Айзек Азимов - Часы, по которым мы живем. От солнечных часов до лунного календаря
В реальной практике дни меняются не всегда на 180º меридиане. Советский Союз, например, предпочел, чтобы вся Сибирь считалась на западной стороне 180º меридиана, хотя восточная окраина Сибири находится на восточной стороне 180º меридиана. Соединенные Штаты предпочитают видеть Алеутские острова на восточной стороне этого меридиана, хотя некоторые из них находятся на западе от 180º меридиана.
В результате была установлена демаркационная линия времени. Она доходит до половины 180º меридиана, а другая ее половина идет зигзагом во избежание разделения территории суши по времени.
Тот факт, что 180º меридиан пересекает меньше суши, чем любой другой меридиан во всем мире, послужил причиной выбора Гринвича нулевым меридианом. Нулевой меридиан в Нью-Йорке, например, провел бы демаркационную линию прямо через середину Сибири, Китая и Юго-Восточную Азию, Оказавшиеся в таком положении нации были бы очень несчастны, так как часть этих наций всегда жила бы в другом календарном дне.
НЕПОСТОЯНСТВО ЗЕМЛИ
Теперь может показаться, что мы организовали день и его деление совершенным образом. Но нет ничего совершенного.
В последние годы люди создали более точные часы, основанные на постоянных движениях элементов, которые надежнее маятников и пружин. Например, электрочасы, которые сейчас очень популярны, основаны на постоянных колебательных движениях переменного электрического тока частотой 60 герц. Лучшие сверхточные атомные часы (называемые мазерами), впервые созданные в 1955 году, определяют время с помощью постоянного колебания атомов. Такие часы могут отставать или спешить лишь на секунду за сотни лет, В 1960 году были сделаны такие часы, которые могут отставать или спешить не более чем на 1 секунду за 30 миллионов лет.
Когда человек научился точно делать хронометраж с помощью механических устройств, он смог еще раз убедиться в регулярном или предположительно регулярном движении Земли. Он определил это по продолжительности звездных суток между двумя последовательными пересечениями меридиана определенной звездой, как я упоминал в главе 2.
Если бы вращение Земли было абсолютно стабильным, продолжительность звездных суток никогда бы не менялась. Но оказывается, что продолжительность звездных суток не постоянна: происходят странные скачки, хотя и очень небольшие. Например, продолжительность дня может увеличиться или сократиться на несколько тысяч секунд[2]. Никто еще не объяснил причину этого. Конечно, с практической точки зрения эти странные изменения не серьезны, так как в конечном счете исчезают, но они остаются интересной проблемой для астрономов.
Кроме этих странных изменений, имеет место небольшое увеличение продолжительности дня. Это происходит из-за морских приливов к отливов. Луна (слабее, чем Солнце) притягивает воду океана гравитационными силами. При этом воды океана движутся вокруг Земли, поскольку наша планета вращается.
В мелководных морях, подобных Берингову или Ирландскому, движущиеся воды трутся о дно моря. Это приводит к торможению вращательного движения Земли. Эффект не велик, но достаточный, чтобы увеличивать день на 1 секунду через каждые 100 тысяч лет.
Очевидно, мы должны беспокоиться об этом. Но любопытно думать, что 200 миллионов лет назад, когда по Земле бродили динозавры, день, возможно, был на полчаса короче, чем сейчас. (Я говорю «возможно, был», так как размер и форма океанов на Земле меняются во время геологических эпох, и в ранние века эффект приливов и отливов мог быть сильнее или слабее.)
Что касается практической проблемы ежедневной хронометрии, то непрерывное вращение Земли является для нас абсолютно безопасным. Тем не менее, астрономы и другие ученые должны быть осторожными. До 1960 года секунду определяли как 1/86400 дня. В тот год определение изменилось, и секунда стала составлять тропического года, так как год (о котором я скоро буду говорить) со временем меняется меньше, чем день. Эту новую секунду называют астрономической секундой.
Глава 4.
НЕПОСТОЯНСТВО ЛУНЫ
МЕНЯЮЩЕЕСЯ НЕБЕСНОЕ ТЕЛО
День и его части недостаточны для определения времени. Существует определенная потребность в более продолжительных временных единицах. Человек, которого спрашивают, как долго он служил в армии, может сказать: 1402 дня. Было бы утомительно следить за периодами более длительными, чем несколько десятков дней.
