Приветствую Вас Гость | RSS

Астродамус

Суббота, 29.04.2017, 00:40
В доме у каждого

Усилиями журналистов, авторов научно-популярных книг и фильмов, а также многочисленных активистов-любителей современному среднестатистическому горожанину (школьнику, студенту, клерку, рабочему) астрономия представляется наукой чрезвычайно интересной и загадочной, но при этом фантастически далекой от повседневности. Обсерватории в одиноких горах, гигантские телескопы, межпланетные перелеты, таинственные черные дыры, испепеляющие вспышки сверхновых, дискуссии на тему «чему равен тот или иной сомножитель в формуле Дрейка» и так далее вплоть до тёмной энергии и вопроса большого разрыва.

В принципе, в этом нет ничего плохого — в конце концов, многих в астрономии прежде всего привлекает как раз вот эта самая романтика, вселенская масштабность, невообразимые расстояния и природные явления, потрясающие воображение (а также заодно все основы современной физики). Однако такой подход может создать впечатление, что астрономия — это область знаний, совершенно оторванная от «земной» реальности. Так ли это?

Возможно, вы будете удивлены, однако я готов поспорить на самую вкусную в мире шоколадку, что у вас в доме есть как минимум два астрономических прибора. Причем я не имею в виду телескоп, подзорную трубу, глобус, компьютерный планетарий или GPS-приемник. Я имею в виду самые обыкновенные часы и календарь.

Про Солнце и часы

И в самом деле — а что показывают часы? Время. А что такое время? Не самый простой вопрос, ответить на него «в лоб», скорее всего, не получится, поэтому используем вспомогательные методы. Время измеряется в часах, 24 часа составляют сутки, сутки делятся на день и ночь... Стоп! Что такое день? День — это светлое время суток, то есть время, когда Солнце расположено над горизонтом. Ночь — это, соответственно, время суток, в которое Солнце расположено под горизонтом. Тогда что же показывает стрелка часов? Положение Солнца в небе. Часы показывают 12 часов дня? Значит, Солнце находится максимально высоко, у нас полдень. Часы показывают 12 часов ночи? Значит, Солнце опустилось максимально низко, в точке нашего местоположения — полночь.

Когда-то очень давно в кружке юных (чуть было не написал «сурков») следопытов меня научили находить Север и Юг без компаса, пользуясь только часами со стрелкой (вы будете смеяться, но часы со стрелкой, «нарисованные» на экране смартфона или планшетного компьютера, тоже подойдут для этой цели!). Я этим «тайным» знанием ужасно гордился, но вот главного недопонимал — а почему, собственно, обыкновенные часы вдруг начинают показывать нам направление север-юг? Ведь Солнце — это астрономия, а Север — это все-таки география? Что это, случайное совпадение? А секрет очень прост — и география теснейшим образом связана с астрономией, и часы со стрелками представляют собой самый настоящий астрономический прибор, причем (кстати) далеко не самый древний.

Вообще говоря, круглый циферблат часов с метками и часовая стрелка — это попросту модель наблюдателя, расположенного под куполом звездного неба. Лимб с делениями — это небо, стрелка — это наблюдатель; единственная разница заключается в том, что если «вживую» у нас обычно неподвижный наблюдатель следит за вращением небесного свода, то в часах, наоборот, циферблат («небесный свод») у нас неподвижен, а по нему перемещается стрелка. Посмотрите на рисунок, добавьте капельку воображения — и все сразу встанет на свои места.

Теперь уже совсем легко сообразить, как же стрелочные часы могут работать в качестве компаса. В 12 часов дня (по местному времени) Солнце поднимается на максимальную высоту и указывает нам точное направление на Юг (я говорю о северном полушарии, само собой). В 12 часов ночи Солнце находится максимально низко под горизонтом. Значит, за 1 оборот часовой стрелки Солнце делает половину своего оборота по небу. Тогда угол, который часовая стрелка отмеряет за 1 час, будет ровно в два раза больше смещения Солнца от полуденной линии (или, как говорят астрономы, местного часового угла). И способ определения направления «север-юг» с помощью часов из «тайного» становится простым и понятным. Единственное — не забываем про летнее время, оно у нас всегда на час впереди, поэтому полдень нужно считать в 1 час дня (а не в 12 часов), а полночь, соответственно, — в час ночи. Отступая от темы — я бы политикам, которые то вводят, то отменяют это дурацкое, идиотское, бестолковое летнее время, ноги бы вырвал. Но нельзя.

