Страницы авторов "Тёмного леса"
Пишите нам! temnyjles@narod.ru
Недавно услышал: в России всё секрет и ничто не тайна. Но вот астрономию не засекречивают, а она остается тайной почти для всех; с теорией Коперника, кажется, уже смирились (с теорией Дарвина еще нет), но открытия Кеплера и Ньютона нуждаются в популяризации.
Сколько часов в сутках? 24. Сколько суток в году? Чуть меньше 365 с четвертью. Правильно? Да. Но не совсем.
Что такое сутки? Время, за которое Земля делает полный оборот вокруг своей оси. Или время от полудня до полудня (полдень - это момент, когда солнце находится на юге (в южном полушарии, да и в тропической части северного это определение не работает, ну да ладно)). Оказывается, эти два определения суток не эквивалентны: Земля делает полный оборот вокруг своей оси приблизительно за 23 часа 56 минут, а промежуток от полудня до полудня в среднем равен 24 часам, хотя он бывает тчуть короче или чуть длинее.
Дело в том, что, оборотившись за 23 часа 56 минут вокруг своей оси, Земля за это время продвинулась и по своей орбите вокруг Солнца, так что видимое положение Солнца на небе сместилось примерно на один градус, и требуется еще 4 минуты, чтобы направление на Солнце стало таким, как было вчера в начальный момент нашего наблюдения. Помню, физичка в нашей школе сказала, что из этих четырех минут в день за 4 года набираются целые сутки - отсюда висакосные годы; на самом деле из этих четырех минут сутки набегают ровно за год, висакосные годы тут ни при чем.
А почему же не постоянен промежуток между полуднями? Почему истиный полдень наступает не в одно и то же время? В Москве он колеблется где-то около половины первого. На то есть две причины. Во-первых, дело как раз в законах Кеплера. Орбита Земли - не круг, а эллипс, и Солнце находится не в центре, а чуть-чуть сбоку (не будем произносить ученое слово "фокус"). На самом деле с большой точностью можно считать, что орбита Земли круговая, но вот Солнце заметно отстоит от ее центра. Чем Земля ближе к Солнцу, тем быстрее движется она по орбите (подобно тому, как подброшенный мяч движется всё медленней, а потом летит вниз всё быстрей). По случайному совпадению ближе всего к Солнцу Земля бывает зимой, вскоре после солнцестояния. Поэтому зимой она за сутки проходит по орбите немножко больше, чем 1/365 ее длины, так что и солнце смещается больше, и нужно чуть больше 4 минут, чтобы это смещение компенсировать. Вторая причина - наклон земной оси. Из-за него солнце продвигается по звездному небу не горизонтально (мы говорим сейчас не о суточном вращении звезного неба, в котором участвует и солнце, а о годовом движении солнца относительно неба), этот эффект практически отсутствует вблизи солнцестояний и максимален вблизи равноденствий. Поэтому вблизи равноденствий сутки слегка укорачиваются. В результате сутки длиннее всего вблизи новогодних праздников, зимой полдень наступает с каждым днем всё позже, так что позже всего истиный полдень случается в феврале (на четверть часа позже среднего полдня; а в ноябре примерно на столько же раньше). Между прочим, поэтому, когда после солнцестояния световой день начинает удлинняться, вечером солнце с каждым днем заходит всё позже, но вот утром оно поначалу не хочет восходить раньше. Летом два вышеописанных эффекта почти компенсируют друг друга, так что истиный полдень мало отличается от среднего (отклонение не превышает нескольких минут).
Аналогичные замечания можно сделать и о продолжительности года. Земля оборачивается вокруг своей оси за 23 часа 56 минут, но нам-то важно не ее положение относительно далеких звезд, а относительно Солнца, нам важна смена дня и ночи. Так же нам важна смена времен года, а не время полного оборота Земли вокруг Солнца. Отчего бывает смена времен года? Оттого, что земная ось не перпендикулярна плоскости ее орбиты, Земля как бы наклонена, так что Солнце лучше освещает то ее северное полушарие, то южное. Но наклон земной оси не остается постоянным (как и наклон волчка, кружащегося на столе). За 25 тысяч лет направление, в котором наклонена земная ось, описывает полный круг. Благодаря этому движению оси время от момента, когда ось наклонена точно в сторону Солнца (момента солнцестояния) до следующего такого момента чуть меньше (минут на двадцать) времени полного оборота Земли вокруг Солнца.
Выходит, полный оборот вокруг Солнца Земля делает за время чуть большее времени ее 366 с четвертью оборотов вокруг своей оси.
(Честно признаюсь: написав этот текст, я решил свериться с Википедией. И с ужасом обнаружил, что из двух компанент уравнения времени я вспомнил только об одной: об укорочении суток, связанном с удалением Земли от Солнца, сказал, а о связанном с наклоном земной оси - нет. Уравнение времени - это формула для отклонения истинного полдня от среднего, т.е. для разности показаний солнечных часов и механических. Впрочем, давно уже есть механические часы, имитирующие солнечные - понятно, что механизм их намного сложнее механизма обычных часов.)
Последнее изменение страницы 9 Oct 2018