О солнечных календарях (стр. 1 из 3)
А.А.Дмитриевский
Скоро Новый год.
А завтра, 21 декабря будет полное лунное затмение, которое в России можно видеть только на северо-востоке России.
Поэтому я решил написать о солнечных календарях.
Слово «календарь» в русском языке имеет много значений. Здесь под словом «календарь» понимается система измерения и счета длительных промежутков времени, значительно более длинных, чем сутки.
Теория солнечных календарей — очень проста для понимания. И оказывается, что эта теория, несмотря на то, что является довольно абстрактной, имеет прямое отношение к практике исчисления времени для целей богослужения. Поэтому она и стала ареной борьбы различных направлений христианства.
Люди, пытаясь обосновать свои предпочтения (какой календарь лучше, юлианский или григорианский календарь), тщетно стремятся доказать недоказуемое.
Я воздержусь от того, чтобы погружаться в полемику с религиозной окраской, тем более, что по этому поводу понаписано много глупостей с точки зрения астрономии, и самое разумное — все игнорировать.
Моя цель: объяснить простым человеческим языком теорию солнечных календарей, без излишних усложнений, — только самое необходимое.
1. Почему есть те или иные календари?
Сорок с лишним лет тому назад я вместе с другими студентами, обучающимися на военной кафедре, был на военных сборах целых два месяца. У нас не было ни газет, ни радио, нам не нужно было знать какое сегодня число. Каждое утро подъем, делаешь, что приказано, а вечером отбой. И так день за днём….
Я с удивлением заметил, что стал считать время по Луне! Например: "В лагерях мы должны быть две луны. Полторы луны уже прошло, значит осталось половина луны, — около двух недель".
Оказывается, очень удобно ориентироваться во времени по фазам Луны! Неудивительно, что весь мусульманский мир живёт по лунному календарю. Такой календарь имеет своим истоком быт скотоводов и кочевников.
Дата в лунном календаре указывает на фазу Луны.
Земледельцем фаза Луны не очень интересна. Им важно провести сельхозработы в благоприятное для этого время. Ориентироваться по погоде получается не всегда, — год на год, как мы знаем, не приходится. Поэтому земледельцам нужен календарь, который указывал бы на сезон года.
В свою очередь, сезоны года зависят от Солнца: летом Солнце высоко над горизонтом, да и дни длиннее, поэтому летом тепло. Зимой всё наоборот.
Поэтому для земледельцев солнечный календарь — самый подходящий.
Кроме того, солнечный календарь предпочтительнее, чем лунный в умеренных поясах Земли, потому что именно там наиболее выражены сезоны года.
Дата в солнечном календаре указывает на сезон года.
Итак, в практике всех народов мира применяются, в основном, два типа календарей, — лунные и солнечные.
Другие типы календарей — экзотика.
В частности, лунно-солнечные календари, указывающие и на фазу Луны, и на сезон года, слишком сложны, поэтому широкого распространения не получили.
2. Что такое средние солнечные сутки?
Прежде чем вести учёт длительных промежутков времени, нужно определиться, в каких единицах это делается.
Наша обыденная жизнь связана со световым днём и, следовательно, с Солнцем. Поэтому естественно было бы взять за основу истинное солнечное время, которое показывают солнечные часы. А промежутки времени измерять в истинных солнечных сутках, которые длятся от одного полудня, когда Солнце выше всего над горизонтом, до следующего, когда оно снова будет выше всего над горизонтом.
Но, оказывается, не так всё просто. Уже более трёхсот лет тому назад парижские часовщики написали на цеховом гербе: «Солнце показывает время обманчиво». — Показания солнечных и точных механических часов расходятся, причём разница может превышать 16 минут. Это значит, что истинное солнечное время — не равномерное, а истинные солнечные сутки имеют разную продолжительность в зависимости от сезона года.
Отсюда понятно, что для точного измерения и счёта времени истинное солнечное время и истинные солнечные сутки не подходят; требуется равномерно текущее время с одинаковыми по длительности сутками, и, кроме того, имеющее привязку к Солнцу.
Следовательно, истинное солнечное время нужно исправить. Для этого вводят поправку, называемую уравнением времени, — число минут, секунд и долей секунд, которые прибавляют к истинному солнечному времени, чтобы получить равномерно текущее среднее солнечное время.
Средние солнечные сутки (это промежуток времени от 0 часов среднего солнечного времени до следующего 0 часов) всегда имеют одинаковую продолжительность.
Именно средними солнечными сутками мы пользуемся в обыденной жизни. Когда мы говорим, что прошло столько-то суток, это означает, что речь идёт как раз о средних солнечных сутках.
