Хронологія астрономії. Астрономічні основи календаря
Доба як одна з основних одиниць виміру часу. Обертання Землі і видимий рух зоряного неба.
Основна величина для вимірювання часу пов'язана з періодом повного обороту земної кулі навколо своєї осі. До недавнього часу вважалося, що Земля обертається відбувається абсолютно рівномірно. Однак зараз в цьому обертанні було виявлено окремі нерівномірності, але вони настільки малі, що не мають значення для побудови календаря. Перебуваючи на поверхні Землі і беручи участь разом з нею в її обертальному русі, ми не відчуваємо його. Про обертання земної кулі навколо осі ми судимо лише по тим видимим явищам, які з ним пов'язані. Наслідком добового обертання Землі є, наприклад, видимий рух небесного зводу з усіма що знаходяться на ньому світилами: зірками, планетами, Сонцем, Місяцем і т. Д. В наші дні для визначення тривалості одного обороту земної кулі можна скористатися - спеціальним телескопом - пасажним інструментом, оптична вісь труби якого обертається строго в одній площині - площині меридіана даного місця, що проходить через точки півдня і півночі. Перетин зіркою меридіана називається верхньою кульмінацією.
Проміжок часу між двома послідовними верхніми кульмінаціями зірки називається зоряними цілодобово. Більш точне визначення зоряної доби таке: це проміжок часу між двома послідовними верхніми кульмінаціями точки весняного рівнодення. Вони являють собою одну з основних одиниць виміру часу, так як тривалість їх залишається незмінною. Зоряна доба діляться на 24 зоряних години, кожну годину - на 60 зоряних хвилин, кожна хвилина - на 60 зоряних секунд. Зоряний годинник, хвилини і секунди відраховуються на зіркових годинах, які є в кожної астрономічної обсерваторії і завжди показують зоряний час.
Користуватися в повсякденному житті таким годинником незручно, так як один і той же зоряний час протягом року припадає на різний час сонячних діб. Життя природи, а разом з нею вся трудова діяльність людей, пов'язана не з рухом зірок, а зі зміною дня і ночі, т. Е. З добовим рухом Сонця. Тому в повсякденному житті ми користуємося не зоряні часом, а сонячним. Поняття сонячного часу значно складніше поняття зоряного часу. Перш за все треба чітко уявити собі видимий рух Сонця.
Видиме річний рух Сонця. Екліптика.
Видиме переміщення Сонця по зодіакальним сузір'ям:
Риби, Овен, Телець, Близнюки, Рак, Лев, Діва, Терези, Скорпіон, Стрілець, Козеріг і Водолій. (Строго кажучи, Сонце проходить і через 13-е сузір'я - Змієносець. Це сузір'я було б навіть більш правильно вважати зодіакальним, ніж таке сузір'я, як Скорпіон, в якому Сонце перебуває менш тривалий час, ніж в кожному з решти сузір'їв.) Ці сузір'я , названі зодіакальними, своє загальне назва отримали від грецького слова «зоон» - тварина, так як багато хто з них ще в глибоку давнину були названі іменами тварин.
Переміщення північного полюса світу серед зірок за 26 000 років. Однак точка весняного рівнодення не зберігається незмінного положення на небесній сфері. Її переміщення, відкрите ще у II ст. до н. е. грецьким вченим Гиппархом, отримало назву прецесії, т. е. попереджання рівнодення. Воно викликається наступною причиною. Земля має форми не кулі, а сфероида, сплюснутого біля полюсів. На різні частини сфероидальной Землі по-різному діють сили тяжіння від Сонця і Місяця. Ці сили призводять до того, що при одночасному обертанні Землі та рух її навколо Сонця вісь обертання Землі описує конус близько перпендикуляра до площини орбіти. Внаслідок цього полюси світу переміщаються серед зірок по малому колу з центром в полюсі екліптики, перебуваючи від нього на відстані близько 231/2 °
Внаслідок прецесії точка весняного рівнодення переміщається уздовж екліптики на захід, т. Е. Назустріч видимому руху Сонця, на величину 50 ", 3 в рік. Тому повне коло вона зробить приблизно за 26 000 років. З цієї ж причини північний полюс світу, що знаходиться в наш час поблизу Полярної зірки, 4000 років тому знаходився поблизу Дракона, а через 12 000 років буде поблизу Веги (a Ліри).
Сонячна доба і сонячний час.
Справжні сонячні добу. Якщо за допомогою пасажного інструменту спостерігати не зірки, а Сонце і щодня відзначати час проходження центру сонячного диска через меридіан, т. Е. Момент його верхньої кульмінації, то можна виявити, що проміжок часу між двома верхніми кульмінаціями центру сонячного диска, який називається істинними сонячними цілодобово, завжди виявляється довшим зоряної доби в середньому на 3 хв. 56 сек. або приблизно на 4 хв. Це відбувається від того, що Земля, обертаючись навколо Сонця, робить повний оборот навколо нього протягом року, т. Е. Приблизно за 365 з чвертю діб. Відображаючи цей рух Землі, Сонце за одну добу переміщається приблизно на 1/365 свого річного шляху, або на величину близько одного градуса, що відповідає чотирьом хвилинам часу.
