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

НАЧАЛО С СЕРЕДИНЫ

Когда начали использовать 24-часовой день, возник волрос: когда начать и закончить день. День начинается с восходом Солнца, а ночь — с закатом. Первой тенденцией, естественно, было начинать 24-часовой день с восхода Солнца или с заката.

Египтяне начинали комбинацию дня и ночи с восхода Солнца, а иудеи — с заката. Даже сегодня еврейские праздники Рош-а-Шан (Новый год) и Йом Кинпур (День искупления грехов) начинаются с восхода Солнца и заканчиваются на закате. Период, наступающий после заката Солнца, с которого начинается праздник, называют «Ерев Рош-а-Шан» или «Ерев Йом Киппур». Слово «ерев» означает «вечер», поэтому «Ерев Йом Кигтур» означает «вечер Йом Киппур.

Эту привычку перенесли и на христианские праздники, когда мы говорим о «кануне Рождества» и «кануне Нового года».

Начало дня с восхода Солнца или заката имеет определенные недостатки. Во-первых, восход Солнца и закат наступают в разное время в разные времена года. В начале зимы в Нью-Йорке восход Солнца наступает намного позже, чем в начале лета. Когда мы просыпаемся в декабре, на улице все еще темно, и темнеет уже до наступления ужина. А когда просыпаемся в июле, Солнце находится в небе уже несколько часов и остается там еще долго после ужина.

В течение всей зимы и весны Солнце всходит все раньше и заходит все позже: время от одного восхода до другого составляет чуть более 24 часов. Летом и осенью все происходит наоборот, и время от одного восхода Солнца до следующего восхода (или от заката до заката) составляет менее 24 часов.

Все эти изменения не столь важны для сельского хозяйства, где работа всегда должна проводиться в соответствии с «работой» Солнца. Но городам с искусственной жизнью требовалось что-то более постоянное».

«Чем-то более постоянным» является время, когда Солнце находится прямо над головой. Если ориентироваться по клепсидре, между периодами времени, когда Солнце оказывается над головой независимо от времени года, почти всегда проходит 24 часа. Если Солнце поднималось раньше, оно позже садилось (или наоборот), поэтому оказывалось на середине своего путешествия почти в одно и то же время.

Впоследствии оказалось более практичным начинать отсчет от полудня, это было сделано во времена римлян.. Спустя час после полудня наступал 1 час, спустя 2 часа — 2 часа к так далее. Когда истекали 12 часов, наступала полночь. Затем все начиналось снова. Спустя час после полуночи снова наступал 1 час, и это продолжалось до полудня, 12 часов.

Латинское слово для «полудня» — «меридиан». Поэтому о времени в полдень говорят как о «12-м меридиане», что обозначается аббревиатурой «12 м». Часы после полудня от 1 до 12 называют «пост меридианом» (латинское название для времени суток «после полудня»). Это обозначают аббревиатурой «p.m.». Часы до полудня от 1 до 12 соответственно называют «анте меридиан» (латинское название для времени суток «до полудня»). Это обозначают аббревиатурой «a.m.».

Таким образом, мы можем различать 3 часа светлого времени суток и 3 часа темного времени суток. Первое обозначают как 3 р.м., а второе — 3 а.м.

День продолжительностью в 24 часа может начаться в 12 м, (полдень) либо в 12 р.м. (полночь). Если начинать день в полдень, как было в Древнем Египте, рабочий день прервался бы на половине. Дело, законченное в часы а.м., датировалось бы, например, 5 марта, а дело, законченное в часы р.м., датировалось бы 6 марта. Не было бы конца путанице.

Поэтому кажется логичным. Начинать день в полночь, когда все (или почти все) безмятежно спят и ни о чем не думают. Вы просыпаетесь в новом дне и живете в этом дне до наступления времени сна.

Астрономы, которые работают ночью (и спят, вероятно, днем), считали удобным по тем же причинам начинать день в полдень. Это так называемое астрономическое время, которое на полдня отстает от обычного времени. Таким образом, 5 июня 3 а.м. по обычному времени представляют 15 часов по астрономическому времени. Но после 1925 года астрономы перешли на полночное начало и сейчас живут в ногу с остальным миром.

ДЕЛЕНИЕ НЕБА

Сейчас в хронометрии важно учитывать момент, когда Солнце находится прямо над головой (или в зените). Вавилоняне пытались точно определить местоположение небесных тел в небе, и, чтобы помочь себе в этом, они разделили небо воображаемыми линиями, идущими с севера на юг. Весь свод неба разделили 360 такими линиями, находящимися на одинаковом расстоянии одна от другой. (Почему 360? Я расскажу об этом дальше.)

