Федеральне агентство з освіти Російської Федерації
Державна освітня установа вищої професійної освіти
Амурський державний університет
(ГОУ ВПО «АмГУ»)
РЕФЕРАТ
на тему: Астрономічні основи календаря
з дисципліни: Концепції сучасного природознавства
Виконавець
студент групи С82 У
Керівник
к.т.н., доцент
Благовєщенськ 2008
ЗМІСТ
Введення
1 Передумови появи календаря
2 Елементи сферичної астрономії
2.1 Основні точки та лінії небесної сфери
2.2 Небесні координати
2.3 Кульмінація світил
2.4 Доба, зоряна доба
2.5 Середнє сонячний час
2.6 Поясний, декретний і літній час
3 Зміна пір року
3.1 Рівнодення і сонцестояння
3.2 Зоряний рік
3.3 Зодіакальні сузір'я
3.4 Характерні сходи й заходи зірочок
3.5 Тропічний, Бесселя рік
3.6 Прецесія
3.7 Зміна числа діб на рік
4 Зміна фаз місяця
4.1 Сидеричний місяць
4.2 Конфігурації та фази Місяця
4.3 Синодичний місяць
5 Семиденний тиждень
5.1 Походження семиденного тижня
5.2 Назви днів тижня
6 Арифметика календарів
6.1 Місячний календар
6.2 місячно-сонячний календар
6.3 Сонячний календар
6.4 Особливості григоріанського календаря
Висновок
Список використаних джерел
ВСТУП
Природознавство - система наук про природу, що включає космологію, фізику, хімію, біологію, геологію, географію та інші. Головна мета вивчення його - пізнання сутності (істини) явищ природи шляхом формулювання законів і виведення наслідків з них / 1 /.
Навчальний курс «Концепції сучасного природознавства» був введений порівняно недавно в систему вищої освіти і в даний час є основою природничо-наукової освіти при підготовці у вузах Росії кваліфікованих кадрів гуманітарних і соціально-економічних спеціальностей.
Першочергова мета освіти - долучити нового члена суспільства до культури, створеної за тисячолітню історію людства. Поняття «культурна людина» традиційно асоціюється з особистістю, вільно орієнтується в історії, літературі, музиці, живописі: акцент, як бачимо, падає на гуманітарні форми відображення світу. Однак у наш час прийшло розуміння того, що невід'ємною і найважливішою частиною загальнолюдської культури є досягнення природничих наук. Особливістю курсу є те, що він охоплює надзвичайно широку предметну область.
Метою написання даного реферату є розуміння астрономічних основ календаря, причин його виникнення, а також походження окремих понять, таких як доба, тиждень, місяць, рік, систематизація яких і призвела до появи календаря.
1 ПЕРЕДУМОВИ ПОЯВИ КАЛЕНДАРЯ
Щоб використовувати одиниці виміру часу (доба, місяць, рік), людям давніх необхідно було їх усвідомити, потім навчитися підраховувати, скільки разів на якомусь проміжку часу, що розділяє їх цікавлять події, укладалася та чи інша одиниця рахунку. Без цього люди просто не могли жити, спілкуватися між собою, торгувати, займатися землеробством і т. д. Спочатку такий рахунок часу міг бути дуже примітивним. Але надалі, в міру розвитку людської культури, з зростанням практичних потреб людей календарі все більш удосконалювалися, як їх складових елементів з'явилися поняття року, місяця, тижня.
Труднощі, що виникають при розробці календаря, обумовлені тим, що тривалість доби, синодичний місяця і тропічного року несумірні між собою. Не дивно тому, що в далекому минулому кожне плем'я, кожне місто, держава створювали свої власні календарі, по-різному складаючи з діб місяці й роки. В одних місцях люди вважали час одиницями, близькими до тривалості синодического місяці, приймаючи в році визначене (наприклад, дванадцять) число місяців і не рахуючись із зміною пори року. Так з'явилися місячні календарі. Інші вимірювали час такими ж місяцями, але тривалість року прагнули узгодити зі змінами пір року (місячно-сонячний календар). Нарешті, треті за основу рахунки днів брали зміну пір року, а зміну фаз Місяця взагалі не брали до уваги (сонячний календар).
Таким чином, задача про побудову календаря складається з двох частин. По-перше, на підставі багаторічних астрономічних спостережень необхідно було якомога точніше встановити тривалість періодичного процесу (тропічного року, синодичний місяця), який приймається за основу календаря. По-друге, було необхідно підібрати календарні одиниці рахунку цілої доби, місяців, років різної тривалості і встановити правила їх чергування таким чином, щоб за досить великі проміжки часу середня тривалість календарного року (а також календарного місяця в місячних і місячно-сонячних календарях) була близькою до тропічного році (відповідно - синодичному місяця).
У своїй практичній діяльності люди не могли обходитися і без певної ери-системи рахунку (літочислення). У далекому минулому кожне плем'я, кожне поселення створювало свою власну календарну систему і свою еру. При цьому в одних місцях рахунок років вівся від якогось реального події (наприклад, від приходу до влади того чи іншого правителя, від спустошливої війни, повені або землетрусу), в інших - від події вигаданого, міфічного, часто пов'язаного з релігійними уявленнями людей . Початкову точку відліку тієї або іншої ери прийнято називати її епохою.
Усі свідчення про події давно минулих днів необхідно було упорядкувати, знайти їм відповідне місце на сторінках єдиної всесвітньої історії. Так виникла наука хронологія (від грецьких слів «хронос» - час і «логос» - слово, вчення), завдання якої - вивчати всі форми і методи числення часу, зіставляти і визначати точні дати різних історичних подій та документів, а в більш широкому плані - дізнаватися вік знайдених при археологічних розкопках залишків матеріальної культури, а також вік нашої планети в цілому. Хронологія є такою науковою областю, в якій астрономія стикається з історією.
2 ЕЛЕМЕНТИ Сферична астрономія
2.1 Основні точки та лінії небесної сфери
При вивченні виду зоряного неба користуються поняттям небесної сфери - уявної сфери довільного радіуса, до внутрішньої поверхні якої як би «підвішені» зірки. У центрі цієї сфери (у точці О) і знаходиться спостерігач (рисунок 1). Точка небесної сфери, розташована прямо над головою спостерігача, називається зенітом, протилежна їй - надирі. Точки перетину уявної осі обертання Землі («осі світу») з небесною сферою називаються полюсами світу. Проведемо через центр небесної сфери три уявні площини: першу перпендикулярно до прямовисної лінії, другу перпендикулярно до осі світу і третю - через прямовисну лінію (через центр сфери і зеніт) і вісь світу (через полюс світу). У результаті на небесній сфері отримаємо три великих кола (центри яких співпадають з центром небесної сфери): горизонт, небесний екватор і небесний меридіан. Небесний меридіан перетинається з горизонтом в двох точках: точці півночі (N) і крапка півдня (S), небесний екватор - у точці сходу (Е) і точці заходу (W). Лінія SN, що визначає напрям «північ - південь», називається полуденної лінією.
Рисунок 1 - Основні точки та лінії небесної сфери; стрілкою вказано напрямок її обертання
Видиме річне пересування центру диска Сонця серед зірок відбувається по екліптиці - великому колі, площина якого складає з площиною небесного екватора кут е = 23 ° 27 /. З небесним екватором екліптика перетинається в двох точках (рисунок 2): у точці весняного рівнодення Т (20 або 21 березня) і в точці осіннього рівнодення (22 або 23 вересня).
2.2 Небесні координати
Як і на глобусі - зменшеної моделі Землі, на небесній сфері, можна побудувати координатну сітку, що дозволяє визначити координати будь-якого світила. Роль земних меридіанів на небесній сфері відіграють кола відмін, що проходять від північного полюса світу до південного, замість земних паралелей на небесній сфері проводяться добові паралелі. Для кожного світила (малюнок 2) можна знайти:
1. Кутова відстань а його кола схилення від точки весняного рівнодення, виміряний вздовж небесного екватора проти добового руху небесної сфери (аналогічно тому, як уздовж земного екватора ми вимірюємо географічну довготу X - кутова відстань меридіана спостерігача від нульового меридіана грінвічського). Ця координата називається прямим сходженням світила.
2. Кутова відстань світила б від небесного екватора-відмінювання світила, виміряний вздовж кола відмін, що проходить через це світило (відповідає географічній широті).
Рисунок 2 - Положення екліптики на небесній сфері; стрілкою вказано напрямок видимого річного руху Сонця
Пряме сходження світила а вимірюється в годинній мірі - в годинах (год або h), мінутах (м або т) і секундах (з або s) від 0 h до 24 h відмінювання б - в градусах, зі знаком «плюс» (від 0 ° до +90 °) у напрямку від небесного екватора до північного полюса світу і зі знаком «мінус» (від 0 ° до -90 °) - до південного полюса світу. У процесі добового обертання небесної сфери ці координати для кожного світила залишаються незмінними.
Положення кожного світила на небесній сфері в даний момент часу можна описати і двома іншими координатами: його азимутом і кутовий висотою над горизонтом. Для цього від зеніту через світило до горизонту проводимо подумки велике коло - вертикал. Азимут світила А відраховується від точки півдня S на захід до точки перетину вертикала світила з горизонтом. Якщо ж відлік азимута ведеться від точки півдня проти годинникової стрілки, то йому приписують знак мінус. Висота світила h відраховується вздовж вертикалі від горизонту до світила (малюнок 4). З малюнка 1, видно, що висота полюса світу над горизонтом дорівнює географічній широті спостерігача.
2.3 Кульмінація світил
У процесі добового обертання Землі кожна точка небесної сфери двічі проходить через небесний меридіан спостерігача. Проходження того чи іншого світила через ту частину дуги небесного меридіана, на якій розташований зеніт спостерігача, називається верхньою кульмінацією світила. При цьому висота світила над горизонтом досягає найбільшого значення. У момент нижньої кульмінації світило проходить протилежну частину дуги меридіана, на якій знаходиться надир. Часом, що минув після верхньої кульмінації світила, вимірюється часовий кут світила U.
Якщо світило у верхній кульмінації проходить через небесний меридіан на південь від зеніту, то його висота над горизонтом у цей момент дорівнює:
2.4 Доба, зоряна доба
Поступово піднімаючись вгору, Сонце досягає свого найвищого положення на небі (момент верхньої кульмінації), після чого повільно опускається вниз, щоб на кілька годин знову сховатися за горизонтом. Через 30 - 40 хвилин після заходу Сонця, коли закінчаться вечірні сутінки, на небі з'являються перші зірки. Це правильне чергування дня і ночі, що є відображенням обертання Землі навколо своєї осі, і дало людям природну одиницю часу - добу.
