§ 1. Вращение Земли вокруг своей оси и движение ее вокруг Солнца. Смена времен года

В очень древние времена люди не имели правильного представления о форме и размерах нашей планеты и о том, какое место она занимает в пространстве. Теперь мы знаем, что физическая поверхность Земли, представляющая сочетание суши и водных пространств, в геометрическом отношении имеет весьма сложную форму; ее нельзя представить ни одной из известных и математически изученных геометрических фигур. На поверхности Земли моря и океаны занимают около 71 %, а суша — около 29 %; самые же высокие горы и самые большие глубины океанов по сравнению с размерами всей Земли ничтожно малы. Так, например, на глобусе диаметром 60 см гора Эверест высотой приблизительно 8840 м изобразится всего лишь крупинкой в 0,25 мм. Поэтому за общую — теоретическую — форму Земли принимают тело, ограниченное поверхностью океанов, находящейся в спокойном состоянии, мысленно продолженной под всеми материками. Эта поверхность называется геоидом (гео — по-гречески «земля»). В первом же приближении фигуру Земли считают эллипсоидом вращения (сфероидом) — поверхностью, образованной в результате вращения эллипса вокруг своей оси.

Размеры земного сфероида определялись неоднократно, но наиболее фундаментальные из них были установлены в 1940 г. в СССР Ф. Н. Красовским (1873–1948) и А. А. Изотовым (1907–1988): по их определениям малая ось земного сфероида, совпадающая с осью вращения Земли, b = 6356,86 км, а большая полуось, перпендикулярная малой оси и лежащая в плоскости земного экватора, a = 6378,24 км.

Отношение α = (a — b)/a, называемое сжатием земного сфероида, равно 1/298,3.

В 1964 г. решением Международного астрономического союза (MAC) для земного сфероида принято a = 6378,16 км, b = 6356,78 км и α = 1:298,25, что весьма близко к результатам, полученным советскими учеными в 1940 г. и принятыми постановлением Совета Министров СССР от 7 апреля 1946 г. за основные для всех астрономо-геодезических и картографических работ, выполняемых в нашей стране.

Находясь в любой точке земной поверхности, мы довольно скоро обнаруживаем, что все видимое на небосводе (Солнце, Луна, звезды, планеты) вращается вокруг нас как одно целое. На самом деле это явление кажущееся, оно является следствием вращения Земли вокруг своей оси с запада на восток, т. е. в направлении, противоположном кажущемуся суточному вращению небесного свода  вокруг оси мира, представляющей прямую, параллельную оси вращения Земли, концами которой являются северный и южный полюсы нашей планеты. Вращение Земли вокруг своей оси можно доказать разными способами. Но теперь его можно непосредственно наблюдать с помощью космических аппаратов.

В древние времена люди полагали, что Солнце, перемещаясь относительно звезд, обходит нашу планету по кругу в течение одного года, Земля же будто бы неподвижна и находится в центре Вселенной. Такого представления о мироздании придерживались и древние астрономы. Оно нашло отражение в знаменитом сочинении древнегреческого астронома Клавдия Птолемея (II в.), написанном в середине II в. и известном под искаженным названием «Альмагест» . Такая система мира получила название геоцентрической (от того же слова «гео»).

Новый этап в развитии астрономии начинается с опубликования в 1543 г. книги Николая Коперника (1473–1543) «О вращении небесных сфер», в которой изложена гелиоцентрическая (гелиос — «солнце») система мира, отражающая действительное строение Солнечной системы. Согласно теории Н. Коперника центром мира является Солнце, вокруг которого движутся шарообразная Земля и все подобные ей планеты и притом в одном направлении, вращаясь каждая относительно одного из своих диаметров, и что только Луна вращается вокруг Земли, являясь его постоянным спутником, и вместе с последней движется вокруг Солнца, при этом примерно в одной и той же плоскости.

Рис. 1. Видимое движение Солнца

Для определения положения тех или иных светил на небесной сфере необходимо иметь «опорные» точки и линии. И здесь прежде всего используется отвесная линия, направление которой совпадает с направлением силы тяжести. Продолженная вверх и вниз эта линия пересекает небесную сферу в точках Z и Z' (рис. 1), называемых соответственно зенитом и надиром.

