Летоисчисление астрономия. Наблюденияи практические работыпо астрономии. Введение юлианского календаря

ГБПОУ Колледж сферы услуг № 3

город Москва

по проведению практических работ по астрономии

Преподаватель: Шнырева Л.Н.

Москва

2016

Планирование и организация практических работ

Как известно, при выполнении наблюдений и практических работ серьезные затруднения возникают не только от неразработанности методики их проведения, недостатка оборудования, но и от того слишком жесткого бюджета времени, которым располагает учитель для выполнения программы.

Поэтому, чтобы выполнить определенный минимум работ, их нужно предварительно спланировать, т.е. определить перечень работ, наметить примерные сроки их выполнения, определить, какое оборудование для этого потребуется. Так как все их нельзя выполнить фронтально, то следует определить и характер каждой работы, будет ли это групповое занятие под руководством учителя, самостоятельное ли наблюдение или это задание отдельному звену, материалы которого потом будут использованы на уроке.

N п/п

Наименование практических работ

Сроки проведения

Характер выполнения работы

Знакомство с некоторыми созвездиями осеннего неба

Наблюдение видимого суточного вращения звездного неба

Первая неделя сентября

Самостоятельное наблюдение всеми учащимися

Наблюдение годичного изменения вида звездного неба

Сентябрь - Октябрь

Самостоятельное наблюдение отдельными звеньями (в порядке накопления фактического иллюстративного материала)

Наблюдение изменения полуденной высоты Солнца

В течение месяца 1 раз в неделю (Сентябрь-Октябрь)

Задание отдельным звеньям

Определение направления меридиана (полуденной линии), ориентирование по Солнцу и звездам

Вторая неделя сентября

Групповая работа под руководством учителя

Наблюдение за движением планет относительно звезд

С учетом вечерней или утренней видимости планет

Самостоятельное наблюдение (задание отдельным звеньям)

Наблюдение спутников Юпитера или колец Сатурна

То же

Задание отдельным звеньям. Наблюдение под руководством учителя или опытного лаборанта

Определение угловых и линейных размеров Солнца или Луны

Октябрь

Классная работа по вычислению линейных размеров светила. Для всех учащихся по результатам наблюдения одного звена

Определение географической широты места по высоте Солнца в кульминации

При изучении темы "Практические применения астрономии", октябрь - ноябрь

Совмещенная демонстрационная работа с теодолитом в составе всего класса

Проверка часов в истинный полдень

Определение географической долготы

Наблюдение за движением Луны и изменением ее фаз

При изучении темы "Физическая природа тел Солнечной системы", февраль-март

Самостоятельное наблюдение всеми учащимися. Наблюдение для всех учащихся под руководством учителя (работа проводится звеньями). Задание отдельным звеньям.

Наблюдение поверхности Луны в телескоп

Фотографирование Луны

Наблюдение солнечных пятен

При изучении темы "Солнце", март-апрель

Демонстрация и задание отдельным звеньям

Наблюдение солнечного спектра и отождествление фраунгоферовых линий

Для всех учащихся при выполнении физического практикума

Определение солнечной постоянной с помощью актинометра

17.

Наблюдение двойных звезд, звездных скоплений и туманностей. Знакомство с созвездиями весеннего неба

Апрель

Групповое наблюдение под руководством учителя

Видное место здесь занимают самостоятельные наблюдения учащихся. Они, во-первых, позволяют несколько разгрузить школьные занятия и во-вторых, что не менее важно, приучают школьников к регулярным наблюдениям за небом, учат их читать, как говорил Фламмарион, великую книгу природы, которая постоянно раскрыта над их головами.

Самостоятельные наблюдения учащихся имеют важное значение и что на эти наблюдения при изложении систематического курса необходимо по возможности опираться.

Чтобы способствовать накоплению необходимого на уроках наблюдательного материала, диссертантом использовалась и такая форма выполнения практических работ, как задание отдельным звеньям.

Проводя, например, наблюдение солнечных пятен, члены данного звена получают динамическую картину их развития, на которой обнаруживается и наличие осевого вращения Солнца. Такая иллюстрация при изложении материала на уроке представляет для учащихся больший интерес, чем статическая картина Солнца, взятая из учебника и изображающая какой-то один момент.

Точно также, последовательное фотографирование Луны, выполненное звеном, дает возможность отметить изменение ее фаз, рассмотреть характерные детали ее рельефа вблизи терминатора, заметить оптическую либрацию. Демонстрация полученных фотографий на уроке как и в предыдущем случае, помогает глубже проникнуть в существо излагаемых вопросов.

Практические работы по характеру необходимого оборудования можно разделить на 3 группы:

а) наблюдения невооруженным глазом,

б) наблюдения небесных тел с помощью телескопа,

в) измерения с помощью теодолита, простейших угломерных приборов и другого оборудования.

Если работы первой группы (наблюдение вводного неба, наблюдение за движением планет, Луны и др.) не встречают каких-либо затруднений и их выполняют все школьники или под руководством учителя или самостоятельно, то при выполнении наблюдений с телескопом возникают затруднения. Телескопов в школе, как правило, один-два, а учащихся много. Явившись на такие занятия всем классом, ученики толпятся и мешают друг другу. При такой организации наблюдений продолжительность пребывания у телескопа каждого школьника редко превышает одну минуту и необходимого впечатления от занятий он не получает. Затраченное им время расходуется не рационально.

Работа N 1. Наблюдение видимого суточного вращения звездного неба

I. По положению околополярных созвездий Малая Медведица и Большая Медведица

1. Провести наблюдение в течение одного вечера и отметить, как будет изменяться через каждые 2 часа положение созвездий М. Медведица и Б. Медведица (сделать 2-3 наблюдения).

