ВВЕДЕНИЕ

Все вещи вокруг нас находятся, как мы говорим, «в пространстве», одни ближе, другие дальше. Подобным же образом все явления, все события происходят «во времен и», одни раньше, другие позже.

Люди с незапамятных времён умеют измерять расстояния в пространстве, или, как говорят в геометрии, измерять «отрезки прямой линии между двумя точками».

Так же давно человечество стало учитывать время, то-есть измерять «отрезки времени» между двумя событиями. Сначала этот учёт времени делался грубо, затем всё точнее и точнее. Чем выше развивается культура нашей жизни, чем разнообразнее становится человеческая деятельность, тем большее значение приобретает точное измерение времени.

Совершенно особенную роль играет время в науке. Учёные называют время «независимой переменной величиной», то-есть такой величиной, с изменением которой изменяются все прочие переменные величины вселенной. И это поистине «независимая» величина; она как бы течёт вечно, безостановочно и равномерно. Эту мысль хорошо выразил старый русский поэт Державин в своём предсмертном стихотворении:

«Река времён в своём стремленьи

Уносит все дела людей».

Люди научились точно учитывать время, когда развилась астрономия — наука о небесных светилах. Только благодаря астрономии мы умеем точно ответить на вопросы: «который час?», «какое сегодня число?», так как эта наука дала правила выверки часов и правила счёта дней и годов, то-есть то, что называется календарём. Объяснению этих правил и посвящена предлагаемая брошюра.

1. ВРАЩЕНИЕ ЗЕМЛИ. ЗВЁЗДНЫЕ СУТКИ И ЗВЁЗДНОЕ ВРЕМЯ

Чтобы измерять время, надо иметь какую-нибудь меру времени или «единицу времени», и с нею сравнивать все остальные промежутки времени. Для этого надо найти такое явление, которое повторяется всегда одинаковым образом. Тогда мы имеем право считать, что это явление совершается всегда в течение одного и того же отрезка времени, и можем этот отрезок принять за единицу времени.

С таким правильно повторяющимся явлением человечество давно сроднилось. С тех пор, как человек сделался мыслящим существом, он знал, что наступившая сегодня ночь кончится, как кончилась вчерашняя ночь, что после неё опять наступит день и что так будет постоянно. Так сама собой появилась у людей основная единица для измерения времени. Единица эта не «день», то-есть не промежуток времени от восхода до захода Солнца, а день с ночью вместе, то-есть сутки.

Сутки представляют собой время одного оборота Земли вокруг её оси. Учёные доказали, что на самом деле не небо со всеми светилами обращается вокруг нашей Земли с востока на запад, а Земля вращается в обратном направлении, с запада к востоку.

Суточное вращение Земли похоже на вращение хорошо запущенного волчка. На таком волчке есть две точки, одна вверху, другая внизу, которые во время вращения стоят почти неподвижно; их можно назвать полюсами волчка, а прямую линию, которая через них проходит, — осью волчка (рис. 1).

Рис. 1. Суточное вращение Земли похоже на вращение хорошо запущенного волчка.

Всё это есть также и у Земли — и ось и два полюса, северный и южный. Больше того: так как суточное вращение неба есть следствие вращения Земли, то и на небе есть две неподвижные точки, вокруг которых все звёзды как будто обращаются в течение суток. Древние астрономы назвали эти точки «полюсами мира», так как они думали, что небо действительно вращается, а Земля неподвижна. В северном полушарии Земли виден только северный небесный полюс.

В самом полюсе нет никакой звезды, но очень близко к нему находится довольно яркая звезда, которую называют Полярной. Её легко найти по известному созвездию Большой Медведицы, как показывает рис. 2.

Рис. 2. Как найти Полярную звезду.

Полярная звезда для простого глаза кажется стоящей всегда на одном месте, почти точно на севере, а остальные звезды описывают вокруг нее (на самом деле — вокруг полюса мира) круги разной величины, смотря по расстоянию от полюса (рис. 3).

Рис. 3. Как обращается созвездие Большой Медведицы вокруг небесного полюса в течение суток.

Самый большой круг описывают звёзды, удалённые от полюса на 90 градусов (на прямой угол). Они лежат на так называемом небесном экваторе, который делит всё небо на два полушария, северное и южное, подобно тому, как земной экватор делит поверхность земного шара также на два полушария. Каждая звезда, лежащая на небесном экваторе (круг ЭЗВК на рис. 4), восходит точно на востоке (точка В), заходит точно на западе (точка 3).

Рис. 4. Суточное движение светил в северном полушарии Земли. СП — северный полюс мира; ЮП — южный полюс мира; круг СВЮЗ — горизонт с четырьмя странами света.

Чем больше наша широта, то-есть чем севернее мы находимся, тем выше на небе стоит северный небесный полюс, а на северном полюсе Земли, где широта, как известно, 90 градусов, северный небесный полюс стоит прямо над головой, или, как говорят, в зените.

Наоборот, на земном экваторе оба небесных полюса лежат на горизонте: один точно на севере, другой на юге. Рис. 5 и 6 показывают, как необычно для нас движутся светила в обоих этих случаях.

Рис. 5. Суточное движение светил на северном полюсе Земли. СП — северный небесный полюс.

Рис. 6. Суточное движение светил на земном экваторе.

Суточное вращение Земли есть самое равномерное из всех движений, какие только нам известны. Как показывают астрономические наблюдения, за последние две тысячи лет длина суток не изменилась даже на сотую долю секунды. Наша единица измерения времени, таким образом, достаточно надёжна.

Чему же равна эта единица? Во сколько часов совершается один оборот земного шара по нашим обыкновенным часам? Нередко думают, что ровно в 24 часа; ведь одну двадцать четвёртую часть суток к назвали часом. Оказывается, что это не так и что вообще «сутки» — не такое простое понятие, как кажется.

Попробуем определить продолжительность суток с помощью простейшего астрономического наблюдения. Предположим, что из нашего окна видно какое-нибудь высокое здание, вырисовывающееся на фоне неба. Пусть нам удалось заметить, как яркая звезда в своём суточном движении подошла к зданию и скрылась за ним; отметим по часам момент этого исчезновения, например 9 часов 25 минут, и повторим то же самое наблюдение в следующий вечер с того же самого места. Оказывается, завтра эта же звезда скроется в 9 часов 21 минуту, послезавтра в 9 часов 17 минут и т. д., словом, каждый день на четыре минуты раньше. И какую бы звезду мы ни наблюдали, всегда получится то же самое. Если наши часы очень точно выверены, то мы заметим, что разница составляет не ровно 4 минуты, а немного меньше, именно, 3 минуты 56 секунд.

Таким образом, каждая точка звёздного неба описывает полный круг и возвращается на то же место не через 24 часа, а на 3 минуты 56 секунд скорее, то-есть через 23 часа 56 минут 4 секунды. Вот во сколько времени обращается звёздное небо вокруг Земли. Но в действительности вращается Земля, а не небо; поэтому мы скажем: время одного обращения Земли вокруг оси составляет 23 часа 56 минут 4 секунды. Этот промежуток времени называется звёздными сутками. Звёздные сутки и представляют собой основную единицу времени; длина именно этих суток остаётся всё время одинаковой.

Почему же не считают в звёздных сутках ровно 24 часа? Но в астрономии это как раз и делается. Звёздные сутки астрономы разделяют на 24 звёздных часа, каждый час на 60 минут, а минуту на 60 секунд. «Звёздные» часы, минуты и секунды, понятно, несколько короче наших «обыкновенных», или «солнечных» единиц времени; легко подсчитать, например, что «звёздный» час короче «солнечного» часа почти на 10 секунд (надо только разделить 3 минуты 56 секунд на 24).