Большой круг  небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна линии ZZ', называется математическим или истинным горизонтом . Ось РР', вокруг которой вращается в своем видимом движении небесная сфера (это ее вращение является отражением вращения Земли), и называется осью мира: она пересекает поверхность небесной сферы в двух точках — северном Р и южном Р' полюсах мира.

Большой круг небесной сферы QLQ'F, плоскость которого перпендикулярна оси мира РР', является небесным экватором; он делит небесную сферу на северное и южное полушария.

Рис. 2. Движение Земли вокруг Солнца (66,5°— наклон оси Земли, 23,5° — наклон экватора к эклиптике)

Вращающаяся вокруг своей оси Земля движется вокруг Солнца по пути, лежащему в плоскости земной орбиты VLWF. Ее историческое название — плоскость эклиптики. По эклиптике происходит видимое годичное движение Солнца. К плоскости небесного экватора эклиптика наклонена под углом 23°27′ ≈ 23,5°; она пересекает его в двух точках: в точке весеннего (Т) и точке осеннего (^) равноденствий. В этих точках Солнце в своем видимом движении переходит соответственно из южного небесного полушария в северное (20 или 21 марта) и из северного полушария в южное (22 или 23 сентября).

Только в дни равноденствий (два раза в году) лучи Солнца падают на Землю под прямым углом к оси ее вращения и поэтому только два раза в году день и ночь длятся по 12 часов (равноденствие), а все остальное время года или день короче ночи или наоборот . Причиной этого является то, что ось вращения Земли не перпендикулярна плоскости эклиптики, а наклонена к ней под углом 66,5° (рис. 2).

 

§ 2. Движение Луны вокруг Земли

Движение Луны вокруг Земли по ряду причин является весьма сложным. Если Землю принять за центр, то орбиту Луны в первом приближении можно считать эллипсом с эксцентриситетом

e = √ (a 2  — b 2 ) / a = 0,055 ,

где а и Ь — соответственно большая и малая полуоси эллипса. Когда Луна находится в наибольшей близости к Земле в перигее, ее расстояние от поверхности Земли составляет 356 400 км, в апогее это расстояние увеличивается до 406 700 км. Среднее же ее расстояние от Земли равно 384 000 км.

Плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости эклиптики под углом 5°09′; точки пересечения орбиты с эклиптикой называются узлами, а прямая, их соединяющая, — линией узлов. Линия узлов перемещается навстречу движению Луны, совершая полный оборот за 6793 суток, что составляет около 18,6 лет.

Промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Луны через один и тот же узел называется драконическим месяцем; его продолжительность равна 27,21 средних солнечных суток (см. § 5).

Поскольку линия узлов не остается на месте, Луна по истечении месяца не возвращается точно к своему первоначальному положению на орбите и каждое следующее обращение ее происходит по несколько иному пути.

По отношению к звездам полный оборот по своей орбите вокруг Земли  Луна совершает за 27,32 средних солнечных суток. Этот промежуток времени называется сидерическим (иначе звездным; sidus — по-латыни «звезда») месяцем; по прошествии этого месяца Луна возвращается к одной и той же звезде.

 

§ 3. Фазы Луны

Обращаясь вокруг Земли, Луна занимает различные положения относительно Солнца, и поскольку она представляет собой темное тело и светит лишь благодаря отражаемым ею солнечным лучам, то при разных положениях Луны относительно Солнца мы видим ее в разных фазах.

Рис. 3. Фазы Луны

Схематически лунные фазы показаны на рис. 3. На орбите изображена Луна (освещенная Солнцем наполовину) в различных положениях относительно Земли, а снаружи от орбиты показаны разные фазы Луны, как они видны с Земли.

Когда Луна при своем движении вокруг Земли окажется между Солнцем и Землей (положение 1), то к Земле будет обращена ее неосвещенная часть и в этом случае с Земли она не будет видна. Такая фаза Луны называется новолунием. Если Луна окажется в положении прямо противоположном Солнцу (положение 5), то часть ее, обращенная к Земле, будет полностью освещаться Солнцем, и Луна будет видна с Земли в виде полного диска. Эта фаза Луны называется полнолунием. Когда Луна окажется в положении 3 или 7, то в это время направления на Солнце и Луну составят угол в 90° и поэтому с Земли будет видна только половина ее освещенного диска. Эти фазы Луны называются соответственно первой четвертью и последней четвертью.

