняка, прошло ли двое полных суток или только два дневных и одно ночное время. По этому там, где требуется точность, никогда слово
«сутки» не заменяют словом «день».

Земля не только вращается вокруг своей оси, она обращается также по большой эллиптической орбите вокруг Солнца. Время, необходимое Земле, чтобы совершить этот оборот, называют годом. Год длится 365 1/4 дня. Скорость обращения Земли по орбите составляет почти 30 км. в секунду, это более 100
000 километров в час. Диаметр ее орбиты - 300 млн. км. Другими словами, наш
«космический корабль» Земля в год пробегает почти 1 млрд. км. Нам же кажется, что Солнце в течение года перемещается на небе по кругу, проходящему через 12 созвездий. 1 января, например, оно в созвездии
Стрельца, которое ночью нельзя увидеть, потому что все его звезды расположены на небе рядом с Солнцем. Если говорить точно, то полное обращение Земли вокруг Солнца занимает 365,2564 среднего дня. Этот отрезок времени - сидерический, или звездный, год. Время от одного начала весны до другого по астрономическим причинам устанавливают чуть более коротким (на
20 мин. 24 сек.), его называют тропическим годом, и календарь должен точно соответствовать тропическому году.

Земная ось расположена не вертикально относительно земной орбиты, она несколько наклонена. Это и служит причиной перемены времени года. Летом
Северное полушарие обращено к Солнцу, поэтому у нас много света, длинные дни, тепло; в полдень Солнце высоко стоит на небе. Зато зимой нам не везет:
Северное полушарие отвернулось от Солнца, дни в это время короткие, температуры низкие. Когда у нам на севере зима, в южной части земного шара лето. Дети Южной Америки и Австралии в рождественские каникулы ходят на пляж. Выше всего Солнце стоит на небе в день летнего солнцестояния - 21 и
22 июня, однако самые теплые месяцы - июль и август, потому что океаны, воздух и земля прогреваются медленно, и самые высокие температуры отмечаются уже после того, как Солнце прошло верхнюю точку.

Наша Земля не одинока, вокруг нее кружится Луна. Давным-давно люди заметили, что этот спутник Земли каждый день появляется на другом участке неба и меняет свою форму. Если позади Луны сияет Солнце, то она не видна.
Это - новолуние. Если же Луна противостоит Солнцу, то обращенная к нам ее половина освещена целиком. Такое положение называют полной Луной. Время между двумя новолуниями или двумя полнолуниями составляет почти 29 с половиной дней и называется синодическим месяцем. Этот древний месяц продолжает играть свою роль еще во многих календарях, от него пошли наши месяцы, длина которых, правда, может составлять 28, 29, 30 или 31 день, чтобы можно было поделить год на части. Точная длина синодического месяца составляет 29,530589 дня.

На небе не происходит каких-либо заметных событий, которые повторялись бы каждые 7 дней. В то же время можно отметить, что между первым появлением Луны, после новолуния, и первой четвертью прибывающей
Луны проходит ровно 7 дней. То же касается и времени между четвертью и полной Луной. От полной Луны до последней четверти так же проходит ровно неделя. Еще 7 дней проходит от момента последней четверти Луны до ее полного исчезновения (новолуния). Некоторые ученые полагают, что именно эти явления способствовали введению такого понятия, как неделя. Однако вероятнее, что 7 дней недели связаны с названиями семи «планет», которые были известны древним. К небесным телам, или планетам, тогда причисляли и
Солнце, и Луну вместе с истинными планетами (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн). Таким образом, были известны 7 «планет», именами которых называли 7 дней, объединенных в более крупную единицу времени - неделю.
Недаром название дней недель связаны с именами планет в разных языках.
Например, «зонтаг» - солнечный день (воскресенье) и «монтаг» - лунный день
(понедельник) в немецком языке, «марди» - день Марса (вторник) во французском, и далее там же «меркрёди», «жёди» и «вандрёди» (день Меркурия, день Юпитера, день Венеры). Английское слово «сатёрди» - суббота - связано с именем Сатурна. В английском и немецком языках на место римских богов приходят германские : вместо Юпитера бог Донар («доннерстаг» - четверг), а вместо Венеры - Фрея («фрайтаг» - пятница).