2. Результаты наблюдений внести в таблицу (зарисовать), ориентируя созвездия относительно отвесной линии.

3. Сделать вывод из наблюдения:

а) где лежит центр вращения звездного неба;
б) в каком направлении происходит вращение;
в) на сколько градусов, примерно, поворачивается созвездие через 2 часа.

Пример оформления наблюдения.

Положение созвездий

Время наблюдения

22 часа

24 часа

II. По прохождению светил через поле зрения неподвижной оптической трубы

Оборудование : телескоп или теодолит, секундомер.

1. Навести трубу телескопа иди теодолита на какую-нибудь звезду, находящуюся вблизи небесного экватора (в осенние месяцы, например a Орла). Установить трубу по высоте так, чтобы звезда проходила поле зрения по диаметру.
2. Наблюдая видимое перемещение звезды, определить с помощью секундомера время прохождения ею поля зрения трубы .
3. Зная величину поля зрения (из паспорта или из справочников) и время, вычислить, с какой угловой скоростью вращается звездное небо (на сколько градусов за каждый час).
4. Определить, в каком направлении вращается звездное небо, учитывая, что трубы с астрономическим окуляром дают обратное изображение.

Работа N 2. Наблюдение годичного изменения вида звездного неба

1. Наблюдая 1 раз в месяц в один и тот же час, установить, как изменяется положение созвездий Большой и Малой Медведиц, а также положение созвездий в южной стороне неба (провести 2-3 наблюдения).

2. Результаты наблюдений околополярных созвездий внести в таблицу, зарисовывая положение созвездий как и в работе N 1.

3.Сделать вывод из наблюдений.

а) остается ли неизменным положение созвездий в один и тот же час через месяц;
б) в каком направлении происходит перемещение (вращение) околополярных созвездий и на сколько градусов за месяц;
в) как изменяется положение созвездий в южной стороне неба; в каком направлении они сдвигаются.

Пример оформления наблюдения околополярных созвездий

Положение созвездий

Время наблюдения

Методические замечания к проведению работ N 1 и N 2

1. Обе работы даются учащимся для самостоятельного выполнения сразу же после проведения первого практического занятия по ознакомлению с основными созвездиями осеннего неба, где они вместе с учителем отмечают первое положение созвездий.

Выполняя эти работы, учащиеся убеждаются, что суточное вращение звездного неба происходит против часовой стрелки с угловой скоростью 15њ в час, что через месяц в этот же час положение созвездий изменяется (они повернулись против часовой стрелки примерно на 30њ) и что в данное положение они приходят на 2 часа раньше.

Наблюдения в это же время за созвездиями в южной стороне неба показывают, что через месяц созвездия заметно сдвигаются к западу.

2. Для быстроты нанесения созвездий в работах N 1 и 2 учащиеся должны иметь готовый шаблон этих созвездий, сколотый с карты или с рисунка N 5 школьного учебника астрономии. Прикалывая шаблон в точке a (Полярная) на вертикальную линию, поворачивают его, пока линия "a - b" М. Медведицы не займет соответствующее положение относительно отвесной линии. Затем переносят созвездия с шаблона на рисунок.

3. Наблюдение суточного вращения неба при помощи телескопа является более быстрым. Однако при астрономическом окуляре учащиеся воспринимают движение звездного неба в обратном направлении, что требует дополнительных разъяснений.

Для качественной оценки вращения южной стороны звездного неба без зрительной трубы можно рекомендовать такой способ. Встать на некотором расстоянии от вертикально поставленного шеста, или хорошо видимой нити отвеса, проектируя шест или нить вблизи звезды. И уже через 3-4 мин. будет хорошо заметно перемещение звезды на Запад.

4. Изменение положения созвездий в южной стороне неба (работа N 2) можно установить по смещению звезд от меридиана примерно через месяц. В качестве объекта наблюдения можно взять созвездие Орла. Имея направление меридиана, отмечают в начале сентября (примерно в 20 часов) момент кульминации звезды Альтаир (a Орла).

Через месяц, в тот же самый час, проводят второе наблюдение и с помощью угломерных инструментов оценивают, на сколько градусов сместилась звезда к западу от меридиана (оно будет около 30њ).

С помощью теодолита смещение звезды к западу можно заметить гораздо раньше, так как оно составляет около 1њ в сутки.

Работа N 3. Наблюдение за движением планет среди звезд

1. Пользуясь Астрономическим календарем на данный год, подобрать удобную для наблюдения планету.

2. Выбрать одну из сезонных карт или карту экваториального пояса звездного неба, вычертить в крупном масштабе необходимый участок неба, нанеся наиболее яркие звезды и отметить положение планеты относительно этих звезд с промежутком в 5-7 дней.

3. Наблюдения закончить, как только достаточно хорошо обнаружится изменение положения планеты относительно выбранных звезд.

Методические замечания

1. Видимое перемещение планет среди звезд изучается в начале учебного года. Однако работу по наблюдению планет следует проводить в зависимости от условий их видимости. Пользуясь сведениями из астрономического календаря, учитель выбирает наиболее благоприятный период, в течение которого можно наблюдать перемещение планет. Эти сведения желательно иметь в справочном материале астрономического уголка.

2. При наблюдениях Венеры уже через неделю бывает заметно ее перемещение среди звезд. К тому же, если она проходит вблизи заметных звезд, то изменение ее положения обнаруживается и через меньший промежуток времени, так как ее суточное перемещение в некоторые периоды составляет более 1˚.
Также легко заметить и изменение положения Марса.
Особый интерес представляют наблюдения перемещения планет вблизи стояний, когда они меняют прямое движение на попятное. Здесь учащиеся наглядно убеждаются в петлеобразном движении планет, о котором они узнают (или узнали) на уроках. Периоды для таких наблюдений легко подобрать, пользуясь Школьным астрономическим календарем.

