День и ночь.
Наступление дня и ночи. Страны света.
Мы только что об'яснили, каким образом наступление Земля обращается вокруг самой себя в течение двадцати четырех часов. Теперь вы увидите, что следствием этого движения бывает наступление каждого дня и ночи.
При чистом, ясном воздухе вы замечаете, что задолго до восхода Солнца одна часть неба озаряется бледным, постепенно усиливающимся светом: начинает светать. Затем это слабое мерцание света принимает золотистый оттенок, краснеет; носящиеся в воздухе пары, небольшие облака окрашиваются в розовый цвет, принимают огненный колорит; становится все светлее и светлее: это -- заря, предшествующая наступлению дня. В этот момент Солнце еще скрыто от наших глаз, но оно уже освещает верхнюю часть атмосферы, которая становится тогда светлою, и посылает к нам свое отражение. Такое состояние в освещении Земли называется утренней зарей.
Наконец появляется Солнце: оно кажется как бы выходящим на горизонте из-под Земли. В этот момент его лучи скользят по Земле, отбрасывая от предметов в противоположную сторону длинные тени. Та сторона горизонта, в которой восходит Солнце, называется востоком.
По мере того, как Солнце, повидимому, поднимается, описывая свою обширную кривую, дневной свет становится ярче, а вместе с тем усиливается и тепло. В двенадцать часов, когда светило достигает наивысшей точки неба (фиг. 18), его лучи падают на Землю всего прямее, и освещенные им предметы отбрасывают на поверхность Земли самую короткую тень: вы, конечно, замечали, что среди дня тень от домов и заборов весьма мала. Итак, теперь будет полдень; если обратим в это время лицо к Солнцу, то та часть горизонта, над которою светит его диск и которая находится прямо пред нами, называется полуденною стороною, или иначе югом. Позади нас, в прямо противоположном направлении будет находиться полуночная сторона, называемая иначе севером.
По мере того, как Солнце понижается, свет от него постепенно ослабевает, а равно уменьшается и зной. В момент, когда дневное светило как бы касается Земли, его лучи доходят до нас, только едва скользя по Земле, почти горизонтально, и падающая от предметов тень удлиняется беспредельно в направлении, противоположном тому, которое замечается утром. Наконец Солнце как будто утопает под горизонтом.
Долго спустя после заката Солнца в небе еще виднеются позолоченные его светом облака и огненно-красный отблеск, подобно тому, как и утром. Затем эта окраска пропадает, и остается лишь бледный, постепенно ослабевающий отблеск, который зависит от того, что скрывшееся уже от наших глаз Солнце продолжает еще некоторое время освещать верхние слои атмосферы (фиг. 19); наступают вечерние сумерки, и за ними следует ночь. По мере уменьшения яркости дневного света, начинают показываться звезды, сначала более яркие, а затем одна за другою и остальные.
Та сторона горизонта, где Солнце садится, весьма естественно зовется закатом, или чаще западом.
Распознавание стран света.
Обратившись в полдень лицом к Солнцу, мы будем всегда иметь пред собою юг, позади себя -- север, слева -- восток и справа -- запад. Эти четыре направления называются четырьмя сторонами света (т. е. главными). Узнавать, где находится каждая из этих замечательных точек горизонта, значит уметь определить свое положение во всяком месте или, как говорят, ориентироваться (последнее выражение происходит от латинского слова oriens, восток, определив который, можно найти остальные направления).
Необходимо научиться распознавать стороны горизонта по положению Солнца при восходе, в полдень и при закате; это весьма полезно во многих отношениях; в некоторых случаях это не позволяет заблудиться и помогает отыскивать правильную дорогу. Только благодаря уменью определять свое положение с особою тщательностью и точностью, возможно для мореплавателей верно направлять свой путь по морю, где не имеется никаких проложенных дорог.
Распределение света на земном шаре;-- опыт.
Осветите вечером свою комнату одною только, поставленною на столе, свечею или лампою с надетым на нее матовым стеклянным шаром.
Возьмите ваш мячик, яблоко или апельсин и держите его в некотором расстоянии перед лампою. Освещена будет при этом только одна сторона, обращенная к лампе; другая останется в тени (фиг. 20).
