Что такое месяц сутки с точки зрения астрономии

Казалось бы, понятие месяца знакомо всем, однако не многие люди способны ответить на вопрос, что такое месяц. Рассмотрим понятие месяца как единицу измерения времени.

Под месяцем подразумевается полный оборот луны вокруг Земли. Считается, что эта единица измерения возникла много тысяч лет назад, еще задолго до рождества Иисуса Христа. В астрономии существует несколько видов месяцев.

• Первый месяц — синодический. Он представляет собой промежуток времени между одинаковыми фазами Луны, составляет приблизительно 29,5 суток.
• Так называемый звездный месяц также является промежутком времени, в который входит полный оборот Луны вокруг Земли при видимом перемещении луны на небесной сфере. Продолжительность звездного месяца достигает 27 суток.
• В тропическом месяце период оборота Луны вокруг Земли отсчитывается по долготе. Из-за особенности земной оси тропический месяц короче, чем звездный. Данная особенность называется прецессией земной оси. Тропический месяц составляет также приблизительно 27 суток.

Что такое календарный месяц

Под календарным месяцем понимается промежуток времени с первого числа по последнее число конкретного месяца. Отметим, что календарный месяц зачастую не имеет отношения к астрономическим месяцам, однако его происхождение напрямую связано с астрономическими наблюдениями. В частности, современные календарные месяцы произошли из лунных и солнечно-лунных календарей, которые активно используются в индуизме, китайских календарях, у мусульман и евреев. В этих календарях число дней в месяце колеблется от 29 до 30.

История календаря

Однако родоначальником календарных месяцев традиционно принято считать Юлия Цезаря. До него древние римляне тоже использовали свой календарь, однако изначально месяцев в нем было не 12, а 10. Названиями месяцев были числительные. Затем названия месяцев изменили на имена богов, например, январь был назван так в честь двуликого бога Януса, февраль – в честь бога подземного царства Фебруса.

Во многом древнеримский календарь определяли суеверия. Изначально он состоял из 304 дней, но римляне стремились подогнать его под древнегреческий календарь, в котором состояло 354 дня. Однако четные числа считались у римлян несчастливыми, поэтому к календарю нужно было добавить еще один день, таким образом, календарь стал 12-месячным. Однако в обращении он был крайне неудобен, по нему было трудно предсказать погодные явления, а, следовательно, и подготовку к урожаю.

Как был придуман Юлианский календарь

В связи с этим римский государственный деятель Юлий Цезарь предпринял попытку осуществить реформу календаря. Побывав в Египте, он посчитал, что египетский календарь намного лучше римского. После своего визита в Египет он поручил астрономам модифицировать римский календарь. Процессом создания юлианского календаря руководил астроном Созиген, однако римский сенат, прежде всего, благодарил за создание нового календаря именно Юлия Цезаря. В честь него был даже назван месяц июль.

Совершенствование календаря

Отметим, что юлианский календарь совершенствовался длительное время. Изначально в данном календаре не было чисел, дни распределялись по нонам, календам и канунам. Очевидно, что такая система исчисления месяцев была очень трудна для понимания. Она порождала массу споров, особенно в военных делах. Например, чтобы сказать дату 15-го июля говорили «17 день от июльских календ», 9 мая называлось «7 день от майских ид». Конечно же, многих это запутывало и даже летописцы порой не могли объяснить значение понятий. А в военном деле важно было действовать быстро и уметь планировать тактику как можно лучше. Поэтому о сохранении такой системы не могло быть и речи. И поскольку Юлий Цезарь был полководцем, пользующимся большим уважением сената, он сумел провести и другие реформы календаря, которые успешно прижились и у гражданского населения, и у военных.

Таким образом, юлианский календарь претерпел серьезные изменения, однако общие его черты сохранились, и по сей день множество стран использует его. При этом следует отметить, что юлианский календарь не является точным. Он отстает от тропического года на 11 минут 14 секунд, с точки зрения летоисчисления это 128 лет на одни сутки. Однако главное его преимущество перед другими календарями — это простота в обращении.

Если вы не поняли, почему в году насчитывается 12 месяцев, советуем ознакомиться со статьей Что такое год.

Календарь — это система счета длительных промежутков времени, в основе которой лежат периодические астрономические явления: смена дня и ночи, изменение лунных фаз, смена времен года. Любая календарная система опирается на три основные единицы измерения времени, а именно: средние солнечные сутки, синодический (или лунный) месяц и тропический (или солнечный) год.

Синодический месяц — это промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами Луны. Тропический год — промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Из-за медленного движения точки весеннего равноденствия навстречу Солнцу, вызванного прецессией, относительно звезд Солнце оказывается в той же точке неба через промежуток времени на 20 мин 24 с больший, чем тропический год. Он называется звездным годом и содержит 365,2564 средних солнечных суток.

Синодический месяц и тропический год не содержат целого числа средних солнечных суток. Так, средняя продолжительность синодического месяца равна 29,530589 суток, а продолжительность тропического года — в среднем 365,242190 суток. Как видим, все три меры времени несоизмеримы. Невозможно подобрать такое целое число тропических лет, в которых содержалось бы целое число синодических месяцев и целое число средних солнечных суток. Стремление согласовать между собой сутки, месяц и год привело к тому, что в разные эпохи у различных народов было создано много разных календарей, которые можно условно разделить на три типа: лунные, лунно-солнечные и солнечные. Именно этим объясняется сложность построения календаря и появление на протяжении нескольких тысячелетий многочисленных календарных систем, стремящихся преодолеть эти сложности.

В лунном календаре год делится на 12 месяцев, содержащих попеременно 30 или 29 суток. Всего в лунном календаре 354 или 355 средних солнечных суток, т. е. он короче солнечного года примерно на 10 суток. Этот календарь получил широкое распространение в мусульманских странах. Из-за того что лунный год имеет меньше дней, чем тропический, у мусульман вообще нет фиксированного начала года на определенный сезон времени, оно постоянно перемещается по сезонам и выпадает то на весну, то на лето, то на зиму, то на осень.

