В каких единицах измеряется время

Итак, наблюдая небо, люди подметили связь между появлением тех или иных звездных конфигураций и определенными периодами в годовом цикле природных изменений. При этом у них не было даже отдаленного понимания истинных причин смены дня и ночи и годичных изменений картины звездного неба. Однако такого понимания и не требовалось для систематизации видимых изменений с помощью системы отсчета времени. Естественной основой такой системы отсчета являются сравнительно короткий суточный цикл, к которому приспособилось все живое, и более длительный годичный цикл, определяемый сменой сезонов и соответствующими изменениями картины звездного неба.

Какова же продолжительность года? По-видимому, этот вопрос заинтересовал человека потому, что с первобытных времен ему приходилось приспосабливать свою жизнь к смене погодных сезонов, которая происходит как раз за год. Представляя видимый путь Солнца на небе, за начало года можно принять, например, момент, когда светило попадает в точку весеннего равноденствия. Интервал между такими последовательными моментами называется тропическим годом. Его продолжительность составляет 365,2422 сут, или 365 сут 5 ч 48 мин и 46 с. Как видим, число суток в году оказывается нецелым.

Рассматривая изменения положения Солнца среди звезд в течение года, мы упустили из виду другое, значительно более яркое по сравнению со звездами небесное тело — Луну. А изменения видимой формы Луны столь заметны, что, несомненно, производили сильное впечатление на наших далеких предков. Эти изменения называются фазами Луны и также происходят периодически. Фазу, когда Луны не видно на небе, называют новолунием. Спустя некоторое время Луна появляется вечерами на западе в виде узкого серпа, повернутого выпуклой частью к горизонту. Через неделю после новолуния Луна выглядит уже освещенным полукругом и заходит за горизонт только к полуночи; эта фаза называется первой четвертью. Проходит еще неделя — и вечером на востоке восходит полностью освещенный лунный диск — это фаза полнолуния. Еще неделя — и Луна появляется лишь к полуночи, снова в форме полукруга, но с выпуклостью, обращенной на восток: эта фаза называется последней четвертью. Наконец проходит четвертая неделя — и Луна вновь исчезает, а затем описанный цикл повторяется снова. Продолжительность этого цикла, называемого синодическим месяцем, примерно 29 с половиной суток, а точнее 29 сут 12 ч 44 мин и 3 с, или 29,53 сут. Как видим, синодический месяц содержит нецелое число суток подобно тропическому году, причем последний включает в себя нецелое число месяцев.

Очевидно, до поры до времени наши предки не имели представления о причинах изменения внешнего вида ночного светила, но современная астрономическая наука способна объяснить фазы Луны. Они зависят от взаимного положения Земли, Солнца и Луны в пространстве, как показано на рис. 6.

В центре рис. 6 изображена Земля, вокруг которой обращается Луна. Солнце отстоит очень далеко от этой пары, и поэтому показан лишь поток его лучей, идущих параллельно. Рассмотрим движение Луны по орбите, при котором меняется взаимное положение трех небесных тел. В точке 1 Луна расположена точно между Землей и Солнцем. Ее полушарие, обращенное к Солнцу, освещено, но, естественно, не наблюдается с Земли — Луна находится в новолунии. В точке 2 с Земли уже можно видеть небольшую часть освещенной поверхности нашего спутника в форме серпа, выгнутого к Солнцу. В точке 5, когда центр Земли есть вершина прямого угла, образованного отрезками Луна — Земля и Солнце — Земля, мы видим половину освещенного лунного диска (первая четверть). В точке 5, когда Земля расположена между Солнцем и Луной, на нашем небе сияет весь лунный диск (полнолуние). В точке 7 с Земли снова наблюдается лишь половина диска, но на этот раз та, которая оставалась невидимой в положении 3 (последняя четверть). Мы описали лишь избранные положения нашего спутника на орбите, на самом деле картина меняется непрерывно день ото дня. Так, конфигурация 4 является промежуточной между первой четвертью и полнолунием, и Луна выглядит как светлый неполный круг. Конфигурации 6 и 8 тоже промежуточные; например, между последней четвертью и новолунием (точка 8) мы видим узкий серп, выгнутый на этот раз к востоку.