Разделившие небо линии похожи на ряд спускающихся вниз ступенек, тянущихся от зенита к горизонту. Эти 360 делений неба называют латинским словом градусы,> что значит «ступеньки вниз». Со времени вавилонян привыкли делить все круги и сферы на 360 градусов.

Другие типы делений можно также назвать градусами: например, градусы температуры на термометре. Делящие круг или сферу градусы отличаются от других типов градусов тем, что их называют угловыми градусами («угол» это часть кривизны круга).

Расстояние, равное половине любого круга или сферы, например от горизонта до горизонта вдоль огромной небесной сферы, составляет 180 градусов. Расстояние от горизонта до зенита составляет половину, то есть 90 градусов.

Каждый градус разделен на 60 угловых минут («угловая» отличается от временной минуты), и каждая минута делится на 60 угловых секунд. Здесь снова находим подтверждение использования вавилонянами шестидесятеричной системы.

Сначала считали, что Солнце находится в зените (полдень), когда тень на солнечных часах была самой короткой. Это был не совсем точный способ определения. В 1731 году англичанин Джон Хадли изобрел прибор, способный более точно определить местонахождение Солнца. Сейчас его называют секстантом, он может измерять шестую часть круга (слово «секстант» произошло от латинского слова, означающего «шесть») и разделен на 120 делений, каждое из которых является половиной градуса.

Секстант оснащен двумя зеркалами, одно из которых используют для наблюдения за горизонтом. (Он работает лучше на море, где нет холмов, деревьев или домов, закрывающих горизонт.) Второе зеркало используют для наблюдения за Солнцем. Угол между двумя зеркалами, когда совмещают светило и линию горизонта, является половиной угла, на который Солнце поднимается над горизонтом. (Почему половину? Это следует из оптических законов отражения света.)

Если секстант показывает, что Солнце находится в точке 90 градусов над горизонтом — это полдень.

Воображаемая северо-южная линия, которая проходит через зенит неба, находится в 90 градусах от горизонта и может определяться но полуденному Солнцу. Эту линию называют меридианом. Сравнивая часы с результатами измерений секстанта, человек может определить время, когда Солнце «пересекает меридиан». Часы можно отрегулировать, если они спешат или отстают.

Но современные временные интервалы стали так точны, что вместо этого мы урегулируем» Солнце, По причинам, о которых я расскажу позже, время между двумя последовательными зенитами не равно 24 часам. Солнце может отставать или спешить, проходя зенит на 15 минут раньше, в 11:45 а.м., или позже, в 12:15 р.м.

Значит ли это, что вращение Земли неравномерное?

Чтобы понять это, мы должны помнить, что Солнце не единственный объект, который поднимается, пересекает меридиан и садится. Другие небесные тела тоже делают это.

Предположим, вместо Солнца вы каждую ночь наблюдаете за какой-то звездой и отмечаете время, когда она пересекает меридиан. Вы увидите, что последовательные пересечения происходят с равными интервалами.

Звезда, в отличие от Солнца, движется равномерно.

Время между двумя последовательными пересечениями меридиана звездой называют звездными сутками₊ Исходя из того факта, что звездный день стабилен, мы можем заключить, что Земля вращается равномерно. Странное поведение Солнца объясняется не какой-либо неравномерностью в ращения Земли, а другими ее движениями, о которых я еще расскажу.

Время между двумя последовательными пересечениями меридиана Солнцем называют солнечными сутками. Поскольку солнечный день изо дня в день немного меняется, что обусловлено более ранним восходом Солнца или его «опозданием», обычно используют среднее значение продолжительности солнечного дня за весь год. Это называют средними солнечными сутками (в этом смысле слово «средние» означает «усредненные») или календарными сутками.

Поэтому среднее Солнце — воображаемое Солнце, которое вращается вокруг Земли так равномерно, как звезда. Полдень наступает, когда среднее Солнце, а не настоящее, пересекает меридиан.

Время, основанное на среднем Солнце, называют средним временем. Время, основанное на настоящем Солнце, — истинным временем. Таким образом, в каждом дне есть средний полдень, когда среднее Солнце пересекает меридиан, и истинный полдень, когда это совершает настоящее Солнце, Эти два полудня могут отличаться на 15 минут, но четыре раза в год они совпадают, Разницу между средним и истинным полуднем, так как она меняется изо дня в день, называют уравнением времени.