Итак, берем часы со стрелкой (как я уже говорил, можно и нарисованные на экране смартфона), располагаем их горизонтально и поворачиваем корпус так, чтобы часовая стрелка показывала на Солнце. После этого угол между часовой стрелкой и направлением на цифру «1» на циферблате делим пополам — в результате мы и получаем направление «север-юг». Направление на Юг находится между направлением на Солнце и на цифру «1», направление на Север — в противоположной точке циферблата (см. иллюстрацию). Отмечу, что с уверенностью этот способ можно применять только в средних и приполярных широтах, в тропиках (широта 23°16' N 23°16' S) он даст осечку в случае, если дневной путь Солнца проходит вблизи направления "запад-восток" (т.е. если в полдень Солнце оказывается в зените).

Часы солнечные, часы звездные

Чем больше человек знакомится с практической астрономией, тем больше он убеждается в том, что такие понятия, как время, стороны света, географическое положение наблюдателя и видимое положение небесных светил связаны между собой невероятно тесно. Определить направление «север-юг» по Солнцу? Мы проделали это только что. А по звездам? Ну тут уже любой третьеклассник авторитетно скажет, что направление на Север можно определить по Полярной Звезде. Я даже картинку рисовать не буду — потому что эту картинку можно найти в любом учебнике природоведения, географии или астрономии, не говоря уже о разнообразных справочниках «спутник туриста».

А можно ли сделать «наоборот», скажем, определить время с помощью небесных светил? Конечно же можно, и даже нужно! Вообще говоря, определение точного времени — это одна из основных задач практической астрономии. Определить время по Солнцу? Достаточно вспомнить про такой всем известный и замечательный астрономический прибор, как солнечные часы. В качестве стрелки таких часов работает тень от вертикального (горизонтальные часы) или наклонного (экваториальные часы) шеста.

Хорошо, скажете вы, с Солнцем разобрались, ну а как насчет, скажем, звёздных часов? Можно ли по звездам определять время так же легко и точно, как по Солнцу? Да пожалуйста! В качестве стрелки «звездных часов» будем использовать звезды Дубхе и Мерак, то есть α и β Большой Медведицы, вращаться наша «стрелка», само собой, будет вокруг Полярной Звезды. Посмотрите на рисунок.

Теперь запоминаем правило:

1) К полученному времени прибавляем номер месяца с точностью до одной десятой (то есть каждые 3 суток = 0.1 месяца).

2) Полученное число умножаем на 2.

3) Итоговую цифру вычитаем из волшебного числа 55.3 (запомните: пять-пять-три). Если результат превышает 24, то отнимите из него 24. Полученное значение — местное время в часах и десятых долях часа.

Как обычно, продемонстрирую данный способ на примере. Допустим, 22 октября мы наблюдаем в небе следующую картину:

Как видите, «стрелка» Большой Медведицы показывает почти точно 4 часа. 22 октября — это 10 (10-й месяц по счету) + 0.7 (еще раз, каждые 3 суток = одна десятая, то есть 22 число = приблизительно 0.7), значит, складываем 4 + 10.7 = 14.7. Полученное число умножаем на два: 14.7 х 2 = 29.4. Отнимаем из волшебного числа: 55.3 — 29.4 = 25.9. Результат больше 24, поэтому отнимем еще 24: 25.9 — 24 = 1.9. Значит, местное время равно 1 ч 54 минутам. При хорошем глазомере и известной тренировке по таким «звездным часам» можно определять местное время с точностью ± 10 минут.

О Луне и ее фазах

Поговорив о Солнце и звездах, было бы нечестным не вспомнить о нашей ближайшей соседке — Луне. По ее расположению в небе тоже можно определять время и стороны горизонта, однако точность при этом будет несколько ниже, а сами правила для запоминания — труднее. Причина заключается в том, что, в отличие от того же Солнца, Луна перемещается по звездному фону очень быстро — за час с небольшим успевает сместиться на целый собственный поперечник (полградуса), за сутки смещается к востоку приблизительно на 13 градусов. Обратите внимание — я говорю не о видимом движении Луны с востока на запад, оно обусловлено вращением Земли вокруг своей оси; в данном случае я говорю о том движении, которое обусловлено вращением Луны вокруг Земли, и его направление обратное, с запада на восток.
 
