Время нашей жизни (Часть 2)
Полдень — главное время суток, потому что его можно установить однозначно. В полдень центр Солнца совпадает с линией небесного меридиана. (Небесный меридиан — это воображаемая линия, проходящая с севера па юг через зенит наблюдателя.)
Как можно судить по ощущениям, интервал от одного полудня до следующего остается одинаковым день за днем.
Если мы сделаем часы, стрелки которых будут поворачиваться с постоянной и надлежащей скоростью, то обнаружим, что паши ощущения, в общем, соответствуют истине. Если часы показывают 12, когда Солнце пересекает меридиан, то, когда Солнце снова пересечет меридиан, они вновь покажут 12 часов и так далее.
Или же они будут показывать почти 12 часов каждый полдень. Если завести часы так, чтобы они измеряли ровно 24 часа в сутки, то выяснится, что в течение года момент, в который Солнце пересекает меридиан, редко приходится ровно на полдень. Даже если постоянно подводить часы, чтобы они шли чуть медленнее или чуть быстрее, мы все равно не исправим погрешность. Но если часы идут с постоянной скоростью и если Земля вращается с постоянной скоростью, в чем же дело? Дело в астрономии. Если бы орбита Земли представляла собой идеальный круг и ее ось имела бы нулевой наклон, тогда полдень в каждый день года приходился бы ровно на 12 часов, измеряемые часами с постоянной скоростью. Но ведь орбита Земли имеет форму эллипса, и ось Земли наклонена (более чем на 23 градуса) к плоскости эклиптики — эти обстоятельства и вызывают погрешность.
Таким образом, если Солнце пересекает небесный меридиан, папример, 20 декабря ровно в 12.00.00, то на следующий день оно пересечет меридиан чуть позже, через день еще позже, и так далее. К началу февраля момент пересечения Солнцем меридиана приходился бы на 12.16. После чего оно стало бы пересекать меридиан раньше, и 15 апреля это снова случилось бы в 12.00, а 15 мая — в 11.54. Но 20 июня — вновь в 12.00; 1 августа — в 12.06; 1 сентября — опять в 12.00, 5 ноября — в 11.44 и 20 декабря — снова в 12.00.
Понятно, что невозможно терпеть, когда Солнце и часы постоянно скользят друг мимо друга в монотонном и замысловатом танце, даже если в итоге среднее значение за год получается правильным.
Придется делать выбор из трех вариантов:
1) сверять время по Солнцу, игнорируя часы;
2) сверять время по часам, игнорируя Солнце;
3) приноровить скорость, с которой идут часы, к солнечным капризам и сверять время по обоим.
Но подумайте, как удобно определять время по часам с точностью до минуты и как трудно по Солнцу. Как сложно разработать механизм, который согласовал бы ход часов с движением Солнца. Поэтому становится понятно, почему, когда в середине XVII века были изобретены точные часы, выбор был сделан в пользу второго варианта, и на светило перестали обращать внимание.
Вместо настоящего Солнца, которое пересекает небесный меридиан когда ему вздумается, астрономы изобрели среднее Солнце, проходящее меридиан ровно в 12.00.00 каждый день года (время измеряется идеально точными часами).
Время, основанное на реальном прохождении настоящего Солнца через небесный меридиан, называется истинным солнечным временем. Время, основанное на движении среднего Солнца, называется средним солнечным временем.
Разность между средним временем и истинным временем в течение года выражается уравнением времени. Самый простой способ графически изобразить уравнение времени — представить кривобокую восьмерку, которую можно увидеть па самых больших глобусах где-то в Тихом океане. Она называется аналеммой — образом годового пути Солнца. Если изучить ее повнимательнее, то можно высчитать разницу между истинным и средним временем для каждого дня в году.
Среднее время зависит от долготы. У всех, кто стоит на одной и той же линии, проходящей с севера на юг по поверхности Земли, над головой один и тот же небесный меридиан; для всех них среднее Солнце пересекает меридиан одновременно. Если кто-то встанет восточнее, то его меридиан (пролегающий восточнее) Солнце пересечет раньше, поскольку оно движется с востока на запад. Среднее Солнце в его видимом движении с востока на запад (по мере вращения Земли вокруг Солнца с запада на восток) за 24 часа пересекает один за другим все меридианы.
|
