Иосиф Полак - Время и календарь

Представим себе, что к линии изменения даты одновременно, например, около полудня, подходят два корабля, один с востока (от Америки), другой с запада (от Азии). На первом корабле день был, положим, понедельник 1 января, а на втором, следовательно, вторник 2 января. Этот свой счёт каждый корабль сохраняет до полуночи. Когда же начинаются новые сутки, то на кораблях производится «изменение даты»: на первом корабле, идущем от Америки к Азии, один день пропускается, и следующий день записывается как среда 3 января; наоборот, на корабле, идущем к Америке, один и тот же день считается два раза: после вторника 2 января («европейского») следующий день опять будет вторник 2 января («американский»).

8. СЛУЖБА ВРЕМЕНИ

Точное время теперь узнают большею частью по радио. Когда радио не было, часы выверяли обычно у часовщиков, которые узнавали время на телеграфе. Откуда же получают время работники радио и телеграфа?

Ответ на этот вопрос один: из астрономической обсерватории, так как точное время определяется с помощью астрономических наблюдений, на обсерватории, и нигде больше.

Для определения времени на обсерваториях употребляется так называемый пассажный инструмент (рис. 8).

Рис. 8. Пассажный инструмент.

Этот инструмент установлен так, что его зрительная труба всегда направлена по меридиану, и поэтому с ним можно наблюдать каждое светило только в тот момент, когда оно проходит через меридиан (в момент кульминации); Солнце, например, в пассажный инструмент можно видеть только в истинный полдень. Поэтому, как только Солнце появится в поле зрения этого инструмента, мы знаем, что наступил полдень. А так как на каждый день момент истинного полдня известен, то, наблюдая прохождение Солнца через меридиан, можно проверить наши часы.

Для большей точности в поле зрения пассажного инструмента натягивается вертикальная нить, которая должна обозначать меридиан. Полднем (истинным) считается момент, когда центр Солнца пройдёт через нить. Но этот момент трудно определить точно, так как на диске Солнца центр не отмечен. Поэтому предпочитают определять время по наблюдениям прохождения через меридиан не Солнца, а звёзд, которые в трубу видны точками.

На обсерваториях употребляется теперь почти исключительно этот способ. Он основан на том, что каждая звезда проходит через меридиан в строго определённый свой момент звёздного времени (как было объяснено в главе 2-й). Для многих звёзд эти моменты теперь точно определены. Поэтому достаточно пронаблюдать в пассажный инструмент прохождение такой звезды через меридианную нить, и астроном будет знать звёздное время в момент прохождения звезды. Это время он и поставит на особых часах, которые идут по звёздному времени, то-есть уходят вперёд против обыкновенных часов на 3 минуты 56 секунд в сутки.

Определив звёздное время, астроном вычисляет среднее солнечное время и ставит его на обыкновенных часах. Это будет местное время обсерватории; его затем легко перевести в поясное или декретное время, по которому живёт население.

Мы дали здесь только общий план определения времени на обсерватории. В действительности дело происходит гораздо сложнее, так как невозможно сделать абсолютно точный инструмент и невозможно произвести наблюдение с абсолютной точностью. Поэтому момент прохождения звезды через меридиан мы всегда определим с некоторой ошибкой. Чтобы по возможности уменьшить эту ошибку, помещают в поле зрения не одну нить, а целый ряд их на точно известных расстояниях друг от друга, и отмечают прохождение звезды через каждую из нитей; наблюдают не одну звезду, а несколько, не менее 6–8; наконец, применяют особую, отчасти автоматическую, регистрацию моментов прохождения звезды через нити и т. д.

В результате этих ухищрений на обсерваториях удаётся определять время или, как обычно говорят, «поправку часов», с чрезвычайно большой точностью, именно, с возможной ошибкой не более двух-трёх сотых долей секунды! Вот за такую величину, почти неуловимую человеческими чувствами, может ручаться астроном при определении поправки своих часов.

Но недостаточно определить время, надо уметь его сохранить до следующего астрономического определения. Поэтому на обсерватории должны быть особенно точные часы, за показание которых можно было бы ручаться и в те дни, когда определение времени по звёздам не производится.

Астрономические часы по своему устройству похожи на обычные стенные часы с маятником, без боя, но только все части их механизма сделаны чрезвычайно тщательно.