3. Для более точного нанесения положения планет на звездную карту можно рекомендовать способ, предложенный М.М. Дагаевым . Он состоит в том, что в соответствии с координатной сеткой звездной карты, куда наносится положение планет, изготовляется на легкой рамке подобная же сетка из ниток. Держа эту сетку перед глазами на определенном расстоянии (удобно на расстоянии 40 см) наблюдают положение планет.
Если квадраты координатной сетки на карте будут иметь сторону 5˚, то нитки на прямоугольной рамке должны образовывать квадраты со стороной 3,5 см, чтобы при проектировании их на звездное небо (при расстоянии 40 см от глаза) они также соответствовали 5˚.

Работа N 4. Определение географической широты места

I. По высоте Солнца в полдень

1. За несколько минут до наступления истинного полудня установить теодолит в плоскости меридиана (например, по азимуту земного предмета, как указано в ). Время наступления полудня вычислить заранее способом, указанным в .

2. С наступлением момента полудня или вблизи него измерить высоту нижнего края диска (фактически верхнего, так как труба дает обратное изображение). Исправить найденную высоту на величину радиуса Солнца (16"). Положение диска относительно перекрестия доказано на рисунке 56.

3. Вычислить широту места, пользуясь зависимостью:
j = 90 – h + d

Пример вычислений.

Дата наблюдения - 11 октября 1961 г.
Высота нижнего края диска по 1 нониусу 27˚58"
Радиус Солнца 16"
Высота центра Солнца 27˚42"
Склонение Солнца - 6˚57
Широта места j = 90 – h + d = 90˚ - 27˚42" - 6˚57 = 55њ21"

II. По высоте Полярной звезды

1. Пользуясь теодолитом, эклиметром или школьным угломером, измерить высоту Полярной звезды над горизонтом. Это и будет приближенное значение широты с ошибкой около 1˚.

2. Для более точного определения широты с помощью теодолита надо в полученное значение высоты Полярной звезды ввести алгебраическую сумму поправок, учитывающую отклонение ее от полюса мира. Поправки обозначаются цифрами I, II, III и даются в Астрономическом календаре - ежегоднике в разделе "К наблюдениям Полярной".

Широта с учетом поправок вычисляется по формуле: j = h – (I + II + III)

Если учесть, что величина I изменяется в пределах от - 56" до + 56" , а сумма величин II + III не превышает 2", то в измеренную величину высоты можно вводить только поправку I. При этой значение широты получится с ошибкой, не превышающей 2", что для школьных измерений вполне достаточно (пример введения поправки приводится ниже).

Методические замечания

I. При отсутствии теодолита высоту Солнца в полдень можно приближенно определить любым из способов, указанных в , или (при недостатке времени) воспользоваться одним из результатов этой работы.

2. Точнее, чем по Солнцу, можно определить широту по высоте звезды в кульминации с учетом рефракции. В этой случае географическая широта определится по формуле:

j = 90 – h + d + R,
где R - астрономическая рефракция .

3. Для нахождения поправок к высоте Полярной звезды необходимо знать местное звездное время в момент наблюдения. Для его определения надо по выверенный по радиосигналам часам отметить сначала декретное время, затем местное среднее время:

Здесь - номер часового пояса, - долгота места, выраженная в часовой мере.

Местное звездное время определяется по формуле

где - звездное время в среднюю гринвичскую полночь (оно дается в Астрономическом календаре в разделе "Эфемериды Солнца").

Пример. Пусть требуется определить широту места в пункте с долготой l = 3ч 55м (IV пояс). Высота Полярной звезды, измеренная в 21ч 15м по декретному времени 12 октября 1964 г, оказалась равной 51˚26" . Определим местное среднее время в момент наблюдения:

Т= 21 ч 15 м - (4 ч – 3 ч 55 м ) – 1 ч = 20 ч 10 м .

Из эфемерид Солнца находим S 0 :

S 0 = 1 ч 22 м 23 с » 1 ч 22 м

Местное звездное время, соответствующее моменту наблюдения Полярной звезды равно:

s = 1 ч 22 м + 20 ч 10 м = 21 ч 32 Здесь не учтена поправка 9˚,86∙(Т- l), которая никогда не бывает больше 4 мин. К тому же, если не требуется особая точность измерений, то можно в эту формулу вместо Т подставлять T g . При этом ошибка в определении звездного времени не будет превышать ± 30 мин, а ошибка в определении широты составит не более 5" - 6" .

Работа N 5. Наблюдение перемещения Луны относительно звезд
и изменения ее фаз

1. Пользуясь астрономическим календарем, выбрать удобный для наблюдений Луны период (достаточно от новолуния до полнолуния).

2. В течение этого периода несколько раз произвести зарисовку лунных фаз и определить положение Луны на небосводе относительно ярких звезд и относительно сторон горизонта.
Результаты наблюдений занести в таблицу .

Дата и час наблюдения

Фаза Луны и возраст в днях

Положение Луны на небосводе относительно горизонта

3. При наличии карт экваториального пояса звездного неба, нанести на карту положения Луны за этот промежуток времени, пользуясь координатами Луны, приведенными в Астрономическом календаре.

4. Сделать вывод из наблюдений.
а) В какой направлении относительно звезд перемещается Луна с востока на запад? С запада на восток?
б) В какую сторону обращен выпуклостью серп молодой Луны, к востоку или западу?