Вероятно, уже первобытные люди чувствовали потребность в более продолжительном периоде, чем день. Так как движение Солнца определяет длительность дня, целесообразно рассмотреть и другое важное небесное тело — Луну и понаблюдать за ней.
С земли Луна выглядит по размеру такой же, как Солнце, но значительно менее яркой. Но в одном отношении она намного удивительнее Солнца. Луна меняет форму! Человек, вероятно, начал замечать это уже в каменном веке.
Фазы ЛуныЛюбой наблюдающий за Луной заметит, что есть время, когда сразу после заката Солнца она появляется как тонкая изогнутая полоса света. Она изогнута по направлению к западу, к ушедшему Солнцу. Это Луна в форме полумесяца.
Затем Луна растет. На следующую ночь
она появляется в небе немного выше сразу после захода Солнца и кажется более округлым полумесяцем. Каждую ночь полумесяц все больше округляется и появляется в небе все выше.
Уже через неделю Луна становится полукругом, округленным с западной стороны и плоским с восточной. Он продолжает расти и на следующую ночь немного надувается» вдоль плоской стороны. На следующий день он становится еще более выпуклым, и его называют горбатой Луной.
Горб растет до тех пор, пока спустя неделю после появления полукруга Луна превращается в круг света и поднимается на востоке, когда на западе садится Солнце, Это полная Лупа, и она светит всю ночь (когда нет облаков, конечно), садясь, когда встает Солнце.
Но Луна не остается полной. На следующий день после захода Солнца она поднимается уже чуть приплюснутая с западного края. Спустя неделю после полной Луны она снова становится полукругом, но теперь круглым с восточной стороны и плоским с западной.
Она продолжает подниматься и садиться все позже ночью. Становится полумесяцем с изгибом на восток (где готово взойти Солнце) и быстро поднимается до рассвета. И наконец, она исчезает на время.
Затем изогнутая на запад Луна появляется после захода Солнца, и весь цикл начинается снова.
Первобытные люди считали, что Луна рождается, быстро растет, постепенно исчезает и умирает. А затем чудом рождается новая Луна. Фактически это представление сохраняется но сей день, когда мы говорим «молодой месяц».
В течение тысяч лет период с одного молодого месяца до следующего молодого месяца был естественным «долгим» периодом времени. Он составлял 29 или 30 дней под названием месяц.
Но прежде, чем мы пойдем дальше, давайте рассмотрим, что на самом деле происходит с Луной, что заставляет ее вести себя подобным образом.
ЛУНА И ЗВЕЗДЫ
Из всех видимых небесных тел Луна ближе всего находится к Земле. Это расстояние в среднем составляет лишь 240 тысяч миль. Следующее близкое к Земле небесное тело (планета Венера) никогда не было ближе 25 миллионов миль.
Лишь благодаря своей близости Луна кажется такой большой. В действительности это сравнительно маленькое тело, которое составляет лишь четверть диаметра Земли, Солнце в сотню раз превосходит диаметр Земли, но оно находится в 93 миллионах миль от Земли. Размер и расстояние компенсируют друг друга, поэтому Солнце и Луна выглядят одинакового размера. Солнце закрывает часть неба, величина которой 32 минуты, а для Луны этот показатель составляет 31 минуту.
Луна находится так близко к Земле, что ее крепко держит гравитационное поле Земли. Из всех небесных тел, которые, как нам кажется, величественно вращаются вокруг Земли, Луна является единственным, которое действительно вращается. (Движение одного небесного тела вокруг другого называют термином вращение, от латинского слова, которое означает «катится но кругу». Луна вращается вокруг Земли,)
Это вращение происходит сложно. Если бы Земля была неподвижной, мы смогли бы наблюдать величественное движение Луны вокруг нас с запада на восток. Но сама Земля движется с запада на восток, что значительно ускоряет ее вращение, в отличие от Луны.
Это как если бы Земля и Луна были двумя бегунами по круговому пути вокруг общего центра. Земля вращается по очень маленькому кругу, а Луна — по значительно большему. Хотя Луна вращается в два с половиной раза быстрее Земли, последняя проходит намного меньшее расстояние и легко обгоняет Луну.