Отже, доба - це проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями Сонця. За початок справжніх сонячних діб приймають момент нижньої кульмінації центра диска Сонця (опівночі). У згоді з традицією, яка прийшла до нас з Давнього Єгипту і Вавілонії, добу діляться на 24 години, щогодини - на 60 хвилин, кожна хвилина - на 60 секунд. Час Т 0, виміряний від нижньої кульмінації центра диска Сонця, називається істинним сонячним часом.
Але Земля є кулею. Тому своє власне (місцеве) час буде однаковим лише для пунктів, що знаходяться на одному і тому ж географічному меридіані.
Вже говорилося про обертання Землі навколо своєї осі відносно Сонця. Виявилося зручним і навіть необхідним ввести ще одну одиницю часу - зоряна доба, як проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями однієї і тієї ж зірки. Так як, обертаючись навколо осі, Земля ще й рухається по своїй орбіті, то зоряні добу коротше сонячних майже на чотири хвилини. У році ж зоряної доби рівно на одиницю більше, ніж сонячних.
За початок зоряної доби прийнятий момент верхньої кульмінації точки весняного рівнодення. Звідси зоряний час - це час, що минув з моменту верхній кульмінації точки весняного рівнодення. Воно вимірюється годинним кутом точки весняного рівнодення. Зоряний час одно прямому сходженню світила, що знаходиться в даний момент часу у верхній кульмінації (в цей час годинної кут світила t = 0).
Рівняння часу говорить про те, що справжнє Сонце в своєму русі на небесній сфері то «обганяє» середнє сонце, то «відстає» від нього, і якщо час вимірюється за середнім сонцю, то тіні від всіх предметів відкидаються через їх освітлення істинним Сонцем . Припустимо, що хтось вирішив побудувати будинок особою на південь. Бажане направлення йому вкаже полуденна лінія: у момент верхньої кульмінації Сонця, коли воно, перетинаючи небесний меридіан, «проходить над точкою півдня», тіні від вертикальних предметів падають уздовж південного лінії у напрямку до півночі. Тому для вирішення завдання досить підвісити на нитці грузик і в згаданий момент часу вбити кілочки уздовж відкинутої ниткою тіні.
Але встановити «на око», коли центр диска Сонця перетинає небесний меридіан, неможливо, цей момент слід розрахувати заздалегідь.
Зоряний час використовуємо для визначення того, які ділянки зоряного неба (сузір'я) будуть видні над горизонтом у той чи інший час доби і року. У кожен конкретний момент часу у верхній кульмінації знаходяться ті зірки, для яких а = 5. Розраховуючи зоряний час s, і визначаємо умови видимості зірок і сузір'їв.
2.5 Середнє сонячний час
Вимірювання показують, що тривалість істинних сонячної доби протягом року неоднакова. Найбільшу довжину вони мають 23 грудня, найменшу 16 вересня, причому різниця в їх тривалості у зазначені дні становить 51 секунду. Це зумовлено двома причинами:
1) нерівномірним рухом Землі навколо Сонця по еліптичній орбіті;
2) нахилом осі добового обертання Землі до площини екліптики.
Очевидно, що користуватися при вимірюванні часу такій нестабільній одиницею, як істинні добу, не можна. Тому в астрономії було введено поняття середнього сонця. Це - фіктивна точка, яка протягом року рівномірно переміщається вздовж небесного екватора. Проміжок часу між двома однойменними послідовними кульмінаціями середнього сонця називається середніми сонячними днями й ночами. Час, виміряний від нижньої кульмінації середнього сонця, називається середнім сонячним часом. Саме середній сонячний час і показують наші годинники, ними ми користуємося у всій своїй практичній діяльності.
2.6 Поясний, декретний і літній час
В кінці минулого століття земну кулю був розбитий через кожні 15 ° по географічній довготі на 24 часових пояси. З тим, щоб усередині кожного поясу, що має номер N (N змінюється від 0 до 23), годинники вказували одне і те ж поясний час - Т п - середній сонячний час географічного меридіана, що проходить через середину цього поясу. При переході від пояса до поясу, у напрямку з заходу на схід, час на кордоні пояса стрибком збільшується рівно на одну годину. В якості нульового прийнятий пояс, розташований (по довготі) у смузі ± 7 °, 5 від Гринвічем меридіана. Середній сонячний час цього поясу називається гринвичським або всесвітнім.
У багатьох країнах світу в літні місяці року практикується перехід на час сусіднього, розташованого на схід часового поясу.
У Росії також введено літній час: вночі в останню неділю березня стрілки годинника переводяться на одну годину вперед у порівнянні з декретною часом, а вночі в останню неділю вересня повертаються назад.
3 ЗМІНА ЧАСІВ РОКУ
3.1 Рівнодення і сонцестояння
Обертаючись навколо своєї осі, Земля в той же час зі швидкістю 30 км / с рухається навколо Сонця. При цьому уявна вісь добового обертання планети не змінює свого напрямку в просторі, а переноситься паралельно самій собі. Тому величина відмінювання Сонця протягом року безперервно (і до того ж з різною швидкістю) змінюється. Так, 21 (22) грудня воно має найменше значення, рівне -23 ° 27 ', через три місяці, 20 (21) березня дорівнює нулю °, далі 21 (22) червня воно досягає найбільшого значення +23 ° 27 /, 22 ( 23) вересня знову стає рівним нулю, після чого до 21 грудня відмінювання Сонця безперервно зменшується. Але навесні і восени швидкість зміни відмінювання досить велика, тоді як у червні та грудні вона набагато менше. Це створює враження деякого «стояння» Сонця влітку і взимку на певній відстані від небесного екватора протягом декількох діб. 21 - 22 грудня в північній півкулі висота Сонця над горизонтом у верхній його кульмінації буває найменшої; цей день у році є найбільш коротким, за ним слідує найдовша в році ніч зимового сонцестояння. Навпаки, влітку, 21 або 22 червня, висота Сонця над горизонтом у верхній кульмінації найбільша, цей день літнього сонцестояння має найбільшу тривалість. 20 або 21 березня настає весняне рівнодення (Сонце в своєму видимому річному русі проходить через точку весняного рівнодення з південної півкулі в північну), а 22 або 23 вересня - осіннє рівнодення. У ці дати тривалість дня і ночі зрівнюється. Під впливом тяжіння, що діє на Землю з боку інших планет, параметри орбіти Землі, зокрема її нахил до площини небесного екватора е, змінюються: площина земної орбіти як би «похитується» і протягом мільйонів років ця величина коливається біля свого середнього значення.
Державна освітня установа вищої професійної освіти
Амурський державний університет
(ГОУ ВПО «АмГУ»)
РЕФЕРАТ
на тему: Астрономічні основи календаря
з дисципліни: Концепції сучасного природознавства
Виконавець
студент групи С82 У
Керівник
к.т.н., доцент
Благовєщенськ 2008
ЗМІСТ
Введення
1 Передумови появи календаря
2 Елементи сферичної астрономії
2.1 Основні точки та лінії небесної сфери
2.2 Небесні координати
2.3 Кульмінація світил
2.4 Доба, зоряна доба
2.5 Середнє сонячний час
2.6 Поясний, декретний і літній час
3 Зміна пір року
3.1 Рівнодення і сонцестояння
3.2 Зоряний рік
3.3 Зодіакальні сузір'я
3.4 Характерні сходи й заходи зірочок
3.5 Тропічний, Бесселя рік
3.6 Прецесія
3.7 Зміна числа діб на рік
4 Зміна фаз місяця
4.1 Сидеричний місяць
4.2 Конфігурації та фази Місяця
4.3 Синодичний місяць
5 Семиденний тиждень
5.1 Походження семиденного тижня
5.2 Назви днів тижня
6 Арифметика календарів
6.1 Місячний календар
6.2 місячно-сонячний календар
6.3 Сонячний календар
6.4 Особливості григоріанського календаря
Висновок
Список використаних джерел
ВСТУП
Природознавство - система наук про природу, що включає космологію, фізику, хімію, біологію, геологію, географію та інші. Головна мета вивчення його - пізнання сутності (істини) явищ природи шляхом формулювання законів і виведення наслідків з них / 1 /.
Навчальний курс «Концепції сучасного природознавства» був введений порівняно недавно в систему вищої освіти і в даний час є основою природничо-наукової освіти при підготовці у вузах Росії кваліфікованих кадрів гуманітарних і соціально-економічних спеціальностей.
Першочергова мета освіти - долучити нового члена суспільства до культури, створеної за тисячолітню історію людства. Поняття «культурна людина» традиційно асоціюється з особистістю, вільно орієнтується в історії, літературі, музиці, живописі: акцент, як бачимо, падає на гуманітарні форми відображення світу. Однак у наш час прийшло розуміння того, що невід'ємною і найважливішою частиною загальнолюдської культури є досягнення природничих наук. Особливістю курсу є те, що він охоплює надзвичайно широку предметну область.
Метою написання даного реферату є розуміння астрономічних основ календаря, причин його виникнення, а також походження окремих понять, таких як доба, тиждень, місяць, рік, систематизація яких і призвела до появи календаря.
1 ПЕРЕДУМОВИ ПОЯВИ КАЛЕНДАРЯ
Щоб використовувати одиниці виміру часу (доба, місяць, рік), людям давніх необхідно було їх усвідомити, потім навчитися підраховувати, скільки разів на якомусь проміжку часу, що розділяє їх цікавлять події, укладалася та чи інша одиниця рахунку. Без цього люди просто не могли жити, спілкуватися між собою, торгувати, займатися землеробством і т. д. Спочатку такий рахунок часу міг бути дуже примітивним. Але надалі, в міру розвитку людської культури, з зростанням практичних потреб людей календарі все більш удосконалювалися, як їх складових елементів з'явилися поняття року, місяця, тижня.