Через два-три дня после новолуния Луна окажется в положении 2, и тогда по вечерам при заходе Солнца будет видна освещенная часть лунного диска в виде узкого серпа. После первой четверти, по мере приближения Луны к полнолунию, которое наступает примерно через 15 суток после новолуния, освещенная часть ее с каждым днем будет увеличиваться, а после полнолуния размер освещенной части Луны, наоборот, будет постепенно уменьшаться, вплоть до следующего новолуния, когда она опять окажется полностью невидимой.

Для практических целей часто пользуются периодом повторения лунных фаз (например, от новолуния до новолуния). Этот период времени, называемый синодическим месяцем, составляет в среднем около 29,5 средних солнечных суток. Периодическую смену фаз Луны люди и использовали как вторую меру времени (после суток — периода оборота Земли вокруг своей оси), а именно месяц.

В своем видимом суточном движении по небесной сфере любое небесное тело оказывается в высшей или низшей точке своего пути. Эти моменты называются кульминациями — соответственно верхней и нижней (про небесное тело говорят, что оно кульминирует). В момент кульминации светило пересекает небесный меридиан — большой круг небесной сферы ZPVQZ'P'WQ' (рис. 1), плоскость которого проходит через ось мира РР' и отвесную линию.

Луна в течение месяца кульминирует в разные часы. В новолуние это происходит в 12 часов, в первой четверти — около 18 часов, в полнолуние — в 0 часов, а в последней четверти — в 6 часов.

 

§ 4. Тропический год

Для измерения малых и больших промежутков времени пользуются естественными единицами времени, которые связаны с основными астрономическими явлениями. Малые промежутки времени — сутки, час, минута, секунда — связаны с вращением Земли вокруг своей оси, а большие — с обращением Земли вокруг Солнца. В основе счета больших промежутков времени лежит тропический год — промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра диска Солнца через точку весеннего равноденствия.

Из астрономических наблюдений установлено, что тропический год равняется 365 дням 5 часам 48 минутам 46 секундам. Продолжительность его не остается постоянной, но ее изменение весьма незначительно: за несколько тысячелетий всего лишь па единицы секунд.

Непостоянна и скорость движения Земли по орбите. Одну половину своего пути, с 21 марта по 23 сентября (летнее «полугодие»), Земля проходит за 186, а вторую, с 23 сентября по 21 марта (зимнее. «полугодие»), за 179 дней .

Повторяющееся ежегодно движение нашей планеты вокруг Солнца называется годичным движением Земли; его следствием и является смена времен года.

Так, например, в северном полушарии астрономическое лето наступает 21 или 22 июня — в день летнего солнцестояния, когда восход и заход Солнца на горизонте и его высота в полдень почти не меняются в течение нескольких дней, близких к этой дате; в это время продолжительность дня самая большая в году. Астрономическая зима наступает 22 или 23 декабря; продолжительность дня наименьшая в году. В южном полушарии — наоборот: 21–22 июня наступает астрономическая зима, а 22–23 декабря — лето.

 

§ 5. Звездные сутки и звездное время

При решении астрономических задач пользуются звездными сутками. Звездные сутки — это промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями на одном и том же географическом меридиане одной и той же звезды или точки весеннего равноденствия. Звездные сутки делятся на 24 звездных часа, каждый час — на 60 звездных минут, а каждая минута — на 60 звездных секунд. Из звездных суток складывается звездный год. Тропический год короче звездного — истинного периода обращения Земли вокруг Солнца — на 1224 секунды, или на 20,4 минуты. За начало звездных суток для точек каждого меридиана принимают момент верхней кульминации точки весеннего равноденствия.