Свет и тень разграничивают между собою освещенную и темную стороны вашего мяча по круговой линии, разделяющей его на две равные части.
То же самое происходит в пространстве с Землею, которую освещает Солнце. Солнце, подобно лампе, распространяет вокруг себя свет во все стороны, но только та половина Земли будет им освещаться, которая повернута к Солнцу; другая же останется в тени. С одной стороны -- свет, день; с другой -- темнота, мрак, ночь. Значит, день -- это свет, посылаемый на Землю Солнцем; ночь -- это тень Земли с противоположной стороны.
Чередование дня и ночи.
Если-бы Земля оставалась неподвижною перед Солнцем (также неподвижным), то всегда одна и та же сторона нашего шара была бы обращена к дневному светилу, и страны этой части Земли постоянно пользовались бы его светом -- у обитателей этих стран был бы непрерывный день. Другая сторона Земли постоянно была бы погружена во мрак: здесь находилась бы область вечной ночи. Если у нас наступает попеременно ночь за днем и день за ночью, то это происходит именно потому, что Земля вертится.
Возьмите опять проткнутый спицею апельсин, поднесите его к лампе таким образом, чтобы те точки, в которых спица проникает в апельсин, т. е. его полюсы, как раз находились оба в черте, разграничивающей свет от тени, и медленно поворачивайте ваш шар на его оси, вертя спицу между пальцами. Вы увидите тогда, что все точки поверхности шара входят последовательно и поочередно в тень и свет.
Заметьте какую-нибудь точку на поверхности, напр., небольшое пятно: нам известно, что при вращении оно описывает круг. Вы увидите, что оно последовательно проходит пространство, освещенное и неосвещенное, затем снова возвращается, и так далее. В течение половины своего пути оно находится в свету, и обратно -- остается в тени, пока описывает остальную половину круга. Обозначьте другую точку на шаре с противоположной стороны; в то время, как первая точка проходит освещенное пространство, вторая, будет в темной стороне, и наоборот -- как только первая войдет в тень, вторая, в свою очередь, появится в свету.
Так как Земля вертится перед Солнцем вокруг самой себя, то, конечно, на ней произойдет то же самое. Различные стороны Земли, при ее вращении, то будут находиться против Солнца, в освещенном пространстве, то с противоположное стороны, в тени: каждая последовательно проходит в свету и в тени. Когда страна идет по освещенному пространству, то во всех ее точках видно Солнце, и следовательно бывает день; оканчивая свой оборот, она входит в теневую область -- и наступает ночь. Наконец в то время, как эта страна находится в свету, в другой, прямо противоположной ей стране бывает ночь, и когда первая, в свою очередь, погружается во мрак, для второй наступает день (фиг 21). Вы теперь, конечно, отлично понимаете, почему вследствие вращения Земли для каждой страны и местности, например, в России, последовательно наступают день и ночь, и по каким причинам одновременно не может быть дня на всем земном шаре, а когда в одних странах бывает день, то в других в это же время царствует ночь, и обратно.
Неодинаковость часов в разных местах.
Однако это еще не все; необходимо дать себе подробный отчет во всех любопытных последствиях, которые вытекают из описанных нами явлений.
Чтобы легче этого достигнуть, представляют себе начерченные на земной поверхности от одного полюса до другого большие полукружия, называемые меридианами. Возьмите земной глобус; вы увидите на нем проведенные чрез материки и моря полукруги, уподобляющие его наружному виду арбуза... Все эти полукруги, как это видно, делятся экватором пополам. В геометрии принято делить окружность всякого круга на 360 равных частей, называемых градусами. Таким же образом представляют себе разделенным и экватор; чрез каждый его градус мысленно проводят полукруг от одного полюса до другого, причем получаются 360 полукругов меридианов. Так как круги эти настолько близко отстоят один от другого, что при небольшом размере глобуса они могли бы его испестрить и из-за них нельзя было бы различить очертаний стран, то обыкновенно их обозначают не все, а только некоторые, чрез каждые, например, 10 или 15 градусов. Если посмотреть на земной глобус сверху, дерзка глаз прямо по продолжению оси над полюсом, то начерченные на глобусе меридианы представятся на подобие спиц колеса, а экватор составит собою обод этого воображаемого колеса (фиг. 22).