Труднощі, що виникають при розробці календаря, обумовлені тим, що тривалість доби, синодичний місяця і тропічного року несумірні між собою. Не дивно тому, що в далекому минулому кожне плем'я, кожне місто, держава створювали свої власні календарі, по-різному складаючи з діб місяці й роки. В одних місцях люди вважали час одиницями, близькими до тривалості синодического місяці, приймаючи в році визначене (наприклад, дванадцять) число місяців і не рахуючись із зміною пори року. Так з'явилися місячні календарі. Інші вимірювали час такими ж місяцями, але тривалість року прагнули узгодити зі змінами пір року (місячно-сонячний календар). Нарешті, треті за основу рахунки днів брали зміну пір року, а зміну фаз Місяця взагалі не брали до уваги (сонячний календар).
Таким чином, задача про побудову календаря складається з двох частин. По-перше, на підставі багаторічних астрономічних спостережень необхідно було якомога точніше встановити тривалість періодичного процесу (тропічного року, синодичний місяця), який приймається за основу календаря. По-друге, було необхідно підібрати календарні одиниці рахунку цілої доби, місяців, років різної тривалості і встановити правила їх чергування таким чином, щоб за досить великі проміжки часу середня тривалість календарного року (а також календарного місяця в місячних і місячно-сонячних календарях) була близькою до тропічного році (відповідно - синодичному місяця).
У своїй практичній діяльності люди не могли обходитися і без певної ери-системи рахунку (літочислення). У далекому минулому кожне плем'я, кожне поселення створювало свою власну календарну систему і свою еру. При цьому в одних місцях рахунок років вівся від якогось реального події (наприклад, від приходу до влади того чи іншого правителя, від спустошливої війни, повені або землетрусу), в інших - від події вигаданого, міфічного, часто пов'язаного з релігійними уявленнями людей . Початкову точку відліку тієї або іншої ери прийнято називати її епохою.
Усі свідчення про події давно минулих днів необхідно було упорядкувати, знайти їм відповідне місце на сторінках єдиної всесвітньої історії. Так виникла наука хронологія (від грецьких слів «хронос» - час і «логос» - слово, вчення), завдання якої - вивчати всі форми і методи числення часу, зіставляти і визначати точні дати різних історичних подій та документів, а в більш широкому плані - дізнаватися вік знайдених при археологічних розкопках залишків матеріальної культури, а також вік нашої планети в цілому. Хронологія є такою науковою областю, в якій астрономія стикається з історією.
2 ЕЛЕМЕНТИ Сферична астрономія
2.1 Основні точки та лінії небесної сфери
При вивченні виду зоряного неба користуються поняттям небесної сфери - уявної сфери довільного радіуса, до внутрішньої поверхні якої як би «підвішені» зірки. У центрі цієї сфери (у точці О) і знаходиться спостерігач (рисунок 1). Точка небесної сфери, розташована прямо над головою спостерігача, називається зенітом, протилежна їй - надирі. Точки перетину уявної осі обертання Землі («осі світу») з небесною сферою називаються полюсами світу. Проведемо через центр небесної сфери три уявні площини: першу перпендикулярно до прямовисної лінії, другу перпендикулярно до осі світу і третю - через прямовисну лінію (через центр сфери і зеніт) і вісь світу (через полюс світу). У результаті на небесній сфері отримаємо три великих кола (центри яких співпадають з центром небесної сфери): горизонт, небесний екватор і небесний меридіан. Небесний меридіан перетинається з горизонтом в двох точках: точці півночі (N) і крапка півдня (S), небесний екватор - у точці сходу (Е) і точці заходу (W). Лінія SN, що визначає напрям «північ - південь», називається полуденної лінією.
Рисунок 1 - Основні точки та лінії небесної сфери; стрілкою вказано напрямок її обертання
Видиме річне пересування центру диска Сонця серед зірок відбувається по екліптиці - великому колі, площина якого складає з площиною небесного екватора кут е = 23 ° 27 /. З небесним екватором екліптика перетинається в двох точках (рисунок 2): у точці весняного рівнодення Т (20 або 21 березня) і в точці осіннього рівнодення (22 або 23 вересня).
2.2 Небесні координати
Як і на глобусі - зменшеної моделі Землі, на небесній сфері, можна побудувати координатну сітку, що дозволяє визначити координати будь-якого світила. Роль земних меридіанів на небесній сфері відіграють кола відмін, що проходять від північного полюса світу до південного, замість земних паралелей на небесній сфері проводяться добові паралелі. Для кожного світила (малюнок 2) можна знайти:
1. Кутова відстань а його кола схилення від точки весняного рівнодення, виміряний вздовж небесного екватора проти добового руху небесної сфери (аналогічно тому, як уздовж земного екватора ми вимірюємо географічну довготу X - кутова відстань меридіана спостерігача від нульового меридіана грінвічського). Ця координата називається прямим сходженням світила.
2. Кутова відстань світила б від небесного екватора-відмінювання світила, виміряний вздовж кола відмін, що проходить через це світило (відповідає географічній широті).
Рисунок 2 - Положення екліптики на небесній сфері; стрілкою вказано напрямок видимого річного руху Сонця
Пряме сходження світила а вимірюється в годинній мірі - в годинах (год або h), мінутах (м або т) і секундах (з або s) від 0 h до 24 h відмінювання б - в градусах, зі знаком «плюс» (від 0 ° до +90 °) у напрямку від небесного екватора до північного полюса світу і зі знаком «мінус» (від 0 ° до -90 °) - до південного полюса світу. У процесі добового обертання небесної сфери ці координати для кожного світила залишаються незмінними.
Положення кожного світила на небесній сфері в даний момент часу можна описати і двома іншими координатами: його азимутом і кутовий висотою над горизонтом. Для цього від зеніту через світило до горизонту проводимо подумки велике коло - вертикал. Азимут світила А відраховується від точки півдня S на захід до точки перетину вертикала світила з горизонтом. Якщо ж відлік азимута ведеться від точки півдня проти годинникової стрілки, то йому приписують знак мінус. Висота світила h відраховується вздовж вертикалі від горизонту до світила (малюнок 4). З малюнка 1, видно, що висота полюса світу над горизонтом дорівнює географічній широті спостерігача.
2.3 Кульмінація світил
У процесі добового обертання Землі кожна точка небесної сфери двічі проходить через небесний меридіан спостерігача. Проходження того чи іншого світила через ту частину дуги небесного меридіана, на якій розташований зеніт спостерігача, називається верхньою кульмінацією світила. При цьому висота світила над горизонтом досягає найбільшого значення. У момент нижньої кульмінації світило проходить протилежну частину дуги меридіана, на якій знаходиться надир. Часом, що минув після верхньої кульмінації світила, вимірюється часовий кут світила U.
Якщо світило у верхній кульмінації проходить через небесний меридіан на південь від зеніту, то його висота над горизонтом у цей момент дорівнює:
2.4 Доба, зоряна доба
Поступово піднімаючись вгору, Сонце досягає свого найвищого положення на небі (момент верхньої кульмінації), після чого повільно опускається вниз, щоб на кілька годин знову сховатися за горизонтом. Через 30 - 40 хвилин після заходу Сонця, коли закінчаться вечірні сутінки, на небі з'являються перші зірки. Це правильне чергування дня і ночі, що є відображенням обертання Землі навколо своєї осі, і дало людям природну одиницю часу - добу.
Отже, доба - це проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями Сонця. За початок справжніх сонячних діб приймають момент нижньої кульмінації центра диска Сонця (опівночі). У згоді з традицією, яка прийшла до нас з Давнього Єгипту і Вавілонії, добу діляться на 24 години, щогодини - на 60 хвилин, кожна хвилина - на 60 секунд. Час Т 0, виміряний від нижньої кульмінації центра диска Сонця, називається істинним сонячним часом.
Але Земля є кулею. Тому своє власне (місцеве) час буде однаковим лише для пунктів, що знаходяться на одному і тому ж географічному меридіані.
Вже говорилося про обертання Землі навколо своєї осі відносно Сонця. Виявилося зручним і навіть необхідним ввести ще одну одиницю часу - зоряна доба, як проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями однієї і тієї ж зірки. Так як, обертаючись навколо осі, Земля ще й рухається по своїй орбіті, то зоряні добу коротше сонячних майже на чотири хвилини. У році ж зоряної доби рівно на одиницю більше, ніж сонячних.
За початок зоряної доби прийнятий момент верхньої кульмінації точки весняного рівнодення. Звідси зоряний час - це час, що минув з моменту верхній кульмінації точки весняного рівнодення. Воно вимірюється годинним кутом точки весняного рівнодення. Зоряний час одно прямому сходженню світила, що знаходиться в даний момент часу у верхній кульмінації (в цей час годинної кут світила t = 0).
Рівняння часу говорить про те, що справжнє Сонце в своєму русі на небесній сфері то «обганяє» середнє сонце, то «відстає» від нього, і якщо час вимірюється за середнім сонцю, то тіні від всіх предметів відкидаються через їх освітлення істинним Сонцем . Припустимо, що хтось вирішив побудувати будинок особою на південь. Бажане направлення йому вкаже полуденна лінія: у момент верхньої кульмінації Сонця, коли воно, перетинаючи небесний меридіан, «проходить над точкою півдня», тіні від вертикальних предметів падають уздовж південного лінії у напрямку до півночі. Тому для вирішення завдання досить підвісити на нитці грузик і в згаданий момент часу вбити кілочки уздовж відкинутої ниткою тіні.
Але встановити «на око», коли центр диска Сонця перетинає небесний меридіан, неможливо, цей момент слід розрахувати заздалегідь.
Зоряний час використовуємо для визначення того, які ділянки зоряного неба (сузір'я) будуть видні над горизонтом у той чи інший час доби і року. У кожен конкретний момент часу у верхній кульмінації знаходяться ті зірки, для яких а = 5. Розраховуючи зоряний час s, і визначаємо умови видимості зірок і сузір'їв.
2.5 Середнє сонячний час
Вимірювання показують, що тривалість істинних сонячної доби протягом року неоднакова. Найбільшу довжину вони мають 23 грудня, найменшу 16 вересня, причому різниця в їх тривалості у зазначені дні становить 51 секунду. Це зумовлено двома причинами:
1) нерівномірним рухом Землі навколо Сонця по еліптичній орбіті;
2) нахилом осі добового обертання Землі до площини екліптики.
Очевидно, що користуватися при вимірюванні часу такій нестабільній одиницею, як істинні добу, не можна. Тому в астрономії було введено поняття середнього сонця. Це - фіктивна точка, яка протягом року рівномірно переміщається вздовж небесного екватора. Проміжок часу між двома однойменними послідовними кульмінаціями середнього сонця називається середніми сонячними днями й ночами. Час, виміряний від нижньої кульмінації середнього сонця, називається середнім сонячним часом. Саме середній сонячний час і показують наші годинники, ними ми користуємося у всій своїй практичній діяльності.