Лунно-солнечные календари наиболее сложные. В них сумма некоторого количества лунных месяцев приблизительно соответствует продолжительности тропического года. В основе этих календарей лежит соотношение: 19 солнечных лет равны 235 лунным месяцам (с ошибкой около 2 ч). Год делится на 12 месяцев, каждый из которых начинается с новолуния. В настоящее время такая система сохранилась в еврейском календаре. Он содержит 12 или 13 месяцев в году. Продолжительность некоторых месяцев каждый год меняется, начало года всегда приходится на осень, но не совпадает с одной и той же датой григорианского календаря, которым мы пользуемся.

Римляне первоначально исчисляли время лунными годами. Новый год начинался 1 марта. До сих пор некоторые месяцы современного календаря называются в соответствии с этой традицией: сентябрь — «седьмой», декабрь — «десятый» и т. д. Впоследствии первый день года был перенесен римлянами на 1 января, так как с 153 г. до н. э. в этот день вступали в должность консулы).

Одним из первых солнечных календарей считается египетский, созданный в 4-м тыс. до н. э. По тому календарю год состоял из 12 месяцев по 30 дней в каждом, а в конце года добавлялось еще 5 праздничных дней. Современный календарь берет начало от солнечного римского календаря, появившегося в результате реформы Юлия Цезаря (отсюда происходит и его название — юлианский календарь), проведенной 1 января 45 г. до н. э. Средняя продолжительность года, согласно этому календарю, была равна 365,25 суток, что соответствовало известной в то время длине тропического года. Для удобства три года подряд считали по 365 дней, а на четвертый (високосный) добавляли лишние сутки — 366 дней. Год состоял из 12 месяцев: нечетные месяцы — 31 день, четные — 30 дней; только февраль простого, невисокосного года содержал 28 дней.

Вследствие того что продолжительность юлианского года длиннее тропического на 11 мин 15 с, за 128 лет накапливалась ошибка в целые сутки, а за 400 лет — около трех суток. С течением времени календарь запаздывал все больше и больше. Поэтому в конце XVI в. весеннее равноденствие наступало не 21, а 11 марта. Ошибка была исправлена в 1582 г., когда глава католической церкви папа Григорий ХIII создал специальную комиссию по реформе календаря, передвинувшую счет дней на 10 дней вперед и вернувшую весеннее равноденствие на 21 марта. Исправленный календарь получил название григорианского календаря или календаря нового стиля. В честь его введения была отчеканена памятная медаль. Систему счета времени по юлианскому календарю сейчас называют старым стилем.

Високосный год в григорианском календаре — каждый четвертый, за исключением годов с целым числом столетий (например, 1700, 1800). Такой год считается високосным только тогда, когда число сотен делится на 4 без остатка.

В России этот календарь был введен со среды 31 января 1918 г. Следующий день уже был 14 февраля, так как к тому времени календарная разница между новым и старым стилем достигла 13 дней. Это различие в 13 суток будет сохраняться до 15 февраля 2100 года по старому стилю, или до 28 февраля 2100 года по новому стилю. После этой даты оно увеличится на одни сутки и станет равным 14 суткам.

Юлианский календарный год длиннее солнечного года почти на 11¼ мин, а григорианский — на 27 с. Лишние сутки накопятся только в L в. н. э. (50-ом веке нашей эры), потому что разница в один день набегает за 3226 лет, а для практических надобностей большей точности и не требуется.

Необходимо отметить, что и григорианский календарь не лишен недостатков: неодинаковая продолжительность месяцев, неравные кварталы, несогласованность чисел месяцев с днями недели. Поэтому появились проекты новых (всемирных) календарей, в которых год более равномерно разделяется на полугодия, кварталы и т. д. Однако существующие политические и экономические отношения между странами мира не позволяют провести единую реформу и ввести всемирный календарь.

Много вопросов вызывают и привычные названия месяцев. Так, июль назван в память о римском императоре Юлии Цезаре, август — в честь римского императора Октавиана Августа. Остальные месяцы календаря получили свои названия по-разному: например, январь — в честь римского бога Януса, февраль — в честь ежегодных языческих обрядов очищения, март — по имени бога Марса, май — богини Майи, июнь — богини Юноны. Названия «сентябрь», «октябрь», «ноябрь», «декабрь» переводятся с латинского языка соответственно как «седьмой», «восьмой», «девятый», «десятый» и в настоящее время не соответствуют этой нумерации.

Кроме счета месяцев в годах, следует вести счет и самим годам. Для этой цели издревле использовались эры, т. е. длительные промежутки счета лет. Эрой называется исходный пункт каждого летоисчисления. У разных народов эры были разные и связывались с какими-либо знаменательными событиями или с годами правления царей и императоров.

В Риме использовалась эра от основания Рима (753 г. до н. э.) и счет годов от назначения консулов. В средневековой Европе была распространена эра Диоклетиана, считавшаяся от восшествия на престол императора Диоклетиана (29 августа 284 г. н. э.). Она применялась до XV в.

В Древней Греции применялась эра Олимпиад (начало 776 г. до н. э.). Олимпиады проводились раз в четыре года.

Иудеи отсчитывают начало эры от сотворения мира — от 3761 г. до н. э.

Христиане считают, что сотворение мира произошло в 5508 г. до н. э. Эру от Рождества Христова рассчитал папский архивариус Дионисий Малый в 525 г. Он приравнял 248 г. эры Диоклетиана к 532 г. от рождения Христа. Христианская, или новая, эра (наша эра) частично начала применяться с Х в., а повсеместно в католических странах — лишь с XV в. В России она была введена в 1700 г. указом Петра I, согласно которому после 31 декабря 7208 г. от сотворения мира наступило 1 января 1700 г.

Мусульмане всего мира используют свою эру, которая называется хиджра и ведет счет лет от даты переселения пророка Мухаммеда из Мекки в Медину, что произошло в сентябре 622 г. н. э.

