Назад | Оглавление | Вперед
Издревна человечество искало гармонию в движении небесных тел, предсказание сезонов для земледелия было исключительно важной задачей для древних цивилизаций. Связь измненения погоды и положением звезд на небе дало начало астрономии и астрологии. Древние календари были слабо проработаны и необходимо было проводить постоянные астрономические наблюдения, что делало для большинства недоступным понимание календаря и приобретало мистический характер. Вполне естественно, что календарь и предсказания вошли в религиозные культы Мессопотамии, Египта, Майя, древнего Рима. В местах, где климатические изменения были не столь значимыми и климат был мягким, как в Северном Средиземномолье, астрономия не получила должного развития (и даже была предметом спекуляций во времена Римской республики).
Календарь - (от лат. Calendarium- долговая книга) система счета больших промежутков времени, основанная на видимых движениях небесных тел. Циклическое движение таких астрономических объектов как Земля, Солнце и Луна имеет главное значение для построения и понимания календарей.
Концепция суток основана на движении Земли вокруг своей оси. Сутки солнечные истинные - период обращения Земли относительно центра Солнца. Их величина переменная и зависит от многих факторов. Для удобства используется ее усредненное значение сутки средние солнечные (или день) - средняя продолжительность истинных солнечных суток за год. В дальнейшем для средних солнечных суток будет применяться термин день. Также в астрономии используются сутки звездные - период обращения Земли относительно неподвижных звезд.
Концепция месяца основана на движении Луны вокруг Земли. Период между двумя новолуниями (период обращения Луны вокруг Земли) называется синодическим месяцем, его длина в настоящее время составляет 29.5305889 дней. В 1900 его длина была 29.5305886 дней и в 2100 будет 29.5305891 дней. Лунный месяц может варьироваться до нескольких часов из-за эксцентриситета лунной орбиты. Определение фаз луны: если ее серп похож на букву "С" - "старая" луна, букву "Р" без вертикальной черты - "растущая".
Концепция года основана на движении Земли вокруг Солнца.
Год тропический - время от одного зимнего солнцестояния до другого (или между равноденствиями). Действительная длина года - величина переменная и может варьироваться в пределах нескольких секунд вследствие сил гравитации со стороны Луны и других планет. Кроме того, длина года систематически уменьшается. Так, около 1900 года его длина была 365.242196 дней (средних солнечных суток), а в 2100 она составит 365.242184 дней, сейчас она составляет 365.242190 дней.
Год сидерический (от лат. sidus, звезда) - соответствует одному периоду обращения Солнца по небесной сфере относительно неподвижных звезд и составляет 365,2563 дней. Траектория Солнца на небесной сфере называется эклиптикой.
Год аномалистический - промежуток времени между последовательными прохождениями центра Солнца через перигей его геоцентрической орбиты - 365,596 дней.
Год лунный - 12 синодических
месяцев (в среднем 354,376 дней).
При изменении темпа жизни постепенно понадобились и более мелкие единицы измерения времени, что можно проследить по изменению точности приборов измерения промежутков времени (часов).
Час = 1/24 суток
Минута = 1/60 часа
Секунда (от лат. secunda divisio - второе деление первоначально градуса, а затем, и минуты) - 1/60 минуты.
Эфемеридная секунда (астрономическая) - 1/31556925.9747 доля тропического года. Сейчас основной считается атомная секунда - основная единица международного стандарта. Ее значение равно продолжительности 9192631770 периодов излучения перехода между двумя уровнями сверхтонкой структуры изотопа цезия 133/55. Значения астрономической и атомной секунды совпадают с точностью до 2*10-9.
Неделя - период времени кратный суткам, не менее нескольких дней, но меньше месяца. Наиболее широко использовалась и используется сейчас 7-дневная неделя, что примерно составляет 1/4 месяца.
Ввиду того, что длительности астрономических циклов не кратны друг другу, существует проблема по распределению месяцев по годам и дней по месяцам. Для ее решения возникли различные календарные системы. Календарные циклы (суточный, месячный и годовой) строятся так, чтобы максимально следовать соответствующим астрономическим циклам (вращение Земли вокруг своей оси, движение Луны вокруг Земли и, в свою очередь, Земли вокруг Солнца).