На каждой астрономической обсерватории есть часы, идущие по звёздному времени. Эти часы так отрегулированы, что каждый день они уходят вперёд против обыкновенных часов на 3 минуты 56 секунд. Звёздные часы совершенно необходимы для астронома, так как они идут, можно сказать, в согласии с движением звёздного неба. Каждая звезда восходит по звёздным часам всегда в один и тот же определённый свой момент и в определённый момент заходит. Например, Сириус, самая яркая звезда неба, восходит в Москве всегда в 2 часа 21 минуту по звёздному времени; через 4 часа 22 минуты, то-есть в 6 часов 43 минуты, она поднимается на самую большую высоту и стоит в этот момент точно на юге (как Солнце в полдень), а ещё через 4 часа 22 минуты, то-есть в 11 часов 5 минут звёздного времени, заходит. Поэтому звёздные часы всё время дают астроному картину звёздного неба: ему достаточно взглянуть на такие часы и справиться в особом списке звёзд (звёздном «каталоге»), и он знает, не выходя из комнаты, какие звёзды сейчас находятся, например, в своём наивысшем положении, или, как говорят астрономы, на небесном меридиане (круг СЭЮ на рис. 4), и, стало быть, они особенно удобны для наблюдений.

Звёздное время в общежитии непригодно, так как один и тот же звёздный час в течение года переходит на всевозможное время дня и ночи. Жизнь природы, а с нею и человека, согласована со сменой дня и ночи, то-есть с Солнцем, а не со звёздами; но солнечное время оказывается гораздо сложнее звёздного времени, и, чтобы его понять, надо ясно представить себе видимое движение Солнца.

2. ГОДИЧНОЕ ДВИЖЕНИЕ СОЛНЦА

Как и всякое другое светило, Солнце также участвует в суточном обращении небесного свода, но, кроме того, оно имеет и своё собственное движение. Если бы вокруг Солнца можно было видеть звёзды, то мы бы заметили, что Солнце передвигается среди них на два своих диаметра в сутки и постепенно переходит из одного созвездия в другое.

Наблюдения с помощью астрономических инструментов показали, что Солнце в течение года совершает по звёздному небу как бы кругосветное путешествие: двигаясь всё время в одну сторону, оно через год опять возвращается к той же самой звезде.

Это годичное движение Солнца, подобно суточному вращению неба, есть движение кажущееся. Наша Земля, кроме вращения вокруг своей оси, совершает ещё полёт вокруг Солнца и на каждое обращение затрачивает год. Этого движения Земли мы так же не чувствуем, как и её вращения.

Годичное движение Солнца по небу направлено навстречу суточному движению, то-есть с запада к востоку. Но круг, который описывает Солнце в течение года, довольно сильно отклонён от небесного экватора (на рис. 4 годичный путь Солнца не показан, так как в различное время суток он занимает разное положение).

21 марта Солнце находится на экваторе, в созвездии Рыб, восходит точно на востоке и заходит точно на западе. В это время день по всей земле равен ночи; это — весеннее равноденствие, начало астрономической весны (для северного полушария). С каждым днём Солнце поднимается всё выше в северное полушарие неба, и день у нас увеличивается за счёт ночи. Это увеличение прекращается к 22 июня, к моменту летнего солнцестояния, или астрономического начала лета. В этот день Солнце отходит от экватора к северу больше, чем на четверть расстояния от экватора до полюса, именно на 23 1/2 градуса (как известно, четверть прямого угла составляет 22 1/2 градуса). Затем начинается приближение Солнца к экватору, день укорачивается, и 23 сентября наступает осеннее равноденствие: Солнце опять на экваторе, но уже в противоположной точке, в созвездии Девы. С этого дня Солнце на полгода уходит в южное полушарие, день у нас делается короче ночи. Самый короткий день бывает 22 декабря, когда Солнце находится на 23 1/2 градуса к югу от экватора; это — зимнее солнцестояние, начало астрономической зимы в северном полушарии. С этого дня начинается приближение Солнца к экватору, на который оно вступает 21 марта.

С помощью астрономических наблюдений можно точно определить момент весеннего вступления Солнца на экватор, или, как говорят астрономы, момент прохождения Солнца через точку весеннего равноденствия. Наблюдения показали, что от одного прохождения Солнца через эту точку до следующего такого прохождения протекает не ровно один календарный год, то-есть не ровно 365 дней, а несколько больше, а именно:

365 дней 5 часов 48 минут 46 секунд.

Этот промежуток времени астрономы называют тропическим годом. Именно во столько времени совершается одно обращение Земли вокруг Солнца. Астрономы открыли, что длина тропического года изменяется, но очень медленно, так что через несколько тысячелетий в написанном здесь числе секунды будут уже другие.

Не совсем одинакова также скорость полёта Земли в разных местах её пути вокруг Солнца. Вследствие этого годичное движение Солнца нам кажется не вполне равномерным. Это видно из такого примера: видимый путь Солнца в течение летнего полугодия в точности равен пути, проходимому в зимнем полугодии (по половине окружности каждый); между тем первую полуокружность Солнце проходит в 186 дней (с 21 марта по 23 сентября), а вторую только в 179 дней (с 23 сентября по 21 марта).

Заметим ещё, что название «тропический год» к географическим тропикам никакого отношения не имеет: длина года на всей Земле одинакова; в тропиках она такая же, как в умеренных и полярных областях.

3. ИСТИННОЕ СОЛНЕЧНОЕ ВРЕМЯ

Теперь понятно, отчего счёт времени по Солнцу оказывается сложнее, чем по звёздному времени: ведь Солнце не стоит относительно звёзд неподвижно, а перемещается по звёздному небу. Предположим, что вчера Солнце и какая-нибудь определённая звезда прошли через небесный меридиан в один и тот же момент (в полдень); сегодня звезда опять вернулась к меридиану, и за это время прошли, таким образом, полные звёздные сутки. Но солнечные сутки ещё не истекли, новый полдень ещё не наступил: Солнце теперь приблизительно на 1/365 часть окружности (т. е. почти на градус) находится восточнее, чем накануне, и должно пройти ещё почти 4 минуты, чтобы оно дошло до меридиана.

Промежуток времени между двумя возвращениями Солнца к меридиану и называется солнечными сутками. Если бы ежедневное опоздание Солнца к меридиану было одно и то же во все дни года, то длина солнечных суток была бы всегда одинакова и солнечное время было бы так же просто, как звёздное. Но движение Солнца, как мы уже говорили, не совсем равномерно и в разные дни года имеет не совсем одинаковое направление. Поэтому длина так называемых истинных солнечных суток (т. е. дня с ночью вместе) в течение года слегка изменяется. Самые длинные истинные сутки бывают, оказывается, в декабре; но они длиннее самых коротких (сентябрьских) всего лишь на 51 секунду.

Понятно, что и остальные единицы истинного солнечного времени — истинные часы, минуты и секунды — в разные дни года имеют разную длину. Если бы мы захотели жить в точности по истинному солнечному времени, то пришлось бы чуть не каждый день менять регулировку часов, постоянно заставлять их то уходить вперёд, то отставать. В общежитии это было бы крайне неудобно, а для науки и техники прямо недопустимо. Поэтому «истинное» солнечное время было заменено так называемым средним солнечным временем, о котором речь будет дальше.

Впрочем, есть старинный прибор, показывающий истинное солнечное время; это — солнечные часы, в которых стрелкой служит тень от неподвижной пластинки или палочки, направленной к полюсу мира (рис. 7). Но эти часы настолько неточны, что в настоящее время они не имеют серьёзного значения.

Рис. 7. Горизонтальные солнечные часы.

4. СРЕДНЕЕ СОЛНЕЧНОЕ ВРЕМЯ

Итак, наши часы идут не по истинному Солнцу, которое светит на небе, а по так называемому среднему Солнцу, по воображаемой точке, вроде точки весеннего равноденствия. Это воображаемое солнце совершает годичный оборот по звёздному небу во столько же времени, как настоящее Солнце. Но при этом оно движется по экватору и совершенно равномерно.

Когда наше воображаемое солнце стоит на небе прямо на юге (в кульминации), то считается 12 часов «среднего» солнечного времени. Этот «средний полдень» вообще не совпадает с истинным полднем, который указывается солнечными часами.

Промежуток времени между двумя кульминациями этого среднего Солнца называется средними солнечными сутками; длина его всегда одна и та же, ровно 24 часа. Части, на которые разделены средние солнечные сутки, то-есть часы, минуты и секунды среднего времени, и есть те самые единицы времени, по которым мы живём.

