Астрономічні основи календаря

Астрономические основи календаря

Сутки як із основних одиниць виміру часу. Обертання Землі та видиме рух зоряного неба.

Основная величина для виміру часу пов’язані з періодом повного обороту земної кулі навколо своєї осі. До останнього часу вважалося, що Земля обертається цілком рівномірно. Проте у цьому обертанні було виявлено окремі нерівномірності, але де вони настільки малі, що ні мають значення для побудови календаря. Під час Землі і беручи участь разом із нею її обертальному русі, ми відчуваємо його. Про обертанні земної кулі навколо осі ми судимо лише з тим видимим явищам, що стоять поруч пов’язані. Наслідком добового обертання Землі є, наприклад, видиме рух небесного зводу з усіма які перебувають у ньому світилами: зірками, планетами, Сонцем, Місяцем тощо. буд. У наші дні визначення тривалості одного обороту земної кулі можна скористатися — спеціальним телескопом — пассажным інструментом, оптична вісь труби якого обертається суворо у площині — площині меридіана даного місця, що проходить через точки півдня й півночі. Перетин зіркою меридіана називається верхньої кульмінацією. Проміжок часу між двома послідовними верхніми кульмінаціями зірки називається зоряними цілодобово. Більше точне визначення зоряних діб таке: це проміжок часу між двома послідовними верхніми кульмінаціями точки весняного рівнодення. Вони є жодну з основних одиниць виміру часу, оскільки тривалість їх залишається незмінною. Зоряні добу діляться на 24 зоряних години, щогодини — на 60 зоряних хвилин, кожну хвилину — на 60 зоряних секунд. Зоряні годинник, хвилини і секунди відраховуються на зоряних годиннику, які є у кожної астрономічної обсерваторії і завжди показують зоряне час. Користуватися у повсякденному житті такими годинами незручно, оскільки сам і хоча б зоряна година протягом року) доводиться на часи сонячних діб. Життя природи, а із нею вся трудова діяльність людей, пов’язана з рухом зірок, а зі зміною дні й ночі, т. е. з добовим рухом Сонця. Тож у повсякденні ми користуємося не зоряним часом, а сонячним. Поняття сонячного часу виявляється значно складнішим поняття зоряного часу. Насамперед слід чітко уявити собі видиме рух Солнца.

Видимое річне рух Сонця. Эклиптика.

Наблюдая з ночі вночі за зоряним небом, можна побачити, що у кожну наступну північ кульминируют дедалі нові зірки. Це тим, що внаслідок річного руху земної кулі орбітою відбувається рух Сонця серед зірок. Воно відбувається у тому напрямі, що не обертається Земля, т. е. із Заходу Схід. Шлях видимого руху Сонця серед зірок називається екліптикою. Він представляє собою на небесної сфері велике коло, площину якого нахилена до площині небесного екватора з точки 23°27 «і перетинається з небесним екватором у двох точках. Це точки весняного і осіннього рівнодень. У першій їх Сонце буває близько 21-ї березня, як його переходить із південної небесного півкулі в північне. У другій точці вона перебуває близько 23 вересня, коли переходить з північного півкулі в південне. Зодіакальні сузір'я. Рухаючись по екліптиці, Сонце протягом року послідовно переміщається серед наступних 12 сузір'їв, розташованих уздовж екліптики складовий пояс зодіаку. Очевидна переміщення Сонця по зодіакальним сузір'ям: Риби, Овен, Телець, Близнюки, Рак, Лев, Діва, Терези, Скорпіон, Стрелець, Козеріг і Водолій. (У принципі, Сонце проходить і крізь 13-те сузір'я — Змееносец. Це сузір'я було навіть правильніше вважати зодіакальним, ніж таке сузір'я, як Скорпіон, в якому Сонце перебуває менш тривалий час, ніж у кожному з інших сузір'їв.) Ці сузір'я, названі зодіакальними, своє під назвою отримали від грецького слова «зоон» — тварина, оскільки чимало їх ще давнину було названо іменами тварин. У кожному з зодіакальних сузір'їв Сонце буває середньому близько місяця. Тому ще давнини кожному місяцю відповідав певний знак зодіаку. Березень, наприклад, позначили знаком Овна, позаяк у цьому сузір'ї близько двох років тому перебувала точка весняного рівнодення і, отже, Сонце у березні проходило це созвездие. На малюнку видно, що коли і Земля переміститься зі своєї орбіті і перейде з положення III (березень) у безвихідь IV (квітень), то Сонце перейде із сузір'я Овна в сузір'я Тельця, а коли Земля опиниться у становищі V (травень), то Сонце із сузір'я Тельця переміститься в сузір'я Близнюків і т. д.