Что такое месяц сутки с точки зрения астрономии

Астрономический год, месяц, день — см. Календарь … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

ГОД — муж. продолжение времени, в какое солнце, при мнимом течении, ходе своем, возвращается в ту же точку; время обтечения земли вкруг солнца, 12 месяцев, или 52 недели с одним или с двумя днями. Тропический, истинный, солнечный или астрономический… … Толковый словарь Даля

Високосный год — Проверить информацию. Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье. На странице обсуждения должны быть пояснения. У этого термина существую … Википедия

Високосный день — Эта статья относится к календарю. Существует также музыкальная группа «Високосный год». Високосный год (лат. bis sextus «второй шестой») год в юлианском и григорианском календарях, продолжительность которого равна 366 дням на одни сутки больше… … Википедия

Високосный Год — Эта статья относится к календарю. Существует также музыкальная группа «Високосный год». Високосный год (лат. bis sextus «второй шестой») год в юлианском и григорианском календарях, продолжительность которого равна 366 дням на одни сутки больше… … Википедия

Учебный год — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей. Учебный год … Википедия

Юлианский день — (JD) астрономический способ измерения времени, число дней с полудня 1 января 4713 до н. э. (4712 до н. э. по астрономическому счёту лет[1]) по юлианскому календарю. Юлианский день был впервые предложен английским астрономом Джоном Гершелем… … Википедия

ISO 8601 — ISO 8601 международный стандарт, выданный организацией ISO (International Organization for Standardization), который описывает формат даты и времени и даёт рекомендации для его использования в международном контексте. Название нормы … … Википедия

КАЛЕНДАРЬ — [лат. Kalendarium, от Kalendae в древнерим. К. название 1 го дня месяца], система счисления времени, основанная на периодической повторяемости определенных природных явлений. Астрономическая основа и типология К. появился в глубокой древности как … Православная энциклопедия

Времяисчисление — Хронология: вспомогательная историческая дисциплина, устанавливающая даты исторических событий и документов; последовательность исторических событий во времени; перечень каких либо событий в их временной последовательности Астрономическая… … Википедия

Что такое год, месяц, сутки с точки зрения астрономии?

Человек начал активно интересоваться измерением времени тогда, когда понял, что из этого можно извлечь практическую пользу.

В первую очередь это было необходимо для точного предсказания смены сезонов, что позволяло заранее планировать предстоящие сельскохозяйственные работы. В результате такие базовые понятия как год, месяц и сутки твёрдо вошли в культуру всех современных народов, а вместе с тем и в представление каждого отдельно взятого человека.

Но только в средние века многочисленные исследования звёздного неба дали возможность раскрыть истинную сущность наблюдаемых астрономических явлений. В результате научное знание приобрело несколько трактовок базовых временных терминов, о которых, однако, знают далеко не все.

Что такое год?

Изначально под годом подразумевался полный цикл смен времён года (зима, весна, лето, осень). Лишь после создания гелиоцентрической теории было доказано, что понятие года неразрывно связано с вращением Земли вокруг Солнца (а также наклоном земной оси). Для повышения точности вычисления траекторий небесных тел и решения других астрономических задач необходимо было чёткое определение термина «год», в результате чего на свет появилось несколько его трактовок:

Тропический год: временной отрезок, за который Солнце возвращается в изначальное положение на небесной сфере (с точки зрения наблюдателя на поверхности Земли). Продолжительность – 365 дней 5 часов 48 минут 45.19 секунд (незначительно меняется каждый год).

Сидерический: временной отрезок, за который Земля делает полный оборот вокруг Солнца и возвращается в начальную точку (отсчёт ведётся относительно звёзд, положение которых на небесной сфере изменяется очень медленно). Продолжительность — 365 дней 6 часов 9 минут 8,97 секунд.

Аномалистический год: временной отрезок, за который наша планета возвращается в определённую точку собственной орбиты – перицентр. Продолжительность – 365 дней 6 часов 13 минут 52,6 секунд.

Календарный год: временной отрезок, приближённо обозначающий полный сезонный цикл. Продолжительность 365 дней (в григорианском календаре).

Стоит отметить, что в современном календаре через каждые 4 года происходит увеличение годичного цикла на один день. Это связано с тем, что «лишние» четверти суток в конце каждого года суммируются и прибавляются к каждому пятому году.

Что такое месяц?

Понятие месяца большинство людей также ассоциируют с современным календарём. Однако исторически 30-дневный цикл привязан к лунному календарю, а точнее к 29-дневному периоду полной смены фаз единственного спутника нашей планеты. Такой месяц носит название синодического и длится 29 суток 12 часов 44 минуты и 2,8 секунд. По аналогии с годом (лунный) месяц может быть также тропическим, сидерическим и аномалистическим.

Большинство народов давали название тому или иному месяцу в соответствии с его свойствами, но в современном григорианском календаре проследить такие закономерности трудно. Дело в том, что название месяцев в этой системе заимствованы из латинского юлианского календаря, поэтому если перевести их на русский, то они получат однозначный смысл: сентябрь – седьмой, октябрь – восьмой, август – назван в честь Октавиана Августа, июль – в честь Юлия Цезаря и т.д.

Что такое сутки?

С астрономической точки зрения сутки являются периодом полного оборота Земли вокруг своей оси, поэтому у этого термина нет такого разнообразия интерпретаций, как у года и месяца. Учёные выделяют земные сутки (полный цикл день/ночь, видимый для наблюдателя с поверхности Земли. Продолжительность – 24 часа) и звёздные сутки (полный цикл для стороннего наблюдателя. Продолжительность – 23 часа 56 минут 4 секунды).

Такая разница объясняется тем фактом, что за сутки наша планета несколько продвигается по свое орбите, поэтому для завершения цикла для земного наблюдателя планета должна немного «довернуться». Также стоит отметить, что разделение суток на 24 часа является абсолютно условным делением, которое продиктовано культурными особенностями европейской культуры (в истории есть примеры того, как различные народы делили сутки на 10, 22, 30 частей, которые, к тому же, могли быть неодинаковыми по продолжительности).