Деление времени на годы, месяцы и дни возникло, как мы убедились из астрономических наблюдений. Однако дальнейшее деление времени на часы, минуты и секунды, напротив, совершенно произвольно, да к тому же и не очень практично, поскольку не соответствует нашей десятичной системе измерения.
Если для нас не представляет никакого труда переводить рубли в копейки, то для перевода дней в часы и минуты требуется уже определенная математическая работа. Как известно, в сутках 2 раза по 12, т.е. всего 24 часа, в часе 60 минут, в минуте 60 секунд. В основу такого счета были положены священные для жителей древнего Вавилона числа 12 и 60, их сейчас используют для деления циферблата часов. Но если для вавилонян такое деление суток на часы было уже привычным, то понятие минута и секунда были введены в обиход позднее, уже в новое время.

Сутки - отрезок времени между двумя моментами самого высокого положения Солнца на небе. Когда Солнце занимает самую высокую точку в южной части небосвода, мы говорим: «Истинное местное время 12 часов». Земля вращается вокруг оси равномерно. Суточное движение Солнца по небосводу тоже выглядело бы равномерным, если бы не годичное обращение Земли по орбите вокруг Солнца. Это движение Земли неравномерное, да и ось орбиты не совпадает по направлению с осью Земли. В результате истинные солнечные сутки различаются по продолжительности, а это неудобно. Астрономы придумали мнимое «среднее Солнце», которое равномерно движется по небу и несколько раз в году его положение на небе совпадает с истинным Солнцем, а в остальные дни его можно рассчитать. Когда выдуманное Солнце стоит над южной точкой, это соответствует 12 часам среднего местного времени. Разность между средним и истинным местным временем - уравнение времени. Его значение меняется в течение года и составляет от -14,3 до +16,3 минуты.

Если в Санкт-Петербурге Солнце стоит в самой верхней точке, то в
Москве оно уже прошло ее, а в Калининграде оно дойдет до этой точки только спустя несколько минут. Часы, показывающие среднее местное время. Чтобы во всех странах Средней Европы иметь одно и то же время, договорились, что среднее местное время во всей Средней Европе будет ориентироваться на время, которое показывает часы на 15-м градусе восточной долготы. Это время называют среднеевропейским временем. Есть еще западноевропейское время - мировое время, соответствующее среднему местному времени для 0 градусов долготы. Если среднеевропейское время составляет 12 часов, то мировое время на этот момент - 11 часов. Поскольку Солнце кажется нам движущимся с востока на запад, то в Берлине оно занимает высшую точку на небе раньше, чем в Лондоне, который лежит западнее Берлина. Всего есть 24 часовых пояса, которые не всегда точно соответствуют долготе, приспосабливаясь к государственным границам. В больших странах имеется несколько часовых поясов: в США - 6, а в России - целых 11! По Тихому океану пролегает линия перемены даты. Если ее пересечь в среду, перемещаясь с запада на восток, то попадешь во вторник, поскольку по другую сторону от этой линии среда еще не началась.

С конца марта до конца сентября к среднеевропейскому времени добавляют еще 1 час. В этом случае получают среднеевропейское летнее время.
Его ввели для экономии энергии. Вечера в это время года долго остаются светлыми, свет можно включать позднее. Летнее время очень популярно у туристов, садоводов, людей, занимающихся спортом. С другой стороны, переставлять стрелки часов два раза в год не каждому нравится, да и для налогоплательщиков накладно. Утверждают, что летнее время приносит экологическую пользу, но это спорный момент, ведь чем дольше длится день, тем больше люди пользуются машинами, загрязняющими среду обитания выхлопными газами. Летнее время вводится во многих странах. В США, например, часы переводятся на зимнее время только в октябре, что очень неудобно для путешественников, прилетающих из Европы, где стрелки часов переводят в конце сентября.

Двадцатичетырехчасовой солнечный день длится несколько долше, чем время, за которое Земля успевает повернуться вокруг своей оси. Чтобы понять это, представим себе, что яркая звезда и Солнце оказались бы одновременно точно на юге. Вращение Земли завершается, когда звезда снова оказывается на юге. А Солнце за это время лишь немного продвинулось по небу. Другими словами, Земля должна еще немного повернуться, пока Солнце не окажется точно на юге. Время между двумя точками самого высокого стояния звезды на юге называют звездными сутками, а немного более длинный промежуток времени между двумя максимальными точками стояния Солнца - солнечными сутками.
Средние солнечные сутки, отнесенные к придуманному среднему солнцу, на 3 мин. 56,55 сек. длиннее звездных суток. Наше время соизмеряется с Солнцем, которое задает ритм нашей жизни как дневное светило. Однако, для астрономов не менее важно звездное время. Когда так называемая точка весеннего равноденствия находится на юге или на меридиане, звездное время составляет
0 часов. Это та точка на небе, в которой Солнце находится в начале весны.
Звездные сутки равняются 0,99727 солнечных суток, средние солнечные сутки составляют 1,00274 звездных суток, т.е. они несколько длиннее, чем период вращения Земли вокруг своей оси.