Самой близкой звездой к северному полюсу мира является сравнительно яркая Полярная звезда из созвездия Малой Медведицы, которая для невооруженного глаза кажется всегда находящейся на одном месте и почти точно над точкой севера, а все остальные звезды описывают вокруг Полярной (точнее, вокруг полюса мира) круги разного радиуса. Чем дальше удалена звезда от полюса мира, тем больше описываемый ею круг. Звезды, находящиеся на небесном экваторе, описывают самые большие круги. Для измерения звездного времени пользуются звездными часами, находящимися в астрономических обсерваториях и отрегулированных так, что они ежесуточно уходят вперед против обыкновенных часов да 3 минуты 56 секунд (см. с. 18).

 

§ 6. Истинное солнечное и среднее солнечное (гражданское) время. Уравнение времени

Промежуток времени между двумя последовательными одноименными (верхними или нижними) — кульминациями центра солнечного диска называется истинными солнечными сутками. Пользоваться этой, единицей времени неудобно по двум причинам. Видимое движение Солнца происходит не по небесному экватору, а по эклиптике, наклоненной к нему на 23°27′, и это движение неравномерно, так как орбита Земли имеет эллиптическую форму, из-за чего скорость ее движения в разное время года неодинакова. Поэтому продолжительность истинных солнечных суток ото дня ко дню несколько меняется.

В практической жизни (в науке, технике и производстве) за основную единицу измерения времени принимают средние солнечные сутки.

При установлении продолжительности средних солнечных суток вместо центра истинного Солнца пользуются точкой, которая равномерно перемещается по небесному экватору, совершая полный оборот в течение года. Такую воображаемую точку называют средним солнцем. За средние солнечные сутки принимают промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями среднего солнца; их длина всегда одинакова и равна 24 средним часам, составляя приблизительно 1/365,24 часть года. Солнце — одна из самых обычных звезд, составляющих нашу Галактику. Ее отличие от всех остальных звезд состоит в том, что она измеримо ближе к нам. Поэтому из-за движения Земли за одни сутки Солнце смещается на фоне остальных, «неподвижных» звезд, и Земле нужно еще довернуться, чтобы Солнце «пришло» на тот же самый меридиан. Вследствие этого средние солнечные сутки длиннее звездных на 3 минуты 56 секунд!(звезда возвращается на тот же меридиан раньше Солнца). Так же, как и в звездных сутках, каждый час средних солнечных суток делится на 60 минут, а минута — на 60 секунд.

До 1956 г. значение секунды принималось равным 1:86 400 части средних солнечных суток, определяемых по вращению Земли вокруг своей оси. Для более точного определения секунды в 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам утвердила рекомендованную IX конгрессом MAC в 1955 г. ее значение как 1:315 569 25,9747 часть тропического года, каким он был на начало 1900 г. Такая секунда была названа эфемеридной; она определяется с погрешностью до (2–5) · 10- 9 . За начало средних солнечных суток принимают момент нижней кульминаций среднего солнца. Такой счет времени называют гражданским временем.

В СССР гражданским временем в народном хозяйстве пользуются с 1919 г., а в астрономии — с 1925 г. Часы, которыми мы пользуемся, отрегулированы не по истинному, а по среднему солнечному времени. Так как скорость среднего солнца одинакова и через меридиан оно проходит раньше или позднее истинного Солнца, то, следовательно, средние сутки могут наступать раньше или позже истинных.

Рис. 4. График уравнения времени

Разница между истинным и средним солнечным временем η называется уравнением времени. Следовательно, в любой момент среднее солнечное время T m равно истинному солнечному времени T o плюс уравнение времени η , т. е.

T m = T o + η,

где η имеет положительное значение, когда истинное Солнце находится на эклиптике впереди среднего, и отрицательное — когда среднее солнце находится впереди истинного. (Знаком Θ в астрономии обозначается Солнце.)

На рис. 4 приведен график изменения уравнения времени в течение года через полмесяца. Уравнение времени бывает равно нулю около 15 апреля, 14 июня, 31 августа и 25 декабря, когда истинное солнечное время почти совпадает со средним солнечным; в эти дни часы, установленные по среднему солнечному времени, будут показывать в полдень 12 часов. Наибольшее (по абсолютной величине) отрицательное значение уравнения времени (см. рис. 4), η = — 16,5 минуты, бывает около 4 ноября, а наибольшее положительное, η = + 14,3 минуты, — 12 февраля.