Из-за действия сил гравитации Солнца скорость вращения нашей планеты очень медленно замедляется, в результате чего продолжительность суток увеличивается. Например, 500 млн. лет назад в сутках было всего 20,5 часов, следовательно, за каждое столетие этот важный временной промежуток увеличивается на 2 миллисекунды.

Все врут календари

Зачем сто лет назад Россия начала отсчитывать даты по новому стилю

Ровно 100 лет назад Российская республика прожила первый день по новому стилю. Из-за перехода от юлианского календаря к более точному григорианскому, который был принят в большинстве европейских стран еще в XVII веке, 13 первых дней февраля 1918 года просто выпали из календаря, и вслед за 31 января сразу наступило 14 февраля. Это не только помогло синхронизировать национальный календарь с календарями других стран, но и привело к тому, что день Великой Октябрьской революции в Советском Союзе, несмотря на название, стали отмечать 7 ноября, день рождения Пушкина — в июне, хотя родился он, как известно, 26 мая, а в середине января появился непонятный праздник — Старый Новый год. При этом Русская православная церковь до сих пор пользуется юлианским календарем, поэтому, например, православные и католики празднуют Рождество в разные дни.

Двадцать шестого января 1918 года был принят декрет, в соответствии с которым молодая советская Российская республика перешла на общепринятый в Европе григорианский календарь. Это привело не только к сдвигу дат, но и к некоторым поправкам при определении високосных годов. Для того чтобы разобраться, откуда берется расхождение между двумя календарями, рассмотрим сначала те природные процессы, которые использовались при их разработке.

Астрономия и календарь

Наиболее распространенные календари основаны на соотношении времен трех циклических астрономических процессов: вращения Земли вокруг своей оси, вращения Луны вокруг Земли и вращения самой Земли вокруг Солнца. Эти три процесса приводят к хорошо заметным на Земле периодическим изменениям: смене дня и ночи, смене фаз Луны и чередованию времен года соответственно. Отношение длительностей этих временных интервалов и лежит в основе подавляющего числа используемых человечеством календарей. Понятно, что существуют и другие астрономические события, заметные человеку на Земле, которые происходят с удобной регулярностью (например, в Древнем Египте наблюдали за восхождением Сириуса, которое имело тот же годовой цикл), но использование их для разработки календаря — все же скорее исключение.

Из трех указанных интервалов, с астрономической точки зрения, проще всего разобраться с самым коротким из них — длиной суток. Сейчас за промежуток времени, на основе которого, в частности, составляются календари, берут средние солнечные сутки — то есть средний период времени, за который Земля совершает оборот вокруг своей оси относительно центра Солнца. Солнечными сутки являются потому, что центр Солнца используется в качестве начала отсчета, а усреднять сутки за год приходится из-за того, что вследствие эллиптичности орбиты Земли и ее возмущения другими небесными телами период обращения нашей планеты меняется с течением года, и самые длинные и самые короткие сутки отличаются друг от друга почти на 16 секунд.

Способ определения длительности солнечных суток, которые считаются по изменению ориентации Земли относительно начального положения (1) не по полному повороту на 360 градусов в положение (2), а по одному обороту относительно центра Солнца до положения (3)

В основе наиболее распространенных сейчас солнечных календарей (в том числе юлианского и григорианского) лежит отношение времени суточного и годового периода. Это отношение, то есть длительность тропического года в сутках, конечно, не целое и составляет 365,2422. И от того, насколько близко календарь сможет подстроиться под это значение, напрямую зависит его точность.

Стоит отметить: несмотря на то, что длительность одного тропического года практически постоянна, из-за небольших возмущений орбиты Земли она все же немного меняется. Эти возмущения связаны с влиянием ближайших к Земле небесных тел, в первую очередь Марса и Венеры, все они периодические и имеют амплитуду от 6 до 9 минут. Период каждого из возмущений составляет два или три года, которые в совокупности дают 19-летний нутационный цикл. Кроме того, длительность тропического года не совпадает с временем оборота Земли вокруг Солнца (так называемым сидерическим годом). Это связано с прецессией земной оси, которая приводит к возникновению отличия, которое сейчас составляет примерно 20 минут (длина сидерического года в сутках равна 365,2564).

Третий из используемых для составления календарей промежутков времени — синодический месяц. Он отсчитывается как время между двумя одинаковыми фазами Луны (например, новолуниями) и в среднем равен 29,5306 солнечных суток. Фазы луны определяются взаимным положением трех небесных тел — Земли, Луны и Солнца и, например, не соответствуют периодичности положения Луны на небесной сфере относительно звезд. Кроме того, как и тропический год, синодический месяц сильно колеблется по своей продолжительности.

Основанные на смене фаз Луны лунные календари использовались довольно широко, но в большинстве были вытеснены солнечными или солнечно-лунными календарями. Это объясняется как неудобством использования лунных календарей из-за заметных вариаций продолжительности месяца, так и естественной привязкой деятельности человека к сезонным изменениям погоды, которые можно связать с положением на небе Солнца, но не с фазой Луны. Сегодня лунные календари применяются, в основном, для определения дат религиозных праздников. В частности, лунным является мусульманский календарь, также по лунному календарю определяются и даты ветхозаветных христианских праздников, в первую очередь Пасхи.

Любой календарь основан на попытках связать между собой хотя бы два из этих временных интервалов. Но так как любые из этих отношений нельзя представить в виде обыкновенной дроби, то абсолютно точный календарь составить невозможно. Решить эту проблему можно относительно простым способом, вообще не прибегая ни к каким календарям, а используя только один интервал, например длину суток. Так предлагают поступать, например, астрономы, которые просто считают дни, начиная от определенной точки в прошлом (по современному календарю, эта точка соответствует полудню 24 ноября 4714 года до нашей эры). В этом случае любая временная точка определяется юлианской датой — дробным числом, которое соответствует числу суток, прошедших от начала отсчета.

