273 (Астрономические основы летосчисления)

План

Введение

1. Некоторые сведения из астрономии

2. Главные единицы измерения времени: сутки, месяц, год

3. Возникновение и развитие способов измерения времени. Современная служба времени

Вывод

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Одним из важнейших условий работы по восстановлению закономерного процесса развития человеческого общества является точная датировка исторических событий. На ранних стадиях развития исторической науки этому вопросу не придавали большого значения. Без проверки за истинные данные принимали те, которые значились в источниках, а если они указывались в старых системах летосчисления, то их очень приблизительно переводили на современные.

Постепенно выяснилось, что точная датировка событий— дело не столь простое, как это могло казаться. Почти у каждого народа была не только своя календарная система, но и своя исходная точка времясчисления. Для того, чтобы точно перевести даты, выраженные в источниках, на современную систему счета времени нужна большая предварительная работа.

1. Некоторые сведения из астрономии

Время—одна из форм существования материи. Мы редко вспоминаем это определение. Повседневное восприятие времени кажется таким естественным, не требующим раздумий. А вместе с тем, говоря словами академика А. Е. Ферсмана, "трудно представить себе более простое и вместе с тем более сложное понятие, чем время...". Развитие общества, все явления окружающего мира, наши действия и поступки—все протекает во времени. Современная жизнь, процессы нашего развития и познания немыслимы без измерения времени.

Измерять время можно с помощью любых периодически повторяющихся явлений природы, но наиболее удобными для этого являются видимые чередования во взаиморасположении небесных светил и Земли. Чтобы понять, каким образом эти перемены связаны со счетом времени, необходимо вспомнить некоторые из сведений астрономии.

Современная наука дает представление об истинных размерах нашей солнечной системы, о ее месте во Вселенной. Однако при простом наблюдении все небесные тела выглядят одинаково далекими, как бы расположенными на внутренней поверхности огромного шара—небесной сферы, окружающего Землю. Абстрактное понятие "небесная сфера" используется в астрономии. При этом, поскольку наблюдателю открыта только половина сферы, существует условное ее деление на видимое и невидимое полушария.

Основанием полусферы служит условная плоскость, ограниченная линией горизонта. Перпендикуляр, восстановленный в месте наблюдения к плоскости горизонта, пересекает небесную сферу в точке, именуемой зенитом.

Вращение Земли вокруг оси с запада на восток приводит к видимому вращению всей небесной сферы в противоположном направлении вокруг условной оси мира, параллельной земной оси.

Точки условного пересечения оси мира и небесной сферы называются полюсами мира. На нашем рисунке представлен только северный полюс мира, который для жителей большинства территорий северного полушария нашей планеты отождествляется с Полярной звездой (а Малой Медведицы). Чем ближе к земному полюсу будет располагаться наблюдатель, тем большей будет высота Полярной звезды над горизонтом, а на северном полюсе она стоит в зените. Следовательно, по высоте полюса мира над горизонтом но измерить широту для точки наблюдения.

Линия, оставленная на земной поверхности условно проведенной плоскостью через точку наблюдения и земную ось, называется земным меридианом. Линию, условно проходящую через астрономическую обсерваторию в Гринвиче (Англия), считают нулевым, или начальным, меридианом. Положение наблюдателя относительно начального меридиана характеризуется долготой, т. е. углом между воображаемыми плоскостями гринвичского меридиана и меридиана места наблюдения. Долгота измеряется в градусах к западу и востоку от нулевого меридиана (от 0 до 180°), или в часах (от 0 до 12 часов).

Проекция земного меридиана на небесную сферу образует небесный меридиан. Вследствие кажущегося вращения небесной сферы вокруг оси мира (а в действительности из-за вращения Земли вокруг оси) каждая точка на ней в течение суток дважды пересекает небесный меридиан. Такие моменты называются кульминациями. Прохождение любой звезды через небесный меридиан к югу от северного полюса мирасчитается верхней ее кульминацией. Нижняя ее кульминация происходит в северной части меридиана и может быть ниже линии горизонта, т. е. быть невидимой.