Существует три основных подхода в решении этой проблемы: календари могут быть лунными, солнечными и смешанными (лунно-солнечными). В лунных календарях согласование годов с движением Земли вокруг Солнца не производится. В солнечных, наоборот, месяцы не согласованы с движением Луны. Смешанные же календари самые сложные - они учитывают движение как Луны так и Земли. Например, европейский календарь (юлианский и григорианский) - солнечный, месяцы связаны с движением Луны только исторически; исламский календарь - лунный, в нем годы не связаны с годовым движением Земли вокруг Солнца; иудейский и восточный (китайский) календари являются комбинацией двух подходов - годы связаны с движением Земли, а месяцы с движением Луны.
Согласование циклов в календарях решаются с помощью правил интеркалации. Интеркаляция (от лат. Intercalate - вложение, вставка) - периодическое добавление месяцев или дней для согласования длины астрономических циклов. Например, в лунно-солнечных календарях в определенные годы вставляется месяц для согласования лунных месяцев с солнечным годом. В солнечных календарях в некоторые годы добавляется день (високосный) для согласования длины года с суточным вращением Земли.
Ход солнечных и атомных часов несколько различается. Это объясняется тем, что скорость вращения Земли немного меняется по различным причинам, природа некоторых из них до сих пор не ясна. Приливное действие Луны влияет на период обращения Земли. Глобальные морские и воздушные течения влияют на вращательный момент Земли. Так же влияют процессы внутри земной коры. В связи с этим мировое время обычно настраивается каждый год добавлением дополнительных секунд.
В лунном календаре начало месяца должно приходится на новолуние, но синодический месяц составляет нецелое число суток.
Календарный лунный год состоит из 12 месяцев, 12 * 29,53059 = 354,36706 суток, поэтому принимается что лунный год состоит из 354 дней, или из шести полных месяцев по 30 суток и 6 неполных по 29 суток, которые должны чередоваться для более точного следования новолуниям. Понятно что в таком приближении возникает ошибка и уже за три года календарное новолуние и астрономическое расходится на сутки. Для уменьшения погрешности используется интеркаляция.
Пусть один цикл занимает N, другой M единиц времени (N > M), тогда дробная часть отношения N/M будет показывать на сколько циклы рассогласованы. Так, если дробь будет равна 0, то меньший цикл укладывается целое цисло раз в большем и согласования не нужно. Для согласования циклов используют разложение в цепные дроби и строят подходящие дроби, которые дают максимальную точность при минимальной длине цикла.
Для определения возможных правил интеркаляции разложим дробную часть в цепную дробь:
36706/100000 = 1/2 + 1/1 + 1/2 + 1/1 + 1/1 + 500/1293
Последовательные подходящие дроби будут иметь следующие значения:
1/2; 1/3; 3/8; 4/11; 7/19; 11/30; ...
На практике использованли 8-и летний (турецкий) и 30-летний (арабский) циклы.
1 тропический год = 365,242 20 суток
1 синод. месяц = 29,530 59 суток
отсюда 1 год = 12, 368 26 синодич месяцев, разложение остатка в цепную дробь:
36 826 / 100 000 = 1/2 + 1/1 + 1/2 + 1/1 + 1/1 + 153/2543
Последовательные подходящие дроби:
1/2; 1/3; 3/8; 4/11; 7/19; 123/334 ...
Триэтерида - простейший случай, когда каждые два года добавлялся дополнительный месяц (из-за правила включительного счета у многих древних народов учитывался год предыдущего периода), истинная триэтерида - месац добавлялся каждые три года.
Октатерида - 8-ми летний цикл использовался в Вавилоне и Греции, описан греческим астрономом Клеостратом ок 540 г. до н.э.
Структура цикла 8 * ( 6 * 30 + 6 * 29) + 3 * 30 = 2024, в то время как 8 тропических лет = 2921, 9376 ~ 2922 суток,
то есть была необходимость вставки еще двух дней. 8-летний цикл фактически являлся сочетанием двух 3-летних и 2-летнего циклов.