 

§ 7. Местное и всемирное время

Из определения среднего солнечного времени следует, что оно относится к тому месту, где производятся наблюдения. Следовательно, среднее солнечное время имеет свое собственное значение для каждого меридиана на Земле и поэтому его называют еще местным средним временем .

Для любой точки одного и того же меридиана местное время сохраняет постоянное значение, но с изменением долготы места наблюдений меняется и местное среднее время. Когда в Москве полдень, то на противоположной стороне земного шара, т. е. на 180° к западу или к востоку от Москвы, в этот момент будет полночь. В течение одного часа небесная сфера в своем видимом движении поворачивается на 1/24 часть ее полного оборота, что в угловых единицах соответствует 360°: 24 = 15°. Поэтому два пункта на Земле, имеющие разность долгот в 15°, будут иметь местное время, отличающееся на 1 час. Если от первоначального места наблюдения передвинуться по долготе, например, на 30° (т. е. на два часа) к востоку или к западу, то в первом случае Солнце, очевидно, пройдет через меридиан нового места наблюдения на два часа раньше, а во втором случае, наоборот, на два часа позднее, чем в первоначальном пункте. Следовательно, по разности показаний часов, идущих по местному времени в разных пунктах Земли, можно судить о разности долгот этих пунктов.

В соответствии с международным соглашением (Рим, 1883 г.) за начальный меридиан для счета географических долгот на нашей планете принят Гринвичский меридиан с долготой, равной 0°00′00″, а местное гринвичское время, отсчитываемое от полуночи, условились называть всемирным или мировым временем (T o ). Поэтому, когда в Гринвиче (около Лондона) наступает полночь, т. е. 00 ч 00 мин 00 с среднего местного времени, местное среднее время любого пункта на нашей планете будет равно долготе этого пункта, выраженной в часовой мере. Другими словами, разность долгот двух пунктов равна разности местных времен в этих пунктах в один и тот же момент. На этом и основано измерение долготы.

 

§ 8. Поясное время. Декретное время

Наличие в различных пунктах, лежащих на разных меридианах, своего местного времени приводило ко многим неудобствам.

В 1878 г. канадский инженер С. Флеминг предложил так называемое поясное время (Т п ), которое в 1884 г. было принято на Международном астрономическом конгрессе. По идее С. Флеминга вся поверхность земного шара условно разделяется меридианами на 24 часовых пояса протяженностью каждый в 15° (1 час) по долготе. Во всех точках каждого часового пояса устанавливается время, соответствующее среднему меридиану данного пояса.

Каждому из 24 часовых поясов присваивается соответствующий номер от 0 (нулевого) до 23-го. За нулевой принят пояс, средним меридианом которого является Гринвичский, от которого нумерация поясов ведется с запада на восток. Средний меридиан первого пояса находится к востоку от Гринвичского меридиана на 15°, или на 1 час по времени; средний меридиан второго пояса имеет восточную долготу, равную 30°, а его местное время отличается от всемирного (гринвичского) на 2 часа и т. д. Таким образом, номер каждого часового пояса показывает, на сколько целых часов время данного пояса отличается от всемирного (опережает его); при этом минуты и секунды во всех поясах остаются одинаковыми. Следовательно, поясное время при переходе из одного пояса в смежный изменяется скачком на 1 час. Если обозначить номер пояса через n, то поясное время равняется мировому T o плюс n, т. е.

T n = T o + n.

Поясному времени некоторых часовых поясов присвоены особые названия. Так, например, время нулевого пояса называют западно-европейским, первого пояса — средне-европейским, второго пояса — восточно-европейским.

Впервые поясное время было введено в 1883 г. в Канаде и в США; в начале XX в. им стали пользоваться в некоторых европейских государствах.

В нашей стране на поясное время впервые перешли с 1 июля 1919 г. в соответствии с Декретом СНК РСФСР от 8 февраля 1918 г., и вначале им пользовались лишь для целей судоходства.