Воображаемое среднее солнце может проходить через меридиан то раньше, то позже истинного Солнца. Поэтому «среднее» время бывает то впереди, то позади «истинного». Разница между истинным и средним временем называется уравнением времени. Она оказывается довольно большой; хотя истинные сутки бывают длиннее или короче средних суток самое большее на 20–30 секунд, но с каждым днём разница накопляется и по истечении месяцев выражается уже минутами.

Уравнение времени в течение года непрерывно изменяется. Четыре раза в год оно обращается в нуль и четыре раза достигает максимума, как видно из следующей таблички (уравнение времени имеет знак +, когда истинное время впереди среднего, и знак —, когда истинное время позади).

Таким образом, Солнце бывает в меридиане большею частью не в 12 часов по среднему времени. Например, в начале ноября Солнце проходит через меридиан приблизительно в 12 часов без четверти, а в начале февраля— в четверть первого. Если бы мы захотели определить среднее солнечное время по солнечным часам, то уравнение времени необходимо было бы принять во внимание. Оно даётся в астрономических календарях на каждый день.

Уравнением времени объясняются два странных явления суточного движения. Возьмём пример из календаря на 1946 год: 7 ноября восход Солнца в Москве показан в 7 часов 18 минут, заход — в 16 часов 9 минут. Значит, от восхода до полудня (то-есть до 12 часов) проходит 4 часа 42 минуты, а от полудня до захода — только 4 часа 9 минут. Как это может быть? Дело в том, что восходит и заходит истинное Солнце, а через меридиан в 12 часов проходит среднее солнце; истинное же Солнце проходит через меридиан в 11 часов 44 минуты. Это будет момент истинного полдня; он и приходится точно посредине дня (если учитывать ещё секунды).

Разберём ещё вопрос: с какого числа день зимой начинает прибывать? Самый короткий день бывает 22 декабря; казалось бы, что с этого числа день и должен начать прибывать; при этом утренняя и вечерняя прибыль должна быть одинакова, то-есть восход Солнца с каждым днём будет наступать всё раньше, а заход на столько же позже. Но в действительности, как это знают многие, «день начинает прибывать с вечера». В Астрономическом календаре на 1946 год для Москвы самый ранний заход показан с 12 по 18 декабря: в течение этой недели Солнце заходит всё в один и тот же час — в 15 часов 25 минут; 19 декабря оно заходит уже в 15 часов 26 минут, 22 — в 15 часов 27 минут и т. д. Таким образом, прибыль дня с вечера начинается за три дня до солнцестояния, когда самый короткий день ещё не наступил. Но эта прибыль только кажущаяся; с утра день всё это время ещё убывает: 19 декабря восход Солнца показан в 8 часов 28 минут, а 21 — в 8 часов 30 минут; словом, на сколько день прибывает с вечера, на столько же он убывает с утра. Если пренебречь секундами, то в течение недели с 18 по 24 декабря дни по календарю имеют одну и ту же длину (всего 6 часов 57 минут), и только 25 декабря прибыль доходит до целой минуты: в этот день восход показан в 8 часов 31 минуту, а заход в 15 часов 29 минут. Но уравнение времени в течение этой недели изменяемся на три минуты: 18 декабря истинный полдень наступает по календарю в 11 часов 56 1/2 минут, а 24 декабря в 11 часов 59 1/2 минут. Это передвижение полдня и сказывается на моментах восхода и захода Солнца. Без него эти моменты в течение недели приходились бы почти в точности на одни и те же часы.

Среднее солнечное время называется ещё гражданским временем, то-есть временем, по которому живёт население. Но теперь с этим временем имеют дело только астрономы, а в гражданской жизни оно не употребляется с 1919 года. Тем не менее, его надо знать, чтобы было понятно то время, по которому мы живём теперь. Время это называется поясным временем. К описанию его мы и переходим.

5. ВРЕМЯ МЕСТНОЕ И ВРЕМЯ ПОЯСНОЕ

Нa разных меридианах Земли в один и тот же момент часы показывают разное время. Когда в Ленинграде полдень, то полдень будет и на всём ленинградском географическом меридиане, то-есть во всех местах, лежащих от Ленинграда прямо на север и прямо на юг (например, в Киеве). На меридианах же, лежащих восточнее, полдень уже был: ведь Земля вращается с запада на восток, и эти меридианы таким образом раньше прошли под Солнцем. Так как Земля делает полный оборот на 360 градусов в 24 часа, то в 1 час она поворачивается на 15 градусов. Следовательно, меридиан, лежащий к востоку от ленинградского на 15 градусов, прошёл прямо под Солнцем ровно на час раньше; час тому назад там был полдень (12 часов), а теперь, очевидно, уже час дня (13 часов).

На меридиане, удалённом от ленинградского на 30 градусов к востоку, теперь 2 часа дня (или 14 часов) и т. д.; на каждый градус долготы будет 4 минуты разницы. По этому правилу легко подсчитать, что, например, во Владивостоке, который лежит восточнее Ленинграда на 101 1/2 градусов, часы впереди ленинградских на 6 часов 46 минут, и зимой там день уже клонится к концу, когда в Ленинграде Солнце ещё только восходит.

К западу от ленинградского меридиана будет обратное; так, в Лондоне время позади ленинградского на 2 часа 1 минуту, в Нью-Йорке — почти на 7 часов, а в Сан-Франциско — на 10 часов слишком.

Вот это обстоятельство, что в каждом месте существует своё особое, «местное» время, оказалось чрезвычайно неудобным в век железных дорог и телеграфа. Поэтому разные страны постепенно стали вводить на всей своей территории единое время, обычно время столицы или же время на меридиане своей главной обсерватории. Так, по всей Англии ещё с середины прошлого века был введён счёт времени по меридиану Гринвича (обсерватория близ Лондона); во Франции было введено парижское время, которое на 9 минут 21 секунду впереди гринвичского, в Италии — римское (на 50 минут впереди). В этих сравнительно небольших странах разница между столичным и местным временем невелика, и поэтому часы в каждом городе пришлось переставить при проведении реформы на немного минут. Таким образом был уничтожен различный счёт времени внутри одной страны, но разница между временами разных государств осталась, и при растущем оживлении международных сношений она стала чувствоваться всё сильнее. Кроме того, такое введение единого времени для целого государства неудобно для стран, имеющих большое протяжение с востока на запад, как наш Союз ССР и США. Несмотря на это, в России ещё до революции было введено единое время, именно петербургское (точнее говоря, время Пулковской обсерватории), но только для железных дорог. Оно было на 28 минут 58 секунд позади московского (то-есть времени Московской университетской обсерватории). Для общественной жизни всей страны это время неудобно, так как его разница с местным временем на Дальнем Востоке доходит до 10 часов.

Удачное решение задачи счёта времени было найдено в той стране, в которой говорится, что «время — деньги», — в Северной Америке. С 1884 года там было введено так называемое поясное время, предложенное железнодорожным инженером Флемингом. Мало-помалу это время было введено в Западной Европе, а с 1 июля 1919 года и в СССР.

Поясное время состоит в следующем. Весь земной шар разделён на 24 часовых пояса 24 меридианами, отстоящими один от другого на 15 градусов по долготе. Наибольшую ширину все часовые пояса имеют на экваторе; к северу и к югу они постепенно суживаются, а в полюсах все сходятся. Пояса перенумерованы с запада на восток так: нулевой пояс, затем первый, второй и т д. до 23-го включительно. Серединой начального нулевого пояса является меридиан Гринвичской обсерватории. Все часы внутри этого пояса поставлены по гринвичскому времени; это и есть поясное время нулевого пояса. Так как расстояние даже крайних точек пояса от его среднего меридиана не превышает 7 1/2 градусов, то разность между местным временем и поясным нигде внутри пояса не превосходит получаса. Поэтому при введении поясного времени пришлось переставить часы самое большее на 30 минут вперёд (на западном краю пояса) или же на 30 минут назад (на восточном краю).