На рисунке выше: Способ определения эклиптических координат небесного тела (например Солнца) на небесной сфере. Они отсчитываются от точки весеннего равноденствия.

Юлианский календарь

Но считать время только по дням все-таки не слишком удобно, и хочется иметь под руками временные интервалы большего масштаба. Даже понимая, что никакой календарь не позволит с абсолютной точностью описать связь между длительностью солнечных суток, тропического года и синодического месяца, можно добиться от него удовлетворительной точности. Именно в степени точности при описании отношения двух из трех этих интервалов и заключается разница между юлианским календарем и григорианским.

Оба этих календаря — солнечные, они предназначены для того, чтобы связать между собой длительность средних солнечных суток и тропического года. Мы знаем, что с астрономической точки зрения продолжительность тропического года составляет примерно 365,2422 суток. Чтобы составить календарь, это число надо каким-то образом описать так, чтобы в каждом календарном году было целое число суток. Проще всего это сделать, варьируя длительность года.

Самое грубое из приемлемых округлений дает 365,25 суток, и именно на нем строится юлианский календарь. Если при таком округлении средней длины года разбить год на 365 суток, то за каждые четыре года будет набегать ошибка в одни сутки. Именно отсюда и появляется структура календаря, в котором каждый четвертый год — високосный, то есть включает в себя на один день больше, чем обычно. Полный цикл такого календаря составляет всего четыре года, что и делает его очень простым в использовании.

Юлианский календарь был разработан александрийскими астрономами, назван в честь Юлия Цезаря и введен в использование в 46 году до нашей эры. Интересно, что изначально дополнительный день в високосный год добавлялся не за счет введения новой даты — 29 февраля, а за счет дублирования 24 февраля.

Конечно, юлианский календарь — далеко не первый вариант солнечного календаря. Так, основой для всех современных солнечных календарей послужил древнеегипетский солнечный календарь. Он отсчитывался по положению на небе восходящего Сириуса и включал в себя 365 дней. И хотя египтяне понимали, что при такой системе счета очень быстро происходит, например, смещение дат солнцестояний и равноденствий, для удобства длительность года не менялась. Поэтому каждые четыре года происходило смещение на один день, и через 1460 лет (этот интервал называли Великим годом Сотиса) год возвращался к своей исходной позиции.

При этом в самом Древнем Риме юлианский календарь заменил использовавшийся до этого римский календарь, состоявший из десяти месяцев и включавший в себя 354 дня. Чтобы привести в соответствие длину календарного года с длиной тропического, каждые несколько лет к году добавлялся лишний месяц.

Юлианский календарь оказался значительно удобнее римского, однако все равно был не очень точным. Разница между 365,2422 и 365,25 все-таки велика, поэтому неточность юлианского календаря заметили довольно скоро, в первую очередь из-за смещения даты весеннего равноденствия. К XVI веку она сдвинулась уже на 10 дней относительно своей начальной позиции, установленной Никейским собором в 325 году на 21 марта. Поэтому, чтобы повысить точность календаря, было предложено внести поправки к существующей системе из високосных годов.

График смещения времени летнего солнцестояния в зависимости от года по григорианскому календарю. По оси абсцисс отложены годы, по оси ординат — рассчитанное действительное время летнего солнцестояния в календарном обозначении (четверть суток соответствует шести часам).

Григорианский календарь

Новый календарь был введен в пользование папой Григорием XIII, выпустившим в 1582 году буллу «Inter gravissimas». Для более точного соответствия календарного года тропическому количество високосных годов в новом григорианском календаре по сравнению с юлианским уменьшилось на три за каждые 400 лет. Поэтому високосными годами перестали быть те, порядковые номера которых нацело делятся на 100, но при этом не делятся на 400. То есть 1900 и 2100 — не високосные, а вот, например, 2000 год был високосным.

С учетом введенных поправок длительность одного года в сутках по григорианскому календарю составила 365,2425, что уже намного ближе к необходимому значению в 365,2422 по сравнению с тем, что предлагал юлианский календарь. В результате предложенных поправок между юлианским и григорианским календарями за 400 лет набегает разница в три дня. При этом поправку проводили по смещению дня весеннего равноденствия по отношению к установленной Никейским собором дате — 21 марта 325 года, поэтому она составила всего 10 дней (следующим днем после 4 октября в 1582 году стало сразу 15 октября), и нулевая разница между календарями соответствует не первому веку нашей эры, а третьему.

Переход на более точный григорианский календарь в Европе происходил постепенно. Сначала, в 80-х годах XVI века, на григорианский календарь перешли все католические страны, а в течение XVII и XVIII веков — постепенно и протестантские государства. Несмотря на то, что реформа Григория XIII была мерой Контрреформации, символически подчинявшей календарное время булле римского понтифика, ее объективные преимущества были слишком очевидны, чтобы ей можно было долго противиться из религиозных соображений.

В России же процесс перехода к уточненному календарю несколько затянулся: до 1700 года, когда большинство европейских стран уже жило по григорианскому календарю, в Российском царстве все еще было принято византийское летосчисление. С точки зрения определения високосных годов, византийский календарь, разработанный в VII веке, соответствовал юлианскому календарю, но отличался названиями месяцев, датой начала года (1 сентября) и точкой отсчета летосчисления. Если юлианский и григорианский календари точкой отсчета считают 1 января года, в который родился Иисус Христос, то в византийском варианте время считается «от сотворения мира», якобы пришедшегося на 5509 год до нашей эры. (Заметим, что при определении точного года рождения Христа, вероятно, была допущена ошибка в несколько лет, из-за чего по юлианскому календарю это должен быть не первый год нашей эры, а 7–5 года до нашей эры).

