Вчера, сегодня, завтра

Теперь уже никого не тревожат вопросы, где и когда начинаются сутки. После установления линии смены дат и перенесения начала суток на полночь это стало ясно. Но перед современными учеными стояла еще одна задача, не решенная до конца древними астрономами, — установить, когда начинается день и кончается ночь.

На такой с виду безобидный вопрос получился несколько странный ответ: день начинается раньше, чем окончится ночь. И этот ответ весьма близок к истине.

Один чудак, не зная, чем себя занять, стал подсчитывать — что длиннее: день или ночь. Продолжительность дня и ночи на каждые сутки указана в больших настольных календарях. Складывая эти цифры, можно узнать, сколько часов и минут длятся в году все дни, вместе взятые, и все ночи. Полученный результат изрядно удивил чудака.

Казалось бы, сумма дней должна быть равна сумме ночей. Если летом дни длинные, то зато зимой они короткие. Земной шар поочередно подставляет солнечным лучам то восточное, то западное полушарие, и обе половины суток — светлая и темная — должны быть равны.

В календарном году 365 суток, или 8760 часов. Очевидно, на долю светлого времени суток должна достаться половина этого количества, или 4380 часов.

Однако если кто-нибудь вздумает повторить подсчеты чудака, он получит совсем иные цифры. Продолжительность всего светлого времени, например, в течение 1949 года в Москве составила около 4483 часов. На долю же всех ночей осталось только 4277 часов.

206 часов разницы! Сумма дневных часов за год оказывается гораздо больше суммы ночных! Разница составляет восемь суток с лишком!

Значит, если в Москве дни длиннее ночи, то на противоположной стороне земного шара они должны быть короче? Жители Калифорнии или Австралии имеют ночей больше, чем дней? Нет, представьте себе, что и в западном и в южном полушариях сумма дней больше суммы ночей.

Тут есть над чем призадуматься. На земном шаре, очевидно, происходит совершенно таинственное исчезновение ночей, которые каким-то образом превращаются в дни, и Солнце, очевидно, поднимается из-за горизонта раньше положенного.

Как это ни странно, но это так. Солнце действительно каждый день встает до срока. Убедиться в такой диковинке можно, заглянув в календарь. Посмотрите, какова продолжительность дня и ночи во время равноденствий. 21 марта 1949 года день длился 12 часов и 13 минут, а 23 сентября — 12 часов и 17 минут. Вот так равноденствие! День совсем не равен ночи, а почти на четверть часа длиннее ее.

Причин удивительного неравенства — две. Одна из них состоит в том, что астрономы считают началом дня тот момент, когда из-за горизонта появляется верхний край солнечного диска, а концом дня — полное исчезновение всего солнечного диска, то есть, вычисляя для календарей продолжительность дня, астрономы ведут расчет не по центру солнечного диска, а по его верхнему краю. Когда центр солнечного диска опускается за горизонт, день нельзя считать окончившимся, так как еще светит Солнце. Поэтому даже в равноденствие, например у нас, в средней полосе Европы (а на экваторе всегда), день будет длиннее ночи на тот промежуток времени, какой требуется солнечному диску, чтобы скрыться за горизонтом целиком.

Видимый поперечник Солнца в среднем равен 32 угловым минутам и 4 угловым секундам. Расстояние, равное своему видимому поперечнику, Солнце в своем движении по небосводу проходит за 2 минуты и 8 секунд.

Жители экваториальных стран благодаря этому выгадывают ежедневно по 2 минуты и 8 секунд светлого времени. Мы, жители умеренного пояса, выгадываем на этом примерно вдвое больше, потому что Солнце у нас поднимается из-за горизонта не прямо вверх, а под некоторым углом.

Второй виновник неравенства дня и ночи — наш воздух, атмосфера, окутывающая земной шар.

Солнечные лучи, проходя из безвоздушного пространства в более плотную среду, то есть в атмосферу, отклоняются от прямого пути, искривляются или, как правильнее говорят, — преломляются.

Это оптическое явление — преломление световых лучей в атмосфере — носит название рефракции. Оно сильнее всего сказывается, когда небесные светила — солнце, луна и звезды — находятся невысоко над горизонтом; световым лучам приходится тогда проделывать большой путь в атмосфере, и они сильнее преломляются.

Рефракция.

Когда светило стоит на небе высоко, рефракция ничтожна.

Рефракция сильно искажает форму Солнца при восходе, и оно кажется сплющенным, потому что нижний край Солнца она повышает сильнее, чем верхний. Кроме того, рефракция как бы приподнимает все светила. Она позволяет нам видеть восходящее Солнце, когда в действительности оно находится еще под горизонтом. Мы никогда не можем наблюдать истинного восхода Солнца, а только мираж, созданный рефракцией. Истинный восход Солнца всегда наступает через несколько минут после кажущегося.

То же самое происходит и вечером. Рефракция задерживает заход Солнца на несколько минут, и мы видим Солнце над горизонтом, когда оно в действительности уже закатилось.