время и календарь

Время и календарь

7. Время и календарь

1. Точное время и определение географической долготы

Для измерения коротких промежутков времени в астрономии основной единицей является средняя длительность солнечных суток, т. е. средний промежуток времени между двумя верхними (или нижними) кульминациями центра Солнца. Среднее значение приходится использовать, потому что в течение года длительность солнечных суток слегка колеблется. Это связано с тем, что Земля обращается вокруг Солнца не по кругу, а по эллипсу и скорость ее движения при этом немного меняется. Это и вызывает небольшие неравномерности в видимом движении Солнца по эклиптике в течение года.

Момент верхней кульминации центра Солнца, как мы уже говорили, называется истинным полднем. Но для проверки часов, для определения точного времени нет надобности отмечать по ним именно момент кульминации Солнца. Удобнее и точнее отмечать моменты кульминации звезд, так как разность моментов кульминации любой звезды и Солнца точно известна для любого времени. Поэтому для определения точного времени с помощью специальных оптических приборов отмечают моменты кульминаций звезд и проверяют по ним правильность хода часов, «хранящих» время. Определяемое таким образом время было бы абсолютно точным, если бы наблюдаемое вращение небосвода происходило со строго постоянной угловой скоростью. Однако оказалось, что скорость вращения Земли вокруг оси, а следовательно и видимое вращение небесной сферы, испытывает со временем очень небольшие изменения. Поэтому для «хранения» точного времени сейчас используются специальные атомные часы, ход которых контролируется колебательными процессами в атомах, происходящими с неизменной частотой. Сравнение времени, определяемого по атомным часам и по видимому движению звезд, позволяет исследовать неравномерности вращения Земли.

Определение точного времени, его хранение и передача по радио всему населению составляет задачу службы точного времени, которая существует во многих странах.

Сигналы точного времени по радио принимают штурманы морского и воздушного флота, многие научные и производственные организации, нуждающиеся в знании точного времени. Знать точное время нужно, в частности, и для определения географических долгот разных пунктов земной поверхности.

Из курса физической географии СССР вам известны понятия местного, поясного и декретного счета времени, а также что разность географических долгот двух пунктов определяют по разности местного времени этих пунктов. Эта задача решается астрономическими методами, использующими наблюдения моментов кульминации звезд. На основании определения точных координат отдельных пунктов производится картографирование земной поверхности.

2. Календарь

Для счета больших промежутков времени люди с древних пор использовали продолжительность либо лунного месяца, либо солнечного года, т. е. продолжительность оборота Солнца по эклиптике. Год определяет периодичность сезонных изменений. Солнечный год длится 365 солнечных суток 5 часов 48 минут 46 секунд. Он практически несоизмерим с сутками и с длиной лунного месяца — периодом смены лунных фаз (около 29,5 сут). Это и составляет трудность создания простого и удобного календаря. За многовековую историю человечества создавалось и использовалось много различных систем календарей. Но все их можно разделить на три типа: солнечные, лунные и лунно-солнечные. Проще и удобнее солнечный календарь, применявшийся еще в Древнем Египте.

При составлении календаря необходимо учитывать, что продолжительность календарного года должна быть как можно ближе к продолжительности оборота Солнца по эклиптике и что календарный год должен содержать целое число солнечных суток, так как неудобно начинать год в разное время суток.

Этим условиям удовлетворял календарь, разработанный александрийским астрономом Созигеном и введенный в 46 г. до н. э. в Риме Юлием Цезарем. Впоследствии, как вам известно из курса физической географии, он получил название юлианского или старого стиля. В этом календаре годы считаются трижды подряд по 365 сут и называются простыми, следующий за ними год — в 366 сут. Он называется високосным. Високосными годами в юлианском календаре являются те годы, номера которых без остатка делятся на 4.

Средняя продолжительность года по этому календарю составляет 365 сут 6 ч, т. е. она примерно на 11 мин длиннее истинной. В силу этого старый стиль отставал от действительного течения времени примерно на 3 сут за каждые 400 лет.

В настоящее время в большинстве стран мира принят солнечный календарь, называемый григорианским.

В григорианском календаре (новом стиле), введенном в СССР в 1918 г. и еще ранее принятом в большинстве стран, годы, оканчивающиеся на два нуля, за исключением 1600, 2000, 2400 и т. п. (т. е. тех, у которых число сотен делится на 4 без остатка), не считаются високосными. Этим и исправляют ошибку в 3 сут, накапливающуюся за 400 лет. Таким образом, средняя продолжительность года в новом стиле оказывается очень близкой к периоду обращения Земли вокруг Солнца.