На юлианский календарь Россию перевел Петр I в 1700 году. С одной стороны, он видел необходимость «синхронизировать» историческое время России с европейским, с другой стороны, испытывал глубокое недоверие к календарю «папистов», не желая вводить «еретическую» пасхалию. Правда, старообрядцы так и не приняли его реформы и до сих пор отсчитывают даты по византийскому календарю. Новообрядческая православная церковь перешла на юлианский календарь, но при этом до начала XX века противилась введению более точного григорианского.

Из-за практических неудобств, возникавших при ведении международных дел, в результате несоответствия между календарями, принятыми в Европе и Российской империи, вопрос о переходе на григорианский календарь поднимался, особенно в течение XIX века, неоднократно. Впервые подобный вопрос обсуждался во время либеральных реформ Александра I, однако до официального уровня тогда так и не дошел. Более серьезно проблему календаря подняли в 1830 году, для этого даже был собран специальный комитет при Академии наук, но в результате Николай I предпочел отказаться от реформы, согласившись с доводами министра народного просвещения Карла Ливена о неготовности народа к переходу к другой календарной системе из-за недостаточной образованности и о возможных возмущениях.

«Декрет о введении в Российской республике западноевропейского календаря»

Что такое месяц сутки с точки зрения астрономии

В этой книге спрятано 99 секретов астрономии. Откройте ее и узнайте о том, как устроена Вселенная, из чего состоит космическая пыль и откуда берутся черные дыры.

Забавные и простые тексты расскажут о самых интересных астрономических явлениях и законах.

Да здравствует наука БЕЗ занудства и непонятных терминов!

Книга: 99 секретов астрономии

№ 1 И дольше года длится день… Звездные и солнечные сутки

И дольше года длится день… Звездные и солнечные сутки

Такие обыденные понятия, как часы, минуты, сутки и календарь, имеют самое прямое отношение к астрономии. Они связаны с движением Земли вокруг Солнца и с вращением нашей планеты вокруг своей оси. Итак, что такое день или сутки? С астрономической точки зрения сутки — это время, за которое планета совершает один оборот вокруг своей оси. Земля делает это приблизительно за 23 часа 56 минут и 4 секунды. Но в наших привычных сутках ровно 24 часа! Давайте разберемся почему.

Определить, что Земля сделала полный оборот вокруг оси, можно по звездам. В течение суток звезды движутся относительно земного наблюдателя, и промежуток времени между двумя одинаковыми положениями звезды называют звездными сутками. Наша главная звезда — Солнце, по ней и определяются наши сутки. За точку отсчета приняли положение Солнца в полдень, в зените. Это начало и конец солнечных суток.

Надо отметить, что Земля движется вокруг Солнца неравномерно; когда она находится в самой удаленной точке орбиты, ее движение замедляется. Другая причина неравномерного движения планеты — наклон земной оси относительно орбиты. И это далеко не все факторы, влияющие на продолжительность суток. В быту эти поправки значения не имеют, они бы только всех запутали, поэтому астрономы приняли за солнечные сутки стандартную величину — 24 часа.

Земля вращается не только вокруг своей оси, но и вокруг Солнца, и этот оборот занимает у нее 365 суток, или один год.

На других планетах все иначе. К примеру, на Венере год длится 224 земных дня, а сутки — 243. То есть венерианский день длиннее венерианского года! Год на Меркурии всего в полтора раза длиннее суток, вокруг Солнца эта маленькая планета оборачивается за 88 дней, вокруг своей оси — за 58.

Протекли месяцы, и годичный круг завершается.

Астрономический год

Тропический год (также известный как солнечный год) в общем смысле — это отрезок времени, за который Солнце завершает один цикл смены времён года, как это видно с Земли, например, время от одного весеннего равноденствия до следующего, или от одного дня летнего солнцестояния до другого. Со времён античности астрономы постепенно совершенствовали определение тропического года и в настоящее время определяют его как время, необходимое для того, чтобы средняя тропическая долгота Солнца (продольная позиция вдоль эклиптики относительно положения на весеннее равноденствие) увеличилась на 360 градусов (то есть, чтобы завершился один полный сезонный цикл) [1] .

Содержание

Продолжительность тропического года

По определению, тропический год — это время, необходимое для того, чтобы Солнце, начав своё движение от выбранной эклиптической долготы, завершило один полный цикл времён года и возвратилось к той же самой эклиптической долготе. Прежде чем рассматривать пример, следует уточнить понятие равноденствия. При выполнении расчётов в солнечной системе используются две важные плоскости: плоскость эклиптики (орбиты Земли вокруг Солнца), и плоскость небесного экватора (проекции экватора Земли в пространстве). Эти плоскости имеют линию пересечения. Направление вдоль этой линии пересечения от Земли в сторону созвездия Рыб — это мартовское равноденствие, которое обозначается символом ♈ (символ похож на бараньи рога и является символом созвездия Овна, где находилась точка равноденствия в далеком прошлом). Противоположное направление вдоль линии в сторону созвездия Девы является сентябрьским равноденствием и обозначается символом ♎ (опять же, символ относится к созвездию Весы, в котором точка равноденствия была в древности). Из-за прецессии и нутации земной оси эти направления изменяются по сравнению с направлением на далекие звёзды и галактики, направления на которые не имеют заметного сдвига из-за большого расстояния до этих объектов (см. Международная небесная система отсчета).

Эклиптическая долгота Солнца — это угол между ♈ и Солнцем, измеренный в восточном направлении вдоль эклиптики. Его измерение сопряжено с определёнными трудностями, поскольку Солнце движется, и направление, относительно которого измеряется угол, тоже движется. Для такого измерения удобно иметь фиксированное (по отношению к далеким звёздам) направление. В качестве такого направления выбрано направление ♈ в полдень 1 января 2000, оно обозначается символом ♈.