Перемещение північного полюси світу серед зірок за 26 000 років. Проте крапку весняного рівнодення не зберігає незмінного становища на небесної сфері. Її переміщення, відкрите ще у ІІ. до зв. е. грецьким ученим Гиппархом, одержало назва прецесії, т. е. попереджання рівнодення. Воно викликається наступній причиною. Земля має форму не кулі, а сфероида, сплюсненого у полюсів. На різні частини сфероидальной Землі по-різному діють сили тяжіння від поверхні Сонця і Місяця. Ці сили призводять до того, що з одночасному обертанні Землі та русі її навколо Сонця вісь Землі описує конус близько перпендикуляра до площині орбіти. У результаті полюси світу переміщаються серед зірок по малому колу з центром в полюсі екліптики, перебуваючи від цього на відстані близько 231/2°. У результаті прецесії точка весняного рівнодення переміщається вздовж екліптики на захід, т. е. назустріч видимому руху Сонця, на величину 50 ", 3 на рік. Тому повний коло вона зробить приблизно за 26 000 років. З цієї причини північний полюс світу, що у час поблизу Полярної зірки, 4000 років як розв’язано перебував поблизу Дракона, а ще через 12 000 років буде поблизу Веги (a Лиры).

Солнечные добу і сонячне время.

Истинные сонячні добу. Якщо з допомогою пасажного інструмента спостерігати не зірки, а Сонце і щодня відзначати час проходження центру сонячного диска через меридіан, т. е. момент його верхньої кульмінації, можна знайти, що проміжок часу між двома верхніми кульмінаціями центру сонячного диска, що називається істинними сонячними цілодобово, завжди виявляється довші зоряних діб в середньому становив 3 хв. 56 сік., чи на виборах 4 хв. Це походить від того, що земля, звертаючись навколо Сонця, робить повний оборот навколо неї в протягом року, т. е. приблизно за 365 з чвертю діб. Відбиваючи це рух Землі, Сонце за одну добу переміщається приблизно за 1/365 свого річного шляху, чи величину близько градуси, що він відповідає чотирьом хвилинах часу. Проте на відміну від зоряних діб істинні сонячні добу періодично змінюють свою тривалість. Це викликається двома причинами: по-перше, нахилом площині екліптики до площині небесного екватора, по-друге, еліптичної формою орбіти Землі. Коли Земля перебуває в ділянці еліпса, розташованому ближчі один до Сонцю, вона рухається швидше; за півроку Земля опиниться у протилежної частини еліпса і переміщатиметься орбітою повільніше. Нерівномірний рух Землі зі своєї орбіті викликає нерівномірне видиме пересування Сонця по небесної сфері: у різний час року Сонце переміщається із швидкістю. Тому тривалість істинних сонячних діб постійно змінюється. Приміром, 23 грудня, коли істинні добу найбільш довгі, на 51 сек. тривалішою від, ніж 16 вересня, коли вони всього коротше. Середні сонячні добу. У результаті нерівномірності істинних сонячних діб користуватися ними як одиниці для виміру часу незручно. Про це добре знали близько трьохсот років як розв’язано паризькі годинникарі, коли писали па своєму цеховому гербі: «Сонце показує час оманливе». Усі наші годинник — наручні, стінні, кишенькові та інші — відрегульовано за руху істинного Сонця, а, по руху уявлюваного точки, що протягом року робить один повний оборот навколо Землі би за таке водночас, як і Сонце, але переміщається у своїй по небесному екватору і немає рівномірно. Називається така точка середнім сонцем. Момент проходження середнього сонця через меридіан називають середнім полуднем, а проміжок часу між двома послідовними середніми полднями — середніми сонячними цілодобово. Тривалість їх ніколи однакова. Їх ділять на 24 години, щогодини середнього сонячного часу у своє чергу ділиться на 60 хвилин, а кожну хвилину — на 60 секунд середнього сонячного часу. Саме середня сонячна доба, а чи не зоряні добу є однією з основних одиниць виміру часу, належної в основу сучасного календаря. Різниця між середнім сонячним часом і істинним часом у і той ж момент називається рівнянням времени.

Астрономические основи календаря.

