Математика для гуманитариев. Живые лекции

В формулировке задачи упоминаются такие известные даты, как «летнее солнцестояние» (22 июня) и «зимнее солнцестояние» (22 декабря). Здесь уже без Солнца никуда! В этом случае, казалось бы, надо использовать гелиоцентрическую модель Коперника, но вполне работает и модель Птолемея, в которой Солнце вращается вокруг Земли. В этой модели, как объяснено во врезке, Земля преспокойно стоит на месте, несмотря на возмущение других миров, населенных мыслящими существами (согласно пословице «Вся рота шагает не в ногу, один поручик в ногу»).

Что же происходит в нашей земной системе координат? В зависимости от времени года солнце всходит и заходит в разное время. Но восходит/заходит оно под разным углом, поэтому меняется скорость восхода и заката. Когда наступает темнота? Когда Солнце достаточно низко «залегает» под уровнем горизонта. (ПОЯСНЕНИЕ. В этом месте, в астрономию вмешиваются… государственные законы. Надо дать юридическое определение, что такое «сумерки». Ведь с наступлением сумерек государство должно потратиться на освещение объектов цивилизации. Вот и появились на свете два вида сумерек: «гражданские сумерки», начинающиеся с глубины залегания Солнца в 6 градусов, и «астрономические сумерки», когда на небе можно различить практически все видимые звезды, начинающиеся с глубины в 18 градусов.) В дни равноденствия Солнце уходит под крутым углом к линии горизонта, поэтому темнеет очень быстро. А в дни солнцестояния угол, под которым заходит солнце, оказывается гораздо более пологим, поэтому темнеет и светает медленно.

В высоких широтах северного полушария (равно как и в низких широтах южного) заметен эффект, который можно назвать «фальшивыми сумерками» — или, более поэтично, «белыми ночами».

Солнце начинает нисходить за горизонт под малым углом, но очень быстро выходит на угол еще меньший, чтобы «успеть быстро выскочить обратно», ибо широта этого места такова, что еще немного, и начнется сплошной полярный день, без всяких сумерек. В итоге еще не кончились вечерние сумерки, как пора уже готовиться к рассвету. Как это было у Пушкина: «Одна заря сменить другую // Спешит, дав ночи полчаса…» И что же получается? Не только не достигнута «глубина залегания Солнца» в 18 градусов (астрономические сумерки), но и даже не дотянули до 6 градусов (гражданские сумерки). Значит, градоначальник не включит освещение, и придется нам уподобиться тому же Пушкину («когда я в комнате моей пишу, читаю без лампады…»). Вот в Питере уже заметен этот эффект — там просто никогда не темнеет до конца. Даже вот это расстояние до Полярного круга (это расстояние примерно 7 градусов в Питере) — оно такое, что не темнеет просто, да и всё тут! 7 градусов под горизонтом позволяет получать от спрятавшегося Солнца вполне достаточную подсветку. Ведь Питер — это 60-я параллель, а 66° и 33 минут (66,5622°) — это Полярный круг, где уже светло, где Солнце 22 июня просто сияет круглые сутки. Из этого, в частности, следует, что в Мурманске на самом деле зимой немного светает, потому что 69-я параллель отличается от 67-й всего на 2 с лишним градуса, поэтому на самом деле зимой в Мурманске в 3 или 4 часа вполне себе светло, просто Солнца нет. Потому что если бы там было темно, то тем более было бы темно ночью в Петербурге летом. Но это ведь не так. Летом в Петербурге достаточно светло, а уж тем более на Соловках, 64-й градус. Соловки и Мурманск симметричны относительно Полярного круга. Поэтому если 22 июня на Соловках можно просто читать газету в час ночи, то значит, что в Мурманске 22 декабря в час дня тоже можно будет читать газету, это будет то же самое состояние светового дня. Это надо понимать, потому что когда вам говорят, что там, в Норильске или Мурманске, никогда не светает в течение полугода, это сказки просто. Светает, каждый день, но солнце не восходит. А вот на Диксоне, да. В порту Диксон на широте 73,5 градусов состояние «22 декабря в час дня» почти такое же, как в Москве «22 июня в час ночи», то есть практически темно, поэтому уже в Диксоне, например, никакого вам не будет «рассвета» в течение пары месяцев подряд. Вот. Учтите это, когда будете планировать ваши путешествия. Все загадки отгаданы.

Слушатель: Нет. Не обсудили про качели.

Задача про качели.

Итак. Начнем с простого. Качели, которые устроены как палка и сидение (рис. 98). Какие у них устойчивые положения равновесия и почему?

Рис. 98. Почему эти качели не поддаются уравновешиванию?