Рис. 6. Фазы Луны.

Даже не зная истинной причины изменений видимой формы Луны, люди еще в древние эпохи, конечно, могли использовать фазы как вехи в измерении времени. Подобно суткам и году, полный лунный цикл был принят в качестве единицы во многих системах отсчета времени. Более того, продолжительные наблюдения многих поколений позволяли сопоставлять число прошедших циклов с окончанием одного сезона года и началом следующего. Например, 12 синодических месяцев содержат 354,36 сут, что всего на 10 сут меньше тропического года. Установив подобное соотношение, люди получили возможность предсказывать, через сколько лунных циклов наступят те или иные перемены в природе.

Солнце, Луна и звезды — весь этот таинственный мир над головой первобытного человека был недоступен его пониманию. Но за его видимыми переменами непрерывно следили жрецы каждого рода или племени, поскольку этого требовала повседневная жизнь. Действительно, весной надо было начинать земледельческие работы и выгонять скот на пастбища, весной приходило тепло и разливались реки. Свои особенности имела жизнь людей и в другие природные сезоны.

Когда первобытный человек смотрел на звезды, ему, естественно, запоминались самые яркие из них или какие-то особо впечатляющие группы звезд. Теперь невозможно определить время выделения и обозначения самых первых созвездий, но как и почему это происходило — догадаться нетрудно. Человек, восторгаясь необычными сочетаниями звезд, был склонен распознавать в них очертания хорошо известных ему предметов и животных. Например, медведь наводил страх на людей своей огромной силой, и они перенесли его образ на небеса (рис. 7). Яркая звезда Вега из созвездия Лиры, которая и в наши времена наиболее заметна на летнем небе, много тысячелетий назад называлась Глазом Ястреба, а все созвездие — Ястребом. Не надо забывать, конечно, о том, что подбор звезд в созвездие допускает много вариантов.

Рис. 7. Изображение созвездия Большой Медведицы на старинной звездной карте.

В книге «Очерки по астрономии» Джон Гершель, сын знаменитого первооткрывателя планеты Уран Вильяма Гершеля, пишет, что очертания созвездий и их названия подбирались во многих случаях крайне беспорядочно и неудобно. Бесчисленные змеи, названия которых невозможно запомнить, извивали длинные кольца по всему небу; его населяли большие и малые медведи, львы и рыбы, — в общем, весь животный мир был сведен на небе вместе.

Когда наступила эпоха первых народов, создавших уже определенные зачатки культуры, названия созвездий стали окутываться вуалью мифов и сказаний.

Созвездие Большой Медведицы под разными названиями представлено у всех древних народов. Древние греки, как свидетельствует «Илиада» Гомера, уподобляли его медведице, хотя многим оно напоминало повозку. Китайцы видели в этих звездах очертания мерного сосуда для зерна, североамериканские индейцы — просто черпак. Согласно поверьям казахов, Полярная звезда — это железный стержень, к которому привязаны кони — остальные звезды Малой Медведицы, а звездам Большой Медведицы приписывается весьма незавидная роль — воров, желающих ночью украсть этих коней. Большая Медведица у египтян уподоблялась быку или бедру быка, у римлян — семи волам, а арабам звездный четырехугольник («ковш») представлялся гробом, возле которого рыдают три плакальщицы (три звезды «ручки ковша»). Однако и арабы нередко называли это созвездие Медведицей.

Таким образом, когда практические нужды заставили древних людей обратить свое внимание на Солнце, Луну и звезды, стала зарождаться наука о звездном небе — астрономия. Ее название получилось от сочетания древнегреческих слов «ас-трон» — звезда и «номос» — закон. Точную «дату рождения» искать не имеет смысла, но ясно, что астрономия — это самая древняя из всех наук о природе.