Извечные тайны неба

Картина ежедневного видимого перемещения Солнца по небосводу нам уже знакома и понятна. Солнце восходит, поднимается над горизонтом, достигает верхней кульминации, опускается и заходит. Счет времени в пределах суток у всех народов всегда был связан с этим видимым перемещением нашего главного светила. Солнце восходит – в данном месте наступает утро, Солнце клонится к горизонту – в данном месте близится вечер. Момент верхней кульминации Солнца – это истинная середина дня. Мы называем этот момент истинным местным полднем.

Такая картина наблюдается в любой точке земного шара. Где бы в средних широтах вы ни находились – в Москве, в Хабаровске или, допустим, в Рио-де-Жанейро, повсюду Солнце рано или поздно в своем суточном движении достигнет наибольшей высоты. Такой момент отметит истинную середину дня. Для данной точки земного шара это будет местный полдень.

Исключение составляют районы, прилегающие к Северному и Южному полюсам Земли; сущность видимого перемещения Солнца по небосводу там остается точно такой же, как и в любом другом месте, но внешне картина выглядит несколько иначе – в этих районах чередуются летний полярный день и зимняя полярная ночь. Чтобы излишне не усложнять объяснение, мы этих особенностей касаться в дальнейшем не будем.

Наступление местного полудня в различных точках поверхности Земли. Из этой схемы наглядно видно, что одно и то же местное время одновременно приходится только на один-единственный меридиан, а на различных меридианах земного шара местное время в один и тот же момент различно

Но оглянемся теперь на нашу Землю из глубины межпланетного пространства. Мы тотчас обнаружим, что полдень наступает в разных местах Земли отнюдь не в один и тот же момент времени. Одна половина планеты освещена Солнцем, а на другой половине земного шара Солнце вовсе не видно – там царит ночь. На освещенной половине Земли время суток в различных местах тоже различно. Вблизи одного края, где Солнце только что взошло, недавно наступило утро. А вблизи противоположной границы освещенной и темной частей Земли Солнце вот-вот скроется – там уже готовятся к приходу ночи.

Напрашивается важный выввод: часы, идущие по местному времени, которое можно определять и по движению Солнца, и по движению звезд, в различных частях земного шара одновременно показывают различное время. Местное время зависит от расположения точки наблюдения на земной поверхности.

Рассмотрим теперь такую геометрическую схему. Через три точки, как известно, всегда можно провести плоскость, и притом только одну. Представим себе плоскость, проходящую через оба полюса Земли, Северный и Южный, и через центр Солнца. Наша «солнечная» плоскость рассечет поверхность Земли по кругу. Поскольку в рассматриваемой плоскости лежат оба полюса Земли, то в ней же лежит и ось вращения Земли, а следовательно, круг, по которому наша плоскость рассекает поверхность Земли, есть не что иное, как плоскость одного из меридианов. Этот меридиан проходит как раз посередине освещенной Солнцем половины Земли. Только на этом меридиане – и нигде больше – наступил сейчас по местному времени истинный полдень.

Конечно же, в разных частях этого меридиана высота Солнца над горизонтом в рассматриваемый нами момент различна. Но существённо важно то, что в каждой точке нашего меридиана Солнце кульминирует. Оно поднялось на самую большую для каждой из точек этого меридиана высоту. Здесь повсюду наступил момент верхней кульминации Солнца – середина дня, местный полдень[9].

Ось вращения Земли постоянно остается в выбранной нами «солнечной» плоскости. А Земля продолжает вращаться вокруг своей оси. И в нашу «солнечную» плоскость непрерывно попадают новые и новые меридианы. И какой бы меридиан ни повернулся теперь навстречу Солнцу, именно в этот момент наступает на нем местный полдень.

Так мы установили, что местное время не зависит от широты места наблюдений. Оно одинаково на одном и том же меридиане и меняется только в зависимости от долготы, при переходе от меридиана к меридиану.

По отношению к Солнцу Земля сделает полный оборот на 360° за сутки, за 24 часа. За то же время местный полдень «обойдет» всю поверхность Земли. Отсюда легко подсчитать, с какой скоростью «движется» местный полдень от меридиана к меридиану.

За один час Земля повернется на 15°. Таким образом, если два пункта лежат на меридианах, отстоящих друг от друга ровно на 15°, то разница в местном времени составит для них ровно 1 час. Угол между меридианами, как мы уже говорили, это и есть разность долгот. И если мы научимся определять разность местных времен двух точек, то тем самым мы научимся определять и разность их долгот.

Именно таким образом астрономы и поступают. Они определяют разности местных времен заданных пунктов в одни и те же физические моменты времени и переводят разности времен в разности долгот. Астрономы так привыкли к этим переводам, что научились считать углы и обычным образом, в градусах, и в часах. Вот как это получается:

24 часа – 360 градусов,

1 час – 15 градусов.