Земля, вращаясь вокруг оси, одновременно движется вокруг Солнца. С этим обстоятельством связан ряд явлений, имеющих важное значение для измерения времени.

Солнце помещено в центре небесной сферы, ось мира расположена вертикально и разделена- по центру большим кругом — небесным экватором. Для земного наблюдателя вращение Земли вокруг Солнца . отмечается видимым перемещением Солнца на небесной сфере. Путь Солнца среди звезд совершается в течение года по кругу, именуемому эклиптикой. Двигаясь вдоль эклиптики, Солнце последовательно проецируется на 12 созвездий, расположенных вдоль эклиптики и составляющих так называемый Зодиакальный пояс: Водолей, Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог. В каждом из зодиакальных созвездий Солнце находится около месяца.

Плоскость эклиптики наклонена к плоскости небесного экватора под углом 20°. Противолежащие точки их пересечений Си Е называются точками весеннего и осеннего равноденствий. В международном календаре им соответствуют даты около 21 марта и около 23 сентября. Точная привязка этих астрономических моментов календарю невозможна из-за явления так называемой прецессии — перемещения этих точек на небесной сфере за счет слабого колебания земной оси и связанного с этим смещения полюсов мира. Однако изменения, связанные с прецессией, незначительны и не оказывают влияния на счет земного времени¹.

На эклиптике фиксируются еще две противолежащие точки А и Д: самая северная — точка летнего солнцестояния (около 22 июня) и самая южная — точка зимнего солнцестояния (около 22 декабря).

Видимый суточный путь движения Солнца на небесной сфере неодинаков, так как зависит от годичного и суточного вращения Земли.

Важную роль в счете времени у многих народов играли и видимые изменения Луны. Луна, обращаясь вокруг Земли, одновременно движется и вокруг Солнца. Поскольку Луна светит только отраженным от Солнца светом, ее облик зависит от взаиморасположения Земли, Луны и Солнца.

Движение Луны вокруг Земли является очень сложным. Оба небесных тела вращаются вокруг общего центра тяжести и одновременно вокруг Солнца. Поэтому для практического измерения времени пользуются не периодом оборота Луны вокруг Земли, а периодом видимого обращений Луны по отношению к Солнцу, т.е. сменой лунных фаз. Этот период (от новолуния до новолуния) проходит за 29,53 средних солнечных суток и называется синодическим месяцем².

2. Главные единицы измерения времени: сутки, месяц, год

Люди очень рано начали использовать астрономические явления для измерения времени. Намного позднее они поняли, что основные единицы такого измерения не могут быть установлены произвольно, так как зависят от определенных астрономических закономерностей.

Одной из первых единиц измерения времени, естественно, были сутки, т. е. то время, в течение которого Солнце, появившись на небосклоне, "обходит" Землю и вновь появляется в первоначальной -точке. Деление суток на две части — дневную и ночную облегчало фиксацию этого отрезка времени. У разных народов время смены суток связывалось со сменой дня и ночи. Русское слово "сутки" происходит от древнего "сутыкать", т. е. соединять две частив целое, в данном случае соединять ночь и день, свет и тьму. В древности началом суток часто считался восход Солнца (культ Солнца), у мусульман— заход Солнца (культ Луны), в наше время наиболее распространенной границей между сутками служит полночь, т. е. время, условно соответствующее нижней кульминации Солнца на данной территории.

Вращение Земли вокруг своей оси происходит равномерно, однако целый ряд причин затрудняют выбор критерия для точного определения суток. Поэтому существуют понятия: звездные сутки, истинные солнечные и средние солнечные сутки.

Звездные сутки определяются промежутком времени между двумя последовательными верхними кульминациями одной звезды. Их величина служит эталоном для измерения так называемого звездного времени, имеются соответственно и производные звездных суток (часы, минуты, секунды) и специальные звездные часы, без которых не обходится ни одна обсерватория в мире. Астрономии необходимо учитывать звездное время.