Особенное внимание при изготовлении часов обращают на маятник: ведь часы идут правильно только в том случае, если маятник качается всё время с одинаковой скоростью. А так как изменение температуры в воздушного давления сильно влияет на качание маятника, то главные часы обсерватории обыкновенно устанавливают в таком помещении, где температура мало меняется, например, в подвале; вдобавок их заключают ещё под закупоренный стеклянный колпак, внутри которого поддерживается постоянное воздушное давление (рис. 9).

Рис. 9. Астрономические часы под стеклянным колпаком.

Понятно, что хорошие часы надо оберегать от сотрясений и как можно реже трогать. Вот почему обсерваторские часы, к удивлению посетителей нередко показывают неверное время. Астроном довольствуется тем, что почаще определяет и записывает поправку своих часов, но стрелок не переставляет, так как это расстроило бы ход часов. Если даже поставить часы совершенно точно, то через некоторое время они опять станут показывать неверно, так как нет часов, которые шли бы абсолютно правильно, не уходили бы вперёд и не отставали. Поэтому астрономы заботятся лишь о том, чтобы часы уходили вперёд иди отставали каждые сутки по возможности на одну и ту же величину. Эта величина называется ходом часов; у хороших часов ход должен оставаться одинаковым в течение сравнительно долгого времени. Желательно, конечно, чтобы ход был невелик, тогда и поправка будет изменяться медленно, и её точнее можно будет определить для нужного момента. У лучших современных часов изменения хода составляют несколько сотых долей секунды в сутки. По таким часам можно получить верное время с ошибкой меньше 0,1 секунды даже неделю спустя после проверки их по звёздам (после «определения поправки»), настолько хорошо они «держат ход».

9. ТРОПИЧЕСКИЙ ГОД И КАЛЕНДАРНЫЙ ГОД

Наша основная единица времени, солнечные сутки, очень неудобна для измерения длинных периодов.

Если бы мы вздумали измерять днями, например, возраст человека, то получались бы такие большие числа, что нам пришлось бы сделать то, что всегда делают в подобных случаях: взять более крупную единицу.

Например, при измерении веса основная единица есть грамм; но для взвешивания больших тяжестей мы употребляем единицу в 1000 граммов (килограмм) и в 1000 килограммов (тонну). Кажется, что и для измерения времени проще всего было бы составить новые единицы, например по 100 или по 1000 дней каждая, и придумать для них особые названия. Но тут-то выявляется резкое отличие времени от других величин: более крупная единица времени, как бы предназначенная для измерения длинных промежутков, уже дана самой природой, и обойти её мы не можем. Единица эта — год.

Правильное периодическое возвращение времён года, особенно в умеренном климате, почти так же заметно, как смена дня и ночи; а так как с временами года связан весь распорядок хозяйственной жизни, то человек уже с незапамятных времён стал пользоваться годом как естественной мерой времени. И впоследствии в календарях всех народов год являлся основной единицей для измерения длинных промежутков времени, и так, конечно, будет всегда.

Но год имеет неприятную особенность: эта «крупная» единица времени не содержит целого числа «мелких» единиц — дней; длина так называемого тропического года составляет, как уже говорилось в главе 3-й, 365 дней 5 часов 48 минут 46 секунд. Это и является причиной ряда затруднений.

Представим себе, что для взвешивания малых тяжестей употребляется грамм, а для больших — не килограмм, а фунт. Так как фунт не содержит целого числа граммов (1 русский фунт равен 409,51 грамма), то перевод граммов в фунты и обратно отнимал бы очень много времени. Поэтому для облегчения расчётов пришлось бы округлить число граммов в «фунте». Это и случилось у нас при введении метрической системы: вспомним, что пока население не привыкло к килограммам, некоторое время была в употреблении переходная мера 400 грамм, которую считали за фунт.

Что получится, если мы станем измерять время точными «тропическими» годами?

Представим себе, что было бы решено с полуночи на 1 января 1947 года считать дальше «тропическими» годами. Так как истинный год содержит сверх 365 дней ещё почти 6 часов, то следующий, новый 1948 год начнётся не в 0 часов 1 января, а почти в 6 часов утра 1 января; следующий 1949 год начнётся ещё на столько же позже — около 12 часов дня 1 января, а до этого часа будет считаться ещё старый, 1948 год. С течением времени начало года будет переходить на другие числа месяца, на 2, 3, 4 января и т. д. Ясно, какие неудобства появились бы при таком порядке; поэтому никогда ни один народ и не пробовал считать точными тропическими годами.