Внутри следующего пояса № 1, лежащего к востоку от предыдущего, все часы опять поставлены по времени среднего меридиана этого пояса, то-есть ровно на час вперёд против гринвичского времени; понятно, что разница между поясным и любым местным временем внутри первого пояса попрежнему не превосходит получаса. Дальше идёт пояс № 2 — на 2 часа впереди гринвичского времени, затем № 3 и т. д. Номер пояса сразу показывает, на сколько часов время в этом поясе впереди гринвичского времени. Таким образом при переезде из одного пояса в другой приходится переводить часы всегда на целое число часов. Минуты и секунды во всех поясах одни и те же, такие же, как на часах Гринвичской обсерватории; поэтому гринвичское время теперь называют мировым временем.

При осуществлении этого плана границы поясов были проведены по математическим меридианам только в океанах и пустынях. В населённых областях это невозможно. Например, Москва лежит как раз на границе между вторым и третьим поясами, так что в ней пришлось бы ввести два времени: одно в западной окраине города, другое, на час впереди, — в центральных и восточных районах. Поэтому границы между поясами были проведены большею частью по границам государств и областей, или по естественным границам, например, по рекам. Таким образом разница между поясным временем и местным в некоторых местах бывает несколько больше получаса.

В нулевой пояс входят самые западные страны Европы (Англия, Франция и другие); во всех этих странах принято гринвичское время. В первом поясе (Германия, Италия) часы поставлены на час впереди гринвичских. Второй пояс, охватывающий балканские государства и Польшу, есть в то же время начальный часовой пояс для СССР. Почти посредине этого пояса проходит меридиан Пулковской обсерватории. Долгота Пулкова от Гринвича (то-есть разница между местными временами этих двух обсерваторий) составляет 2 часа 1 минуту 19 секунд; следовательно, так называемое петербургское время, по которому составлялось железнодорожное расписание, только на 1 минуту 19 секунд впереди времени второго пояса. Это обстоятельство очень облегчило введение поясного времени у нас.

Реформа 1919 года и состояла прежде всего в том, что все железнодорожные часы в СССР были переставлены на 1 минуту 19 секунд назад. Эту перестановку заметили, пожалуй, даже не все железнодорожные служащие. По этому времени были поставлены все часы (а не только железнодорожные) от западной границы Союза до линии Архангельск — Москва — Ростов-на-Дону включительно. В этот же пояс был включён весь подмосковный производственный район. Таким образом в Москве часы были переведены на 30 минут 17 секунд назад (так как долгота Московской обсерватории от Гринвича составляет 2 часа 30 минут 17 секунд), и Москва стала жить почти точно по бывшему петербургскому времени. Но зато это новое время, одинаковое и в Москве и в Ленинграде, стало называться московским временем.

В следующем, третьем, поясе часы были поставлены на 1 час впереди ленинградских и московских и на 3 часа впереди гринвичских. Время это можно называть волжским; из больших городов ближе всех к среднему меридиану пояса стоит Саратов.

Остальные часовые пояса Союза ССР перечислим бегло. 4-й пояс — уральский, Свердловск почти в точности на середине пояса; 5-й — западносибирский, Омск близок к среднему меридиану; 6-й — енисейский, Красноярск недалеко от середины; 7-й — иркутский, почти до Читы; 8-й — амурский, от Читы до Якутска; 9-й — приморский, с Владивостоком и Хабаровском; 10-й — охотский; 11-й — камчатский и 12-й — чукотский. Напомним, что номер пояса показывает, на сколько часов часы этого пояса впереди гринвичских.

После Союза ССР наибольшее протяжение по долготе имеют США. Там имеется 6 поясов. В самом восточном из них время на 4 часа позади гринвичского, в самом западном — позади на 9 часов.

Введение поясного времени вместо местного несколько усложняет расчёт восходов и заходов Солнца и других небесных явлений, поэтому астрономы постоянно должны учитывать разницу между местным и поясным временем. Население также иногда замечает, что истинный полдень приходится довольно далеко от 12 часов. Например, все моменты суточного движения Солнца 7 ноября для Москвы, данные в главе 4-й по местному московскому времени, по поясному времени второго пояса расположатся так:

Восход солнца…6 час. 49 мин. по поясному времени.

Кульминация…11 час. 14 мин. по поясному времени.

Заход…15 час. 39 мин. по поясному времени.

Таким образом от восхода Солнца до 12 часов проходит 5 часов 11 минут, а от 12 часов до захода — только 3 часа 39 минут, то-есть на целых полтора часа меньше.

Только что описанное поясное время можно назвать международным поясным временем в отличие от декретного поясного времени, о котором сейчас будет речь.

6. ДЕКРЕТНОЕ ВРЕМЯ

С лета 1930 года наш Союз живёт по несколько изменённому поясному времени. Это изменение произошло следующим образом. После первой мировой войны в разных странах, в том числе и в СССР, стали производить перевод часовой стрелки на час или больше вперёд. Перевод делался на определённый календарный срок, большею частью на лето, путём правительственного распоряжения, поэтому такое время называют декретным поясным временем, или просто декретным времен ем. Последний такой перевод стрелки, во всех поясах на час вперёд, у нас был сделан декретом Совнаркома СССР 16 июня 1930 года. Срок действия этого декрета был продлён 9 февраля 1931 года впредь до отмены.

Поэтому в настоящее время (1947 год) каждый населённый пункт СССР живёт не по времени того пояса, в котором он находится, а по времени смежного восточного пояса. Москва, например, живёт по времени не 2-го пояса, а 3-го. Именно это время, идущее на 3 часа впереди мирового времени, теперь называется московским временем.

Такое время введено для более полного использования населением солнечного света (в утренние часы), что ведёт к некоторой экономии электроэнергии и к более равномерному её расходованию в течение суток.

Легко сообразить, что в Москве часы теперь поставлены не на 30 минут 17 секунд назад, а на 29 минут 43 секунды вперёд против местного времени.

Все числа предыдущего примера выходят, таким образом, на 1 час больше, и для 7 ноября в Москве мы имеем:

Восход солнца…7 час. 49 мин. по декретному времени.

Кульминация…12 час. 14 мин. по декретному времени.

Заход…16 час. 39 мин. по декретному времени.

Все подобные расчёты приходится делать только астрономам или любителям астрономии. Для широких же кругов населения декретное время так же удобно, как международное поясное время. Минуты и секунды в обоих временах одинаковые, во всех поясах одни и те же, так что при переезде из пояса в пояс меняются только часы.

7. ГДЕ НАЧИНАЕТСЯ ДЕНЬ?

В 5-й главе было упомянуто, что в 12-часовом поясе (у Берингова пролива) время на 12 часов впереди гринвичского, так что когда в Гринвиче полдень воскресенья, то на Чукотском носу уже 12 часов ночи с воскресенья на понедельник. Но, с другой стороны, читатель узнал, что на западном побережье США часы на 9 часов позади гринвичских, а если обратиться к карте, то мы найдём местности (например, крайняя оконечность Аляски — у Берингова пролива), где часы должны быть даже на 12 часов позади гринвичских. Следовательно, там в тот же гринвичский воскресный полдень будет ещё только полночь с субботы на воскресенье.

Таким образом в Беринговом проливе для американца только ещё начинается воскресенье, тогда как для советского гражданина с противоположного берега воскресенье уже кончилось и начинается понедельник. Кто из них прав?

Не следует думать, что это недоразумение придумано для примера; нет, такая встреча и такой спор действительно происходили.

Русские казаки, продвигаясь на восток, перешли в XVIII столетии Берингов пролив и заняли Аляску. Здесь они встретились с английскими переселенцами, которые проникли в Аляску со стороны Атлантического океана, двигаясь к западу.

Оба народа при своём движении вели одинаковый счёт дней недели; тем не менее, когда они встретились, то оказалось, что русские праздновали воскресенье на день раньше американцев.