Поднесем теперь наш земной глобус к лампе, изображающей Солнце, таким образом, чтобы круг, который разграничивает свет от тени, проходил чрез полюсы, как это мы делали в опыте с мячиком. Отыщем на глобусе Россию и в ней местность, где мы родились, и будем медленно поворачивать глобус. В тот момент, когда Россия начнет входить в полосу света, световые лучи касаются поверхности шара с соответствующей ей стороны. Это будет совпадать с таким положением, когда, вследствие движения Земли, наша местность только-что вступает в область света. С этой минуты мы начинаем видеть Солнце; его лучи едва касаются земли, и самое светило нам кажется вровень с землею. Для нас это будет момент восхода Солнца.
Продолжаем поворачивать глобус. Вскоре вся Россия станет прямо против света. Маленький человечек, которого вы предположили бы. помещенным в одной из точек глобуса, напр., в Москве, будет иметь лампу (или Солнце) почти прямо над своей головой. Когда ваша местность займет подобное положение, Солнце вам будет казаться в высшей своей точке на небе -- у вас будет полдень.
Продолжая поворачивать глобус далее, дойдем до того момента, когда пространство, обозначающее на глобусе местность вблизи Москвы, начнет входить в тень, и свет в этой части глобуса будет лишь едва касаться его поверхности. Такое положение представит нам тот момент дня, когда наша страна вступает в тень, отбрасываемую Землей; солнечные лучи достигают до нас не иначе, как только едва касаясь поверхности Земли, причем самое Солнце кажется соприкасающимся с землею и затем исчезает. Во все время, пока наша местность проходит в области тени, у нас продолжается ночь.
Различие времени для различных долгот.
Отыщите на земном глобусе меридиан, проходящий от одного полюса до другого через Россию, в том месте, где стоит Москва. Когда проведенный таким образом по Земле полукруг находится как раз по середине освещенного пространства, прямо против Солнца, то не только в Москве, но и во всех других точках Земли, расположенных на одном и том же полукруге, будет полдень в одно и то же время. Отсюда происходит наименование меридиан, что значит: полуденная линия.
Таким образом во всех точках одного и того же меридиана, одновременно занимающих прямое против Солнца положение, полдень будет в одно и то оке время. Но другие места Земли не успели еще к этому моменту занять такое же положение или уже прошли его. Поэтому различные точки земной поверхности не могут иметь одновременно один и тот же час дня. Только те из них, которые расположены на одном и том же меридиане (Москва, Тула, Ливны, Славянск, Мариуполь), встречая полдень в одно и то же время, также одновременно будут иметь один и тот оке час в течение всего дня и всей ночи. Для всех мест, расположенных на другом меридиане, в это время будет иной час дня, который не трудно вычислить.
Известно, что продолжительность дня, т. е. того времени, когда бывает светло, не всегда одинакова: летом у нас стоят длинные дни и короткие ночи; зимою, наоборот, дни становятся короче, а ночи длиннее. Позже будет об'яснена причина неодинаковой длины дней и ночей. Припомним на минуту, что продолжительность полных суток, т. е. дня вместе со следующей за ним ночью, напр., от утра одного дня до утра следующего, постоянно одинакова и составляет время, необходимое для полного оборота Земли. Час составляет двадцать четвертую долю суток, так что в один час Земля совершает одну двадцать четвертую часть полного оборота. Если представим себе проведенными вокруг Земли 360 меридиацрв чрез каждый градус, то в течение одного часа мимо Солнца пройдет одна двадцать четвертая часть от 360, т. е. 15 меридианов. Если где-нибудь полдень, то понадобится еще час времени для того, чтобы пятнадцатый от этого места меридиан пришелся, в свою очередь, прямо против Солнца. Другими словами, для того, чтобы отыскать какую-нибудь местность, разнющуюся от другой во времени на один час, нужно отсчитать 15 градусов круга, называемых градусами долготы. Сколько раз содержится 15 градусов долготы между меридианом какого либо места и меридианом, проходящим чрез Москву, столько часов разницы во времени будет для этого места против московского времени. Для всех местностей, лежащих к востоку от Москвы и следовательно ранее занимающих прямое против Солнца положение, часы будут впереди против московских; для местностей же, лежащих к западу от Москвы, для которых полдень наступает позже, чем в Москве, часы будут позади против московских часов.