2.6 Поясний, декретний і літній час
В кінці минулого століття земну кулю був розбитий через кожні 15 ° по географічній довготі на 24 часових пояси. З тим, щоб усередині кожного поясу, що має номер N (N змінюється від 0 до 23), годинники вказували одне і те ж поясний час - Т п - середній сонячний час географічного меридіана, що проходить через середину цього поясу. При переході від пояса до поясу, у напрямку з заходу на схід, час на кордоні пояса стрибком збільшується рівно на одну годину. В якості нульового прийнятий пояс, розташований (по довготі) у смузі ± 7 °, 5 від Гринвічем меридіана. Середній сонячний час цього поясу називається гринвичським або всесвітнім.
У багатьох країнах світу в літні місяці року практикується перехід на час сусіднього, розташованого на схід часового поясу.
У Росії також введено літній час: вночі в останню неділю березня стрілки годинника переводяться на одну годину вперед у порівнянні з декретною часом, а вночі в останню неділю вересня повертаються назад.
3 ЗМІНА ЧАСІВ РОКУ
3.1 Рівнодення і сонцестояння
Обертаючись навколо своєї осі, Земля в той же час зі швидкістю 30 км / с рухається навколо Сонця. При цьому уявна вісь добового обертання планети не змінює свого напрямку в просторі, а переноситься паралельно самій собі. Тому величина відмінювання Сонця протягом року безперервно (і до того ж з різною швидкістю) змінюється. Так, 21 (22) грудня воно має найменше значення, рівне -23 ° 27 ', через три місяці, 20 (21) березня дорівнює нулю °, далі 21 (22) червня воно досягає найбільшого значення +23 ° 27 /, 22 ( 23) вересня знову стає рівним нулю, після чого до 21 грудня відмінювання Сонця безперервно зменшується. Але навесні і восени швидкість зміни відмінювання досить велика, тоді як у червні та грудні вона набагато менше. Це створює враження деякого «стояння» Сонця влітку і взимку на певній відстані від небесного екватора протягом декількох діб. 21 - 22 грудня в північній півкулі висота Сонця над горизонтом у верхній його кульмінації буває найменшої; цей день у році є найбільш коротким, за ним слідує найдовша в році ніч зимового сонцестояння. Навпаки, влітку, 21 або 22 червня, висота Сонця над горизонтом у верхній кульмінації найбільша, цей день літнього сонцестояння має найбільшу тривалість. 20 або 21 березня настає весняне рівнодення (Сонце в своєму видимому річному русі проходить через точку весняного рівнодення з південної півкулі в північну), а 22 або 23 вересня - осіннє рівнодення. У ці дати тривалість дня і ночі зрівнюється. Під впливом тяжіння, що діє на Землю з боку інших планет, параметри орбіти Землі, зокрема її нахил до площини небесного екватора е, змінюються: площина земної орбіти як би «похитується» і протягом мільйонів років ця величина коливається біля свого середнього значення.
Земля обертається навколо Сонця по еліптичній орбіті, і тому її відстань від нього протягом року дещо змінюється. Найближче до Сонця наша планета (в даний час) буває 2-5 січня, в цей час швидкість її руху по орбіті є найбільшою. Тому тривалість сезонів року неоднакова: весни - 92 дні, літа - 94 дня, осені - 90 і зими - 89 днів для північної півкулі. Весна і літо (число днів, що минули від моменту переходу Сонця через точку весняного рівнодення до його переходу через точку осіннього рівнодення) в північній півкулі тривають 186 днів, тоді як осінь і зима - 179. Кілька тисяч років тому «витягнутість» еліпса земної орбіти була меншою, тому меншою була і різниця між згаданими проміжками часу. У зв'язку зі зміною висоти Сонця над горизонтом відбувається закономірна зміна пір року. Холодна зима з її лютими морозами, довгими ночами і короткими днями змінюється квітучою весною, потім врожайним влітку, за яким йде осінь.
3.2 Зоряний рік
Зіставляючи вид зоряного неба відразу після заходу Сонця день від дня протягом кількох тижнів, можна помітити, що видиме положення Сонця по відношенню до зірок безперервно змінюється: Сонце пересувається з заходу на схід і протягом кожних 365,256360 діб робить на небі повний коло , повертаючись до тієї ж зірки. Цей проміжок часу називається зоряним роком.
3.3 Зодіакальні сузір'я
Для кращої орієнтації в безмежному зоряному океані астрономи розділили небо на 88 окремих майданчиків - сузір'їв. По 12 сузір'їв, які називаються зодіакальними, і проходить Сонце протягом року.
У минулому, приблизно 2000 років тому, та й у середньовіччі для зручності у відліку положення Сонця на екліптиці, вона була розділена на 12 рівних частин по 30 ° в кожній. Кожну дугу в 30 ° було прийнято позначати знаком того зодіакального сузір'я, через яке в тому чи іншому місяці проходило Сонце. Так на небі з'явилися «знаки Зодіаку». За початок відліку була прийнята точка весняного рівнодення, що знаходилася на початку н. е.. у сузір'ї Овна. Відлічити від неї дуга довжиною 30 ° позначалася знаком «баранячі роги». Далі Сонце проходило через сузір'я Тельця, тому дуга екліптики від 30 до 60 ° позначалася «знаком Тельця» і т. д. Розрахунки положення Сонця, Місяця і планет в «знаках Зодіаку», тобто фактично на певних кутових відстанях від точки весняного рівнодення, проводилися впродовж багатьох століть для складання гороскопів.
3.4 Характерні сходи й заходи зірочок
Завдяки безперервному переміщенню диска Сонця на небесній сфері з заходу на схід вид зоряного неба від вечора до вечора хоча і повільно, але безупинно змінюється. Так, якщо в певний час року якесь сузір'я зодіаку через годину після заходу Сонця видно в південній частині неба (скажімо, проходить через небесний меридіан), то завдяки зазначеному руху Сонця в кожний наступний вечір це сузір'я буде проходити через меридіан на чотири хвилини раніше , ніж у попередній. До моменту ж заходу Сонця воно буде все більше пересуватися в західну частину неба. Приблизно через три місяці це зодіакальне сузір'я вже сховається в променях вечірньої зорі, а через 10-20 днів воно буде видно вже вранці перед сходом Сонця в східній частині небосхилу. Приблизно так само поводяться й інші заходять созведія і окремі зірки. При цьому зміна умов їх видимості істотно залежить від географічної широти спостерігача і схилення світила, зокрема від його відстані від екліптики. Так, якщо зірки зодіакального сузір'я досить віддалені від екліптики, то вранці вони видно навіть раніше, ніж припиняється їх вечірня видимість.
Перша поява зірки в променях ранкової зорі (тобто перший ранковий схід зірки) називається її геліакіческім (від грецького «гелиос» - Сонце) сходом. З кожним наступним днем ця зірка встигає піднятися над горизонтом все вище: адже Сонце продовжує своє річне рух по небу. Через три місяці до моменту сходу Сонця ця зірка разом зі «своїм» сузір'ям вже проходить меридіан (у верхній кульмінації), а ще через три місяці буде ховатися за горизонтом на заході.
Захід зірки в променях ранкової зорі, що відбувається лише раз на рік (ранковий захід), прийнято називати її космічним («космос» - «прикраса») заходом. Далі, схід зірки над горизонтом на сході при заході Сонця (схід у променях вечірньої зорі) називається її акроніческім сходом (від грецького «Акрос» - вищий; мабуть, малося на увазі найбільш віддалене від Сонця положення). І, нарешті, захід зірки в променях вечірньої зорі прийнято називати геліакіческім заходом.
3.5 Тропічний, Бесселя рік
При русі Сонця по екліптиці. 20 (або 21) березня центр диска Сонця перетинає небесний екватор, переходячи з південної півкулі небесної сфери в північну. Точка перетину небесного екватора з екліптикою - точка весняного рівнодення знаходиться в наш час у сузір'ї Риб. На небі він не «відзначено» який-небудь яскравою зіркою, її місцезнаходження на небесній сфері астрономи встановлюють з досить високою точністю за спостереженнями близьких до неї «опорних» зірок.
Проміжок часу між двома послідовними проходженнями центру диска Сонця через точку весняного рівнодення називається істинним, або тропічним роком. Тривалість його дорівнює 365,2421988 доби або ж 365 днів 5 годин 48 хвилин і 46 секунд. Приймається, що і середнє сонце за той же час повертається до точки весняного рівнодення.
Тривалість нашого календарного року неоднакова: він містить те 365, то 366 днів. Тим часом астрономи відраховують тропічні роки однаковою тривалості. За пропозицією німецького астронома Ф. В. Бесселя (1784 - 1846) за початок астрономічного (тропічного) року приймають момент, коли пряме сходження середнього екваторіального сонця одно 18 h 40 m.
3.6 Прецесія
Тривалість тропічного року на 20 хвилин 24 секунди коротше зоряного року. Це пов'язано з тим, що точка весняного рівнодення зі швидкістю 50 ", 2 в рік переміщається по екліптиці назустріч річного руху Сонця. Це явище було відкрито ще давньогрецьким астрономом Гиппархом у II ст. До н. Е.. І названо прецесією, або попереджанням рівнодень. за 72 роки точка весняного рівнодення зміщується по екліптиці на 1 º, за 1000 років - на 14 ° і т. д. Приблизно за 26 000 років вона зробить повне коло на небесній сфері. У минулому ж, близько 4000 років тому, точка весняного рівнодення знаходилася у сузір'ї Тельця недалеко від зоряного скупчення Плеяд, літнє сонцестояння ж в цей час наставав у момент проходження Сонця через сузір'я Лева недалеко від зірки Регул.
Явище прецесії виникає тому, що форма Землі відрізняється від сферичної (наша планета як би сплюснута біля полюсів). Під дією тяжіння Сонцем і Місяцем різних частин «сплюсненою» Землі вісь її добового обертання описує конус навколо перпендикуляра площини екліптики. У результаті полюси світу переміщуються серед зірок за малим колам з радіусами близько 23 ° 27 /. Одночасно зміщується на небесній сфері і вся сітка екваторіальних координат, а з нього і точка весняного рівнодення. Внаслідок прецесії вид зоряного неба на певний день року повільно, але безупинно змінюється.
