Вчера, сегодня, завтра

206 часов разницы! Сумма дневных часов за год оказывается гораздо больше суммы ночных! Разница составляет восемь суток с лишком!

Значит, если в Москве дни длиннее ночи, то на противоположной стороне земного шара они должны быть короче? Жители Калифорнии или Австралии имеют ночей больше, чем дней? Нет, представьте себе, что и в западном и в южном полушариях сумма дней больше суммы ночей.

Тут есть над чем призадуматься. На земном шаре, очевидно, происходит совершенно таинственное исчезновение ночей, которые каким-то образом превращаются в дни, и Солнце, очевидно, поднимается из-за горизонта раньше положенного.

Как это ни странно, но это так. Солнце действительно каждый день встает до срока. Убедиться в такой диковинке можно, заглянув в календарь. Посмотрите, какова продолжительность дня и ночи во время равноденствий. 21 марта 1949 года день длился 12 часов и 13 минут, а 23 сентября — 12 часов и 17 минут. Вот так равноденствие! День совсем не равен ночи, а почти на четверть часа длиннее ее.

Причин удивительного неравенства — две. Одна из них состоит в том, что астрономы считают началом дня тот момент, когда из-за горизонта появляется верхний край солнечного диска, а концом дня — полное исчезновение всего солнечного диска, то есть, вычисляя для календарей продолжительность дня, астрономы ведут расчет не по центру солнечного диска, а по его верхнему краю. Когда центр солнечного диска опускается за горизонт, день нельзя считать окончившимся, так как еще светит Солнце. Поэтому даже в равноденствие, например у нас, в средней полосе Европы (а на экваторе всегда), день будет длиннее ночи на тот промежуток времени, какой требуется солнечному диску, чтобы скрыться за горизонтом целиком.

Видимый поперечник Солнца в среднем равен 32 угловым минутам и 4 угловым секундам. Расстояние, равное своему видимому поперечнику, Солнце в своем движении по небосводу проходит за 2 минуты и 8 секунд.

Жители экваториальных стран благодаря этому выгадывают ежедневно по 2 минуты и 8 секунд светлого времени. Мы, жители умеренного пояса, выгадываем на этом примерно вдвое больше, потому что Солнце у нас поднимается из-за горизонта не прямо вверх, а под некоторым углом.

Второй виновник неравенства дня и ночи — наш воздух, атмосфера, окутывающая земной шар.

Солнечные лучи, проходя из безвоздушного пространства в более плотную среду, то есть в атмосферу, отклоняются от прямого пути, искривляются или, как правильнее говорят, — преломляются.

Это оптическое явление — преломление световых лучей в атмосфере — носит название рефракции. Оно сильнее всего сказывается, когда небесные светила — солнце, луна и звезды — находятся невысоко над горизонтом; световым лучам приходится тогда проделывать большой путь в атмосфере, и они сильнее преломляются.

Рефракция.

Когда светило стоит на небе высоко, рефракция ничтожна.

Рефракция сильно искажает форму Солнца при восходе, и оно кажется сплющенным, потому что нижний край Солнца она повышает сильнее, чем верхний. Кроме того, рефракция как бы приподнимает все светила. Она позволяет нам видеть восходящее Солнце, когда в действительности оно находится еще под горизонтом. Мы никогда не можем наблюдать истинного восхода Солнца, а только мираж, созданный рефракцией. Истинный восход Солнца всегда наступает через несколько минут после кажущегося.

То же самое происходит и вечером. Рефракция задерживает заход Солнца на несколько минут, и мы видим Солнце над горизонтом, когда оно в действительности уже закатилось.

Рефракция каждый день похищает у ночи в нашу пользу несколько минут утром и столько же вечером. Она удлиняет дни и укорачивает ночи.

В Ленинграде, например, 22 декабря день длится всего лишь 5 часов и 53 минуты. Это самый короткий день в году для всех живущих на широте Ленинграда. Но если бы не существовало рефракции, он был бы еще короче и длился бы только 5 часов и 31 минуту. Рефракция дарит ленинградцам 22 минуты светлого времени.

