Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона - Сергей Валянский

Сутки

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

Звёздные сутки равны промежутку времени между двумя последовательными верхними (или нижними) кульминациями точки весеннего равноденствия. Момент верхней кульминации этой точки считается за ноль часов звёздного 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[27]), различают истинные и средние звёздные сутки.

Вследствие прецессионного движения точки весеннего равноденствия средние звёздные сутки на 0,0084 секунды короче действительного периода вращения Земли. Продолжительность истинных звёздных суток непостоянна и непрерывно изменяется вследствие нутации. Звёздные 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) звёздного времени. Для устранения такой неравномерности пользуются средними солнечными сутками, равными 24 часам 3 минутам 56,55536 секундам звёздного времени.

Звёздные сутки, так же как и средние солнечные сутки, подразделяются на часы, минуты и секунды; между ними такое соотношение: 1 единица (сутки, минута или секунда) звёздного времени равна 0,9972696 соответствующей единицы среднего солнечного времени.

Итак, год не содержит целого числа средних солнечных суток.

Месяц

Месяц — промежуток времени, близкий к периоду обращения Луны вокруг Земли. Различают месяцы синодические, сидерические, тропические, аномалистические и драконические. Синодический (от греческого синодос, сближение, тут имелось в виду ежемесячное сближение Луны и Солнца на небе, при этом иногда происходит солнечное затмение) — это период смены лунных фаз. Сидерический (звёздный), в течение которого Луна совершает полный оборот вокруг Земли и занимает исходное положение относительно звёзд. Тропический (от греческого тропос, поворот) — это период возвращения Луны к той же долготе. Аномалистический — промежуток времени между последовательными прохождениями Луны через перигей. Драконический — промежуток времени между последовательными прохождениями Луны через один и тот же узел её орбиты (имеет значение в теории затмений).

В григорианском календаре год делится на 12 месяцев продолжительностью от 28 до 31 суток, не согласованных с фазами Луны.

Год

Год — промежуток времени, близкий по продолжительности к периоду обращения Земли вокруг Солнца. Уже в древности одной из важных задач было определение продолжительности года. Довольно точные значения были известны в Древнем Египте. Византийскому учёному «древнегреческого» периода Гиппарху приписывают определение года равным 365 1/4 дня без 1/300 дня, что отличается от современных значений года лишь на 6 1/2 мин.

Года, как и месяцы, качественно различаются. Есть год звёздный (сидерический), тропический, аномалистический, драконический. В календаре (старого стиля) применяется юлианский год, сейчас он иногда применяется в астрономии для счисления больших промежутков времени (юлианское столетие равно 36 525 суткам) и григорианский год, который служит основной единицей в григорианском календаре (новом стиле). Лунный год продолжительностью в 12 (или 13) синодических месяцев применяется в лунных календарях.

Теперь можно перейти к истории календаря.

Уже на раннем этапе развития человек использовал природный, фенологический календарь, имевший сугубо местное значение и позволяющий правильно организовать хозяйственную деятельность. Основа его — в наблюдении за растениями, почвой, животными, погодой. Выработанный долгими веками, он сохранял свое место в жизни охотника, скотовода и земледельца даже тогда, когда власть пыталась вводить единую систему счета дней и лет.

Лунный календарь

В основе лунного календаря — промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами Луны, синодический месяц. Постепенно было установлено, что в лунном месяце 29,5 суток, а чтобы в течение года каждого месяца время точнее совпадало с новолунием, нечетные (пустые) месяцы должны содержать 29, а четные (полные) — 30 суток. Таким образом, лунный год содержит 354 суток, он на 11,25 суток короче солнечного года. Чтобы первый месяц каждого года приходился на новолуние (это одно из требований лунного календаря), в определенные годы в последний месяц добавляют дополнительные сутки. Годы в 355 суток являются високосными.

Лунный год мог возникнуть при двух условиях. Первое, это способ ведения хозяйства: либо охота, либо скотоводство. И второе условие: климат должен быть достаточно ровный со слабыми границами сезонов. Поэтому нет ничего удивительного, что этот календарь был принят мусульманами. Их не смущает, что в лунном календаре, которого они придерживаются, один и тот же месяц может приходиться то на зиму, то на весну, то на осень, то на лето, что иногда в один год по европейскому исчислению им приходится дважды справлять Новый год.

Промежуток от новолуния до новолуния (или от полнолуния до полнолуния — разные народы считали по-разному) оказался прочно связанным с Луной. Во многих языках одним словом названа и Луна, и промежуток времени. (В русском языке это слово «месяц».) На самом деле в индоевропейских языках называли Луну «измерителем» (санскритский mas, латинское mensis, готское menoths).

Причина привязанности скотоводов именно к Луне в том, что ее ход соответствует физиологическим циклам у животных. Все женщины знают это.

Луна дает еще один эталон для времени. Это смена ее фаз, происходящая на протяжении так называемого синодического месяца. Продолжительность синодического месяца составляет 29,53 суток, причем люди видели Луну на небе около 28 суток: семь дней продолжается увеличение Луны от узкого серпа до первой четверти, примерно столько же — от первой четверти до полнолуния и т. д.

Но наблюдения за звездным небом дали еще одно подтверждение «исключительности» числа семь. Еще в древности было обнаружено, что, кроме неподвижных звезд, на небе видны и семь «блуждающих» светил, которые позже были названы планетами (от греческого слова планэтэс, которое и означает «блуждающий»). Предполагалось, что эти светила обращаются вокруг Земли и что их расстояния от нее возрастают в таком порядке: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн. Число семь — количество планет стало священным для многих народов древности.

Справедливости ради следует отметить, что были и другие единицы измерения времени, состоящие из нескольких (трех, пяти, семи и т. д.) дней. Например, на раннем этапе Византийской империи вели счет «восьмидневками» так называемой торговой недели, в которой семь дней были рабочими, восьмой — базарным.

Разделив сутки на 24 часа, астрологи составили представление, будто каждый час суток находится под покровительством определенной планеты, которая как бы «управляет» им. Счет часов был начат с субботы: первым ее часом управлял Сатурн, вторым Юпитер, третьим Марс, четвертым Солнце, пятым Венера, шестым Меркурий и седьмым — Луна. После этого цикл снова повторялся. В итоге получилось, что первым часом следующего дня, воскресенья, «управляло» Солнце, первым часом третьего дня Луна, четвертого Марс, пятого Меркурий, шестого Юпитер и седьмого — Венера. Соответственно этому и получили свое название дни недели.

Эти названия дней недели именами богов перекочевали в календари многих народов Западной Европы.

Разная форма Луны дает возможность разделить месяц на более мелкие отрезки времени.

У вавилонян мы находим семидневную неделю, но связанную не с фазами Луны, а с семью планетами, и это более позднее явление, чем деление времени по фазам Луны. Вавилонские жрецы в своем календаре следовали астрологическим правилам, указывавшим благоприятные и плохие дни, для расчета которых существовали очень сложные таблицы. Разобраться в них могли только посвященные — жрецы. А простой народ твердо знал одно: последний день недели, которым управляет Сатурн, — самый несчастливый. В этот день старались воздерживаться от любых работ, и слово шаббат, покой по-вавилонски, стало обозначением вынужденного выходного дня, продиктованного суеверием.