Методические замечания

1. Главное в этой работе - качественно отметить характер движения Луны и изменение ее фаз. Поэтому достаточно провести 3-4 наблюдения с интервалом в 2-3 дня.

2. Учитывая неудобства в проведении наблюдений после полнолуния (из-за позднего восхода Луны), в работе предусматривается проведение наблюдений только половины лунного цикла от новолуния до полнолуния.

3. При зарисовке лунных фаз надо обращать внимание на то, что суточное изменение положения терминатора в первые дни после новолуния и перед полнолунием значительно меньше, чем вблизи первой четверти. Это объясняется явлением перспективы к краям диска.

Которые должны произойти в 2017 году. Он содержит данные по Солнцу, Луне, большим планетам, кометам и астероидам, доступным для наблюдений любительскими средствами. Кроме этого, данются описания солнечных и лунных затмений, приведены сведения о покрытиях звезд и планет Луной, метеорных потоках и т.п....

Веб-версия иллюстрированного Астрономического календаря на месяц на сайте Метеовеб

Астрономический календарь на месяц на сайте "Небо над Братском"

Дополнительне сведения - в теме Астрономический календарь на Астрофоруме http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,19722.1260.html Более подробное освещение близких явлений в Астрономической неделе на

ТАБЕЛЬ - КАЛЕНДАРЬ НА 2017 ГОД

Краткий обзор явлений 2017 года.

Главным астрономическим событием 2017 года будет полное солнечное затмение , полоса полной фазы которого пройдет по Северной Америке. Всего же в этом году произойдут два солнечных и два лунных затмения. Два затмения приходятся на февральское новолуние и полнолуние, а другие два - на августовское новолуние и полнолуние.

Астрономический календарь рекомендует!

Фазы Луны в 2017 году (время всемирное)

Утренние элонгации Меркурия в 2017 году

Вечерние элонгации Меркурия в 2017 году

Для Венеры в 2017 году благоприятным временем для наблюдений будет весь год (12 января - вечерняя элонгация 47 градусов , а 25 марта - нижнее соединение с Солнцем). Для Марса 2017 год - неблагоприятное время для наблюдений , т.к. видимый диаметр планеты не превышает 6 угловых секунд (соединение 27 июля). Наилучшая видимость Юпитера (созвездие Девы - близ Спики) относится к первой половине года с противостоянием 7 апреля (). Сатурн (созвездие Змееносца) также лучше всего виден в первом полугодии с противостоянием 15 июня. Уран (созвездие Рыб) и Нептун (созвездие Водолея) являются осенними планетами, т.к. вступают в противостояние с Солнцем, соответственно, 19 октября и 5 сентября.

Из 22 сближений планет друг с другом в 2017 году самыми близкими (менее 5 угловых минут) будут 3 явления (1 января - Марс и Нептун, 28 апреля - Меркурий и Уран, 16 сентября - Меркурий и Марс). Менее 1 градуса станет угловое расстояние между: Венерой и Нептуном 12 января, Марсом и Ураном 26 февраля, Меркурием и Марсом 28 июня, Венерой и Марсом 5 октября, Меркурием и Юпитером 18 октября и Венерой и Юпитером 13 ноября. Соединения других планет можно найти в календаре событий АК_2017.

Среди 18 покрытий Луной больших планет Солнечной системы в 2017 году: Меркурий покроется 2 раза (25 июля и 19 сентября), Венера - 1 раз (18 сентября), Марс - 2 раза (3 января, 18 сентября). Юпитер, Сатурн и Уран проведут этот год без покрытий Луной, зато Нептун покроется 13 раз (!), причем 2 покрытия будут иметь место в октябре. Очередная серия покрытий Юпитера начнется 28 ноября 2019 года, а Сатурна - 9 декабря 2018 года. Серия покрытий Урана закончилась в 2015 году, и теперь придется ждать до 7 февраля 2022 года

Из покрытий звезд Луной интересны будут покрытия звезды Альдебаран (альфа Тельца), серия которых началась 29 января 2015 года и продолжится до 3 сентября 2018 года. В 2017 году Альдебаран покроется 14 раз (по два раза в апреле и декабре). Еще одна яркая звезда - Регул (альфа Льва) - в начавшейся серии покрытий покроется 13 раз (дважды - в мае)

Следует упомянуть еще об одном интересном явлении. 18 сентября 2017 года Луна в течение дня покроет четыре ярких светила: Венеру, Регул (альфа Льва), Марс и Меркурий. Жители Европейской части России утром этого дня смогут наблюдать сближение Луны, трех планет и звезды в секторе немногим более десятка градусов .

Из метеорных потоков лучшими для наблюдений будут Лириды, Ориониды, Леониды и Геминиды. Общий обзор метеорных потоков на сайте Международной Метеорной Организации http://www.imo.net

Сведения по покрытиям звезд астероидами в 2017 году имеются на сайте http://asteroidoccultation.com . Самым интересным для России будет покрытие 9 сентября 2017 года. В этот день астероидом (6925) Susumu покроется звезда сигма 1 Тельца пятой звездной величины (близ Альдебарана). Полоса покрытия пройдет по Европейской части России.

Сведения по переменным звездам находятся на сайте AAVSO .