С использованием такого определения, было зафиксировано весеннее равноденствие 20 марта 2009 года в 11:44:43,6. Следующее равноденствие было 20 марта 2010 года в 17:33:18,1, что даёт продолжительность тропического года в 365 дней 5 часов 48 минут 34,5 секунд. Солнце и ♈ движутся в противоположных направлениях. Когда Солнце и ♈ встретились в марте 2010 в точке равноденствия, Солнце прошло в восточном направлении угол 359° 59′ 09″, а ♈ сдвинулось в западном направлении на 51″, что в сумме составляет 360° (всё по отношению к ♈).

Если в качестве точки отсчёта выбрать другую эклиптическую долготу Солнца, продолжительность тропического года будет уже отличаться. Это связано с тем, что, хотя изменение ♈ происходит с почти постоянной скоростью [2] , но существуют значительные вариации угловой скорости движения Солнца. Таким образом, те 50 угловых секунд, или около того, которые Солнце не проходит по эклиптике за полный тропический год, «сохраняют» различное количество времени в зависимости от положения на орбите.

Средняя продолжительность тропического года по весеннему равноденствию

Как уже упоминалось выше, продолжительность тропического года зависит от выбора точки отсчёта. Астрономы не сразу пришли к единой методике, но чаще всего выбирали в качестве точки отсчёта одно из равноденствий, потому что погрешность в эти периоды оказывается минимальной. При сравнении измерений тропического года за несколько последовательных лет обнаружены различия, связанные с нутацией и планетарными возмущениями, действующими на Солнце. Меёс и Савой в работе [1] приводят следующие примеры интервалов между весенними равноденствиями:

До начала XIX века продолжительность тропического года определялась путём сравнения дат равноденствия за большой промежуток времени. Этот подход позволил вычислить среднюю продолжительность тропического года [1] .

Сравнение значений средних интервалов времени между равноденствиями и солнцестояниями за астрономический 0 год (1 год до н. э. по традиционному счету) и 2000 год представлено [1] в таблице:

Текущее значение средней продолжительности тропического года

Средняя продолжительность тропического года с 1 января 2000 года составляет 365,2421897 дней или 365 дней 5 часов 48 минут 45,19 секунды. Эта величина меняется довольно медленно. Выражение, подходящее для вычисления продолжительности тропического года в далёком прошлом:

365,242 189 669 8 − 6,153 59 ⋅ 10 − 6 ⋅ T − 7 , 29 ⋅ 10 − 10 ⋅ T 2 + 2.64 ⋅ 10 − 10 ⋅ T 3 242\ 189\ 669\ 8-6153\ 59\cdot 10^\cdot T-729\cdot 10^\cdot T^+2.64\cdot 10^\cdot T^>

где Т — время в юлианских столетиях (1 юлианское столетие равно в точности 36 525 дней), отсчитываемое от полудня 1 января 2000 года [3] [4]

Вариации продолжительности тропического года

При невозмущенном (кеплеровском) движении Земли продолжительность тропического года была бы величиной постоянной во времени. Однако реальное орбитальное движение Земли является возмущенным [5] . Следствием возмущенного движения Земли являются межгодовые вариации продолжительности тропического года. Как показывают исследования [6] , эти вариации являются периодическими, так как связаны с периодическими возмущениями орбитального движения Земли ближайшими небесными телами. Основным периодом в вариациях является трёхлетний цикл со средней амплитудой 0,006659 суток (9 минут 35 секунд). Этот цикл, как правило, через каждые 8 или 11 лет чередуется с двухлетним циклом, средняя амплитуда которого составляет 0,004676 суток (6 минут 44 секунды). двух- и трёхлетняя периодичность объясняется соизмеримостью в орбитальном движении Земли и ближайших планет — Марса (орбитальный резонанс 2:1) и Венеры (3:5). В своем чередовании двух- и трёхлетние циклы образуют серии продолжительностью в 8 (2+3+3) и 11 (2+3+3+3) лет, которые соответствуют фазам 19-летнего нутационного цикла [7] .

Календарный год

Григорианский календарь, который используется для гражданских целей, является международным стандартом. Это солнечный календарь (он изобретён для поддержания синхронности с тропическим годом). Он имеет периодичность в 400 лет (146 097 дней). В каждом периоде полностью повторяются месяцы, даты и дни недели. Средняя продолжительность календарного года: 146 097 / 400 = 365,2425 дней, что даёт хорошее приближение к тропическому году.

Григорианский календарь представляет собой улучшенный вариант юлианского календаря. Ко времени проведения реформы в 1582 году дата весеннего равноденствия сместилась примерно на 10 дней, с 21 марта — в период Первого Никейского собора в 325 году — на 11 марта. Истинная мотивация реформ заключалась, в первую очередь, не в вопросе возвращения сельскохозяйственных циклов туда, где они когда-то были в сезонном цикле, главной заботой христиан было правильное соблюдение Пасхи. Правила, используемые для вычисления даты Пасхи, использовали обычную дату весеннего равноденствия (21 марта), и было сочтено важным, чтобы сохранить 21 марта недалеко от фактического равноденствия [8] .

Если общество в будущем будет по-прежнему придавать важное значение синхронизации между гражданским календарём и сезонами, в конечном итоге потребуется новая реформа календаря. Если тропический год будет иметь значение 1900 года в 365,242199 дней, то григорианский календарь за 10 000 лет отстанет от него приблизительно на 3 дня 17 мин. 33 сек. Увеличивая эту ошибку, продолжительность тропического года (измеренная в земном времени) уменьшается со скоростью примерно 0,53 с за 100 тропических лет. Кроме того, средние солнечные сутки увеличиваются на 1,5 мс за 100 тропических лет. Эти эффекты вызовут сдвиг календаря на 1 день за 3200 лет. Предлагаемые различные варианты дальнейшего совершенствования календаря пока не представляются актуальными [9] . Кроме того, поскольку григорианская реформа имела целью синхронизацию календаря не с сезонами, а с весенним равноденствием, то и точность календаря следует оценивать не по продолжительности среднего тропического года, а по продолжительности года весеннего равноденствия. И, как следует из таблицы, приведённой выше, с этой задачей григорианский календарь справляется в наше время настолько хорошо, что ошибка в один день набежит не ранее чем через 10 000 лет [10] [11] .