3.7 Зміна числа діб на рік
Як показали проведені протягом багатьох десятків років спостереження кульмінацій зірок, обертання Землі навколо своєї осі поступово сповільнюється, хоча величина цього ефекту все ще відома з недостатньою точністю. Передбачається, що за останні дві тисячі років тривалість доби збільшувалася в середньому на 0,002 с на століття. Це, здавалося б, мізерно мала величина, накопичені, призводить до дуже помітних результатів. Через це, наприклад, будуть неточними розрахунки моментів сонячних затемнень та умов їх видимості в минулому.
У наш час величина тропічного року зменшується кожне сторіччя на 0,54 с. За оцінками, мільярд років тому добу були на 4 години коротше, ніж сьогодні, а приблизно через 4,5 млрд. років Земля буде робити всього дев'ять обертів навколо своєї осі за рік.
4 зміни фаз Місяця
Ймовірно, перше з астрономічних явищ, на яке звернув увагу первісна людина, була зміна фаз Місяця. Вона-то і дозволяла йому вчитися вести рахунок добі. І не випадково, в багатьох мовах слово «місяць» має спільний корінь, співзвучний з корінням слів «міряти» і «Місяць», наприклад, латинське mensis - місяць і mensurа - міра, грецьке «мене» - Місяць і «мен» - місяць , англійське moon - Місяць і month - місяць. Та й російське загальнонародне назва Місяця - місяць.
4.1 Сидеричний місяць
Спостерігаючи за положенням Місяця на небі протягом кількох вечорів, легко переконатися в тому, що вона пересувається серед зірок із заходу на схід з середньою швидкістю 13 °, 2 на добу. Кутовий діаметр Місяця (так само, як і Сонця) дорівнює приблизно 0 °, 5. Можна сказати тому, що за кожну добу Місяць зсувається на схід на 26 своїх поперечників, а за одну годину - більш ніж на величину свого діаметра. Зробивши повне коло на небесній сфері, Місяць потому 27,321661 діб (= 27 d 07 h 43 m ll s, 5) повертається до тієї ж зірки. Цей проміжок часу називається сидеричним (тобто зоряним: sidus - зірка по-латині) місяцем.
4.2 Конфігурації та фази Місяця
Як відомо, Місяць, діаметр якої майже в 4, а маса - в 81 разів менше, ніж у Землі, обертається навколо нашої планети на середній відстані в 384 000 км . Поверхня Місяця холодна і світиться вона відбитим сонячним світлом. При зверненні Місяця навколо Землі або, як прийнято говорити, при зміні конфігурацій Місяця (від латинського configuro - надаю правильну форму) - її положень відносно Землі і Сонця та частина її поверхні, яку видно з нашої планети, освітлюється Сонцем неоднаково. Наслідком цього є періодична зміна фаз Місяця. Коли Місяць при своєму русі виявляється між Сонцем і Землею (це положення називається кон'юнкція - з'єднанням), до Землі вона звернена неосвітленим боком, і тоді її взагалі не видно. Це - молодик.
З'явившись потім на вечірньому небі спочатку у вигляді вузького серпа, Місяць приблизно через 7 діб вже видно у формі півкола. Ця фаза називається першою чвертю. Ще приблизно через 8 днів Місяць займає положення прямо протилежне Сонця і її звернена до Землі сторона повністю висвітлюється ім. Наступає повний місяць, в цей час Місяць сходить при заході Сонця і видно на небі всю ніч. Через 7 діб після повного місяця настає остання чверть, коли Місяць знову видно у формі півкола, зверненого опуклістю вже в інший бік, і сходить після півночі. Нагадаємо, що якщо у момент молодика тінь Місяця падає на Землю (частіше вона прослизає "вище" або "нижче" нашої планети), відбувається сонячне затемнення. Якщо ж Місяць у повні занурюється у тінь Землі, спостерігається місячне затемнення.
4.3 Синодичний місяць
Проміжок часу, через який фази Місяця знову повторюються в тому ж порядку, називається синодичним місяцем. Він дорівнює 29,53058812 діб = 29 d 12 h 44 m 2 s, 8. Дванадцять ж синодичних місяців становлять 354,36706 діб. Таким чином, синодичний місяць непорівнянний ні з добою, ні з тропічним роком: він не складається з цілого числа діб і не укладається без залишку в тропічному році.
Зазначена тривалість синодического місяці є його середнім значенням, яке отримують так: підраховують, скільки часу минуло між двома далеко віддаленими один від одного затемненнями, скільки разів за цей час Місяць змінила свої фази, і ділять першу величину на другу (причому вибирають кілька пар і знаходять середнє значення). Так як Місяць рухається навколо Землі по еліптичній орбіті, то лінійна і спостерігається кутова швидкості її руху в різних точках орбіти різні. Зокрема, ця остання змінюється в межах приблизно від 11 ° до 15 ° на добу. Дуже ускладнюється рух Місяця і силою тяжіння, що діє на неї з боку Сонця, адже величина цієї сили безперервно змінюється як за її чисельність значенням, так і по напрямку: вона має найбільше значення в молодика і найменше - у повні. Реальна тривалість синодического місяці міняється від 29 d 6 h 15 m до 29 d 19 h 12 m
5 Семиденний тиждень
5.1 Походження семиденного тижня
Штучні одиниці виміру часу, що складаються з декількох (трьох, п'яти, семи і т. д.) днів, зустрічаються у багатьох народів давнини. Зокрема, стародавні римляни і етруски вели облік днів «восьмідневкамі» - торговими тижнями, в яких дні позначалися буквами від А до Н, сім днів такої тижні були робітниками, восьмі - базарними. Ці ринкові дні ставали і днями свят.
Звичай вимірювати час семиденного тижнем прийшов до нас з Давнього Вавилона і, мабуть, пов'язаний зі зміною фаз Місяця. У самому справі, тривалість синодического місяці становить 29,53 доби, причому люди бачили Місяць на небі близько 28 діб: сім днів триває збільшення фази Місяця від вузького серпа до першої чверті, приблизно стільки ж - від першої чверті до повного місяця і т. д.
Але спостереження за зоряним небом дали ще одне підтвердження «винятковості» числа сім. Свого часу древневавілонскіе астрономи виявили, що, крім нерухомих зірок, на небі видно і сім «блукаючих» світил, які пізніше були названі планетами (від грецького слова «планетес», яке й означає «блукаючий»). Передбачалося, що ці світила обертаються навколо Землі і що їх відстані від неї зростають у такому порядку: Місяць, Меркурій, Венера, Сонце, Марс, Юпітер і Сатурн. У Стародавньому Вавілоні виникла астрологія - вірування, ніби планети впливають на долі окремих людей і цілих народів. Зіставляючи певні події в житті людей з положенням планет на зоряному небі, астрологи вважали, що така ж подія настане знову, якщо це розташування світил повториться. Саме ж число сім - кількість планет - стало священним як для вавілонян, так і для багатьох інших народів давнини.
5.2 Назви днів тижня
Розділивши добу на 24 години, древневавілонскіе астрологи склали уявлення, ніби кожну годину доби знаходиться під заступництвом певної планети, яка нібито «управляє» ім. Рахунок годин було розпочато з суботи: першим її годиною «управляв» Сатурн, другим - Юпітер, третім - Марс, четвертим - Сонце, п'ятим - Венера, шостим - Меркурій і сьомим - Місяць. Після цього цикл знову повторювався, так що 8-м,-15-м і 22-м годинами «управляв» Сатурн, 9-м, 16-м і 23-м - Юпітер і т. д. У результаті вийшло, що першим годиною наступного дня, неділі, «управляло» Сонце, першою годиною третього дня-Місяць, четвертого - Марс, п'ятого - Меркурій, шостого - Юпітер і сьомого - Венера. Відповідно до цього і отримали свої назви дні тижня. Послідовну зміну цих назв астрологи зображували вписаною в коло семіконечной зіркою, у вершинах якої звичайно ставилися назви днів тижня, планет і їх умовні позначення (рисунок 00).
Малюнок 3 - Астрологічні зображення зміни днів тижня
Ці назви днів тижня іменами богів перекочували до римлян, а потім у календарі багатьох народів Західної Європи.
У російській мові назва дня перейшла на всю семиденку (седмицю, як її колись називали). Таким чином, понеділок - це «перший день після тижня», вівторок - другий день, четвер - четвертий, п'ятниця - п'ятий, а середовище дійсно була середнім днем. Цікаво, що в старослов'янській мові зустрічається і більш древнє її назва - третійнік.
На закінчення слід зазначити, що семиденний тиждень поширилася в Римській імперії ще за часів імператора Августа ( 63 г . до н. е.. - 14 г . н. е..) у зв'язку із захопленням римлян астрологією. Зокрема, у Помпеях знайдені настінні зображення семи богів днів тижня. Саме ж широке поширення і «живучість» проміжку часу в сім діб пов'язано, мабуть, з наявністю певних психофізіологічних ритмів людського організму відповідної тривалості.
6 АРИФМЕТИКА КАЛЕНДАР
Природа надала людям три періодичних процесу, що дозволяють вести облік часу: зміну дня і ночі, зміну фаз Місяця і зміну пір року. На їх основі і склалися такі поняття як добу, місяць і рік. Однак число доби та в календарному році, і в календарному місяці (як і кількість місяців у році) може бути лише цілим. Тим часом їх астрономічні прообрази - синодичний місяць і тропічний рік - містять дробові частини доби. «Тому, - каже відомий фахівець із« календарної проблеми »ленінградський професор Н. І. Ідельсон (1885-1951), - календарна одиниця неминуче виходить помилковою проти свого астрономічного прообразу; з плином часу ця помилка нагромаджується і календарні дати вже не відповідають астрономічному положенню речей ». Як вирівняти ці розбіжності? Це завдання суто арифметична; вона веде до встановлення календарних одиниць з неоднаковим числом днів (наприклад, 365 і 366, 29 і 30) і до визначення правил їх чергування Після того як за допомогою астрономічних спостережень надійно встановлені тривалість тропічного року і синодического місяця, а з теорії чисел отримані правила чергування календарних одиниць з неоднаковим числом днів (наприклад, простих і високосних років), календарну проблему можна вважати вирішеною. За образним висловом М. І. Ідельсона, календарна система «отримує свою течію як би незалежно від астрономії» і, «звертаючись до календаря, ми зовсім не повинні ... зосереджуватися на тих астрономічних фактах і співвідношеннях, з яких він виведений ». І навпаки: «Календар, який залишається в постійному контакті з астрономією, робиться громіздким і незручним»
6.1 Місячний календар
При розгляді теорії місячного календаря тривалість синодического місяця з достатнім ступенем точності можна прийняти рівною 29,53059 доби. Очевидно, що відповідний йому календарний місяць може містити 29 або 30 діб. Календарний місячний рік складається з 12 місяців. Відповідна йому тривалість астрономічного місячного року дорівнює:
12X29, 53059 = 354,36706 діб.
