Изобретение воображаемого солнца

Что такое полдень, безусловно ясно и понятно каждому. В полдень Солнце стоит выше всего над горизонтом. Тень от вертикального шеста ложится по меридиану, и тени от всех предметов в полдень бывают самые короткие. Солнечный полдень – это середина дня, то есть тот момент, который делит день на половины – утреннюю и вечернюю. Половины обязательно должны быть равны между собой, иначе их нельзя называть половинами, а полдень – полднем.

Проверим, как обстоит дело в действительности. Вот настольный календарь на 1949 год. В нем указано время восхода и захода Солнца на каждый день. Посмотрим листок 3 ноября. Там сказано, что в Москве в этот день Солнце восходит в 7 часов 38 минут, а заходит в 16 часов 48 минут.

Следовательно, 3 ноября от восхода Солнца до полудня, то есть до 12 часов, прошло 4 часа 21 минута, а от полудня до захода Солнца – 4 часа 47 минут. Разница составила 26 минут! Почти на полчаса вечер оказался длиннее утра! Вот так половины! Вот так полдень!

Весной случается то же самое, но только вечер оказывается длиннее утра не на 26 минут, а почти на полтора часа.

В чем же дело? Конечно, это не ошибка в вычислениях и не опечатка в календаре. Рефракция здесь так же ни при чем, так как она в одинаковой мере удлиняет и утро и вечер. Это результат тех усовершенствований в счете времени, которые были сделаны для удобства в нашей жизни.

Часы – механизм довольно точный. Они стараются отсчитывать секунды как можно равномернее и добросовестнее. Солнце же движется по небу не вполне равномерно.

Греческие астрономы, которые пользовались только солнечными часами и всячески старались их усовершенствовать, сделали одно весьма важное открытие, изрядно их же удивившее. Они убедились, что Солнце в своем годичном движении вовсе не так аккуратно, как это казалось им раньше. Оно в течение года все время изменяет скорость своего движения среди созвездий Зодиака.

Зимой Солнце торопится и быстрее переходит от одного знака Зодиака в другой; летом оно становится медлительным и дольше гостит в каждом из летних зодиакальных созвездий. К осени оно снова ускоряет свой бег.

Еще древние ученые подсчитали, что теплая часть года, то есть время от весеннего равноденствия – 21 марта– до осеннего равноденствия – 23 сентября – длится 186 суток, а на долю зимы с осенью остается 179 суток. Год оказывается разделенным на две неравные половины, и разница составляет семь дней.

Загадочная особенность Солнца два тысячелетия смущала астрономов. Они не находили удовлетворительного объяснения замеченной неравномерности его годичного движения и высказывали самые различные предположения.

Настоящее научное объяснение этой небесной загадке дали два великих астронома прежних веков – Николай Коперник и Иоганн Кеплер.

Земной шар вращается вокруг оси. Он подставляет солнечным лучам то восточное, то западное полушарие. Вращение Земли создает смену дня и ночи..

Земная ось не вертикальна, она наклонена к плоскости земной орбиты, как наклонен к бумаге карандаш, когда мы им пишем. Наклон земной оси равен 66 1/2 градусам, и этот наклон всегда – зимой и летом – остается одинаковым. Северный конец земной оси неизменно направлен на определенную точку северного неба. Эта точка в настоящее время постепенно приближается к Полярной звезде. В 2100 году она подойдет к Полярной звезде на кратчайшее расстояние, а затем начнет удаляться от нее.

Совершая путь вокруг Солнца, Земля одно полугодие подставляет солнечным лучам северное полушарие – тогда у нас бывает лето, а на Северном полюсе царит шестимесячный полярный день.

В южном же полушарии в это же время трещат морозы, а на Южном полюсе стоит сплошная полярная ночь.

Во второе полугодие времена года меняются местами. Земной шар подставляет солнечным лучам южное полушарие. В Австралии, Новой Зеландии, в Южной Америке и на юге Африки наступает лето, а в Европе и Северной Америке – зима. У нас, случается, под Новый год зима навалит сугробы, а в Австралии под Новый год ходят без пальто, покупают мороженое, – жарко!

Путь, который описывает Земля возле Солнца, не имеет формы круга. Орбита Земли – эллипс; она овальна, как буква «О».

Солнце находится не в центре эллипса, а в одном из его фокусов, то есть ближе к одной из вершин эллипса.

Скорость движения Земли по орбите не остается Зимой и летом одинаковой. Приближаясь к Солнцу, Земля ускоряет свой бег. Примерно 3–4 января земной шар находится на кратчайшем расстоянии от Солнца и мчится, пролетая свыше 30 километров в секунду.

В июне Земля уходит на самую дальнюю часть орбиты. Расстояние до Солнца увеличивается на 5 миллионов километров, а скорость движения падает примерно до 29 километров в секунду. Поэтому‑то лето и весна длятся 186 суток, а зима с осенью – только 179 суток. Причина – различная скорость движения Земли по орбите зимой и летом.

Это, конечно, очень приятно нам, жителям северного полушария. Мы выгадываем семь с лишних теплых дней и, кроме того, имеем более теплую зиму, так как в декабре и январе Земля приближается к Солнцу и получает на 6 % тепла больше, чем в июне и июле[11].

Неравномерность движения Солнца доставляла изрядное затруднение и древнегреческим строителям солнечных и водяных часов, и особенно часовщикам XVIII и XIX веков. К этому времени были изобретены часы с маятником, отличавшиеся вполне хорошим ходом. На циферблате появились минутная и секундная стрелки. Развитие хозяйственной жизни научило людей ценить минуты и даже секунды.

Часы становились предметом первой необходимости, и благодаря техническому совершенству они стали показывать время гораздо точнее, чем Солнце. Поэтому их приходилось все время подправлять, чтобы они шли хуже, но зато «в ногу» с Солнцем.

Понятно, что все владельцы часов и часовые мастера восставали против такого порядка; они были недовольны тем, что приходилось придерживаться солнечного времени. Во всей общественной жизни из‑за этого чувствовались неудобства.

Начался настоящий бунт часовщиков против Солнца, который окончился их полной победой.

Было решено не подравнивать ход часов по видимому движению Солнца по небосводу, а вести счет по особому, среднесуточному времени.

Постепенно это полезное и совершенно необходимое нововведение было принято повсеместно. Теперь наши часы идут не в соответствии с видимым Солнцем, а по так называемому «среднему Солнцу». Это воображаемое светило движется по небу совершенно равномерно; оно не торопится зимой, не медлит летом и поэтому может служить образцом для всех часов на Земле. Время же, которое показывают солнечные часы, называется «истинным временем».

Такой порядок удобен всем, а то, что полдень перестал совпадать с солнечным полднем, так этого никто не замечает.

Четыре раза в году – 15 апреля, 14 июня, 1 сентября и 24 декабря – солнечное время совпадает со средним, а потом расхождение между ними увеличивается. Два раза в году – 12 февраля и 3 ноября – разница между средним и солнечным временем достигает наибольшей величины.

12 февраля Солнце отстает от своего воображаемого собрата на 14 1/2 минут, а 3 ноября оно опережает его на 16 1/2 минут. Разница между истинным и средним временем называется «уравнением времени».