На территорию СССР приходится 11 часовых поясов , со 2-го по 12-й; при этом Москва отнесена ко второму часовому поясу, хотя только небольшая западная часть города расположена во втором поясе, а большая его часть лежит к востоку от меридиана, разделяющего второй и третий пояса. Таким образом, получилось, что местное время в Москве на полчаса впереди поясного — московского времени. Вообще же границы часовых поясов проводятся по границам административных единиц — областей, краев, республик.

В нашей стране вначале временем второго пояса пользовались только на железных дорогах и телеграфе. Постановлением СНК СССР от 17 января 1924 г. поясное время было введено повсеместно на всей территории СССР.

В целях лучшего использования естественного света, т. е. симметричного расположения рабочего дня относительно полдня, и по некоторым экономическим соображениям летом во многих странах мира часы переводят вперед относительно поясного времени на один и больше часов, устанавливая этим так называемое летнее время.

Так, например, поступили во Франции в апреле 1916 г., а затем этому последовали и некоторые другие страны.

B нашей стране летнее время также вводилось неоднократно. В последний раз это было 16 июня 1930 г., когда в соответствии с Декретом СНК СССР стрелки часов во всех поясах страны были передвинуты против поясного времени вперед на один час. Однако впоследствии стрелки назад не переводились, и с тех пор такое время, отличающееся от поясного на один час, у нас называется декретным временем, и оно действовало круглый год до 1 апреля 1981 г. Однако по решению Государственной комиссии единого времени и эталонных частот СССР часть областей СССР не вводила у себя декретное время, оставаясь жить по одному времени с Москвой. В результате этого автономные республики Дагестанская, Кабардино-Балкарская, Калмыцкая, Коми, Марийская, Мордовская, Северо-Осетинская, Татарская, Чечено-Ингушская, Чувашская, Краснодарский и Ставропольский края и области Архангельская, Владимирская, Вологодская, Воронежская, Горьковская, Ивановская, Костромская, Липецкая, Пензенская, Ростовская, Рязанская, Тамбовская, Тюменская, Ярославская, а также Ненецкий и Эвенкийский автономные округа и Хатангский район Таймырского автономного округа продолжали жить по декретному времени 2-го пояса (по так называемому московскому времени) в течение всего года, хотя, например, Коми АССР расположена в 4-м часовом поясе, т. е. отставала от своего местного времени на два часа.

Все это приводило к тому, что в электросеть страны одновременно включалось несколько крупнейших промышленных районов, что приводило к колоссальному возрастанию нагрузок на электросистему в часы пик.

В последние годы произошли значительные перемены в экономике Севера, Дальнего Востока, Сибири и Казахстана. В этих регионах весьма заметно увеличилось население, появились новые города и мощные территориально-производственные комплексы, что позволило создать крупные промышленные центры, и если прежде на карте часовых поясов, например, граница между шестым и седьмым часовыми поясами (Восточная Сибирь) была проведена по прямой (по меридиану) и делила Эвенкийский автономный округ на две части, то это вызвало много неудобств. Для устранения этого недостатка с 1 октября в 1981 г. на карте СССР были установлены новые границы часовых поясов (рис. 5; различными линиями обозначены: 1 — границы часовых поясов, введенные в 1981 г., 2 — границы, существовавшие до 01.10.81, 3 — меридианы). Кроме того, в соответствии с этим на исходе суток 1 апреля 1981 г., после того как Кремлевские куранты, как и всегда, отсчитали 12 ударов, по радио прозвучало объявление, что в это время в столице нашей Родины Москве час ночи. После этого объявления стрелки всех часов нашей страны были переведены ровно на один час вперед, и был осуществлен переход к летнему времени. Однако 1 октября 1981 г. стрелки часов в обратную сторону были переведены не везде. Это позволило упорядочить времяисчисление в пределах всех часовых поясов и восстановить счет поясного времени на всей территории СССР.

Сейчас в СССР каждый год в последнее воскресенье марта стрелки часов переводятся на один час вперед, а в последнее воскресенье сентября па один час назад, т. е. регулярно осуществляется переход от декретного (зимнего) времени к летнему и наоборот.