Ещё интереснее другой случай из истории географических открытий. Когда в 1522 году вернулась в Испанию экспедиция Магеллана, впервые совершившая кругосветное плавание, то моряки этой экспедиции (сам Магеллан погиб в пути) узнали, что они вернулись в пятницу, между тем как по их счёту был четверг. Ошибиться они не могли, так как тщательно вели корабельный журнал. Тем не менее, выходило, что они совершили религиозное преступление: во время путешествия праздновали все праздники не в надлежащие дни. Во избежание чего-либо худшего, они поспешили принести публичное церковное покаяние.

Объясняется это так. Путешественник, объехавший Землю, подобно Магеллану, в направлении с востока на запад, то-есть навстречу суточному вращению земного шара, сделает вокруг земной оси меньше оборотов, чем человек, никуда не ездивший. Предположим, что этот последний обернулся вместе с земным шаром около земной оси 1000 раз (столько дней приблизительно продолжалось путешествие Магеллана). Путешественник же за это время, кроме 1000 оборотов, сделает ещё один полный оборот вокруг земной оси, но во встречном направлении: этот оборот придётся, следовательно, не прибавить к общему числу всех оборотов, то-есть суток, а вычесть из него. Получится 999 суток. Столько раз для путешественника взойдёт и зайдёт Солнце, столько дней он и насчитает в своём корабельном журнале. Если бы он плыл в противоположном направлении, то насчитал бы один день лишний.

Чтобы ошибки подобного рода не повторялись, была установлена, по международному соглашению, так называемая линия изменения даты. Эта линия приблизительно совпадает со средней линией 12-часового пояса, то-есть с меридианом, имеющим долготу 180 градусов от Гринвича. Она проходит между Азией и Америкой по Берингову проливу и идёт дальше на юг по Тихому океану, нигде не касаясь суши. Во всём 12-м поясе время по часам одно и то же: на 12 часов впереди гринвичского времени или на 12 часов позади, что то же самое. Но день по календарю по разные стороны линии изменения даты всегда разный: к западу от линии (ка азиатской стороне) — на сутки впереди против американского счёта. Таким образом эту линию можно назвать также линией, на которой начинается день: каждое новое число наступает прежде всего на этой линии. Например, новый год встречают раньше всех жители Чукотки и Новой Зеландии, затем Камчатки, Австралии и т. д. Через 10 часов новый год начинается в московском поясе, через 17 часов в Нью-Йорке, через 20 часов в Сан-Франциско и только через 23 часа на Аляске и Сандвичевых островах.

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.

Очевидно, для счёта времени можно употреблять только такой год, в котором всегда было бы целое число дней. Чтобы отличить такой год от тропического, его называют гражданским или календарным годом; длина его должна быть по возможности близка к тропическому году.

Теперь мы подходим к самому важному месту календарного вопроса. Календарный год может быть либо длиннее тропического года, либо короче. Рассмотрим, что произойдёт в этих обоих случаях.

Что будет, если метр, которым нам приходится измерять длинное расстояние, короче истинного, положим, на 1/4 миллиметра, и измерение мы производим с точностью только до 1 миллиметра, не обращая внимания на величины меньше 1 миллиметра? Пока мы измеряем отрезок в 2–3 метра, заметной ошибки не будет, но, отложив наш неверный метр 4 раза, мы в измерении ошибёмся на миллиметр, при измерении 8 метров— уже на 2 миллиметра, при 12 метрах — на 3 миллиметра и т. д. При измерении, например 4 километров, то-есть 4000 метров, мы сделаем ошибку уже в целый метр.

В какую сторону мы ошибёмся? Наш метр слишком короток; на измеряемой длине он уложится большее число раз, чем нормальный метр, и в результате измерения мы получим число большее, чем следует. Мы будем считать, что прошли 4 километра, а действительная длина составляет только 3 километра 999 метров. Обратно, если наш метр длиннее истинного, то мы получим длину меньше настоящей.

То же будет и с измерением времени календарными годами. Если календарный год короче астрономического, то в измеряемом промежутке времени мы насчитаем больше годов и частей года, чем это есть на самом деле. Возьмём календарный год в 365 дней (как в древнем Египте), и будем считать для простоты, что он ровно на 6 часов короче тропического. Примем за начало года 21 марта — момент начала весны. Ошибка в длине нашего года, постепенно накопляясь, через 4 года составит целые сутки; пройдёт ровно 4 тропических года, опять наступит весеннее равноденствие, но по нашему счёту пройдёт больше, именно 4 года и 1 день, и мы будем считать день равноденствия не 21, а 22 марта. Ещё через 4 года равноденствие по нашему календарю перейдёт на 23 марта, потом на 24 и т. д.

Таким образом, если календарный год короче тропического, то времена года по такому календарю наступают с течением времени всё позже, переходят на более поздние числа. Если же календарный год длиннее тропического, то начало времён года будет переходить постепенно на всё более ранние числа; весеннее равноденствие придётся вместо 21 на 20 марта, потом на 19, 18 и т. д.

Мы взяли в нашем примере для длины календарного года целое число дней, самое близкое к длине тропического года, и всё-таки оказалось, что времена года переходят на другие числа слишком быстро — каждые четыре года на один день. Такое передвижение было бы очень заметно в течение уже одного поколения. Школьнику в младших классах приходилось бы заучивать одну дату наступления весны или зимы, в старших классах — другую, а в вузе, чего доброго, ещё третью. Через 720 лет смещение составило бы полгода, март стал бы осенним месяцем, а сентябрь — весенним, зима наступала бы в июне, а лето — в декабре. Читая описание сражения, случившегося в таком-то календарном месяце несколько столетий тому назад, мы не сразу сообразили бы, зимой или летом оно происходило.

Все эти неудобства, конечно, не слишком серьёзны, но всё-таки желательно, чтобы времена года в течение хотя бы нескольких столетий были связаны с одними и теми же месяцами и числами. Как это сделать?

Ответ очевиден: календарный год не должен иметь всегда одно и то же число дней; время от времени его длину приходится изменять, чтобы держать счёт дней в согласии с небесными явлениями. Если бы тропический год содержал 365 дней и ровно 6 часов, то в 4 года накоплялась бы ошибка ровно в один день. Чтобы исправить эту разницу, надо к каждому четвёртому календарному году прибавлять один день, считать в нём не 365 дней, а 366. Тогда мы опять придём к согласию с тропическим годом.

Действительно, 3 простых года по 365 дней и 1 год в 366 дней (так называемый високосный) (вместе составят в точности столько же дней, как 4 года по 365 дней 6 часов каждый. Если после трёх простых годов четвёртый год всегда считается високосным, то (можно сказать, что мы измеряем время годом, содержащим 365 дней 6 часов, или 365 1/4 суток. Этот отрезок времени, равный:

365 дням 6 часам = 365,25 суток,

называется юлианским годом (происхождение этого названия будет объяснено дальше).

10. МЕСЯЦ И НЕДЕЛЯ

Год содержит слишком большое число дней; поэтому необходимо иметь меры времени, промежуточные между днём и годом. Такие меры человек нашёл в движении Луны.

Красивая картина изменений Луны привлекла к себе внимание человека раньше всех других небесных явлений. Одна и та же форма Луны, или, как говорят, одна и та же лунная фаза повторяется по истечении сравнительно короткого промежутка времени, так что число дней в нём было довольно легко сосчитать и запомнить. Так возникла ещё одна единица для измерения времени — месяц, промежуток времени между двумя одинаковыми фазами Луны, например, от новолуния до следующего новолуния или от полнолуния до полнолуния.

Точная длина лунного месяца составляет 29 дней 12 часов 44 минуты 2,9 секунды = 29,53059 дня, то-есть приблизительно 29 суток с половиной.

Почти все народы начали считать время месяцами раньше счёта годами. Число дней в месяце брали, конечно, целое. Но вскоре люди убедились, что если считать в месяце всегда 29 дней, то новолуние переходит на более поздние числа; через год, например, оно перейдёт с 1-го числа на 7-е. При 30-дневном месяце переход лунных фаз будет итти в обратную сторону. Поэтому уже в глубокой древности народы, жившие по Луне, научились чередовать 30-дневные и 29-дневные месяцы с таким расчётом, чтобы новолуние всё время приходилось на начало месяца.