К XX в. разница между новым стилем и старым (юлианским) достигла 13 сут. Поскольку в нашей стране новый стиль был введен только в 1918 г., то Октябрьская революция, совершенная в 1917 г. 25 октября (по старому стилю), отмечается 7 ноября (по новому стилю).

Разница между старым и новым стилями в 13 сут сохранится и в XXI в., а в XXII в. возрастет до 14 сут.

Новый стиль, конечно, не является совершенно точным, но ошибка в 1 сут накопится по нему только за 3300 лет.

Время и календарь

Леонид Хренов, Иосиф Голуб

ВРЕМЯ И КАЛЕНДАРЬ

Время … Вся жизнь и деятельность людей проходят во времени. Наблюдая смену дня и ночи, они издавна воспринимали течение времени, хотя измерять его научились значительно позднее.

Меры для измерения времени взяты у самой природы; более короткие тесно связаны с вращением Земли вокруг своей оси, а длительные — с движением Луны и нашей планеты по орбите вокруг Солнца. Эти меры нельзя изменить: они как бы «обязательны» для всех стран и народов.

При установлении эталонов для измерения времени возникали значительные трудности. Мерами времени служат естественные единицы, взятые человеком из окружающего его мира. Это сутки, месяц и год, и очень существенно, что они несоизмеримы.

Единицы же для измерения отрезков времени, меньших суток, — час, минута, секунда и ее доли — созданы самим человеком. Со временем он научился не только измерять эти условные единицы времени, но и хранить их. Для измерения более длительных промежутков времени человек научился использовать периодические природные явления. Систему счета значительных промежутков времени, основанную на периодических явлениях окружающего мира, принято называть календарем. Именно календарь позволяет устанавливать определенный порядок счета дней в году; он неотделим от человеческой культуры.

Календарь, которым мы постоянно пользуемся в настоящее время, появился не сразу; он имеет свою давнюю, весьма сложную историю, которая еще не завершена и до сих пор, так как современный календарь нельзя назвать совершенным.

Все это нашло отражение в книге. Основным ее содержанием являются вопросы, связанные с установлением эталонов, единиц и средств для измерения малых и значительных промежутков времени и описанием календарей, позволяющих определять месяц и день недели, чем мы пользуемся в повседневной жизни. Приведены также сведения о постоянных календарях, которые помогают определить день недели по любой дате старого и нового стиля.

Каждому из рассмотренных здесь вопросов предшествует изложение сведений из астрономии, лежащих в основе установления тех или иных единиц и правил исчисления времени.

§ 24, § 25 и приложения написаны И. Я. Голубом, § 23 — совместно, все остальное — Л. С. Хреновым.

Популярное изложение рассмотренных в брошюре вопросов позволяет рассчитывать на доступность ее самому широкому кругу читателей.

Авторы с большой признательностью отмечают труд рецензента И. А. Климишина и тщательное редактирование рукописи Г. С. Куликовым, что значительно улучшило содержание книги. С большой благодарностью авторы примут критические замечания читателей.

Привычные каждому из нас слова «секунды» и «минуты», «часы» и «дни», «месяцы» и «годы» — это как бы отражение безостановочного течения времени. Действительно, весь жизненный путь человека — детство и юность, годы зрелости, наконец, старость — проходят во времени. Проблема времени и пространства занимала пытливую человеческую мысль не одно тысячелетие. Люди издавна воспринимали течение времени, наблюдая постоянную смену дня и ночи и ряд других систематически повторяющихся явлений природы, но измерять время они научились значительно позднее. Теперь из всех известных приборов самыми распространенными являются часы, которыми мы постоянно пользуемся, и не только в быту, но и в пауке и технике; без них невозможно представить жизнь.

Время и его измерение тесно связаны с движением нашей планеты Земля и небесных тел. Поэтому счисление времени, несомненно, возникло на основе наблюдения человеком периодических явлений окружающего его мира еще в глубокой древности и задолго до появления письменности, хотя о природе времени в ту эпоху, конечно, никто ничего определенного сказать не мог. Именно поэтому греческий философ Аристотель (384–322 гг. до и. э.) писал: «…среди неизвестного в окружающей нас природе самым неизвестным является время, ибо никто не знает, что такое время и как им управлять».