Можна тому прийняти, що календарний місячний рік складається з 354 діб: з шести «повних» місяців по 30 діб і шести «порожніх» за 29 діб, тому що 6 X 30 + 6 X 29 = 354. А щоб початок календарного місяця як можна точніше збігалося з молодиком, ці місяці повинні чергуватися; наприклад, всі непарні місяці можуть містити по 30, а парні - по 29 днів.
Проте проміжок часу в 12 синодичних місяців на 0,36706 доби більше календарного місячного року становить 354 діб. За три таких року ця помилка складе вже 3X0, 36706 = 1,10118 доби. Отже, в четвертому від початку рахунку році молодика будуть вже доводитися не на перші, а на другі числа місяців, через вісім років - на четверту і т. д. А це означає, що календар час від часу слід виправляти: приблизно через кожні три роки робити вставку в один день, тобто замість 354 днів вважати в році 355 днів. Рік в 354 дні прийнято називати простим, рік у 355 днів - продовженим або високосним.
Завдання побудови місячного календаря зводиться до наступного: знайти такий порядок чергування простих і високосних місячних років, при якому почала календарних місяців не відсувалися б помітно від молодика.
Досвід показує, що за кожні 30 років (один цикл) молодика по відношенню до першого числа календарних місяців пересуваються на 0,0118 діб вперед, а це дає зрушення в один день приблизно за 2500 років.
6.2 місячно-сонячний календар
Теорія. В основу теорії місячно-сонячних календа рей покладені дві астрономічні величини:
1 тропічний рік = 365,242 20 діб;
1 синодичний місяць = 29,530 59 діб.
Звідси отримуємо:
1 тропічний рік = 12,368 26 синодичних місяців.
Іншими словами, у сонячному році міститься 12 повних місячних місяців і ще приблизно одна третина. Отже, рік у місячно-сонячному календарі може складатися з 12 або з 13 місячних місяців. В останньому разі рік називається емболісміческім (від грецького «емболісмос» - вставка).
Зауважимо, що в Стародавньому Римі і середньовічній Європі вставку додаткового дня або місяця було прийнято називати інтеркаляцією (від латинського intercalatio - вставка), а сам доданий місяць - інтеркаляріем.
У місячно-сонячному календарі початок кожного календарного місяця повинен якомога ближче розташовуватися до молодика, а середня протягом циклу тривалість календарного року має бути близькою до тривалості тропічного року. Вставка 13-го місяця проводиться час від часу так, щоб початок календарного року підтримувати якомога ближче до якогось моменту астрономічного сонячного року, наприклад, до рівнодення.
6.3 Сонячний календар
В основі сонячного календаря лежить тривалість тропічного року - 365,24220 діб. Звідси відразу видно, що календарний рік може містити або 365 або 366 діб. Теорія повинна вказати порядок чергування простих (в 365 днів) і високосних (366 днів) років в якомусь певному циклі з тим, щоб середня тривалість календарного року за цикл була по можливості ближче до тривалості тропічного року.
Таким чином, цикл складається з чотирьох років, і протягом цього циклу здійснюється одна вставка. Іншими словами, з кожних чотирьох років три роки мають по 365 днів, четвертий 366 днів. Така система високосів існувала в юліанському календарі. У середньому тривалість такого календарного року на 0,0078 доби більше тривалості тропічного року, і ця різниця приблизно за 128 років складає цілу добу.
З 1582 р . країни Західної Європи, а пізніше і багато інших народів світу перейшли на рахунок часу за григоріанським календарем, проект якого був розроблений італійським вченим Луїджі Ліліо (1520-1576). Тривалість календарного року тут прийнята рівною 365,24250 діб. У відповідності з величиною дробової частини року / (= 0,2425 = 97/400 в проміжку часу в 400 років додатковий 366-й день у році вставляється в 97 разів, тобто в порівнянні з юліанським календарем тут три доби в 400 років викидається .
Друга календарна система - новоюліанський календар, запропонований югославським астрономом Мілутіном Міланковичем (1879-1956). У даному випадку середня тривалість календарного року дорівнює 365,24222.
Вставки додаткового 366-го дня в році тут повинні проводитися 218 разів в кожні 900 років. Це означає, що в порівнянні з юліанським в календарі новоюліанському в кожні 900 років викидається 7 діб. Запропоновано високосними вважати ті вікові роки, у яких число сотень при діленні на 9 дає в залишку 2 або 6. Найближчими такими роками, починаючи з 2000 р ., Будуть ще 2400, 2900, 3300 і 3800. Середня тривалість Новоюліанського календарного року більше тривалості року тропічного на 0,000022 середніх сонячних діб. А це означає, що розбіжність в цілу добу такий календар дає лише за 44 000 років.
6.4 Особливості григоріанського календаря
У григоріанському календарі простий рік також має 365 днів, високосний 366. Як і в юліанському календарі, високосним є кожен четвертий рік - той, порядковий номер якого в нашому літочислення ділиться на 4 без залишку. При цьому, однак, ті вікові роки календаря, число сотень яких не ділиться без залишку на 4, вважаються простими (наприклад, 1500, 1700, 1800, 1900 і т. д.). Високосними ж є сторіччя 1600, 2000, 2400 і т. д. Таким чином, повний цикл григоріанського календаря складається з 400 років; до речі, перший такий цикл закінчився зовсім недавно-15 жовтня 1982 р ., Причому в ньому міститься 303 року по 365 днів і 97 років по 366 днів.
Помилка цього календаря в одну добу набігає за 3300 років. Отже, за точністю і чіткості системи високосів (полегшує її запам'ятовування) цей календар слід визнати вельми вдалим.
ВИСНОВОК
Давним-давно людина помітила циклічність багатьох явищ природи. Сонце, піднявшись над обрієм, не залишається висіти над головою, а опускається на західній стороні неба, щоб знову піднятися через якийсь час на сході. Те ж відбувається з Місяцем. Довгі теплі літні дні змінюються короткими і холодними зимовими, і назад. Спостережувані в природі періодичні явища послужили основою для відліку часу.
Найбільш популярний період часу - це добу, зумовлені зміною дня і ночі. Відомо, що зміна ця обумовлена обертанням Землі навколо своєї осі. Для обчислення великих проміжків часу доба малопридатні, потрібна велика одиниця. Такими стали період зміни фаз Місяця - місяць, і період зміни сезонів - рік. Місяць обумовлений обертанням Місяця навколо Землі, а рік - обертанням Землі навколо Сонця. Зрозуміло, дрібні і великі одиниці потрібно було співвіднести один з одним, тобто привести у єдину систему. Така система, а також правила її застосування для вимірювання великим проміжків часу, стала називатися календарем.
Календарем прийнято називати певну систему рахунки тривалих проміжків часу з підрозділами їх на окремі більш короткі періоди (роки, місяці, тижні, дні).
Потреба вимірювати час виникла в людей уже в далекій давнині, і певні методи відліку часу, перші календарі виникло багато тисячоліть тому, на зорі людської цивілізації.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Арчаков І.Ю. Планети і зірки. СПб.: Дельта, 1999.
2. Горєлов А.А. Концепції сучасного природознавства. М.: Центр, 2000.
3. Дунич В.М. Концепції сучасного природознавства: Навчально-методичний посібник / Дунич В.М. - Южно-Сахалінськ: Сахалінське книжкове видавництво, 2000. - 124 с.
4. Климишин І.А. Календар і хронологія М: «Наука» Головна редакція фізико-математичної літератури, 1985 р ., 320 с
5. Мур П. Астрономія з Патріком Муром / пров. з англ. М.: ФАИР - ПРЕС, 1999.
3.2 Зоряний рік
Зіставляючи вид зоряного неба відразу після заходу Сонця день від дня протягом кількох тижнів, можна помітити, що видиме положення Сонця по відношенню до зірок безперервно змінюється: Сонце пересувається з заходу на схід і протягом кожних 365,256360 діб робить на небі повний коло , повертаючись до тієї ж зірки. Цей проміжок часу називається зоряним роком.
3.3 Зодіакальні сузір'я
Для кращої орієнтації в безмежному зоряному океані астрономи розділили небо на 88 окремих майданчиків - сузір'їв. По 12 сузір'їв, які називаються зодіакальними, і проходить Сонце протягом року.
У минулому, приблизно 2000 років тому, та й у середньовіччі для зручності у відліку положення Сонця на екліптиці, вона була розділена на 12 рівних частин по 30 ° в кожній. Кожну дугу в 30 ° було прийнято позначати знаком того зодіакального сузір'я, через яке в тому чи іншому місяці проходило Сонце. Так на небі з'явилися «знаки Зодіаку». За початок відліку була прийнята точка весняного рівнодення, що знаходилася на початку н. е.. у сузір'ї Овна. Відлічити від неї дуга довжиною 30 ° позначалася знаком «баранячі роги». Далі Сонце проходило через сузір'я Тельця, тому дуга екліптики від 30 до 60 ° позначалася «знаком Тельця» і т. д. Розрахунки положення Сонця, Місяця і планет в «знаках Зодіаку», тобто фактично на певних кутових відстанях від точки весняного рівнодення, проводилися впродовж багатьох століть для складання гороскопів.
3.4 Характерні сходи й заходи зірочок
Завдяки безперервному переміщенню диска Сонця на небесній сфері з заходу на схід вид зоряного неба від вечора до вечора хоча і повільно, але безупинно змінюється. Так, якщо в певний час року якесь сузір'я зодіаку через годину після заходу Сонця видно в південній частині неба (скажімо, проходить через небесний меридіан), то завдяки зазначеному руху Сонця в кожний наступний вечір це сузір'я буде проходити через меридіан на чотири хвилини раніше , ніж у попередній. До моменту ж заходу Сонця воно буде все більше пересуватися в західну частину неба. Приблизно через три місяці це зодіакальне сузір'я вже сховається в променях вечірньої зорі, а через 10-20 днів воно буде видно вже вранці перед сходом Сонця в східній частині небосхилу. Приблизно так само поводяться й інші заходять созведія і окремі зірки. При цьому зміна умов їх видимості істотно залежить від географічної широти спостерігача і схилення світила, зокрема від його відстані від екліптики. Так, якщо зірки зодіакального сузір'я досить віддалені від екліптики, то вранці вони видно навіть раніше, ніж припиняється їх вечірня видимість.
