Календари. История и современность.
1. Основы календаря
Календарь – (от лат. Calendarium– долговая книга) система счета больших промежутков времени, основанная на видимых движениях небесных тел.
1.1. Сутки
Концепция суток основана на движении Земли вокруг своей оси.
Сутки солнечные истинные – период обращения Земли относительно центра Солнца. Величина непостоянная и зависящая 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.
1.2. Месяц
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: серп изображает букву "С" - "старая", букву "Р" без вертикальной палочки - "растущая".
1.3. Год
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).
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 календарные даты (если не учитывать сдвиг, вносимый високосными годами). Такой 19-летний цикл называется метоническим (метоновым) в честь Метона, астронома из Афин, открывшего эту зависимость в 5 веке до н.э.
1.4. Согласование отсчета времени между сутками месяцами и годами
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).
Главная проблема такого рода состоит в том, что длина тропического года больше лунного года примерно на 11 дней. Это означает, что нельзя построить тропический год из целого количества синодических месяцев.
Существует три основных подхода (а возможно, и единственных) 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 никак 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.
Вторая проблема - это неравенство длины тропического года целому числу дней. Она существенна только для солнечных календарей.
Перечисленные вопросы в календарях решаются с помощью правил интеркалации.
Интеркаляция (от лат. Intercalate – вложение, вставка) – периодическое добавление месяцев или дней для согласования длины календарного года с длиной тропического года. Например, в лунно-солнечных календарях в определенные годы вставляется месяц для согласования лунных циклов с солнечным годом. В солнечных календарях в некоторые годы добавляется (високосный) день для согласования длины года с суточным вращением Земли.
1.5. Другие единицы измерения времени
Секунда (от лат. secunda divisio - второе деление первоначально градуса, а затем, и 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 2e-9.
Минута = 60 секунд
Час = 60 минут = 1/24 суток
1.6. Дополнительные секунды
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.
1.7. Неделя
Неделя – период времени кратный дню, не менее нескольких дней, но меньше месяца.
1.7.1. Длина недели
В современном календаре неделя составляет 7 дней. По вопросу, почему именно такая длина недели, определенности не достигнуто. Общепринятой является астрономическая гипотеза. Первый фактор связан с тем, что древнейшие календари были лунные,а 7 дней как раз составляет четверть лунного цикла, и ее достаточно легко определять непосредственно. Второй фактор, в древности было известно 7 подвижных небесных тел: Солнце, Луна, Марс, Меркурий, Юпитер, Венера и Сатурн. Древние могли предположить, что это совпадение не случайно и связать каждый день недели с определенной планетой. Так, в междуречье шумеры и позднее – вавилоняне уже пользовались 7-ми дневной неделей, дни которой именовались названиями планет. Позднее это было перенято и другими культурами, включая современные.
Если предположить, что иудеи переняли календарь во время вавилонского плена (на что указывают многие признаки), здесь остается большая неясность, как увязать библейский миф о творении за 7 дней с астрономической гипотезой, ведь для иудеев (и позже, христиан) длина недели непосредсвенно связана с ним.
Календарь – (от лат. Calendarium– долговая книга) система счета больших промежутков времени, основанная на видимых движениях небесных тел.
1.1. Сутки
Концепция суток основана на движении Земли вокруг своей оси.
Сутки солнечные истинные – период обращения Земли относительно центра Солнца. Величина непостоянная и зависящая 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.
1.2. Месяц
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: серп изображает букву "С" - "старая", букву "Р" без вертикальной палочки - "растущая".
1.3. Год
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).
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 календарные даты (если не учитывать сдвиг, вносимый високосными годами). Такой 19-летний цикл называется метоническим (метоновым) в честь Метона, астронома из Афин, открывшего эту зависимость в 5 веке до н.э.
1.4. Согласование отсчета времени между сутками месяцами и годами
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).
Главная проблема такого рода состоит в том, что длина тропического года больше лунного года примерно на 11 дней. Это означает, что нельзя построить тропический год из целого количества синодических месяцев.
Существует три основных подхода (а возможно, и единственных) 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 никак 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.
Вторая проблема - это неравенство длины тропического года целому числу дней. Она существенна только для солнечных календарей.
Перечисленные вопросы в календарях решаются с помощью правил интеркалации.
Интеркаляция (от лат. Intercalate – вложение, вставка) – периодическое добавление месяцев или дней для согласования длины календарного года с длиной тропического года. Например, в лунно-солнечных календарях в определенные годы вставляется месяц для согласования лунных циклов с солнечным годом. В солнечных календарях в некоторые годы добавляется (високосный) день для согласования длины года с суточным вращением Земли.
1.5. Другие единицы измерения времени
Секунда (от лат. secunda divisio - второе деление первоначально градуса, а затем, и 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 2e-9.
Минута = 60 секунд
Час = 60 минут = 1/24 суток
1.6. Дополнительные секунды
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.
1.7. Неделя
Неделя – период времени кратный дню, не менее нескольких дней, но меньше месяца.
1.7.1. Длина недели
В современном календаре неделя составляет 7 дней. По вопросу, почему именно такая длина недели, определенности не достигнуто. Общепринятой является астрономическая гипотеза. Первый фактор связан с тем, что древнейшие календари были лунные,а 7 дней как раз составляет четверть лунного цикла, и ее достаточно легко определять непосредственно. Второй фактор, в древности было известно 7 подвижных небесных тел: Солнце, Луна, Марс, Меркурий, Юпитер, Венера и Сатурн. Древние могли предположить, что это совпадение не случайно и связать каждый день недели с определенной планетой. Так, в междуречье шумеры и позднее – вавилоняне уже пользовались 7-ми дневной неделей, дни которой именовались названиями планет. Позднее это было перенято и другими культурами, включая современные.
Если предположить, что иудеи переняли календарь во время вавилонского плена (на что указывают многие признаки), здесь остается большая неясность, как увязать библейский миф о творении за 7 дней с астрономической гипотезой, ведь для иудеев (и позже, христиан) длина недели непосредсвенно связана с ним.
Редактировано: 05 марта 2009