Смысл введения летнего времени заключается в том, чтобы «выкроить» дополнительный час в светлое время суток и таким образом более рационально использовать утренний свет. По подсчетам специалистов один «летний» час в нашей огромной стране с ее мощной промышленностью дает экономию более двух миллиардов киловатт-часов ежегодно, что позволит обеспечить электроэнергией несколько миллионов квартир. Декретное же и летнее время вместе позволяют сэкономить примерно 7 миллиардов киловатт-часов в год.

По заключению врачей, основанному на специально проведенных исследованиях перевод стрелки часов вперед на самочувствие людей не оказывает влияния. Наоборот, «лишний час» дневного света сокращает так называемое «световое голодание», в частности меньше нагрузок выпадает на зрение. Переход с летнего времени на зимнее также никаких неудобств в повседневную жизнь людей не вносит. Что же касается железнодорожного транспорта, междугородной телефонной и телеграфной связей, то они работают по московскому времени на всей территории СССР.

Рис. 5. Часовые пояса на территории СССР

 

§ 9. Линия перемены дат

В каждой точке земного шара новое календарное число, иначе календарная дата, начинается с полуночи. А так как в разных местах нашей планеты полночь наступает в разное время, то в одних пунктах новая календарная дата наступает раньше, а в других позднее. Такое положение, в особенности при кругосветных путешествиях, прежде часто приводило к недоразумениям, выражавшимся в «потере» или «выигрыше» целых суток.

Так, например, моряки флотилии Фернандо Магеллана (ок. 1480–1521), возвращаясь в 1522 г. из Кругосветного путешествия в Испанию с востока и остановившись в бухте Сантьяго, обнаружили расхождение в один день между своим счетом дней, который они тщательно вели в корабельном журнале) и тем счетом, который вели местные жители, и должны были принести церковное покаяние за нарушение дат религиозных праздников. Секрет такой «потери» заключается в том, что они совершали кругосветное путешествие в направлении, противоположном вращению Земли вокруг своей оси. Двигаясь с востока на запад, при возвращении в исходный пункт путешественники пробыли в пути на один день меньше (т. е. увидели на один солнечный восход меньше), чем прошло дней в исходном пункте. (Если совершать кругосветное путешествие с запада на восток, то для путешественников пройдет на один день больше, чем в исходном пункте. Русские землепроходцы, открывшие и освоившие западное побережье Северной Америки, встретившись с местными жителями, заселявшими страну с востока, отмечали воскресенье в тот день, когда у местных жителей была суббота.

Меридиан, долгота которого равна 180°, или 12 ч, является на Земле границей между западным и восточным полушариями. Если от Гринвичского меридиана одно судно отправится на восток, а другое на запад, то на первом из них при пересечении меридиана с долготою в 180° время окажется на 12 часов впереди гринвичского, а на втором — на 12 часов позади гринвичского.

Рис. 6. Линия перемены дат

Чтобы избежать путаницы в числах месяца, по международному соглашению была установлена линия перемены дат, которая в большей части проходит по меридиану с долготой 180° (12 часов). Здесь и начинается раньше всего новая календарная дата (число месяца). На рис. 6 показана часть линии перемены дат.

Команда судна, пересекающего линию перемены дат с запада на восток, должна один и тот же день считать дважды, чтобы не получить выигрыша в числе суток, и наоборот, при пересечении этой линии с востока на запад, необходимо пропускать один день, чтобы не получить при этом потери дня. С этим связана задача, сформулированная Я. И. Перельманом , «Сколько пятниц в феврале?» Для команды судна, курсирующего, например, между Чукоткой и Аляской, в феврале високосного года может оказаться десять пятниц, если оно проходит линию перемены дат в полночь с пятницы на субботу с запада на восток, и ни одной пятницы, если судно проходит эту линию в полночь с четверга на пятницу курсом на запад.

 

§ 10. Измерение времени в древности

История развития часов — средств для измерения времени — одна из интереснейших страниц борьбы человеческого гения за понимание и овладение силами природы.

Первыми часами было Солнце. Чем выше оно поднималось на небосклоне, тем ближе к полудню, а чем ниже спускалось к горизонту, тем ближе к вечеру, и вначале в каждых сутках люди определяли только четыре «часа»: утро, полдень, вечер и ночь.