Перша поява зірки в променях ранкової зорі (тобто перший ранковий схід зірки) називається її геліакіческім (від грецького «гелиос» - Сонце) сходом. З кожним наступним днем ця зірка встигає піднятися над горизонтом все вище: адже Сонце продовжує своє річне рух по небу. Через три місяці до моменту сходу Сонця ця зірка разом зі «своїм» сузір'ям вже проходить меридіан (у верхній кульмінації), а ще через три місяці буде ховатися за горизонтом на заході.
Захід зірки в променях ранкової зорі, що відбувається лише раз на рік (ранковий захід), прийнято називати її космічним («космос» - «прикраса») заходом. Далі, схід зірки над горизонтом на сході при заході Сонця (схід у променях вечірньої зорі) називається її акроніческім сходом (від грецького «Акрос» - вищий; мабуть, малося на увазі найбільш віддалене від Сонця положення). І, нарешті, захід зірки в променях вечірньої зорі прийнято називати геліакіческім заходом.
3.5 Тропічний, Бесселя рік
При русі Сонця по екліптиці. 20 (або 21) березня центр диска Сонця перетинає небесний екватор, переходячи з південної півкулі небесної сфери в північну. Точка перетину небесного екватора з екліптикою - точка весняного рівнодення знаходиться в наш час у сузір'ї Риб. На небі він не «відзначено» який-небудь яскравою зіркою, її місцезнаходження на небесній сфері астрономи встановлюють з досить високою точністю за спостереженнями близьких до неї «опорних» зірок.
Проміжок часу між двома послідовними проходженнями центру диска Сонця через точку весняного рівнодення називається істинним, або тропічним роком. Тривалість його дорівнює 365,2421988 доби або ж 365 днів 5 годин 48 хвилин і 46 секунд. Приймається, що і середнє сонце за той же час повертається до точки весняного рівнодення.
Тривалість нашого календарного року неоднакова: він містить те 365, то 366 днів. Тим часом астрономи відраховують тропічні роки однаковою тривалості. За пропозицією німецького астронома Ф. В. Бесселя (1784 - 1846) за початок астрономічного (тропічного) року приймають момент, коли пряме сходження середнього екваторіального сонця одно 18 h 40 m.
3.6 Прецесія
Тривалість тропічного року на 20 хвилин 24 секунди коротше зоряного року. Це пов'язано з тим, що точка весняного рівнодення зі швидкістю 50 ", 2 в рік переміщається по екліптиці назустріч річного руху Сонця. Це явище було відкрито ще давньогрецьким астрономом Гиппархом у II ст. До н. Е.. І названо прецесією, або попереджанням рівнодень. за 72 роки точка весняного рівнодення зміщується по екліптиці на 1 º, за 1000 років - на 14 ° і т. д. Приблизно за 26 000 років вона зробить повне коло на небесній сфері. У минулому ж, близько 4000 років тому, точка весняного рівнодення знаходилася у сузір'ї Тельця недалеко від зоряного скупчення Плеяд, літнє сонцестояння ж в цей час наставав у момент проходження Сонця через сузір'я Лева недалеко від зірки Регул.
Явище прецесії виникає тому, що форма Землі відрізняється від сферичної (наша планета як би сплюснута біля полюсів). Під дією тяжіння Сонцем і Місяцем різних частин «сплюсненою» Землі вісь її добового обертання описує конус навколо перпендикуляра площини екліптики. У результаті полюси світу переміщуються серед зірок за малим колам з радіусами близько 23 ° 27 /. Одночасно зміщується на небесній сфері і вся сітка екваторіальних координат, а з нього і точка весняного рівнодення. Внаслідок прецесії вид зоряного неба на певний день року повільно, але безупинно змінюється.
3.7 Зміна числа діб на рік
Як показали проведені протягом багатьох десятків років спостереження кульмінацій зірок, обертання Землі навколо своєї осі поступово сповільнюється, хоча величина цього ефекту все ще відома з недостатньою точністю. Передбачається, що за останні дві тисячі років тривалість доби збільшувалася в середньому на 0,002 с на століття. Це, здавалося б, мізерно мала величина, накопичені, призводить до дуже помітних результатів. Через це, наприклад, будуть неточними розрахунки моментів сонячних затемнень та умов їх видимості в минулому.
У наш час величина тропічного року зменшується кожне сторіччя на 0,54 с. За оцінками, мільярд років тому добу були на 4 години коротше, ніж сьогодні, а приблизно через 4,5 млрд. років Земля буде робити всього дев'ять обертів навколо своєї осі за рік.
4 зміни фаз Місяця
Ймовірно, перше з астрономічних явищ, на яке звернув увагу первісна людина, була зміна фаз Місяця. Вона-то і дозволяла йому вчитися вести рахунок добі. І не випадково, в багатьох мовах слово «місяць» має спільний корінь, співзвучний з корінням слів «міряти» і «Місяць», наприклад, латинське mensis - місяць і mensurа - міра, грецьке «мене» - Місяць і «мен» - місяць , англійське moon - Місяць і month - місяць. Та й російське загальнонародне назва Місяця - місяць.
4.1 Сидеричний місяць
Спостерігаючи за положенням Місяця на небі протягом кількох вечорів, легко переконатися в тому, що вона пересувається серед зірок із заходу на схід з середньою швидкістю 13 °, 2 на добу. Кутовий діаметр Місяця (так само, як і Сонця) дорівнює приблизно 0 °, 5. Можна сказати тому, що за кожну добу Місяць зсувається на схід на 26 своїх поперечників, а за одну годину - більш ніж на величину свого діаметра. Зробивши повне коло на небесній сфері, Місяць потому 27,321661 діб (= 27 d 07 h 43 m ll s, 5) повертається до тієї ж зірки. Цей проміжок часу називається сидеричним (тобто зоряним: sidus - зірка по-латині) місяцем.
4.2 Конфігурації та фази Місяця
Як відомо, Місяць, діаметр якої майже в 4, а маса - в 81 разів менше, ніж у Землі, обертається навколо нашої планети на середній відстані в
З'явившись потім на вечірньому небі спочатку у вигляді вузького серпа, Місяць приблизно через 7 діб вже видно у формі півкола. Ця фаза називається першою чвертю. Ще приблизно через 8 днів Місяць займає положення прямо протилежне Сонця і її звернена до Землі сторона повністю висвітлюється ім. Наступає повний місяць, в цей час Місяць сходить при заході Сонця і видно на небі всю ніч. Через 7 діб після повного місяця настає остання чверть, коли Місяць знову видно у формі півкола, зверненого опуклістю вже в інший бік, і сходить після півночі. Нагадаємо, що якщо у момент молодика тінь Місяця падає на Землю (частіше вона прослизає "вище" або "нижче" нашої планети), відбувається сонячне затемнення. Якщо ж Місяць у повні занурюється у тінь Землі, спостерігається місячне затемнення.
4.3 Синодичний місяць
Проміжок часу, через який фази Місяця знову повторюються в тому ж порядку, називається синодичним місяцем. Він дорівнює 29,53058812 діб = 29 d 12 h 44 m 2 s, 8. Дванадцять ж синодичних місяців становлять 354,36706 діб. Таким чином, синодичний місяць непорівнянний ні з добою, ні з тропічним роком: він не складається з цілого числа діб і не укладається без залишку в тропічному році.
Зазначена тривалість синодического місяці є його середнім значенням, яке отримують так: підраховують, скільки часу минуло між двома далеко віддаленими один від одного затемненнями, скільки разів за цей час Місяць змінила свої фази, і ділять першу величину на другу (причому вибирають кілька пар і знаходять середнє значення). Так як Місяць рухається навколо Землі по еліптичній орбіті, то лінійна і спостерігається кутова швидкості її руху в різних точках орбіти різні. Зокрема, ця остання змінюється в межах приблизно від 11 ° до 15 ° на добу. Дуже ускладнюється рух Місяця і силою тяжіння, що діє на неї з боку Сонця, адже величина цієї сили безперервно змінюється як за її чисельність значенням, так і по напрямку: вона має найбільше значення в молодика і найменше - у повні. Реальна тривалість синодического місяці міняється від 29 d 6 h 15 m до 29 d 19 h 12 m
5 Семиденний тиждень
5.1 Походження семиденного тижня
Штучні одиниці виміру часу, що складаються з декількох (трьох, п'яти, семи і т. д.) днів, зустрічаються у багатьох народів давнини. Зокрема, стародавні римляни і етруски вели облік днів «восьмідневкамі» - торговими тижнями, в яких дні позначалися буквами від А до Н, сім днів такої тижні були робітниками, восьмі - базарними. Ці ринкові дні ставали і днями свят.
Звичай вимірювати час семиденного тижнем прийшов до нас з Давнього Вавилона і, мабуть, пов'язаний зі зміною фаз Місяця. У самому справі, тривалість синодического місяці становить 29,53 доби, причому люди бачили Місяць на небі близько 28 діб: сім днів триває збільшення фази Місяця від вузького серпа до першої чверті, приблизно стільки ж - від першої чверті до повного місяця і т. д.
Але спостереження за зоряним небом дали ще одне підтвердження «винятковості» числа сім. Свого часу древневавілонскіе астрономи виявили, що, крім нерухомих зірок, на небі видно і сім «блукаючих» світил, які пізніше були названі планетами (від грецького слова «планетес», яке й означає «блукаючий»). Передбачалося, що ці світила обертаються навколо Землі і що їх відстані від неї зростають у такому порядку: Місяць, Меркурій, Венера, Сонце, Марс, Юпітер і Сатурн. У Стародавньому Вавілоні виникла астрологія - вірування, ніби планети впливають на долі окремих людей і цілих народів. Зіставляючи певні події в житті людей з положенням планет на зоряному небі, астрологи вважали, що така ж подія настане знову, якщо це розташування світил повториться. Саме ж число сім - кількість планет - стало священним як для вавілонян, так і для багатьох інших народів давнини.