Вы можете подумать, что средний солнечный день с уравненными отклонениями движения Солнца равен по продолжительности звездным суткам, но это не так. Продолжительность среднего солнечного дня составляет ровно 24 часа с точностью до секунды. Звездные сутки, как показывают современные измерения времени, почти на 4 минуты короче. Чтобы быть точным, они составляют 23 часа 56 минут 4,09 секунды.

Позже я вернусь к этой разнице между звездными сутками и средним солнечным днем, поскольку это важно.

ДЕЛЕНИЕ ЗЕМЛИ

Многие древние греческие философы считали, что Земля круглая. Некоторые карты мира, которые они рисовали, были разделены северо-южными линиями, похожими на те, которые рисовали вавилоняне на небесном своде.

Для жителя Афин северо-южная линия на небе, проходившая через зенит, находилась на поверхности Земли прямо над северо-южной линией, которая проходила через Афины.

Для жителя Рима это была линия через Рим, Все северо-южные линии, изображенные на карте Земли, называют меридианами. Древние предпочитали говорить о «меридиане Афин», «меридиане Рима» и так далее. Но путешественникам, особенно тем, которые плыли морем, не видя обычных наземных ориентиров, необходимо было что-то систематическое.

Поэтому было вполне естественным разделить сферу Земли на 360 меридианов, каждый из которых составляет 1 градус (но вавилонской системе). Затем каждый градус разделили на 60 минут и каждую минуту на 60 секунд.

Если посмотрите на глобус, то увидите меридианы с севера на юг, сходящиеся на Северном и Южном полюсах. Обозначен не каждый градус во избежание излишнего нагромождения. Их обычно указывают через 10 градусов. Заметьте, что они «делят» Землю на части, напоминающие дольки мандарина.

Возникает вопрос: где точно провести меридиан? Их, конечно, можно провести в любом месте. Греческий географ мог начать проводить меридиан через Афины, а затем вести их на восток и запад. Римский географ мог начать с меридиана Рима. Американский географ — с меридиана Таймс-сквер в Нью-Йорке.

Недопустимо, чтобы люди беспокоились лишь о маленьких районах около их собственных главных городов. Недопустима ситуация, чтобы в море корабли многих наций пытались следить только за своим точным местонахождением. Если один корабль использует итальянскую систему с началом в Риме. а другой — американскую с началом в Нью-Йорке, то не будет конца путанице. Один корабль, сообщивший свое местонахождение другому в ожидании спасения, будет ждать, пока его спаситель вычислит местонахождение копавшего в беду но своей собственной системе.

Ко времени, когда путешествие по океану стало обычным делом, приняли единую систему, которой пользовался весь мир. Это было неизбежно.

Такая система была принята на вашингтонской конференции по вопросу меридианов, состоявшейся в 1884 году, В то время Великобритания была самой могущественной нацией в мире и имела самый большой военно-морской и торговый флоты. Среди всех наций она была более всего заинтересована в упорядочении мореплавания, поэтому приняли ее стандарты. Британцы считали свои меридианы из астрономической станции в Гринвиче (район Лондона), и Гринвичский меридиан называют нулевым меридианом.

Меридианы измеряют восточно-западное расположение точек на поверхности Земли, Восточно-западное расположение называют долготой, так как меридианы» которые тянутся с севера на юг, пересекают карты вдоль. (На картах обычно север изображают сверху, а юг — внизу.)

Таким образом, нулевой меридиан обозначают 0 градусов долготы. (Слово «градусы» обозначают маленьким нулем сверху справа от числа, поэтому пулевой меридиан обозначают как 0º долготы.)

Градусы можно отмечать с запада или востока, отсчитывая до 360. Но стало привычным отсчитывать их сразу в обоих направлениях, Меридианы к западу от Лондона (по направлению к Америке) обозначают западную долготу, а меридианы к востоку от Лондона (по направлению к Азии) обозначают восточную долготу.

Таким образом, может быть 75° западной долготы (которые проходят через штат Нью-Йорк) и 75º восточной долготы (которые проходят через Индию). Все точки на 75º западной долготы имеют координату 75 градусов к западу от Гринвича; все точки на 75º восточной долготы — 75 градусов к востоку.

Две группы меридианов уходят к востоку и западу, пока, наконец, не встретятся в меридиане, находящемся точно напротив нулевого меридиана. Этот последний меридиан отмечает 180°, причем, как и 0º, не имеет ни восточной, ни западной долготы.

Меридиан 180º проходит через край Восточной Сибири и затем вниз вдоль Тихого океана, едва касаясь суши. Это, как мы скоро увидим, хорошо.

Польза меридиана, что касается хронометрии, следующая: время суток на поверхности Земли меняется от точки к точке, и меридианы помогают Нам не извратить истицу, Но об этом в следующей главе.