Важно отметить, что движение Луны по орбите исключительно сложное, поэтому определить ее точное видимое положение можно, только имея на руках серьезные астрономические таблицы или программу-планетарий. И если я пишу «Луна восходит на востоке» — в данном случае это весьма грубое приближение, от месяца к месяцу наша непоседливая соседка может восходить как на собственно востоке, так и на северо-востоке, и на юго-востоке.
 
При вращении вокруг Земли Луна плавно меняет фазы. Солнце, в точности как и обычный карманный фонарик, не в состоянии освещать предметы (а Луна — тоже предмет, только очень большой!) со всех сторон сразу — то есть одна половинка будет освещена, а вторая останется в тени. В зависимости от того, как к нам повернуты эти две половинки, и будет изменяться внешний вид Луны. Нижеследующая таблица начинающему может показаться несколько громоздкой — однако на самом деле все очень просто; главное — твердо помнить, что фазы Луны жестко связаны с взаимным расположением Солнца и Луны в небе: если мы видим Луну в той или иной фазе, то мы сразу можем сказать, где находится Солнце, а определять время/стороны горизонта по Солнцу мы умеем (см. выше). Итак.

Молодой месяц. Виден на Западе сразу после захода Солнца — поэтому еще называется «вечерний месяц», «вечерняя Луна», «западный месяц».

Первая четверть. Вечером (на закате плюс/минус час) такая Луна указывает на Юг, в полночь она заходит за горизонт на Западе.

Полная Луна. Восходит на Востоке спустя некоторое время после захода Солнца. Однако в сентябре-октябре полная Луна немного «спешит» в своем орбитальном движении, поэтому восходит еще до заката — такая Луна называется «охотничьей». В полночь полная Луна указывает на Юг. Заходит за горизонт на Западе перед восходом Солнца (а иногда и после). Вообще говоря, полная Луна - своего рода "противосолнце", с ней можно даже попробовать повторить трюк с часами наводим часовую стрелку на Луну, делим угол между цифрой "1" и стрелкой пополам, и получаем приблизительное направление на Юг.

Последняя четверть. Луна восходит на Востоке в полночь. Утром (на восходе Солнца плюс/минус час) такая Луна указывает на Юг.

Старый месяц, он же «утренний месяц», он же «восточный месяц». Восходит на Востоке перед рассветом.
 
Новолуние. Луна не видна.
 
Подчеркну еще раз — в случае отсутствия астрономических таблиц или цифрового планетария определение сторон горизонта или времени по Луне будет отличаться существенно меньшей точностью, чем определение по Солнцу или звездам. Однако, за неимением лучшего (например, если ночное небо закрыто легкой дымкой), этот вариант может оказаться весьма полезным.
 
Текст опубликован 22.02.2014
 
Вынужденное послесловие (от 30.10.2014)
 
Как вы, наверное, знаете, наши товарищи депутаты в очередной раз отменили летнее время, и теперь Российская Федерация будет жить по зимнему, т.е. астрономическому, времени. Не спешу переписывать весь текст и перерисовывать все картинки, поскольку совершенно не убежден в том, что через какое-то время наша ГД снова не вернет летнее время — само собой, по жутко важным причинам, а как же иначе. В случае постоянно действующего зимнего времени при определении сторон горизонта по стрелочным часам следует считать угол между часовой стрелкой и направлением на цифру "12" (а не на цифру "1"), только и всего! :)
 
Вынужденное послесловие II (от 27.05.2016)
 
Ну что же, кажется, мои предсказания собираются сбыться депутаты снова решили перевести стрелки на час вперед, только на этот раз в отдельно взятой Саратовской области. Не комментирую целесообразность подобного решения (или тотальное ее отсутствие), однако если это случится, тогда, уважаемые читатели, для Саратовской области при определении сторон горизонта по стрелочным часам нужно будет брать цифру "1" (как на картинках в тексте), ну а для всех прочих регионов РФ цифру "12". Подобный порядок, само собой, продолжится до очередного интеллектуального эксцесса думских заседателей. Ну что ж, тогда я опубликую еще одно вынужденное послесловие не переделывать же мне все иллюстрации каждый раз, когда товарищи депутаты снова решат проявить любовь и заботу о многострадальном народонаселении...