Теперь мы живём не по лунному, а по солнечному календарю. Наши «месяцы» с движением Луны не согласованы, и только название этой единицы времени напоминает нам о её происхождении.

Остаётся ещё одна мера времени, именно, семидневная неделя. Происхождение её также связано с движением Луны: четверть лунного месяца, например промежуток от первой четверти до полнолуния, приблизительно составляет семь дней. Но так как истинная длина четырёх лунных четвертей, то-есть лунного месяца, на 1 1/2 суток больше четырёх недель, то уже в следующем лунном месяце лунные фазы наступают не в те дни недели, на которые они приходились в предыдущем месяце, а на 1 или 2 дня позже.

Счёт неделями возник в глубокой древности у вавилонян (халдеев), китайцев и некоторых других народов, Древние греки и римляне недели не знали; она проникла в Рим с Востока вместе с христианством. Потом из Египта был взят обычай называть дни недели именами Солнца, Луны и пяти планет. Эти планетные названия дней сохранились в западноевропейских языках до нашего времени.

11. ТРИ РОДА КАЛЕНДАРЕЙ

Лунный месяц, как мы знаем, не содержит целого числа суток. Год в свою очередь не содержит целого числа лунных месяцев: 12 лунных месяцев (лунный год) составляют всего лишь 354 дня 8 часов 49 минут.

Таким образом, сутки, месяц и год не согласованы между собой так, как согласованы, например, сантиметр, метр и километр. Тем не менее, люди постоянно пытались как-то согласовать эти разнородные меры времени. Поэтому в истории человечества мы встречаем календари разного рода, то-есть разные системы счёта дней и годов, именно, календари лунные, лунно-солнечные и солнечные.

Примером лунного календаря является календарь Магомета, по которому мусульмане ведут счёт своих праздников. Месяцы у них содержат попеременно 29 и 30 дней, так что первое число каждого месяца обыкновенно приходится на день, когда на небе появляется «новый месяц». Годы в этом календаре тоже лунные, то в 354, то в 355 дней, в среднем на 11 дней короче солнечного года, так что магометанский новый год приходится по нашему календарю каждый раз на 11 дней раньше, чем в прошлом году. Представим себе, что в каком-нибудь году мусульманский новый год пришёлся близко к нашему новому году, то-есть в конце декабря. Через три года он передвинется больше чем на месяц и придётся на последние числа ноября. Ещё через три года он наступит в октябре и так далее, каждый год всё раньше и раньше. Наконец, через 33 года мусульманский новый год, обойдя все времена года, опять совпадёт с нашим новым годом. Но за это время мусульманских годов пройдёт не 33, а 34. Таким образом мусульманский счёт времени постоянно обгоняет наш: каждые 33 наших года считаются за 34. Если мы имеем описание события, случившегося в такой-то день и месяц такого-то мусульманского года, то мы по числу месяца можем только сообразить, в какой фазе была в этот день Луна. Но было ли тогда лето или зима, мы решить это сможем только после довольно сложного расчёта.

Примером лунно-солнечного календаря является календарь еврейский; теперь он употребляется только для расчёта еврейских праздников. Календарь этот очень сложен: в нём бывают годы в 12 лунных месяцев и годы, в которых для согласования с Солнцем вставлен добавочный 13-й месяц. Первое число каждого месяца по этому календарю приходится около новолуния, а новый год наступает всегда осенью, в сентябре или в октябре по нашему календарю.

12. ЮЛИАНСКИЙ КАЛЕНДАРЬ, ИЛИ СТАРЫЙ СТИЛЬ

Наш современный календарь ведёт своё начало от древних римлян. Этот могущественный и просвещённый народ долгое время жил по очень неудобному лунному календарю; год у них содержал 355 дней, на целых десять дней меньше астрономического года. Поэтому уже через 2–3 года начало времён года переходило на другие месяцы; когда это случалось, то для возвращения к прежнему порядку какой-нибудь год удлиняли, считали в нём лишний 13-й месяц. Распоряжались календарём жрецы; нередко случалось, что они этой властью злоупотребляли, удлиняли или укорачивали год по своему произволу. Это привело к тому, что «праздник жатвы» стал праздноваться не летом, а зимой и потребность в реформе календаря сделалась неотложной.

Реформу эту произвёл римский государственный деятель Юлий Цезарь, достигший в 46 году до нашей эры верховной власти. Сначала он, повидимому, просто хотел ввести в Риме египетский солнечный календарь, т. е. считать в году всегда 365 дней (а не 355, как считали римляне). Но консультант Цезаря, египетский астроном Созиген, предложил египетский календарь уточнить — именно к каждому четвёртому году прибавлять один лишний день (в феврале, который тогда считался последним месяцем года). Вставка этого дня почти уничтожает разницу, которая накопилась за 4 года. Как мы видели раньше, за 4 года накопляется ошибка почти в целые сутки; весеннее равноденствие переходит на один день дальше, на более позднее число: если оно было, например, 21 марта, то на 22. Если же мы в феврале этого года будем считать 29 дней вместо 28, то день, который в прошлом году назывался бы 1 марта, теперь будет 29 февраля, 2 марта будет называться 1 марта, 22 марта — 21 марта, и равноденствие придётся опять в то же число, что и 4 года тому назад.

Новый календарь по имени Юлия Цезаря и был назван юлианским. Это тот самый календарь, который теперь называется старым стилем.

Юлианский календарь очень удобен по своей простоте, особенно в тех случаях, когда надо (как это бывает в астрономии) точно сосчитать, сколько дней прошло между двумя какими-нибудь отдалёнными друг от друга событиями. Лишний день в феврале теперь прибавляется к годам, число которых делится на четыре, например 1940, 1944, 1948. Эти годы называются високосными годами.

13. ОТКУДА ВЗЯЛОСЬ СЛОВО «ВЫСОКОСНЫЙ»?

Чтобы ответить на этот вопрос, надо рассказать сначала о римском счете дней.

Римляне считали числа месяца от конца примерно так, как школьники считают дни, остающиеся до каникул. В каждом месяце было три дня, имевшие особые названия: 1-е число называлось календы (отсюда слово «календарь»), 5-е (а в некоторых месяцах 7-е) — ноны, 13-е (или 15-е) — иды. Все остальные дни определялись числом дней, которые остаются до ближайших календ, нон или ид. Например, вместо того чтобы сказать 28 февраля, говорили: «второй день перед мартовскими календами» (не первый, как считали бы мы), вместо 27 февраля — третий день перед мартовскими календами и т. д. Когда пришлось в феврале вставлять лишний день, то его почему-то поместили не в конце месяца, а между 23 и 24 февраля. 23 февраля у римлян называлось седьмым днём до мартовских календ, а 24 февраля — шестым. Так считали февральские числа в обыкновенном году (седьмое до мартовских календ, шестое до мартовских календ и т. д.), а в високосном году после седьмого дня до мартовских календ считалось два дня подряд одно и то же число — «шестое до мартовских календ» и «ещё раз шестое», или «шестое-бис». По-латыни шестое число называлось «секстус», а «ещё раз шестое» — «биссекстус»; поэтому год, содержавший такое особенное число месяца, был назван «биссекстилис». Русские это название услышали от греков, которые выговаривают б как в, оттого у нас это слово превратилось в «високос».

Вот почему неправильно писать «высокосный», как иногда случается видеть. Слово это не русское и к слову «высокий» никакого отношения не имеет.

14. КАК ПРОИЗОШЛИ НАЗВАНИЯ МЕСЯЦЕВ?

Из Рима ведут своё начало также названия месяцев. В глубокой древности римляне новый год начинали весной и месяцы просто нумеровали; первым месяцем был тот, который теперь называется март. Но в конце концов числовые названия остались только у четырёх месяцев — с седьмого по десятый включительно; октябрь, например, на латинском (то-есть римском) языке значит «восьмой месяц». Остальные месяцы были переименованы; четыре названы именами божеств — Януса, Марса, Майи и Юноны — и два — именами Юлия Цезаря и его преемника Августа. Насчёт происхождения названий февраль и апрель историки к соглашению не пришли.

