Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона

Понятие времени появилось из наблюдения изменений, которым подвержены все окружающие нас материальные тела. А измерять промежутки времени оказалось возможным, сопоставляя эти изменения с явлениями, повторяющимися периодически. Таких явлений в окружающем нас мире несколько: смена дня и ночи, изменение фаз Луны и, наконец, вращение Земли вокруг Солнца. Кажется, что здесь нет никаких проблем. Но они есть, и очень большие!

Во-первых, сутки (вращение Земли вокруг своей оси), месяц (вращение Луны вокруг Земли) и год (вращение Земли вокруг Солнца) несоизмеримы друг с другом, то есть большее нельзя поделить на меньшее без остатка. А во-вторых, трудно придумать систему, которая, с одной стороны, согласовывала бы все эти несоизмеримости, а с другой – была бы достаточно простой и понятной для большинства. Ведь календарь делается для народа, для его пользования. В развитии календаря находят отражение условия хозяйственного уклада народов. Как решалась эта проблема – и есть история календаря. Попытки согласовать между собой сутки, месяц и год привели к появлению трех видов календарей. Это: лунные календари, основанные на движении Луны и созданные с целью согласовать течение суток и лунного месяца; лунно-солнечные, согласующие между собой все три единицы времени; и солнечные, в которых приблизительно согласовываются сутки и год.

Сутки

Сутки – единица измерения времени, равная 24 часам, это всем известно. Однако не все знают, что различаются звездные сутки, – они равны периоду вращения Земли, отсчитываемому относительно точки весеннего равноденствия, и солнечные сутки – это период вращения Земли относительно Солнца.

Звездные сутки равны промежутку времени между двумя последовательными верхними (или нижними) кульминациями точки весеннего равноденствия. Момент верхней кульминации этой точки считается за ноль часов звездного времени. В зависимости от того, какую точку весеннего равноденствия при этом принимают – истинную (когда рассматривается движение этой точки вследствие прецессии и нутации) или среднюю (только вследствие прецессии[28]), различают истинные и средние звездные сутки.

Вследствие прецессионного движения точки весеннего равноденствия средние звездные сутки на 0,0084 секунды короче действительного периода вращения Земли. Продолжительность истинных звездных суток непостоянна и непрерывно изменяется вследствие нутации. Звездные сутки неудобны для измерения времени на практике, так как они не согласуются с чередованием дня и ночи. Поэтому в обиходе приняты солнечные сутки, составляющие промежуток времени между двумя последовательными полуднями (или полуночами). Однако вследствие эллиптичности земной орбиты и наклона эклиптики к экватору продолжительность истинных солнечных суток непостоянна и в течение года меняется от 24 часов 3 минут 36 секунд (в середине сентября) до 24 часов 4 минут 27 секунд (в конце декабря) звездного времени. Для устранения такой неравномерности пользуются средними солнечными сутками , равными 24 часам 3 минутам 56,55536 секунды звездного времени.