Практическая работа №1 Вечерние осенние наблюдения

Наблюдение ярких созвездий и звёзд. Найдите на небе семь наиболее ярких звёзд «ковша» Большой Медведицы и зарисуйте его. Укажите названия этих звёзд. Каким является это созвездие для наших широт? Какая звезда является физически двойной звездой? (укажите яркость, цвет и температуру компонентов звезды)

Зарисуйте. Укажите, где находится Полярная звезда и каковы её характеристики: яркость, цвет, температура

Опишите (кратко) как можно ориентироваться на местности по Полярной звезде (по рис. 1.3)

Дорисуйте ещё два созвездия осеннего неба (любые), подпишите их, обозначьте в них все звёзды, у наиболее ярких звёзд укажите названия

Дорисуйте и подпишите созвездие Малой Медведицы, Полярную звезду и направление на неё (на рисунке опечатка: Орион)

Изучение различий в видимой яркости и цвете звёзд. Заполните таблицу: отметьте цвет указанных звёзд

	Созвездие
Бетельгейзе
Альдебаран

Заполните таблицу: укажите видимый блеск звёзд

	Созвездие	Звёздная величина

Заполните таблицу: укажите звёздные величины звёзд Большой Медведицы

	Звёздная величина
δ (Мегрец)
ℰ (Алиот)
η (Бенетнаш)

Сделайте выводы, объяснив причины различий в цвете, яркости и интенсивности мерцания разных звёзд.

Изучение суточного вращения неба. Укажите первоначальное и конечное положение звёзд Большой Медведицы при суточном вращении небесной сферы вокруг Северного полюса мира

Западная часть неба	Восточная часть неба
Время начала наблюдения
Время окончания наблюдения
Наблюдаемые звезды
Направление вращения неба

Сделайте выводы, дав объяснение наблюдаемому явлению

Суточное вращение небесной сферы позволяет определить время. Мысленно представим себе гигантский циферблат с центром в Полярной звезде и цифрой «6» внизу (над точкой севера). Часовая стрелка в таких часах проходит от Полярной звезды через две крайние звезды ковша Б. Медведицы. Обращаясь со скоростью 15 0 в час, стрелка совершает полный оборот вокруг полюса мира за сутки. Один небесный час равен двум обычным часам.

___________________________________

Линия математического горизонта

Для определения времени необходимо:

определить номер месяца наблюдения от начала года с десятыми долями месяца (три дня составляют десятую долю месяца)

полученное число сложить с показаниями небесной стрелки и удвоить

вычесть полученный результат из числа 55,3

Пример: 18 сентября соответствует номер месяца 9,6; пусть время по звёздным часам 7, тогда (55,3-(9,6+7)·2)=22,1 т.е. 22ч 6мин

Определение примерной географической широты места наблюдения по Полярной звезде. С помощью высотометра, состоящего из транспортира с отвесом, определите высоту h Полярной звезды

Так как Полярная звезда отстоит от полюса мира на 1 0 , то:

Сделайте выводы: обоснуйте возможность определения географической широты местности рассмотренным способом. Сравните полученные результаты с данными географической карты.

Наблюдение планет. По астрономическому календарю на дату наблюдения определите координаты видимых в данное время планет. По подвижной карте звездного неба определите сторону горизонта и созвездия, в которых находятся объекты

	Координаты:	Сторона горизонта	Созвездие
Меркурий

Сделайте зарисовки планет

	Зарисовка	Наблюдаемые особенности

Сделайте выводы:

как отличаются планеты от звёзд при наблюдении

от чего зависят условия видимости планеты на данную дату и время

→ Календарь

Один сугубо отрицательный герой романа Ю.Семенова «Семнадцать мгновений весны» сказал как-то другому столь же отрицательному герою, что каждое утро смотрит на календарь. Действительно, многие люди начинают день с того, что смотрят на календарь. Никакие наши планы не обходятся без изучения этой таблицы с цифрами. Но многие ли знают, почему календарь именно такой? Почему во всех месяцах, кроме февраля постоянное, но неравное число дней? Почему в феврале их то 28, то 29? Почему мы празднуем некоторые праздники дважды, Новый год и Старый Новый год? Откуда, наконец, взялось само слово «календарь»?

Давным-давно человек заметил цикличность многих явлений природы. Солнце, поднявшись над горизонтом, не остается висеть над головой, а опускается на западной стороне неба, чтобы вновь подняться через какое-то время на востоке. То же происходит с Луной. Долгие теплые летние дни сменяются короткими и холодными зимними, и обратно. Наблюдаемые в природе периодические явления послужили основой для счета времени.

Какие периоды наиболее популярны? Прежде всего, это сутки, определяемые сменой дня и ночи. Сейчас нам известно, что смена эта обусловлена вращением Земли вокруг своей оси. Об этом вращении и связанном с ним измерении времени я более подробно расскажу отдельно. Для исчисления больших промежутков времени сутки малопригодны, как неудобны сантиметры для измерения расстояния между городами. Нужна бoльшая единица. Таковыми стали период смены фаз Луны – месяц, и период смены сезонов – год. Месяц обусловлен вращением Луны вокруг Земли, а год – вращением Земли вокруг Солнца. Разумеется, мелкие и крупные единицы нужно было соотнести друг с другом, т.е. привести в единую систему. Такая система, а также правила ее применения для измерения большим промежутков времени, стала называться календарем.

Слово «календарь» имеет экономическое происхождение. В Древнем Риме год делился на десять месяцев. Первый день каждого месяца назвался календами, от слова «calendarium» – долговая книга. В этот день должники обязаны были платить проценты по долгам. То же слово дало название системе счета времени. Интересно, что римляне считали дни обратным счетом, как студенты до сессии. «Когда это было?» - Спрашивал римлянин, и получал ответ: «За шесть дней до мартовских календ». В греческом календаре календ не было, поэтому расхожее выражение «до греческих календ» означает просто «никогда».

