Часы, по которым мы живем. От солнечных часов до лунного календаря
Шрифт:
Но мы знаем, что это не так! День и ночь в большинстве случаев и в большинстве мест не равны.
Объяснение этому следующее: земная ось проходит не вертикально, как мы до сих пор предполагали, а наклонно! И она сохраняет наклонное положение без какого-либо изменения в течение всего года.
Теперь представьте, что Земля вращается вокруг Солнца, сохраняя наклон неизменным: Северный полюс из-за вращения Земли все дальше удаляется от Солнца.
(Вам легче представить это, если проткнете яблоко вязальной иглой» которая будет моделью земной оси. Чуть наклоните вязальную иглу и вращайте это яблоко вокруг другого яблока. При этом не меняйте направление наклона и посмотрите, как один конец вязальной иглы во время вращения уходит дальше от центра яблока.)
Наконец, спустя полгода с момента отправления от стартовой точки в противоположной точке орбиты Земли вокруг Солнца (орбита — слово латинского происхождения и означает «круг») уже Южный полюс находится ближе к Солнцу» а Северный — дальше от него. Так как Земля продолжает вращаться, ситуация медленно меняется на противоположную. Когда Земля возвращается к своей стартовой точке спустя год, Северный полюс снова находится ближе к Солнцу* Таким образом» в течение года полюса (поочередно) приближаются к Солнцу, затем удаляются от него.
На экваторе дни и ночи остаются равной продолжительности даже при наклоненной оси, хотя дальше от экватора иная ситуация. Когда Северный полюс обращен к Солнцу» в регионах, расположенных к северу от экватора, дни длиннее ночей, а в регионах, расположенных к югу от экватора, дни короче ночей. Когда Южный полюс обращен к Солнцу, ситуация противоположная. Более того, чем дальше от экватора, тем больше неравенство.
ВЗГЛЯД С ЗЕМЛИ
Как это видит некто, находясь в Нью- Йорке?
Наклон оси такой, что 21 июня Северный полюс находится максимально далеко от Солнца. В полдень нью-йоркское Солнце находится в небе довольно высоко — 161/2o от зенита. Так как широта Нью-Йорка — 40o севернее экватора, то полуденное Солнце находилось бы на 40o южнее зенита без наклона оси.
Наклон должен составлять 40 - 161/2o или 231/2o. Такую величину (если быть более точным, 23o27') составляет угол, который образует земная ось с вертикалью.
Поэтому 21 июня Солнце светит в зените над параллелью 231/2o северной широты (это около Гаваны на Кубе). Полуденное местоположение Солнца здесь самое удаленное.
Фактически, после 21 июня Северный полюс начинает удаляться от Солнца, а полуденное Солнце находится над более южными параллелями. Оно не поднимается после 22 июня, а с 23 июня начинает опускаться. Когда это происходит, в Нью-Йорке дни становятся короче, а ночи — длиннее.
Это продолжается до 23 сентября, когда полуденное Солнце в Нью-Йорке находится на 40° южнее зенита. Так как это широта Нью-Йорка, то Солнце находится точно над экватором. В это время день и ночь в Нью-Йорке (и фактически везде на Земле) равны, они длятся по 12 часов. Отсюда и название экватора; это слово латинского происхождения и означает «сделать равным».
День 23
Но Земля продолжает вращаться вокруг Солнца и после 23 сентября» Северный полюс все дальше уходит от Солнца, Из-за наклона оси полуденное Солнце оказывается южнее того местоположения, которое оно занимало бы, если бы Земля была вертикальной, Оно снова находилось бы в 40o от зенита в Нью-Йорке. Но с учетом наклона в Нью-Йорке угол составляет 40 плюс 231/2o или 631/2o южнее зенита, Это составляет чуть более 1/3 движения вверх от горизонта, поэтому 21 декабря — самый короткий день в году, а ночь самая длинная.
В это время года полуденное Солнце находится прямо над параллелью 231/2o южной широты (около Рио-де-Жанейро в Бразилии).
Но сейчас Северный полюс максимально удален от Солнца, Так как Земля продолжает вращаться, полуденное Солнце начинает снова подниматься. Дни становятся длиннее, а ночи короче. В Нью-Йорке 20 марта полуденное Солнце снова находится в 40° от зенита. Солнце снова над экватором, и этот день называют днем весеннего равноденствия. (Латинское название весны «верная» — равноденствие возвещает о весне.)
Солнце продолжает подниматься, дни удлиняются, а ночи становятся короче до 21 июня, а затем весь цикл повторяется.
Если изучать это но солнечным часам, то зимой и весной до 21 июня полуденная тень укорачивается, затем она, как нам кажется, останавливается и меняет направление. Летом и осенью до 21 декабря она удлиняется, затем, как нам кажется, останавливается и снова меняет направление. (Я упоминал это при описании северного и южного перемещения в главе 1.)
На самом деле эти изменения 21 июня и 21 декабря не являются неожиданными. В июне и декабре изменение длины тени очень небольшое; чтобы сказать, в какой день тень является самой короткой, необходимо тщательное наблюдение. Дни, когда кажется, что тень останавливается, называют солнцестоянием: 21 июня — летнее солнцестояние, а 21 декабря — зимнее солнцестояние.
НАКОНЕЦ НАЙДЕНО ОБЪЯСНЕНИЕ ВРЕМЕН ГОДА
Когда Солнце находится высоко в небе, то тепло по двум причинам. Во-первых, солнечный свет надает на Землю под меньшим углом, поэтому он распространяется на небольшую область. Свет, распространяющийся на небольшую область, означает большую концентрацию тепла.
Во-вторых, день длиннее и ночь короче, чем в другие времена года. Поэтому у Земли больше времени, чтобы согреться, и меньше времени, чтобы остыть ночью.
Поэтому в таких местах, как Нью-Йорк или Лондон, обычно теплее между мартом и сентябрем, чем между сентябрем и мартом. Интересно, что 2(июня, когда день самый длинный, жарко, а в июле и августе дни все еще длиннее ночей (хотя не такие длинные, как в июне), поэтому Земля продолжает нагреваться. Именно июль и август являются самыми жаркими месяцами в Европе и Соединенных Штатах.