Число дней в месяцах вначале было не совсем такое, как теперь: в шестом месяце было 30 дней, а февраль (последний месяц) имел в простом году 29 дней, а в високосном 30. Когда же решено было переименовать шестой месяц в «август», то к нему прибавили один день (чтобы он сравнялся с месяцем Юлия Цезаря). Этот день взяли опять-таки у февраля; с тех пор февраль содержит то 28, то 29 дней.

15. КАК НАЧАЛСЯ НАШ СЧЁТ ГОДОВ?

Нередко спрашивают: «С какого года начался наш счёт годов? Неужели с первого года?» Далеко не с первого, как сейчас увидим.

В древнем Риме счёт годов вёлся разными способами; например, считали годы от «основания Рима» (хотя никто точно не знал, когда Рим был основан). Римский счёт продолжался в Западной Европе и после разрушения Римской империи. Только когда пошёл 1284 год «от основания Рима», учёный монах Дионисий предложил считать годы от «рождества Христова».

Без всяких доказательств он объявил, что Христос родился 532 года назад, и поэтому следующий год надо нумеровать как 533 год от рождества Христова. Только с этого года и начался наш счёт годов.

Откуда же Дионисий взял число 532? Дело в том, что это число есть произведение следующих чисел:

28 X 19 = 532.

Число 28 обладает тем интересным свойством, что через 28 лет числа месяцев приходятся опять на те же дни недели; например в 1945 году все числа месяцев приходились на те же дни недели, что и в 1917 году. Это правило названо кругом Солнца.

Число 19 связано с другим любопытным правилом, которое называется кругом Луны: через 19 лет те же фазы Луны (новолуние, полнолуние) приходятся на те же числа месяцев. Например, в 1947 году фазы Луны будут приходиться в те же числа месяцев, что в 1928 году. Поэтому праздник Пасхи, который должен праздноваться в первое воскресенье после весеннего полнолуния, через 532 года опять приходится на то же число по юлианскому календарю. Удобно это число и для других церковно-календарных расчётов. Вот почему Дионисий его и выбрал, а о самом Христе он знал так же мало достоверного, как и все остальные люди.

Таким образом, наш счёт годов, или, как говорят, «наша эра» — такая же условная, как например, еврейская религиозная эра «от сотворения мира». По еврейскому счёту наш 1947 год оказывается 5708 годом, так что «сотворение мира» приходится всего лишь на 3761 год до нашей эры.

Заметим кстати, что, по данным науки, жизнь на земле существует уже около миллиарда лет, если не дольше, а планета Земля образовалась из раскалённой туманности не менее 3 миллиардов лет назад.

16. НЕТОЧНОСТЬ ЮЛИАНСКОГО КАЛЕНДАРЯ

Читатель, вероятно, уже заметил, что юлианский календарь не очень точен. Действительно, астрономический год на 11 минут 14 секунд короче юлианского года. Разница эта сама по себе невелика, но она тоже в состоянии передвинуть наши времена года на другие числа, как это случилось, например, в древнем Египте, только переход здесь происходит гораздо медленнее и в другую сторону. У египтян год был слишком короток (всегда 365 дней), поэтому у них с каждым годом начало весны (и других времён года) переходило на всё более поздние числа, каждые четыре года на один день. В юлианском же календаре год длиннее истинного, и поэтому день начала весны переходит на более ранние числа.

Через сколько лет может накопиться разница в одни сутки? Очевидно, через столько лет, сколько раз в 24 часах содержится 11 минут 14 секунд, то-есть почти точно в 128 лет. Ошибка в 3 дня составится в 384 года, или почти в 400 лет.

В 325 году нашей эры, когда на Никейском церковном соборе в первый раз составлялся уже не «языческий», а христианский календарь, весеннее равноденствие наступало 21 марта. Но с течением столетий стали замечать, что действительное начало весны (равенство дня с ночью) не сходится с календарным. Ко второй половине XVI века расхождение составило 10 дней; истинное равноденствие наступало уже 11 марта, и к календарному равноденствию, к 21 марта, день успевал удлиниться настолько, что разница бросалась в глаза.

Собственно говоря, в этом не было особенной беды. Почему равноденствие должно непременно всегда приходиться на 21 марта? Важно только, чтобы времена года не слишком быстро переходили на другие месяцы, не так, например, как это было в Египте. Это и достигалось юлианским календарём. Поэтому для гражданской жизни точность его вполне достаточна. Для науки он также очень удобен по своей простоте; правда, он неточен, но ведь абсолютно точный календарь и невозможен. А раз так, то почти безразлично, составляет ли годичная разница 11 минут или 11 секунд, если поправку всё равно надо вычислять. Почему же всё-таки юлианский стиль был признан неудовлетворительным и заменён так называемым новым стилем?

Многие думают, что это было сделано по требованию науки. Но это неверно. Новый, или григорианский, календарь был введён не по научным, а исключительно по церковным соображениям. Весьма вероятно, что если бы реформа не была проведена в XVI веке, а отложена до наших дней, то она бы не состоялась или же была бы проведена иначе.

17. ГРИГОРИАНСКИЙ КАЛЕНДАРЬ, ИЛИ НОВЫЙ СТИЛЬ

После многовекового употребления юлианского кален-даря деятели католической церкви заметили, что праздники празднуются не в дни, указанные церковными правилами. Особенно большую тревогу вызвал у них вопрос о дне праздника Пасхи.

По правилу Никейского собора Пасха должна праздноваться в первое воскресенье после первого весеннего полнолуния; первым же весенним полнолунием считается полнолуние, которое произошло 21 марта или позже. Очевидно, составители правила думали, что весна всегда будет начинаться 21 марта. Но по истечении столетий начало астрономической весны постепенно передвинулось на 11 марта, а правило осталось неизменным. Если полнолуние наступило, положим, 20 марта, то это полнолуние явно было весенним, так как весна началась уже девять дней назад, но к церковному правилу оно не подходило, так как наступало раньше 21 марта. Поэтому Пасху приходилось праздновать после следующего полнолуния, которое должно было наступить только 18 апреля. Праздник Пасхи, который должен быть близок к началу весны, постепенно отходил от него и передвигался к лету.

Вычисление дня Пасхи на каждый год требует расчёта движения Луны; средневековые учёные делали это вычисление по правилам особой науки, «пасхалии». Понятно, что отступление дня Пасхи от равноденствия их беспокоило, но изменить правило Никейского собора они не могли. Поэтому явилась мысль изменить самый счёт дней, то-есть календарь. Требовалось: 1) вернуть весеннее равноденствие на то число, на какое оно приходилось в год Никейского собора, то-есть на 21 марта, и 2) принять меры к тому, чтобы оно в будущем как можно дольше не сдвигалось с этого числа. Другими словами, надо было, с одной стороны, исправить накопившуюся ошибку, с другой — устранить причину ошибки.

Для этой цели римский папа Григорий XIII собрал в 1582 году особую комиссию из астрономов и духовных лиц. Комиссия приняла способ исправления календаря, предложенный итальянцем Лилио, и папским декретом это изменение было введено во всех католических странах.

Изменение состояло в следующем:

1. Было приказано после 4 октября 1582 года считать сразу не 5, а 15 октября, то-есть пропустить 10 дней. Этим была исправлена ошибка, накопившаяся за 1200 лет, и начало весны в 1583 году вернулось на 21 марта.

2. Чтобы в будущем ошибка снова не накопилась, было решено каждые 400 лет выбрасывать из счёта те три дня, на которые за это время юлианский счёт отстаёт от истинного. Для этого нужно отнять от каких-нибудь трёх високосных годов по одному дню, то-есть считать их простыми, по 365 дней. Эти годы, конечно, надо выбрать так, чтобы они легко запоминались; удобно, например, их выбрать из числа вековых годов, то-есть из последних годов столетия (например 1600, 1700, 1800 годы). Но так как в течение каждого четырёхсотлетия таких годов бывает не три, а четыре, то один из них останется високосным, как в юлианском календаре, а три остальных сделаются простыми. Поэтому Лилио предложил на будущее время считать високосными из вековых годов только те, у которых число столетий делится на 4.