Период обращения Земли вокруг Солнца был определен еще в древности. Тогда же было установлено, что год содержит нецелое число суток. Современное значение продолжительности года – 365,2422 средних солнечных суток. Очевидно, пользоваться в хронологических целях таким годом неудобно. Но если положить календарный год равным, скажем, 365 дней, то скоро мы увидим, что сезоны «убегают» от календаря. Если первого марта когда-то начиналась весна, то менее чем за четыреста лет эта дата придется на середину зимы. Еще большие неудобства. Решить проблему можно, если сделать в разные годы разное число дней, а дни эти распределить таким образом, чтобы в среднем за большое число лет продолжительность календарного года была близка к астрономическому.

Я все время говорю про год. Но в основе календаря может лежать и меньшая единица – месяц. Так было принято в арабских странах. Так принято в некоторых этих странах и сейчас, например, в Саудовской Аравии. И не стоит называть лунный календарь мусульманским. Он возник задолго до появления ислама. Календарь назван лунным, так как основной его период – смена фаз Луны (синодический месяц). От новолуния до новолуния проходит в среднем 29,53058812 суток. Я сказал «в среднем», так как этот период испытывает небольшие вариации, вызванные неравномерностью движения Луны по орбите. Опять получаем ту же проблему: это число нецелое. Значит, лунный календарь также будет содержать разное число дней в разных периодах, а его создатель должен выбрать такое чередование месяцев, чтобы в среднем за много циклов продолжительность календарного месяца приближалась к астрономическому прообразу. Задача эта чисто арифметическая. Сейчас мы рассмотрим некоторые решения этой проблемы, найденные в разное время разными людьми. Начнем с лунного календаря, но основное внимание уделим применяемому в Европе солнечному.

Для рассмотрения календарной проблемы с достаточной точностью можно принять синодический месяц равным 29,53059 средних солнечных суток. Поэтому календарный месяц будет содержать либо 29, либо 30 суток. Продолжительность лунного календарного года тогда получится равной 12*29,53059 = 354,36706 суток. Можно принять, что год состоит из 354 суток: из шести полных месяцев по 30 дней и шести пустых по 29. А чтобы начало месяца как можно точнее совпадало с новолунием, эти месяцы должны чередоваться. Например, все нечетные месяцы будут по 30 дней, а четные – по 29. Однако, календарный год оказывается на 0,36706 суток короче астрономического, состоящего из 12 синодических месяцев. За три года ошибка составит уже больше суток. Таким образом, уже в четвертом от начала счета году новолуния будут приходиться не на первые, а на вторые сутки месяцев, через восемь лет – не третьи и т.д. А это значит, что календарь надо время от времени исправлять: примерно каждые три года делать вставку одного дня. Обычный год в 354 дня тогда можно назвать простым, а в 355 дней – продолженным, или високосным (термин происходит от латинского bis sextum – второй шестой, дополнительный день в римском календаре помещали после шестого дня до мартовских календ). Мы приходим таким образом к следующей задаче построения лунного календаря: найти такой порядок чередования простых и високосных лунных годов, чтобы начало каждого календарного месяца не отодвигалось заметно от новолуния. Ее решение начинается с поиска такого целого числа лунных лет, за которое набегает какое-то целое (точнее, почти целое) число вставных дней. Это легко сделать с помощью подходящих дробей. Я не буду здесь приводить подробные математические выкладки. Их можно найти в книге Климишина в списке в конце статьи. Сообщу лишь результаты. Дробную часть лунного года 0,36706 суток можно записать в виде простой дроби 36706/100000. Идеальный вариант – распределить 36706 «лишних» дней среди 100000 календарных лет. Но на такой долгий период строить календарь никто не решился. На практике пользовались такими приближениями к числу 0,36706: 3/8 и 11/30. В первом случае на протяжении восьми лет делается вставка трех дней. За восьмилетний календарный цикл остается ошибка в -0,0635 дней. Во втором случае за 30 лет добавляется 11 вставных дней. Остается ошибка 0,0118 суток за цикл, что дает сдвиг на один день вперед за 1/0,0118?30 ? 2500 лунных лет. Первый цикл из-за географического района применения получил название «турецкий», второй по той же причине – «арабский». Имена людей, их предложивших, к сожалению, за давностью лет утеряны.

Перейдем теперь к солнечному календарю. В его основе – тропический год, т.е. период обращения Земли по орбите относительно точки весеннего равноденствия. Именно этот период определяет смену сезонов. Он равен 365,24220 средних солнечных суток. Очевидно, календарный год будет содержать либо 365, либо 366 дней. Для распределения вставных лет по календарному циклу следует приблизить дробь 0,24220 какой-нибудь простой дробью с небольшим знаменателем. При этом, как и в случае лунного календаря, знаменатель определяет длительность цикла в годах, а числитель – число вставных дней. Среди возможных вариантов в разное время предлагались такие: 1/4, 8/33, 31/128, 97/400. Первый вариант содержит один продолженный год на три обычных и называется юлианским календарем. Он был введен в употребление римским императором Юлием Цезарем по предложению александрийского философа Созигена. Ошибка юлианского календаря составляет 0,0078 суток в год, что приводит к разнице в одни сутки за 128 лет.

Цикл в 33 лет с 8 високосными годами разработал персидский ученый, поэт и государственный деятель Омар Хайям (ок. 1048-1123). Он же ввел его своей властью в Персии в 1079 году. Только в XIX в. почти современный Иран отказался от него в пользу лунного календаря. Високосными годами в персидском календаре были 3-й, 7-й, 11-й, 15-й, 20-й, 24-й, 28-й и 32-й годы цикла. Период в 128 лет с 31 ставным днем предложил в 1864 году немецкий астроном Медлер, профессор Дерптского университета. Этот проект никогда не обсуждался на государственном уровне.