В календарях указано время восхода и захода верхнего края Солнца, но не истинное, а наблюденное, то есть уже измененное рефракцией. Вот поэтому в дни равноденствий ночь короче дня и сумма дневных часов за весь год оказывается больше суммы ночных часов.

Если читатель когда-либо внимательно просматривал листки настольного календаря, то он, вероятно, замечал еще некоторые странности, способные поставить человека в тупик. Например, вечер почему-то оказывается длиннее утра.

Изобретение воображаемого солнца

Что такое полдень, безусловно ясно и понятно каждому. В полдень Солнце стоит выше всего над горизонтом. Тень от вертикального шеста ложится по меридиану, и тени от всех предметов в полдень бывают самые короткие. Солнечный полдень — это середина дня, то есть тот момент, который делит день на половины — утреннюю и вечернюю. Половины обязательно должны быть равны между собой, иначе их нельзя называть половинами, а полдень — полднем.

Проверим, как обстоит дело в действительности. Вот настольный календарь на 1949 год. В нем указано время восхода и захода Солнца на каждый день. Посмотрим листок 3 ноября. Там сказано, что в Москве в этот день Солнце восходит в 7 часов 38 минут, а заходит в 16 часов 48 минут.

Следовательно, 3 ноября от восхода Солнца до полудня, то есть до 12 часов, прошло 4 часа 21 минута, а от полудня до захода Солнца — 4 часа 47 минут. Разница составила 26 минут! Почти на полчаса вечер оказался длиннее утра! Вот так половины! Вот так полдень!

Весной случается то же самое, но только вечер оказывается длиннее утра не на 26 минут, а почти на полтора часа.

В чем же дело? Конечно, это не ошибка в вычислениях и не опечатка в календаре. Рефракция здесь так же ни при чем, так как она в одинаковой мере удлиняет и утро и вечер. Это результат тех усовершенствований в счете времени, которые были сделаны для удобства в нашей жизни.

Часы — механизм довольно точный. Они стараются отсчитывать секунды как можно равномернее и добросовестнее. Солнце же движется по небу не вполне равномерно.

Греческие астрономы, которые пользовались только солнечными часами и всячески старались их усовершенствовать, сделали одно весьма важное открытие, изрядно их же удивившее. Они убедились, что Солнце в своем годичном движении вовсе не так аккуратно, как это казалось им раньше. Оно в течение года все время изменяет скорость своего движения среди созвездий Зодиака.

Зимой Солнце торопится и быстрее переходит от одного знака Зодиака в другой; летом оно становится медлительным и дольше гостит в каждом из летних зодиакальных созвездий. К осени оно снова ускоряет свой бег.

Еще древние ученые подсчитали, что теплая часть года, то есть время от весеннего равноденствия — 21 марта— до осеннего равноденствия — 23 сентября — длится 186 суток, а на долю зимы с осенью остается 179 суток. Год оказывается разделенным на две неравные половины, и разница составляет семь дней.

Загадочная особенность Солнца два тысячелетия смущала астрономов. Они не находили удовлетворительного объяснения замеченной неравномерности его годичного движения и высказывали самые различные предположения.

Настоящее научное объяснение этой небесной загадке дали два великих астронома прежних веков — Николай Коперник и Иоганн Кеплер.

Земной шар вращается вокруг оси. Он подставляет солнечным лучам то восточное, то западное полушарие. Вращение Земли создает смену дня и ночи..

Земная ось не вертикальна, она наклонена к плоскости земной орбиты, как наклонен к бумаге карандаш, когда мы им пишем. Наклон земной оси равен 66 1/2 градусам, и этот наклон всегда — зимой и летом — остается одинаковым. Северный конец земной оси неизменно направлен на определенную точку северного неба. Эта точка в настоящее время постепенно приближается к Полярной звезде. В 2100 году она подойдет к Полярной звезде на кратчайшее расстояние, а затем начнет удаляться от нее.