5.2 Назви днів тижня
Розділивши добу на 24 години, древневавілонскіе астрологи склали уявлення, ніби кожну годину доби знаходиться під заступництвом певної планети, яка нібито «управляє» ім. Рахунок годин було розпочато з суботи: першим її годиною «управляв» Сатурн, другим - Юпітер, третім - Марс, четвертим - Сонце, п'ятим - Венера, шостим - Меркурій і сьомим - Місяць. Після цього цикл знову повторювався, так що 8-м,-15-м і 22-м годинами «управляв» Сатурн, 9-м, 16-м і 23-м - Юпітер і т. д. У результаті вийшло, що першим годиною наступного дня, неділі, «управляло» Сонце, першою годиною третього дня-Місяць, четвертого - Марс, п'ятого - Меркурій, шостого - Юпітер і сьомого - Венера. Відповідно до цього і отримали свої назви дні тижня. Послідовну зміну цих назв астрологи зображували вписаною в коло семіконечной зіркою, у вершинах якої звичайно ставилися назви днів тижня, планет і їх умовні позначення (рисунок 00).
Малюнок 3 - Астрологічні зображення зміни днів тижня
Ці назви днів тижня іменами богів перекочували до римлян, а потім у календарі багатьох народів Західної Європи.
У російській мові назва дня перейшла на всю семиденку (седмицю, як її колись називали). Таким чином, понеділок - це «перший день після тижня», вівторок - другий день, четвер - четвертий, п'ятниця - п'ятий, а середовище дійсно була середнім днем. Цікаво, що в старослов'янській мові зустрічається і більш древнє її назва - третійнік.
На закінчення слід зазначити, що семиденний тиждень поширилася в Римській імперії ще за часів імператора Августа (
6 АРИФМЕТИКА КАЛЕНДАР
Природа надала людям три періодичних процесу, що дозволяють вести облік часу: зміну дня і ночі, зміну фаз Місяця і зміну пір року. На їх основі і склалися такі поняття як добу, місяць і рік. Однак число доби та в календарному році, і в календарному місяці (як і кількість місяців у році) може бути лише цілим. Тим часом їх астрономічні прообрази - синодичний місяць і тропічний рік - містять дробові частини доби. «Тому, - каже відомий фахівець із« календарної проблеми »ленінградський професор Н. І. Ідельсон (1885-1951), - календарна одиниця неминуче виходить помилковою проти свого астрономічного прообразу; з плином часу ця помилка нагромаджується і календарні дати вже не відповідають астрономічному положенню речей ». Як вирівняти ці розбіжності? Це завдання суто арифметична; вона веде до встановлення календарних одиниць з неоднаковим числом днів (наприклад, 365 і 366, 29 і 30) і до визначення правил їх чергування Після того як за допомогою астрономічних спостережень надійно встановлені тривалість тропічного року і синодического місяця, а з теорії чисел отримані правила чергування календарних одиниць з неоднаковим числом днів (наприклад, простих і високосних років), календарну проблему можна вважати вирішеною. За образним висловом М. І. Ідельсона, календарна система «отримує свою течію як би незалежно від астрономії» і, «звертаючись до календаря, ми зовсім не повинні ... зосереджуватися на тих астрономічних фактах і співвідношеннях, з яких він виведений ». І навпаки: «Календар, який залишається в постійному контакті з астрономією, робиться громіздким і незручним»
6.1 Місячний календар
При розгляді теорії місячного календаря тривалість синодического місяця з достатнім ступенем точності можна прийняти рівною 29,53059 доби. Очевидно, що відповідний йому календарний місяць може містити 29 або 30 діб. Календарний місячний рік складається з 12 місяців. Відповідна йому тривалість астрономічного місячного року дорівнює:
12X29, 53059 = 354,36706 діб.
Можна тому прийняти, що календарний місячний рік складається з 354 діб: з шести «повних» місяців по 30 діб і шести «порожніх» за 29 діб, тому що 6 X 30 + 6 X 29 = 354. А щоб початок календарного місяця як можна точніше збігалося з молодиком, ці місяці повинні чергуватися; наприклад, всі непарні місяці можуть містити по 30, а парні - по 29 днів.
Проте проміжок часу в 12 синодичних місяців на 0,36706 доби більше календарного місячного року становить 354 діб. За три таких року ця помилка складе вже 3X0, 36706 = 1,10118 доби. Отже, в четвертому від початку рахунку році молодика будуть вже доводитися не на перші, а на другі числа місяців, через вісім років - на четверту і т. д. А це означає, що календар час від часу слід виправляти: приблизно через кожні три роки робити вставку в один день, тобто замість 354 днів вважати в році 355 днів. Рік в 354 дні прийнято називати простим, рік у 355 днів - продовженим або високосним.
Завдання побудови місячного календаря зводиться до наступного: знайти такий порядок чергування простих і високосних місячних років, при якому почала календарних місяців не відсувалися б помітно від молодика.
Досвід показує, що за кожні 30 років (один цикл) молодика по відношенню до першого числа календарних місяців пересуваються на 0,0118 діб вперед, а це дає зрушення в один день приблизно за 2500 років.
6.2 місячно-сонячний календар
Теорія. В основу теорії місячно-сонячних календа рей покладені дві астрономічні величини:
1 тропічний рік = 365,242 20 діб;
1 синодичний місяць = 29,530 59 діб.
Звідси отримуємо:
1 тропічний рік = 12,368 26 синодичних місяців.
Іншими словами, у сонячному році міститься 12 повних місячних місяців і ще приблизно одна третина. Отже, рік у місячно-сонячному календарі може складатися з 12 або з 13 місячних місяців. В останньому разі рік називається емболісміческім (від грецького «емболісмос» - вставка).
Зауважимо, що в Стародавньому Римі і середньовічній Європі вставку додаткового дня або місяця було прийнято називати інтеркаляцією (від латинського intercalatio - вставка), а сам доданий місяць - інтеркаляріем.
У місячно-сонячному календарі початок кожного календарного місяця повинен якомога ближче розташовуватися до молодика, а середня протягом циклу тривалість календарного року має бути близькою до тривалості тропічного року. Вставка 13-го місяця проводиться час від часу так, щоб початок календарного року підтримувати якомога ближче до якогось моменту астрономічного сонячного року, наприклад, до рівнодення.
6.3 Сонячний календар
В основі сонячного календаря лежить тривалість тропічного року - 365,24220 діб. Звідси відразу видно, що календарний рік може містити або 365 або 366 діб. Теорія повинна вказати порядок чергування простих (в 365 днів) і високосних (366 днів) років в якомусь певному циклі з тим, щоб середня тривалість календарного року за цикл була по можливості ближче до тривалості тропічного року.
Таким чином, цикл складається з чотирьох років, і протягом цього циклу здійснюється одна вставка. Іншими словами, з кожних чотирьох років три роки мають по 365 днів, четвертий 366 днів. Така система високосів існувала в юліанському календарі. У середньому тривалість такого календарного року на 0,0078 доби більше тривалості тропічного року, і ця різниця приблизно за 128 років складає цілу добу.
З
Друга календарна система - новоюліанський календар, запропонований югославським астрономом Мілутіном Міланковичем (1879-1956). У даному випадку середня тривалість календарного року дорівнює 365,24222.
Вставки додаткового 366-го дня в році тут повинні проводитися 218 разів в кожні 900 років. Це означає, що в порівнянні з юліанським в календарі новоюліанському в кожні 900 років викидається 7 діб. Запропоновано високосними вважати ті вікові роки, у яких число сотень при діленні на 9 дає в залишку 2 або 6. Найближчими такими роками, починаючи з
6.4 Особливості григоріанського календаря
У григоріанському календарі простий рік також має 365 днів, високосний 366. Як і в юліанському календарі, високосним є кожен четвертий рік - той, порядковий номер якого в нашому літочислення ділиться на 4 без залишку. При цьому, однак, ті вікові роки календаря, число сотень яких не ділиться без залишку на 4, вважаються простими (наприклад, 1500, 1700, 1800, 1900 і т. д.). Високосними ж є сторіччя 1600, 2000, 2400 і т. д. Таким чином, повний цикл григоріанського календаря складається з 400 років; до речі, перший такий цикл закінчився зовсім недавно-15 жовтня
Помилка цього календаря в одну добу набігає за 3300 років. Отже, за точністю і чіткості системи високосів (полегшує її запам'ятовування) цей календар слід визнати вельми вдалим.
ВИСНОВОК
Давним-давно людина помітила циклічність багатьох явищ природи. Сонце, піднявшись над обрієм, не залишається висіти над головою, а опускається на західній стороні неба, щоб знову піднятися через якийсь час на сході. Те ж відбувається з Місяцем. Довгі теплі літні дні змінюються короткими і холодними зимовими, і назад. Спостережувані в природі періодичні явища послужили основою для відліку часу.
Найбільш популярний період часу - це добу, зумовлені зміною дня і ночі. Відомо, що зміна ця обумовлена обертанням Землі навколо своєї осі. Для обчислення великих проміжків часу доба малопридатні, потрібна велика одиниця. Такими стали період зміни фаз Місяця - місяць, і період зміни сезонів - рік. Місяць обумовлений обертанням Місяця навколо Землі, а рік - обертанням Землі навколо Сонця. Зрозуміло, дрібні і великі одиниці потрібно було співвіднести один з одним, тобто привести у єдину систему. Така система, а також правила її застосування для вимірювання великим проміжків часу, стала називатися календарем.
Календарем прийнято називати певну систему рахунки тривалих проміжків часу з підрозділами їх на окремі більш короткі періоди (роки, місяці, тижні, дні).
Потреба вимірювати час виникла в людей уже в далекій давнині, і певні методи відліку часу, перші календарі виникло багато тисячоліть тому, на зорі людської цивілізації.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Арчаков І.Ю. Планети і зірки. СПб.: Дельта, 1999.
2. Горєлов А.А. Концепції сучасного природознавства. М.: Центр, 2000.
3. Дунич В.М. Концепції сучасного природознавства: Навчально-методичний посібник / Дунич В.М. - Южно-Сахалінськ: Сахалінське книжкове видавництво, 2000. - 124 с.
4. Климишин І.А. Календар і хронологія М: «Наука» Головна редакція фізико-математичної літератури,
5. Мур П. Астрономія з Патріком Муром / пров. з англ. М.: ФАИР - ПРЕС, 1999.