При установлении эталона для измерения времени возникают значительные трудности в силу того, что основные единицы времени — месяц и год — несоизмеримы между собой.

Наряду с пространством время является одной из основных форм существования материи, а «в мире нет ничего, кроме движущейся материи, и движущаяся материя не может двигаться иначе, как в пространстве и во времени», — писал В. И. Ленин. [1]

Материалистическое понимание времени сложилось исторически, в борьбе против идеалистической философии. Марксистская материалистическая философия рассматривает материю как неиссякаемый источник всех изменений во Вселенной, а время и пространство — как объективные, не зависящие от ощущений, сознания и мысли человека формы существования вечной материи. Понятие о времени неотделимо от понятия движения, движение неразрывно связано с материей, а движущаяся материя неотделимо связана с понятием о пространстве и времени.

«Основные формы всякого бытия суть пространство и время; бытие вне времени есть такая же величайшая бессмыслица, как бытие вне пространства», — так писал Ф. Энгельс в своем философском трактате «Анти-Дюринг». [2]

Счисление времени явилось одной из первых научно-технических задач древних народов. Необходимость находить путь в незнакомой местности (пустыне, море), рассчитывать наступление периода дождей или холодов привели к развитию астрономических наблюдений и установлению связи явлений природы (разливов рек, созревания плодов и т. д.) с определенными астрономическими признаками (полуденной высотой Солнца, появлением на небе определенных ярких звезд и другими).

Ф. Энгельс указывал, что уже с самого начала возникновение и развитие наук было обусловлено производством, потребностью общественной практики. Это в полной мере относится и к астрономии. К. Маркс писал: «Необходимость вычислять периоды подъема и спада воды в Ниле создала египетскую астрономию, а вместе с тем господство касты жрецов как руководителей земледелия. «Солнцестояние есть тот момент в году, когда вода Нила начинает прибывать, и египтяне должны были наблюдать его с особым вниманием… Им важно было определить этот период года, чтобы регулировать свои сельскохозяйственные работы. Они должны были поэтому искать на небе знак, указывающий на его возвращение». [3]

Как уже было сказано в предисловии, систему счета больших промежутков времени, т. е. счета годов, месяцев и дней, называют календарем. Однако сочетать упомянутые естественные единицы времени в календаре, т. е. создать на их основе систему счета длительных промежутков времени было довольно трудно, и поэтому современный календарь возник не сразу. Поскольку ни лунный месяц, ни солнечный год не содержат целого числа суток, т. е. они несоизмеримы между собой, пришлось ввести условный календарный год с целым числом суток и такой же условный календарный месяц.

Первоначально в ряде стран счет времени в исчислении суток начинался от восхода и кончался на заходе Солнца, а каждый день делился на четыре части (в Египте, а затем и в Вавилоне) или на шесть частей (в Китае). Современное деление суток появилось позднее, когда стали применять двенадцатеричную систему счисления, т. е. когда год и сутки делились уже на 12 частей.

С течением времени возникла необходимость разделения суток на более мелкие части и более точное их определение, что вызвало появление часов. На создание часов в современном их понимании было затрачено огромное количество энергии, знаний, остроумия и искусства. Ф. Энгельс писал: «…более высокое развитие промышленного производства и торговли… доставили… механические часы, явившиеся крупным шагом вперед как во времяисчислении, так и в механике». [4]

Лекция. Время и календарь

Международные дистанционные “ШКОЛЬНЫЕ ИНФОКОНКУРСЫ”

для дошкольников и учеников 1–11 классов

Оргвзнос: от 15 руб.

Идет приём заявок

Специальность 08.02.01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»

курс III группа: 1с1, 2с1, 3с1, 4с1

Преподаватель: Жданова Наталия Владимировна

ЛЕКЦИЯ 5. Время и календарь . (2 часа)

Вся наша жизнь связана со временем и регулируется периодической сменой дня и ночи, а также времён года. Вам известно, что Солнце всегда освещает только половину земного шара: на одном полушарии — день, а на другом в это время ночь. Следовательно, на нашей планете всегда есть точки, где в данный момент полдень, и Солнце находится в верхней кульминации, а есть полночь, когда Солнце находится в нижней кульминации.

Момент верхней кульминации центра Солнца называется истинным полднем , момент нижней кульминации — истинной полночью . А промежуток времени между двумя последовательными одноимёнными кульминациями центра Солнца называется истинными солнечными сутками.