Длительные промежутки времени в сутках измерять неудобно. Например, если вы спросите меня, каков мой возраст, я отвечу: примерно 22300 суток, — получается слишком большое число. Такими числами неудобно оперировать, они не обладают наглядностью. Поэтому все мы пользуемся тем или иным календарём, — системой измерения и счёта длительных промежутков времени.
3. Как установить тот факт, что Земля совершила полный оборот по отношению к Солнцу?
Нам уже известно, что дата в солнечном календаре указывает на сезон года. Чтобы календарь был точным, нужно чтобы продолжительность календарного года была бы в точности равна периоду, с которым меняются сезоны года.
Поэтому требуется знать период, с которым меняются сезоны года.
В начальной школе учили, что сезоны года меняются потому, что Земля совершает полный оборот вокруг Солнца за один год. Следовательно, сезоны года меняются с таким же периодом. Это совершенно правильный ответ. Но очень не точный, он нас не устраивает.
Поэтому поставим вопрос немного по-другому: «Что значит полный оборот, т.е. как установить тот факт, что Земля совершила полный оборот вокруг Солнца?"
Может быть так? — В какой-то момент Земля была ближе всего к Солнцу (в перигелии своей орбиты, это бывает в первых числах января), потом сделала полный оборот и снова вернулась туда же? Соответствующий промежуток времени астрономы называют аномалистическим годом. Его продолжительность равна 365,2596 средних солнечных суток.
А может быть по-другому? Если бы мы находились среди далёких звёзд, т.е. смотрели на солнечную систему со стороны, то обнаружили бы, что Земля обращается вокруг Солнца с периодом 365,25636 средних солнечных суток. Этот период называется сидерическим или звёздным годом.
А ещё астрономы знают тропический год, драконический год…. Это тоже в некотором смысле периоды обращения Земли вокруг Солнца.
Итак, какой год взять за основу солнечных календарей?
4. Что такое тропический год?
Земля обращается вокруг Солнца.
А земному наблюдателю представляется, что Солнце перемещается по небу среди звёзд; так думали в древности, в античные времена и в средневековье.
В июне-июле Солнце далеко смещается в северное полушарие неба, — в то полушарие неба, где расположена Полярная звезда. Поэтому Солнце сильно прогревает северное полушарие Земли, где в это время — лето. Наоборот, в декабре-январе Солнце далеко уходит в южное полушарие неба, поэтому оно прогревает южное полушарие Земли, и лето там, а в северном полушарии Земли в декабре-январе зима.
Это наглядно видно на карте экваториальной области неба:
Здесь фиолетовая линия — небесный экватор. Выше него — прилегающая к экватору часть северного полушария неба, ниже — экваториальная часть южного полушария.
Красная линия изображает годовой путь Солнца по небу, называемый эклиптикой. Изображение Солнца на карте перемещается вдоль эклиптики справа налево.
Дважды в год, в дни весеннего (20-21 марта) и осеннего равноденствий (23 сентября), Солнце бывает на небесном экваторе в точках весеннего и осеннего равноденствия. Наверху подписаны сезоны года для северного полушария Земли, когда Солнце находится в соответствующей области неба.
Солнце, проходя через точку весеннего равноденствия, — на карте она обозначена буквами ВР, — попадает из южного полушария неба в северное. Именно момент прохождения Солнца через точку весеннего равноденствия является началом астрономической весны. По своей сути этот момент является переходным от зимы к лету для северного полушария Земли.
Ну, сами посудите, как же может быть иначе? Летом дни длинные, зато ночи короткие, а зимой всё наоборот. В день весеннего равноденствия продолжительности дня и ночи в точности уравниваются1. Поэтому момент прохождения Солнца через точку весеннего равноденствия и принят за начало астрономической весны.
Промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия называется тропическим годом. Т.е. была весна (в северном полушарии Земли), а потом снова наступит весна.
Это значит, что сезоны года повторяются с периодом, равным тропическому году.
По современным данным его продолжительность на 1 января 2000 года равна 365,2421897 ср. солн. суток или 365 дней 5 часов 48 минут 45,19 секунды.
5. Почему у разных годов разная продолжительность?
Итак, продолжительность
— звёздного (сидерического) года 365, 25636 ср. солн. суток,
— аномалистического года 365,2596 ср. солн. суток,
— тропического года 365,2422 ср. солн. суток
С точки зрения геометрии и кинематики именно звёздный год и есть тот самый период, с которым Земля обращается вокруг Солнца.
Орбита, по которой Земля обращается вокруг Солнца, под воздействием планет солнечной системы, особенно таких, как Юпитер и Сатурн, со временем немного меняется. В частности перигелий орбиты Земли очень медленно движется так, что Земле приходится его догонять, а на это требуется время. Поэтому аномалистический год длиннее звёздного.