Больше повезло проекту итальянца Луиджи Лиллио (1520-1576). Для исправления большой ошибки юлианского календаря (1 день за 128 лет) он предложил простое правило, о котором я скажу ниже. Проект был представлен Папе Григорию XIII, им одобрен и введен в действие во всех католических странах в 1582 году. По имени Папы календарь стал называться григорианским. Он оказался столь удобным из-за простых правил чередования лет, что в настоящее время стал применяться повсеместно. В соответствии с величиной дробной части года 97/400 = 0,2425, ошибка в один день накапливается за 1/(0,2425-0,2422) = 3333 года.

Рассмотрим подробнее этот календарь, раз уж мы пользуемся именно им. Расскажу прежде о его истории. Волею императора Юлия Цезаря (100-44 гг. до н.э.) с 46 г. до н.э. во всей Римской империи применялся юлианский календарь. Кроме того, что через каждые три года по 365 дней добавлялся один високосный год, в календаре использовался отличный от традиционного римского счет дней и месяцев. Каждый нечетный месяц содержал 31 день, каждый четный – 30 дней. Февраль в простом году имел 29 дней, в високосном – 30. Почему именно февраль? Дело в том, что началом года в рисмком календаре было 1 марта. А февраль, таким образом, был последним месяцем года. Логично было добавить вставной день именно последним в году. Счет же по юлианскому календарю начался с 1 января 45 г. до н.э. В этот день должны были вступить в должность вновь избранные консулы, что и послужило поводом объявить его началом отсчета. Позже римский месяц Квинтилис был переименован в Юлиус (июль) для увековечения памяти убитого в 46 г. императора.

Надо отметить, что римские жрецы не сильно разбирались в математике и астрономии. Работ Созигена они не читали. Поэтому календарь несколько раз претерпевал изменения, объяснить которые разумно невозможно. Например, после смерти Цезаря високосным годом стали считать не каждый четвертый, а каждый третий год. Только в 9-ом г. до н.э. император Август исправил ошибку.

В 324 году римский император Константин (тот самый, в честь которого был назван город Константинополь) объявил во всей империи христианство государственной религией. Через год он созвал в г. Никее (ныне г. Извик в Турции) собор, на котором предполагалось установить даты основных христианских праздников, в частности, Пасхи. Вопрос о Пасхе имел большое значение, так как чуть ли не каждая община выбирала эту дату самостоятельно. Надо сказать, что единообразие не установлено до сих пор. Мы знаем, например, католическую, иудейскую, армянскую, православную и др. Пасхи. К сожалению, не могу изложить здесь интереснейшую историю происхождения и датировки этого праздника. По-видимому, Никейский собор так и не смог прийти к однозначному выводу о дате Пасхи. Текст его решения, если и был вообще написан, не сохранился. У историков нет преобладающего мнения о том, когда возникло нынешнее правило. Один из средневековых авторов писал, что для определения даты Пасхи применяются четыре правила: праздновать ее только после весеннего равноденствия, не праздновать в один день с иудеями, праздновать не только после равноденствия, но и после первого за равноденствием полнолуния и, наконец, праздновать в первый день седьмицы (в воскресенье). Первые два правила содержаться в писаном Апостольском своде, происхождение двух других неизвестно.

Почему я здесь обсуждаю Пасху? Потому что для правильного определения ее даты – первое воскресенье после первого полнолуния после весеннего равноденствия – нужно было либо вести непрерывные астрономические наблюдения, либо изложить известные уже тогда астрономам особенности движения Луны и Солнца, обуславливающие и равноденствие, и полнолуние, в виде четких правил определения даты в конкретном календаре. Второй путь оказался более практичным. А избранным календарем стал применяемый тогда в Римской империи юлианский календарь.

Итак, празднование важнейшего христианского праздника было привязано к юлианскому календарю. А календарь этот, как мы видели, очень неточный. За 128 лет накапливается ошибка в одни сутки. Поскольку юлианский год длиннее тропического, то прохождение Солнца через точку весеннего равноденствия сдвигается на все более раннюю дату. Если во время Никейского собора равноденствие приходилось на 21 марта, то к середине XVI в. оно сдвинулось на 10 дней назад и приходилось на 11 марта. Если полнолуние случалось в период с 11 до 21 марта, то весенним оно не считалось, и дата Пасхи отсчитывалась от следующего, почти тридцать дней спустя. В результате типично весенний праздник ощутимо сдвигался в сторону лета. Луиджи Лиллио правильно определил причины этого явления и предложил удачную поправку. 24 февраля 1582 года Григорий XIII издал предписании (буллу), которая начиналась словами «Inter gravissimas» («Среди важнейших…»). Угрожая всем несогласным отлучением от церкви, Папа предписывал «касательно месяца октября текущего 1582 г., чтобы десять дней, от третьего дня перед нонами (5 октября) до кануна ид (14 октября) включительно, были изъяты». Таким приемом весеннее равноденствие возвращалось на свое место, 21 марта. На будущее, чтобы исключить накопление ошибок, предписывалось не считать високосными те столетние годы, чисто столетий которых не делится без остатка на 4. Так, год 1600 является високосным и в прежнем юлианском, и в новом календаре. А вот високосные по юлианскому счету годы 1700, 1800 и 1900 в новом календаре были обыкновенными. За 400 лет изымались три «лишних» дня.