Что такое месяц сутки с точки зрения астрономии

Все люди, интересующиеся астрономией, знают, что слово «сутки» имеет много разных значений. Например, звёздные сутки, солнечные сутки. Но в последнее время возникли многие новые понятия, для которых используется то же самое слово. В этой статье мы дадим более точные определения.

1. Сутки как единица времени

Прежде всего напомним, что единицей времени в астрономии, как и в других науках, является секунда международной системы единиц СИ — атомная секунда. Приведём определение секунды, как оно дано 13-й Генеральной конференцией мер и весов в 1967 г.:

Если слово «сутки» используется для обозначения единицы времени, оно должно пониматься как 86400 атомных секунд. В астрономии употребляются и более крупные единицы времени: юлианский год — 365.25 суток точно, юлианское столетие — 36525 суток точно. Международный астрономический союз (общественная организация астрономов) в 1976 г. рекомендовал астрономам использовать именно такие единицы времени. Основная шкала времени, Международное атомное время (Time Atomic International, TAI), строится на основе показаний множества атомных часов в разных странах. Следовательно, с формальной точки зрения, основа измерения времени ушла из астрономии. Старые единицы «средняя солнечная секунда», «звёздная секунда» не должны использоваться.

2. Сутки как период вращения Земли вокруг оси

Дать определение такому употреблению слова «сутки» несколько сложнее. Причин тому много.

Во-первых, ось вращения Земли, или, выражаясь научно, вектор её угловой скорости, не сохраняет постоянного направления в пространстве. Это явление носит название прецессии и нутации. Во-вторых, сама Земля не сохраняет постоянной ориентировки относительно вектора её угловой скорости. Это явление называется движением полюсов. Поэтому радиус-вектор (отрезок от центра Земли до точки на поверхности) наблюдателя на поверхности Земли не вернётся через один оборот (и вообще никогда) к прежнему направлению. В-третьих, скорость вращения Земли, т.е. абсолютная величина вектора угловой скрости, тоже не остаётся постоянной. Так что, строго говоря, определённого периода вращения Земли не существует. Но с определённой степенью точности, несколько миллисекунд, можно говорить о периоде вращения Земли вокруг оси.

Кроме того, надо указать направление, относительно которого мы будем отсчитывать обороты Земли. Таких направлений в астрономии сейчас используется три. Это направление на точку весеннего равноденствия, на Солнце и небесное эфемеридное начало.

Период вращения Земли относительно точки весеннего равноденствия называется звёздными сутками. Он равен 23 h 56 m 04.0905308 s . Обратите внимание, что звёздные сутки — это период относительно точки весны, а не звёзд.

Точка весеннего равноденствия сама совершает сложное движение на небесной сфере, поэтому это число следует понимать как среднее значение. Вместо этой точки Международный астрономический союз предложил использовать «небесное эфемеридное начало». Мы не будем давать его определения (оно довольно сложно). Оно выбрано так, чтобы период вращения Земли относительно него был близок к периоду относительно инерциальной системы отсчёта, т.е. относительно звёзд или точнее, внегалактических объектов. Угол поворота Земли относительного этого направления называется звёздным углом. Он равен 23 h 56 m 04.0989036 s , чуть больше звёздных суток на величину, на которую точка весны смещается на небе из-за прецессии за сутки.

Наконец, рассмотрим вращение Земли относительно Солнца. Это самый сложный случай, поскольку Солнце движется на небе не по экватору, а по эклиптике и притом неравномерно. Но эти солнечные сутки, очевидно, и самые важные для людей. Исторически сложилось так, что атомная секунда была подогнана под период вращения Земли относительно Солнца, причём осреднение было сделано приблизительно за 19 век. Этот период равен 86400 единиц времени, которые назывались средними солнечными секундами. Подгонка произошла в два приёма: сначала было введено «эфемеридное время» и «эфемеридная секунда», а затем атомная секунда была положена равной эфемеридной секунде. Таким образом, атомная секунда всё-таки «происходит от Солнца», но атомные часы в миллион раз точнее, чем «земные часы».

Период вращения Земли не остаётся постоянным. Причин для этого много. Это и сезонные изменения в распределении температуры и давления воздуха по земному шару, и внутренние процессы, и внешние воздействия. Различают вековое замедление, декадные (в течение десятилетий) неравномерности, сезонные и внезапные. На рис. 1 и 2 приведены графики, показывающие изменение продолжительности суток в 1700-2000 гг. и в 2000-2006 гг. На рис. 1 прослеживается тенденция к увеличению суток, а на рис. 2 — сезонная неравномерность. Графики основаны на материалах Международной службы вращения Земли и опорных систем (International Earth Rotation and Reference Systems Service, IERS, http://www.iers.org/).

Нельзя ли вернуть основу измерения времени в астрономию и стоит ли это делать? Такая возможность существует. Это пульсары, периоды вращения которых сохраняются с большой точностью. Кроме того, их известно много. Не исключено, что на больших промежутках времени, например, десятилетиях, наблюдения пульсаров послужат уточнению атомного времени и будет создана шкала «пульсарного времени».

Изучение неравномерности вращения Земли очень важно для практики и интересно с научной точки зрения. Например, спутниковая навигация невозможна без знания вращения Земли. А его особенности несут информацию о внутреннем строении Земли. Эта сложная проблема ждёт своих исследователей.

Рис. 1. Отличие периода вращения Земли от 86400 с СИ, в миллисекундах. Данные до начала 20 в. не очень надёжны, но тенденция к увеличению продолжительности суток видна отчётливо.

Рис. 2. Изменение длительности суток в 2000-2006 гг. График показывает отличие периода вращения Земли от 86400 с (секунд СИ), в миллисекундах. Хорошо видна сезонная неравномерность.

Рис. 3. Радиотелескоп недалеко от Калязина. Инструменты такого типа используются для исследования вращения Земли.