Фиг. 23 изображает вид Земли, как бы она нам представилась, еслибы возможно было на нее посмотреть, расположившись над одним из полюсов (северным), с проведенными чрез 15 градусов меридианами, причем каждый из них соответствует разности в один час времени. Направление, в котором вращается земной шар, указано стрелками. На этом рисунке полуденное время предположено в Париже, и ясно видно, какое в тот же момент бывает время во всяком другом месте, изображенном на такой географической карте. Если бы вы пожелали узнать, какое время соответствует тому, когда в Париже какой либо другой час, то это не трудно определить весьма простым расчетом, который вы можете сделать сами.
Приостановимся немного над теми любопытными выводами, которые вытекают из только-что об'ясненного нами. Не любопытно ли в самом деле, что в то время, когда вы заняты, например, уроком среди белого дня, в других странах Земли люди ложатся спать, спят или только что встают? Что обитатели этих стран напрягают все сбои силы в работе как раз в то время, когда мы уже отдыхаем? Следите по вашему глобусу: мы сделаем маленькое, воображаемое, конечно, путешествие вокруг Земли в несколько минут.
Предположим, что в Париже теперь почти полдень. В школах только-что кончился урок, и часы сейчас пробьют двенадцать. Для народов, живущих к востоку от Франции, полдень наступил уже ранее, и день более подвинулся вперед. Так, в Петербурге и в Египте, отстоящих почти на тридцать градусов долготы к востоку (два раза пятнадцать градусов), будет уже два часа после полудня. На Урале и в Оренбурге, отстоящем на шестьдесят градусов к востоку (четыре раза пятнадцать), будет в то же время уже около четырех часов, и там готовятся к вечернему отдыху.
В Индии, в устьях великой реки Ганга, будет уже шесть часов (девяносто градусов, шесть раз пятнадцать). Солнце садится; его последние лучи освещают вершины высоких деревьев. Дикие звери с закатом Солнца поднимают свой хищный рев в глубине лесов; слоны тянутся к реке на водопой. Еще дальше (в ста двадцати градусах) расположен Пекин, в Китае. Там уже около восьми часов вечера; столица с двухмиллионным населением освещается тысячами цветных фонарей, мелькающих на улицах. Наконец, еще далее, в тот же момент мрачная ночь расстилает свой покров над океаном и его островами, где дикие их обитатели спят в своих убогих шалашах. На море, среди глубокого мрака, скользят то там, то здесь мерцающие фонари судов,, проходящих эти отдаленные воды. Рулевой бодрствует и, смотря на звезды, говорит: теперь полночь! Это соответствует местности, отстоящей на сто восемьдесят градусов (двенадцать раз пятнадцать) от Парижа.
Но в тот самый момент, когда французы изнемогают в полдень под палящими лучами солнца, до великого континента Америки, лежащего к западу от них, солнечные лучи еще не достигли; он еще только что начинает входить в светлое пространство. У обитателей Америки утро. Калифорнийский рудокоп едва ощущает слабое мерцание рассвета (сто двадцать градусов западной долготы), но на берегах Миссисипи солнце уже взошло; на Антильских островах совершенно светло; рабочие и торговцы Нью-1орка уже поглощены своим трудом, своими делами (семьдесят пять градусов, семь часов утра). В Южной Америке, лежащей более к востоку, например, в Бразилии, -- восемь часов утра. Посреди Атлантического океана можно встретить суда, плавающие между Старым и Новым Светом; для них при сорока-пяти градусах будет девять часов, при тридцати градусах -- десять часов утра. Те, которые направляются к французским берегам, возвращаясь в отечество, не без удовольствия относятся к счету часов, все более и более приближающемуся к счету времени в Париже, что служит признаком близкого соседства с их родиной. Итак, мы снова возвратились в Европу, во Францию, где в это время в Париже везде бьет двенадцать часов, так как наше воображаемое путешествие длилось всего несколько секунд.