Мы знаємо, що у основі будь-якого календаря лежать астрономічні явища: зміна дні й ночі, зміна місячних фаз і зміна пір року. Ці явища дають три основні одиниця виміру часу, які у основі будь-якого календарної системи, саме: сонячні добу, місячний місяць і сонячний рік. Беручи середня сонячна доба за величину постійну, встановимо тривалість місячного місяця і сонячного року. Протягом всієї історії астрономії тривалість цих одиниць виміру часу усі час уточнялась. Синодический месяц. В основі місячних календарів лежить синодичний місяць — проміжок часу між двома послідовними однаковими фазами Місяця. Спочатку, як вже відомо, він визначався за 30 я діб. Пізніше було встановлено, що у місячному місяці 29,5 діб. У цей час середня тривалість синодического місяці приймається рівної 29,530 588 середніх сонячних діб, чи 29 діб 12 годинах 44 хвилинах 2,8 секунди середнього сонячного времени. Тропический год.Исключительно важливе значення мало поступове уточнення тривалості сонячного року. У перших календарних системах рік містив 360 діб. Давні єгиптяни і китайці близько 5 тис років тому я визначили довжину сонячного року у 365 діб, а й за кілька століть назад до нашої ери як і Єгипті, і у Китаї тривалість року встановлена у 365,25суток. У основу сучасного календаря покладено тропічний рік — проміжок часу між двома послідовними прохождениями центру Сонця через точку весняного рівнодення. Визначенням точного значення величини тропічного року займалися такі видатні вчені, як П. Лаплас (1749−1827) в 1802 р., Ф. Бессель (1784—1846) в 1828 р., П. Ганзен (1795−1874) в 1853 р., У. Леверье (1811—1877) в 1858 р., і пояснюються деякі інші. Для визначення тривалості тропічного року. Від. Ньюком запропонував загальну формулу: Т == 365,24 219 879 — 0,614 (t — 1900), де t — порядковое число року. У жовтні 1960 р. у Парижі відбулася XI Генеральна конференція по заходам і вагам, де було прийнято єдина міжнародна система одиниць (СІ) й затверджено нове визначення секунди як основний одиниці часу, рекомендований IX конгресом Міжнародної астрономічної спілки (Дублін, 1955 р.). У відповідність до прийнятим рішенням эфемеридная секунда окреслюється 1/31 556 925,9747 частина тропічного роки початку 1900 р. Звідси легко визначити величину тропічного року: Т ==- 365 днів 5 годину. 48 хв. 45,9747 сік. чи Т = 365,242 199 діб. Для календарних цілей така висока точність не потрібно. Тому, округляючи до п’ятого десяткового знака, одержимо Т == 365,24 220 діб. Таке округлення величини тропічного року дає помилку один добу за 100 000 років. Тому прийнята нами величина може бути покладено у фундамент всіх календарних розрахунків. Отже, ні синодичний місяць, ні тропічний рік не містять цілого числа середніх сонячних діб, і, отже, всі ці три величини несумірні. Це означає, що організувати неможливо не так важко висловити з цих величин через іншу, т. е. не можна підібрати деяке ціла кількість сонячних років, у яких містилися б ціле число місячних місяців, і ціла кількість середніх сонячних діб. Саме цим пояснюється вся складність календарної проблеми освіти й вся та плутанина, що у надувалася протягом багатьох тисячоліть панувала у питанні числення великих проміжків часу.

Три роду календарей.

Стремление хоча до деякою ступеня узгодити між собою добу, місяць і рік призвела до того, що у різні епохи було створено три роду календарів: сонячні, засновані на русі Сонця, у яких прагнули узгодити собою добу і рік; місячні (засновані па русі Місяця) метою яких була узгодження діб, і місячного місяця; нарешті, лунно-солнечные, у якому спробували узгодити собою все три одиниці часу. Нині майже всі країни світу користуються сонячним календарем. Місячний календар грав велику роль древніх релігіях. Він зберігся і по нашого часу у деяких східних країнах, які сповідують мусульманську релігію. У ньому місяці мають по 29 і 30 днів, причому кількість днів змінюється з такою розрахунком, щоб перше число кожного наступного місяці збігалося із появи на небі «нового місяці». Роки місячного календаря містять поперемінно 354 і 355 днів. Отже, місячний рік 10—12 днів коротше сонячного року. Місячно-сонячний календар застосовується у єврейській релігії до розрахунку релігійних свят, соціальній та державі Ізраїль. Він вирізняється особливою складністю. Рік у ньому містить 12 місячних місяців, які перебувають те з 29, те з 30 днів, але для обліку руху Сонця періодично вводяться «високосні роки», містять додатковий, тринадцятий місяць. Прості, т. е. двенадцатимесячные роки, складаються з 353, 354 чи 355 днів, а високосні, т. е. тринадцатимесячные, мають по 383, 384 чи 385 днів. Цим досягається то, перше число кожного місяці майже напевно збігаються з новолунием.

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із російського сайту internet.