Земная ось не всегда сохраняет свое направление. За 26 тыс. Лет она делает колебательные движения - прецессию. Земля представляет собой как бы гигантский волчок. Солнце и Луна пытаются выпрямить этот косо установленный волчок, а земля считает это вмешательством в свои внутренние дела и реагирует на это колебательными движениями. За 26 000 лет, составляющих период прецессии ось Земли, двигаясь по конусу, занимает различные направления. Поэтому Полярная звезда не всегда выполняет свою роль указателя севера, а в Европе в прошлом можно было видеть звезды, которые теперь находятся ниже линии горизонта, например Южный Крест. Еще более фантастичным оказывается тот факт, что наша солнечная система вращается вместе с Галактикой - системой Млечного Пути. Так же как Луна вращается вокруг Земли, а Земля - вокруг Солнца, наша солнечная система вращается вокруг центра галактики, на что уходит 220 млн. лет. Это самый продолжительный, с точностью установленный временной период. Кстати, наше
Солнце такое старое, что оно проделало этот путь уже раз двадцать.

Календарь в истории человечества

Календарь - перечень дней года, разбитый на недели и месяцы. В более общем смысле понятие «календарь» означает всю систему исчисления времени.
По латыни «календы» - это первые дни месяцев, которые в Древнем Риме публично объявляли глашатаи. Постепенно календари стали неотъемлемой частью повседневной жизни. Но уже в древности и в средневековье они играли большую роль, в особенности когда речь шла о том, чтобы определять даты религиозных праздников, таких, как, например, Пасха, или начинать сев. Календари имеют в наши дни самую разнообразную форму. Наиболее известны карманный и отрывной календари. Но и наручные часы стали выполнять функцию календаря.
Различные электронные часы указывают точную дату, даже учитывая високосные годы.

Вероятно, первые предшественники календаря появились уже 30 тысяч лет назад. Найдены древние обломки костей с зарубками, которые многие ученые считают обозначением дней или каких-то более продолжительных отрезков времени.

Древние египтяне заметили, что ярчайшая из неподвижных звезд - Сириус, после того как скроется за Солнцем, вновь появляется на утреннем небе, и это повторяется через каждые 365 дней. Появление Сириуса довольно точно совпадало по времени с ежегодным разливом Нила. Для нас здесь важно то, что астрономическое событие, которое называют гелиактическим восходом Сириуса, в соответствии с обращением Земли вокруг Солнца, происходит каждые 365 дней. Солнце всегда в это время располагается рядом с Сириусом, и звезду в этом случае не видно. Через несколько недель Солнце отходит от Сириуса настолько, что звезда делается видимой. И это происходит ежегодно с большой регулярностью - каждые 365 дней. Таким образом уже давно был открыт солнечный год с длительностью 365 дней, на основании которого египтяне построили свой календарь.

Древние жители Вавилона также имели свои календари, основанные на астрономических наблюдениях. Они могли точно рассчитывать затмения и расположение планет относительно друг друга.

Гигантский календарь представляют собой также каменные кольца
Стонхенджа в Южной Англии. Соединяющие различные каменные блоки линии указывают на важнейшие точки восхода и захода Солнца и Луны. Главный круг из камней, некоторые из которых еще сохранились, имел 29 больших ворот и небольшую арку, т.е. 29 с половиной входов. Это соответствовало 29 с половиной дням синодического месяца - времени от одного полнолуния до другого. То же можно сказать об окружностях из ямок, которые окаймляют все это циклопическое сооружение. Во внутренней окружности 29, во внешней - 30 ямок, в среднем, таким образом, 29 с половиной ямок - 29,5 дня лунного месяца. Наш сегодняшний календарь с 12 месяцами различной продолжительности
- «дитя» римского календаря.