Казалось бы, их можно использовать для точного счёта времени. Однако из-за эллиптической орбиты Земли, солнечные сутки периодически меняют свою продолжительность. Так, когда Земля находится ближе всего к Солнцу, она движется по орбите примерно со 30,3 км/с. А через полгода Земля оказывается в самой удалённой точке от Солнца, где её скорость падает на 1 км/с. Такое неравномерно движение Земли по своей орбите вызывает неравномерное видимое перемещение Солнца по небесной сфере. Иными словами, в разное время года Солнце «перемещается» по небу с различной скоростью. Поэтому продолжительность истинных солнечных суток постоянно меняется и пользоваться ими в качестве единицы измерения времени неудобно. В связи с этим в повседневной жизни используются не истинные, а средние солнечные сутки , продолжительность которых принята постоянной и равной 24 часам. Каждый час среднего солнечного времени в свою очередь делится на 60 минут, а каждая минута — на 60 секунд.

Измерение времени солнечными сутками связано с географическим меридианом. Время, измеренное на данном меридиане, называется его местным временем , и оно одинаково для всех пунктов, находящихся на нём. При этом, чем восточнее земной меридиан, тем раньше на нём начинаются сутки. Если учесть, что за каждый час наша планета поворачивается вокруг своей оси на 15 о , то разность времени двух пунктов в один час соответствует и разности долгот в 15°. Следовательно, местное время в двух пунктах будет отличаться ровно на столько, на сколько отличается их географическая долгота, выраженная в часовой мере:

Из курса географии вам известно, что за начальный (или, как его ещё называют, нулевой) меридиан принят меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию, находящуюся недалеко от Лондона. Местное среднее солнечное время Гринвичского меридиана называется всемирным временем — Universal Time (сокращённо UT).

Зная всемирное время и географическую долготу какого-либо пункта, можно легко определить его местное время:

Эта формула также позволяет находить географическую долготу по всемирному времени и местному времени, которое определяется из астрономических наблюдений.

Однако, если бы в повседневной жизни мы с вами пользовались местным временем, то по мере передвижения между населёнными пунктами, находящимися восточнее или западнее постоянного места проживания, нам бы приходилось непрерывно передвигать стрелки часов.

Для примера, давайте определим, на сколько позже наступает полдень в Санкт-Петербурге по сравнению с Москвой, если их географическая долгота заранее известна.

Иными словами, в Санкт-Петербурге полдень наступит примерно на 29 мин 12 с позднее, чем в Москве.

Возникающие неудобства столь очевидны, что в настоящее время практически всё население земного шара пользуется поясной системой счёта времени . Она была предложена преподавателем из США Чарльзом Даудом в 1872 году для использования на железных дорогах Америки. А уже в 1884 году в Вашингтоне прошла Международная меридианная конференция, итогом которой стала рекомендация применения гринвичского времени в качестве всемирного времени.

Согласно этой системе, весь земной шар разделён на 24 часовых пояса, каждый из которых простирается по долготе на 15° (или на один час). Часовой пояс Гринвичского меридиана считается нулевым. Остальным же поясам в направлении от нулевого на восток присвоены номера от 1 до 23. В пределах одного пояса во всех пунктах в каждый момент поясное время одинаково, а в соседних поясах оно отличается ровно на один час.

Таким образом, поясное время, которое принято в конкретном месте, отличается от всемирного на число часов, равных номеру его часового пояса:

Если посмотреть на карту часовых поясов, то не трудно заметить, что их границы совпадают с меридианами только в малонаселённых местах, на морях и океанах. В остальных же местах границы поясов для большего удобства проведены по государственным и административным границам, горным хребтам, рекам и другим естественным рубежам.

Также от полюса до полюса по поверхности земного шара проходит условная линия, по разные стороны которой местное время отличается почти на сутки. Эта линия получила название линии перемены даты. Она примерно проходит по меридиану 180 о .

В настоящее время более надёжным и удобным временем считается атомное время, которое было введено Международным комитетом мер и весов в 1964 году. А эталоном времени были приняты атомные часы, ошибка хода которых примерно составляет одну секунду за 50 тысяч лет. Поэтому с 1 января 1972 года страны земного шара ведут счёт времени по ним.