Середні сонячні добу. Внаслідок нерівномірності істинних сонячних діб користуватися ними в якості одиниці для вимірювання часу незручно. Про це добре знали близько трьохсот років тому паризькі годинникарі, коли писали па своєму цеховому гербі: «Сонце показує час оманливе». Всі наші годинник - наручний, стінні, кишенькові та інші - відрегульовані не по руху істинного Сонця, а по руху уявної точки, яка протягом року робить один повний оберт навколо Землі за такий же час, як і Сонце, але переміщається при цьому по небесному екватору і абсолютно рівномірно. Називається така точка середнім сонцем.
Момент проходження середнього сонця через меридіан називають середнім полуднем, а проміжок часу між двома послідовними середніми півдня - середніми сонячними цілодобово. Тривалість їх завжди однакова. Їх ділять на 24 години, щогодини середнього сонячного часу в свою чергу ділиться на 60 хвилин, а кожна хвилина - на 60 секунд середнього сонячного часу. Саме середня сонячна доба, а не зоряні добу є однією з основних одиниць виміру часу, покладеної в основу сучасного календаря. Різниця між середнім сонячним часом і істинним часом в один і той же момент називається рівнянням часу.
Астрономічні основи календаря.
Ми знаємо, що в основі будь-якого календаря лежать астрономічні явища: зміна дня і ночі, зміна місячних фаз і зміна пір року. Ці явища дають три основні одиниці вимірювання часу, що лежать в основі будь-якої календарної системи, а саме: сонячні добу, місячний місяць і сонячний рік. Беручи середня сонячна доба за величину постійну, встановимо тривалість місячного місяця і сонячного року. Протягом всієї історії астрономії тривалість цих одиниць виміру часу весь час уточнялась.Сінодіческій місяць. В основі місячних календарів лежить синодичний місяць - проміжок часу між двома послідовними однаковими фазами Місяця. Спочатку, як уже відомо, він визначався в 30 діб. Пізніше було встановлено, що в місячному місяці 29,5 діб. В даний час середня тривалість синодичний місяці приймається рівною 29,530588 середніх сонячних діб, або 29 діб 12 години 44 хвилин 2,8 секунди середнього сонячного времені.Тропіческій рік. Виключно важливе значення мало поступове уточнення тривалості сонячного року. У перших календарних системах рік містив 360 діб. Стародавні єгиптяни і китайці близько п'яти тисяч років тому визначили довжину сонячного року в 365 діб, а за кілька століть до нашої ери як в Єгипті, так і в Китаї тривалість року була встановлена в 365,25суток.
Т == - 365 день 5 год. 48 хв. 45,9747 сек. або Т = 365,242199 діб.
Для календарних цілей така висока точність не потрібно. Тому, округляючи до п'ятого десяткового знака, отримаємо:
Т == 365,24220 діб.
Таке округлення величини тропічного року дає помилку в одну добу за 100 000 років. Тому прийнята нами величина цілком може бути покладена в основу всіх календарних розрахунків. Отже, ні синодичний місяць, ні тропічний рік не містять цілого числа середніх сонячних діб і, отже, всі ці три величини несумірні. Це означає, що неможливо досить просто висловити одну з цих величин через іншу, т. Е. Не можна підібрати деяке ціле число сонячних років, в яких містилося б ціле число місячних місяців і ціле число середньої сонячної доби. Саме цим пояснюється вся складність календарної проблеми і вся та плутанина, яка протягом багатьох тисячоліть панувала в питанні числення великих проміжків часу.
Три роду календарів.
Прагнення хоча б до деякої міри узгодити між собою добу, місяць і рік призвело до того, що в різні епохи були створені три роди календарів: сонячні, засновані на русі Сонця, в яких прагнули узгодити між собою добу і рік; місячні (засновані па русі Місяця) метою яких було узгодження доби і місячного місяця; нарешті, місячно-сонячні, в яких були зроблені спроби узгодити між собою всі три одиниці часу.
В даний час майже всі країни світу користуються сонячним календарем. Місячний календар відігравав велику роль в древніх релігіях. Він зберігся і до теперішнього часу в деяких східних країнах, які сповідують мусульманську релігію. У ньому місяці мають по 29 і 30 днів, причому кількість днів змінюється з таким розрахунком, щоб перше число кожного наступного місяця збігалося з появи на небі «нового місяця». Роки місячного календаря містять поперемінно 354 і 355 днів. Таким чином, місячний рік на 10-12 днів коротше сонячного року.
Місячно-сонячний календар застосовується в єврейській релігії для розрахунку релігійних свят, а також в державі Ізраїль. Він відрізняється особливою складністю. Рік в ньому містить 12 місячних місяців, що складаються із 29, то з 30 днів, але для обліку руху Сонця періодично вводяться «високосні роки», що містять додатковий, тринадцятий місяць. Прості, т. Е. Дванадцятимісячний роки, складаються з 353, 354 або 355 днів, а високосні, т. Е. Трінадцатімесячние, мають по 383, 384 або 385 днів. Цим досягається те, що перше число кожного місяця майже точно збігається з молодиком.
Головна сторінка розділу