Обычный распорядок жизни тесно связан с другими, солнечными сутками, с солнечным временем. Солнечные сутки измеряются отрезком времени между последовательными верхними кульминациями Солнца. Продолжительность солнечных суток превышает звездные в среднем на 4 минуть Кроме того, солнечные сутки из-за неравномерности движения Земли по эллиптической орбите вокруг Солнца имеют переменную величину. Пользоваться ими в быту неудобно. Поэтому за эталон приняты абстрактные средние солнечные сутки, определяемые расчетным равномерным движением воображаемой точки ("среднего Солнца") по небесному экватору вокруг Земли со средней скоростью движения истинного Солнца по эклиптике.

Промежуток времени между двумя последовательными кульминациями такого "среднего Солнца" называется средними солнечными сутками.

Все часы в повседневной жизни отрегулированы по среднему времени, среднее время лежит и в основе современных календарей. Среднее солнечное время, отсчитываемое от полуночи, называется гражданским временем.

В результате наклона эклиптики по отношению к плоскости небесного экватора и наклона оси вращения Земли по отношению к плоскости Земной орбиты продолжительность дня и ночи в течение года меняется. Только в период весеннего и осеннего равноденствий на всем земном шаре день равен ночи. В остальное время высота кульминаций Солнца ежедневно меняется, достигая для северного полушария максимума в период летнего солнцестояния и минимума в период зимнего солнцестояния.

Средние солнечные сутки, так же как и звездные, делятся на 24 часа, в каждом из которых по 60 минут, в минутах 60 секунд.

Более дробное деление суток впервые возникло в Древнем Вавилоне и основано на шестидесятиричной системе счета³.

Поскольку сутки — сравнительно короткий промежуток времени, постепенно вырабатывались более крупные единицы его измерения. На первых порах счет велся с помощью пальцев. В результате этого появились такие единицы измерения времени, как десятидневки (декады) и двадцатидневки. Позднее утвердился счет, основанный на астрономических явлениях. За единицу измерения времени был принят промежуток между двумя одинаковыми фазами Луны. Так как легче всего было заметить появление после безлунных ночей узкого лунного серпа, этот момент было принято считать за начало нового месяца. Греки называли его неоменией, т. е. новолунием. Сутки, в течение которых наблюдался первый заход молодой Луны, считались началом календарного месяца у народов, ведущих счет по лунному календарю. Для хронологических расчетов важен промежуток времени, отделяющий истинное новолуние от неомении. В среднем он равен 36 часам.

Средняя продолжительность синодического месяца равна 29 дням, 12 часам, 44 минутам и 3 секундам. В практике построения календарей использовалась продолжительность в 29,5 суток, а набегавшая разница устранялась специальным введением дополнительных дней.

Месяцы солнечного календаря не связаны с фазами Луны, поэтому их продолжительность была произвольной (от 22 до 40 суток), но в среднем была близка (30—31 сутки) к продолжительности синодического месяца. Это обстоятельство до некоторой степени способствовало сохранению счета суток неделями. Семидневный отрезок времени (неделя) возник не только из-за почитания семерки богов, соответствовавших семи блуждающим небесным телам, но и потому, что семь суток составляли приблизительно четвертую часть лунного месяца.

Принятое в большинстве календарей количество месяцев в году (двенадцать) связано с двенадцатью зодиакальными созвездиями эклиптики. В названиях месяцев часто прослеживается их связь с определенными временами года, с более крупными единицами времени — сезонами.

Третья основная единица измерения времени (год) была менее ощутима, особенно в землях, лежащих ближе к экватору, где нет большой разницы между сезонами. Величина солнечного года, т. е. промежутка времени, за которое Земля совершает оборот вокруг Солнца, была с достаточной точностью рассчитана в Древнем Египте, где сезонные изменения природы имели исключительное значение в хозяйственной жизни страны. "Необходимость вычислять периоды подъема и спада воды в Ниле создала египетскую астрономию".

Постепенно была определена величина так называемого тропического года, т. е. промежутка времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Для современных расчетов используется продолжительность года в 365 суток, 5 часов, 48 минут и 46 секунд.

В некоторых календарях счет лет идет по лунным годам, связанным с определенным количеством лунных месяцев и не имеющим отношения к тропическому году.

В современной практике широко применяется деление года не только на месяцы, но и на полугодия (6 месяцев) и кварталы (3 месяца).