Григорианский календарь завоевал признание в некатолических странах не сразу. Вера среди людей часто пересиливает и здравый смысл, и реалии природы. Те страны, которые считали свою веру «более правильной», чем католическая, не приняли реформу теологическим соображениям. Тем не менее, к настоящему времени только Русская Православная Церковь упорно не желает считаться с астрономическими явлениями и настаивает на употреблении прежнего юлианского календаря. Насколько мне известно, в Государственной думе нашлись особо «православные» депутаты, предложившие законопроект об отречении от «вредного» западного календаря и возвращении на «правильный» юлианский. Словно никто не знает, что вводил этот «православный» календарь отнюдь не православный и даже вообще не христианин Юлий Цезарь! Остается заметить, что в России григорианский календарь (новый стиль) был установлен Декретом СНК РСФСР «О введении в Российской республике западноевропейского календаря» 24 января 1918 года. К этому моменту расхождение между старым и новым стилем достигло уже 13 суток. Поэтому декретом было предписано днем «после 31 января… считать не 1 февраля, а 14 февраля».

Обсуждая разницу в стилях, я считаю себя обязанным рассказать о некоторых заблуждениях, с этим связанных. Нужно четко понимать, что разница не остается постоянной, она растет со временем. К моменту реформы в 1582 году ошибка юлианского календаря была равна 10 суткам. Ближайший столетний год – 1600 – был високосным по обоим календарям, а следующий – 1700 – только по юлианскому (17 не делится на 4). Поэтому в XVIII в. разница возросла до 11 суток. Еще через 100 лет она стала равна 12 суткам. Наконец, с 1900 года и по сей день составляет 13 суток. Эта разница не изменилась в 2000 году, поскольку этот год, как и 1600, был високосным по обоим календарям. То, что в настоящее время разница составляет 13 суток, приводит недалеких людей к ложным выводам. Пересчитывая даты событий из одного календаря в другой, нужно применять разницу на момент события. Это легко понять, если только представить себе, что оба календаря сотни лет существовали параллельно. Когда скончался А.С. Пушкин? По старому стилю это произошло 29 января 1837 года. Но в то время в Западной Европе пользовались григорианским календарем. Какой день был на календаре французов в тот день? Разница в XIX в. составляла 12 дней. Следовательно, на листке у французов было написано «10 февраля». В 1918 году Россия не изобрела новый календарь, она присоединилась к уже существующему, по которому Пушкин умер 10 февраля. Каким местом думают те, которые прибавляют к дате по старому стилю 13 дней? Дата событий может быть разной в разных календарях, но не может же она менять со временем в одном и том же календаре!

Или возьмем Татьянин день, якобы 25 января. Иначе его называют днем студентов, поскольку в этот день состоялось открытие Московского университета. На самом деле, ни к Татьяне, ни к студентам дата 25 января отношения не имеет. Мученица Татиана жила в III в. (266-235 гг.). В то время не было григорианского календаря, поэтому как перенести дату того времени в новый календарь – это вопрос соглашения. День Татьяны в России отмечали 12 января (по старому стилю, разумеется), в этот день в 1755 году императрица подписала указ о создании Московского университета. Какая дата была у «григорианских» французов в тот день? Правильно, 23 января: в XVIII в., как я объяснил выше, разница составляла 11 дней. Кому пришло в голову прибавлять 13 дней? И что делать в таком случае после 2100 года, когда разница достигнет 14 дней?

Для тех, кто еще не понял, могу посоветовать такой прием. Нарисуйте на бумаге две параллельные шкалы. Это будут «нити времени». Время всюду одинаково, но измеряем мы его разными единицами. На одной шкале нанесите даты юлианского календаря, на другой – григорианского. Разумеется, с учетом правильного сдвига на каждый момент. Предположим, что происходит событие. Поставьте точку между шкалами – это наше событие. Проведите через нее прямую перпендикулярно шкалам. Пересечение с первой шкалой даст нам дату по старому стилю, со второй – по новому. В дальнейшем годовщина события отмечается в каждом календаре через целое число лет по этому же календарю. Момент события от календаря не зависит, а вот понятие «годовщина» предполагает целое число лет по определенному календарю. Разные календари – разные (возможно) моменты годовщин. Просто потому, что некоторые годы в этих календарях имеют разную продолжительность. Надеюсь, теперь нетрудно ответить на вопрос, когда нам отмечать день рождения И. Ньютона? В его метрике стоит дата 25 декабря 1642 года. Нужно помнить, что Англия – страна не католическая – приняла григорианский календарь только в 1752 году. Правильный ответ: 4 января.

В этой маленькой статье я кратко осветил астрономические основы календарей и происхождение современного григорианского календаря. За бортом остались такие интересные вопросы, как греческие и египетские календари, летоисчисление майя и древнего Китая, лунно-солнечный еврейский календарь и календари древней Руси и Шумера. Я умолчал о проектах реформы календаря и ее перспективах. О происхождении семидневной недели также не сказано ни слова. Из великого множества календарных заблуждений разобрал только одно. Ничего не упомянул о популярных в свое время «вечных» календарях. Наконец, выбор начала летоисчисления, нуль-пункта нашей шкалы времени, я тоже не обсуждал. Все это заслуживает отдельного разговора. Заинтересованный читатель может найти соответствующий материал в следующих книгах:

• И.А. Климишин. Календарь и хронология. – 2-е изд., 1985 г.
• Н.И. Идельсон. История календаря. – В кн.: Этюды по истории небесной механики. – 1976 г.
• Буткевич А.В., Зеликсон М.С. Вечные календари. – 1984 г.
• Голуб И.Я., Хренов Л.С. Время и календарь. – 1989 г.

а так же в статьях, регулярно публикуемых ранее в переменной части «Астрономического календаря».