Для счёта длительных промежутков времени, в которых устанавливается определённая продолжительность месяцев, их порядок в году и начальный момент отсчёта лет, был введён календарь. В его основе лежат периодические астрономические явления: вращение Земли вокруг оси, изменение лунных фаз, обращение Земли вокруг Солнца. При этом любая календарная система (а их насчитывается более 200) опирается на три основные единицы измерения времени: средние солнечные сутки, синодический месяц и тропический (или солнечный) год.

Напомним, что синодический месяц — это промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами Луны. Он примерно равен 29,5 суток.

А тропический год — это промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Его средняя продолжительность с 1 января 2000 года составляет 365 д 05 ч 48 мин 45,19 с.

Как видим, синодический месяц и тропический год не содержат в себе целого числа средних солнечных суток. Поэтому многие народы по-своему пытались согласовать сутки, месяц и год. Это, в последствии, и привело к тому, что в разное время у разных народов была своя календарная система. Однако все календари можно условно разделить на три типа: лунные, лунно-солнечные и солнечные.

В лунном календаре год делится на 12 лунных месяцев, которые попеременно содержат в себе 30 или 29 суток. Вследствие этого, лунный календарь короче солнечного года примерно на десять суток. Такой календарь получил широкое распространение в современном исламском мире.

Лунно-солнечные календари самые сложные. В их основе лежит соотношение, что 19 солнечных лет равны 235 лунным месяцем. Вследствие этого, в году содержится 12 или 13 месяцев. В настоящее время такая система сохранилась в еврейском календаре.

В солнечном календаре за основу берётся продолжительность тропического года. Одним из первых солнечных календарей считается древнеегипетский календарь, созданный примерно в 5 тысячелетии до нашей эры. В нём год делился на 12 месяцев по 30 дней в каждом. А в конце года добавлялось ещё 5 праздничных дней.

Непосредственным предшественником современного календаря был календарь, разработанный 1 января 45 года до нашей эры в Древнем Риме по приказу Юлия Цезаря (отсюда и его название — юлианский).

Он содержал в себе 365,25 суток, что соответствовало известной в то время длине тропического года. Для удобства в нём три года считалось по 365 суток. А в каждый год, кратный четырём, добавлялись одни дополнительные сутки в феврале. Такой год был назван високосным.

Но и юлианский календарь не был совершенным, так как в нём продолжительность календарного года отличалась от тропического года на 11 минут и 14 секунд. Казалось бы, всего-ничего. Но к середине 16 века было замечено смещение дня весеннего равноденствия, с которыми связаны церковные праздники, на 10 суток.

Чтобы компенсировать накопившуюся ошибку и избежать подобного смещения в будущем, в 1582 году римский папа Григорий XIII провёл реформу календаря, передвинувшую счёт дней на 10 суток вперёд.

При этом, чтобы средний календарный год лучше соответствовал солнечному, Григорий XIII изменил правило високосных лет. По-прежнему високосным оставался год, номер которого кратен четырём, но исключение делалось для тех, которые были кратны ста. Такие годы были високосными только тогда, когда делились ещё и на 400. Например, 1700, 1800 и 1900 годы являлись простыми. А вот 1600 год и 2000 — високосными.

Исправленный календарь получил название григорианского календаря или календаря нового стиля.

В России новый стиль был введён лишь в 1918 году. К этому времени между ним и старым стилем накопилось разница в 13 дней.

Однако старый календарь всё ещё жив в памяти многих людей. Именно благодаря ему во многих странах бывшего СССР в ночь с 13 на 14 января отмечается «старый Новый год».

Что такое поясное время?

Что такое всемирное время?

Где проходит нулевой меридиан?

Как вычислить поясное время?

Подготовить доклад на тему «Календарь»

Астрономия. Базовый уровень. 11 класс: учебник / Б. А. Воронцов-Вельяминов, Е. К. Страут. – 5-е изд., пересмотр. – М.: Дрофа, 2018.

Астрономия. 11 класс. Методическое пособие к учебнику Б. А. Воронцова-Вельяминова, Е. К. Страута «Астрономия. Базовый уровень. 11 класс»/ М. А. Кунаш. — М.: Дрофа, 2018.

Н.Н. Гомулина. Открытая астрономия/ Под ред. В.Г. Сурдина. – Электронный образовательный ресурс. http://www.college.ru/astronomy/course/content/index.htm

В.Г. Сурдин. Астрономические задачи с решениями/ Издательство ЛКИ, 2017 г.

Вселенная в вопросах и ответах. Задачи и тесты по астрономии и космонавтике. В.Г. Сурдин. 2017