Таким образом, 1600 год по новому счёту остался високосным, а годы 1700, 1800 и 1900 сделались простыми; следующий затем вековой год, 2000, остаётся високосным. Действительно, отчеркнув в этих числах два нуля, получим: 16 и 20 делятся на 4; 17, 18, 19 — не делятся.

Для всех других годов, кроме кончающих столетие, счёт високосов остался и в григорианском календаре такой же, какой был в юлианском: после трёх простых годов наступает четвёртый, високосный.

Новый календарь постепенно был принят во всех культурных странах, всего позже в Турции (в 1927 году) и в Египте (в 1928 году). В царской России вопрос о введении нового календаря несколько раз поднимался, но всегда безуспешно, так как православная церковь «опасалась, что с реформой календаря может произойти повреждение пасхалии». Так было сказано в отчёте комиссии по реформе календаря в 1899 году. Это «повреждение» состоит в том, что при расчёте дня Пасхи по новому стилю христианская Пасха иногда может прийтись в один день с еврейской.

После Великой Октябрьской социалистической революции новый стиль был введён у нас почти немедленно, с 1 февраля 1918 года. К этому времени разница между новым и старым стилем ещё увеличилась. В XVI столетии разница составляла 10 дней, и в 1600 году она не изменилась, так как этот год был високосный по обоим календарям. Но в 1700 году разница достигла 11 дней, так как в феврале этого года по старому стилю было 29 дней, а по новому — только 28; в 1800 году по той же причине расхождение увеличилось до 12 дней, а в 1900 — до 13, и таким оно останется до 2100 года.

Когда новый стиль был введён у нас, то вместо 1 февраля 1918 года стали считать 14, вместо 2—15 февраля и т. д. Дни же недели остались прежние.

18. НЕТОЧНОСТЬ ГРИГОРИАНСКОГО КАЛЕНДАРЯ

Как мы уже знаем, тропический год не содержит целого числа дней; кроме того, по истечении тысячелетий его длина слегка изменяется то в ту, то в другую сторону. Поэтому для календарных годов нельзя придумать простое и неизменное правило, при котором времена года в течение, скажем, десятков тысяч лет начинались бы в одни и те же календарные числа. Другими словами, совершенно точного календаря не может быть; не вполне точен и григорианский календарь, и его ошибку легко рассчитать.

Лилио принял, что ошибка юлианского календаря составляет в 400 лет ровно три дня; но это неточно. Ежегодная ошибка юлианского года равна 11 минутам 14 секундам; в 400 лет она составит 3 дня 2 часа 53 минуты. Только 3 дня из этой величины исправляются выбрасыванием трёх високосов, а 2 часа 53 минуты остаются. Такова неточность григорианского календаря в 400 лет; ошибка в полные сутки накопится в 3300 лет. Только по истечении этого срока весеннее равноденствие перейдёт с 21 марта на 20. Это передвижение времён года так незначительно, что не имеет никакого практического значения, и для житейских надобностей григорианский календарь является наилучшим из всех возможных, особенно благодаря простоте правила распределения високосных годов.

Несколько иначе обстоит дело с научной стороны. Математик скажет, что в григорианском календаре выравнивание средней длины календарного года происходит в течение слишком длинного периода (400 лет), и предложит несколько способов вставки високосных годов, при которых накопляющаяся ошибка погашается точнее и гораздо скорее.

Первый способ: на отрезке времени в 29 лет 7 годов считать високосными и 22 простыми. Второй, более точный: из 33 годов 8 считать високосными и 25 простыми. Наконец, третий, самый точный: из 128 годов 31 год високосный и 97 простых.

Также и для астронома григорианский календарь не всегда удобен, так как в нём не каждый четвёртый год является високосным. Поэтому, хотя астрономы всех стран давно уже при наблюдениях пользуются исключительно новым стилем, но когда требуется, например, точно узнать, сколько дней прошло между двумя далёкими друг от друга событиями, то иногда оказывается более удобным производить счёт дней по старому стилю, а затем уже переходить на новый стиль.

Итак, новый календарь перед старым имеет только то преимущество, что в нём времена года заметно передвинутся по числам месяцев лишь по истечении нескольких тысячелетий. И всё-таки надо пожелать, чтобы у нас этот счёт времени поскорей утвердился безраздельно, чтобы население отвыкло постоянно задавать себе вопрос: «А какое сегодня число по старому?» Для этого необходимо, чтобы церковь полностью перешла на новый стиль. Давно сказано: иметь в одной и той же стране два календаря, хотя бы и очень хороших, это хуже, чем иметь один плохой.

Нередко приходится слышать высказывания, что новый стиль верен, а старый неверен. Тот, кто так говорит, считает, что заграничная наука сделала удивительное «открытие»: она открыла, что люди ошибались, думая в простоте душевной, что сегодня 1-е число, и доказала, что сегодня не 1-е, а 14-е. Задают вопросы и в таком роде: «по старому сегодня 1-е, по новому 14-е, а какое же число сегодня на самом деле?» Как ни бессмыслен такой вопрос, но его, к сожалению, приходится слышать даже от образованных людей. Он составляет хорошую пару к известному вопросу, который я считал анекдотом, пока не прочитал его на записке, поданной на публичной лекции: «каким образом наука узнала названия звёзд?»

Как у звёзд нет своих собственных имён, а эти имена им даны человеком, так у года нет определённого начала; его дни сами по себе не перенумерованы, и люди их нумеруют и называют так, как это им удобно.

19. ПРОЕКТЫ НОВОГО КАЛЕНДАРЯ

Чем неудобен наш счёт времени?

Такой вопрос обсуждался на съезде астрономов разных стран в Риме в 1922 году. Было указано несколько недостатков современного календаря; главные из них следующие:

1. Календарные месяцы бывают четырёх родов: в 28, 29, 30 и 31 день.

2. Кварталы (четверти) года также имеют различную длину, от 90 до 92 дней.

3. Числа месяцев не согласуются с днями недели, так что по числу месяца нельзя сразу сказать, какой это будет день недели. Действительно, число 365 делится только на 5 и на 73. Чтобы все месяцы были одинаковой продолжительности, год надо разделить на 5 «месяцев» по 73 дня, которые неудобны не только по своей большой длине, но и потому, что их никак нельзя разбить без остатка на равные «недели». Если же разделить год на 73 пятидневных «недели», то из этих «недель» никак нельзя составить «месяцы» равной длины. Поэтому месяцы даже в простом году должны иметь различную длину, и совсем уничтожить календарные неудобства нельзя; их можно только ослабить.

В 1923 году при Лиге наций был создан специальный комитет по календарной реформе. Он рассмотрел и напечатал около 200 проектов, предложенных различными организациями и частными лицами, и два таких проекта рекомендовал Совету Лиги наций. В первом проекте предлагалось сделать в году 13 месяцев по 28 дней, то-есть по 4 недели, и один день (а в високосном году два) оставить «без числа», вне счёта месяцев. Совет Лиги принял второй проект, который состоит в следующем:

Все кварталы года имеют одинаковую длину, по 91 дню, то-есть по 13 недель. Первый месяц каждого квартала (январь, апрель, июль и октябрь) содержит 31 день, остальные — по 30 дней. Каждый квартал, как и каждый год, начинается всегда в один и тот же день недели (воскресенье).

Таким образом, день недели по числу месяца определяется довольно легко и притом в каждом квартале одинаково. Так как четыре равных квартала вместе составляют только 364 дня, то после 30 декабря вставляется, как и в первом проекте, ещё день без числа и без обозначения дня недели; это — международный нерабочий день Нового года. В високосном году такой же нерабочий день вставляется ещё после 30 июня.

Новый календарь предполагалось ввести с 1939 года, но это не состоялось по известным нам всем политическим причинам. Возможно, что когда будут решены более важные международные проблемы, то дойдёт очередь и до улучшения календаря, так как этот вопрос может быть разрешён, конечно, только в международном масштабе.