Эккэдекатерида - обобщение двух 8-летних циклов. состоит из 105 полных и 93 неполных месяцев. Это обеспечивает такую точность, что фаза луны сдвигается вперед на сутки за 281 год.
Метонов цикл - 19 тропических лет - это 234.977 синодических месяцев, что очень близко к целому числу. А значит, каждые 19 лет фазы луны приходятся на одни и те же фазы Солнца (со сдвигом примерно в 2 часа). Этот цикл назван в честь Метона, астронома из Афин, открывшего эту зависимость в 432 г. до н.э.
1 тропический год = 365,24220 суток
Отсюда видно, что год может содержать как 365 (обычный год) так и 366 (високосный) суток. В солнечном календаре необходимо так подобрать порядок следования високосных и обычных лет, чтобы в среднем равноденствие приходилось на одну и ту же календарную дату и желательно с минимальным средним отклонением.
Разложение дробной части дает 2422/10000 = 1/4 + 1/7 + 1/1 + 1/3 + 1/4 + 5/8
Подходящие дроби 1/4; 7/29; 8/33; 31/128; 132/545;
| Дробь | Средняя длина года (суток) | Ошибка за год (суток) | Период накопления ошибки в одни сутки (лет) | Календарь |
| 1/4 | 365,25000 | +0,00780 | 128 | юлианский |
| 7/29 | 365,24138 | -0,00082 | 1 220 | не использовался |
| 97/400 | 365,24250 | +0,00030 | 3 300 | григорианский |
| 8/33 | 365,24242 | +0,00022 | 4 500 | персидский |
| 218/900 | 365,24222 | +0,00002 | 43 500 | новоюлианский |
| 31/128 | 365,24219 | -0,00001 | 80 000 | не использовался |
4-летний цикл используется в Юлианском календаре, ввененном календарной реформой 34 г до н.э. Юлия Цезаря.
33-летний цикл был разработан Омаром Хайямом (1048-1123) и использовался в персидском календаре с 1079 г до середины 19 века в Иране. Високосными были 3,7,11,15,20,24,24,28,32 годы цикла.
128-летний цикл был предложен в 1864 г. немецким астрономом И.Медлером, тогда профессором Дерптского (Тартусского) университета.
Две календарные системы не используют правил подходящих дробей - это григорианский и новоюлианский календари, они были созданы из требований совместимости со старыми правилами и простоте расчета високосных лет.
Кроме методики подсчета циклических астрономических событий для календаря важна историческая точка отсчета летоисчисления - эра. Для разных календарей она разная, довольно часто менялась и определялась религиозными либо политическими мотивами.
Эра (лат. aera - букв. начальное число) - в хронологии начальный момент системы летоисчисления.
В современном календаре (григорианском) летоисчисление ведется в годах нашей эры (от рождения Иисуса). По причинам, указнным в соответствующем разделе, после первого года до нашей эры сразу идет первый год нашей эры, то есть нулевой год отсутствует.
Практика введения летнего времени была впервые предложена для пробы Бенджамином Франклином в 1784. В Англии 1907 Вильям Вилет (William Willett) провел кампанию по переводу часов вперед на 80 минут в четыре приема по 20 минут на весенние и летние месяцы. В 1908 палата общин отвергла билль по переводу времеми.
Несколько стран, включая Австралию, Великобританию, Германию и США использовали летнее время в течение первой мировой войны для экономии топлива, сокращая время искусственного освещения. В течение Второй мировой войны часы были постоянно переведены на час в некоторых странах. Например, в США с 9 февраля 1942 г. по 30 сентября 1945 г. Англия использовала двойное летнее время, переводя часы летом на два часа и на час в зимнее.
Акт о едином времени (Uniform Time Act) принятый конгрессом США в 1966 г., установил систему перехода на летнее время в зависимости от временных зон.
Согласно акту от 1986 года, летнее время в США начинается в 2:00 в первое воскресенье апреля и заканчивается 2:00 последнего воскресенья октября.
В большинстве стран Европы летнее время начинается с 1:00 последнего воскресенья марта, заканчивается в 1:00 последнего воскресенья октября.
Во многих странах мира летнее время приходится на фиксированный период с 30 марта по 26 октября.
Назад | Оглавление | Вперед