Рис. 7. Гномон

Солнечные часы. Первыми приборами для измерения времени были солнечные часы. Люди давно заметили, что самые длинные тени от предметов, освещенных Солнцем, бывают утром, к полудню они укорачиваются, а к вечеру вновь удлиняются. Заметили они также, что тени в течение дня меняют не только размеры, но и направление. Это явление и было использовано для создания простейших солнечных часов — гномона . Циферблатом таких часов служит ровная горизонтальная площадка, на которой вертикально укреплен шест (стержень, пластинка), отбрасывающий тень (рис. 7). Утром тень от гномона обращена к западу, в полдень в нашем северном полушарии — к северу, а вечером — к востоку. По положению тени и определяется истинное солнечное время . Однако тень от гномона в таких часах описывает в течение дня не окружность, а более сложную кривую, которая не остается постоянной не только в разные месяцы года, но меняется ото дня ко дню.

Для избавления солнечных часов от этого недостатка циферблат их стали делать из нескольких линий с делениями, каждая из которых предназначалась для определенного месяца года. Так, например, древнегреческий астроном Аристарх Самосский (конец IV — первая половина III в. до н. э.) для своих солнечных часов выполнил циферблат в форме чаши с прочерченной на ее внутренней поверхности сетью линий, а часы древнегреческого астронома Евдокса (ок. 408 — ок. 355 гг. до н. з.) имели на плоском циферблате очень сложную сеть линий, получивших название «арахнеа», что означает «паук».

Рис. 8. Экваториальные солнечные часы

В дальнейшем астрономы поняли, что для повышения точности солнечных часов их указатель следует направить на полюс мира, т. е. к той точке небесного свода, которая при вращении Земли кажется неподвижной. Если при этом плоскость циферблата расположить параллельно плоскости небесного экватора, т. е. перпендикулярно к стержню, то конец тени стержня станет описывать окружность. Скорость движения тени будет равномерной, и поэтому на таком циферблате расстояния по окружности между часовыми метками (штрихами) окажутся равными, и их можно определить из расчета 360° = 24 ч. Так были созданы экваториальные солнечные часы, в которых доска с циферблатом устанавливалась наклонно к горизонту под углом α = 90° — φ, где φ — географическая широта места установки часов. На них деления нанесены на обеих сторонах циферблата (сверху и снизу), а указатель проткнут насквозь (рис. 8). Так, например, при изготовлении экваториальных солнечных часов для широты φ = 55°47′ угол наклона циферблата должен быть α = 34°13′. В таких часах в течение одной части года (в северном полушарии с марта по сентябрь) тень от стержня падает на циферблат сверху, а в течение другой — снизу, и поэтому часы пригодны для всех дней года. Однако отсчет времени, когда тень падает снизу, затруднителен.

Для устранения этого недостатка солнечные часы стали делать с горизонтально расположенным циферблатом с делениями, нанесенными из расчета tg x = tg t sin φ, где x — угол при центре циферблата между полуденной линией (линией «север — юг») и данным делением, t = T o — 12 ч — часовой угол Солнца, а φ — географическая широта местонахождения часов. На таком циферблате линия, проходящая через штрихи, соответствующие 6 и 18 часам, будет перпендикулярна к полуденной линии. Указателем в таких часах служит треугольник (рис. 9) с острым углом, равным широте данной местности φ.

Рис. 9. Солнечные часы с горизонтальным циферблатом

Устанавливался он так, чтобы его плоскость была перпендикулярна к плоскости циферблата и совпадала с направлением север — юг, В таких часах скорость перемещения тени от треугольника неравномерна, а поэтому углы на циферблате, соответствующие часовым промежуткам времени, являются неравными.

В древности солнечные часы имели широкое распространение. В Египте за гномон солнечных часов принимали высокие обелиски. Паломники Индии пользовались посохами с вделанными в них миниатюрными солнечными часами.

В 10 г. до н. э. по распоряжению императора Августа (63 г. до н. э. — 14 г. н. э.) в честь победы над Египтом были созданы в Риме большие солнечные часы, гномоном для которых являлся гранитный обелиск высотой около 22 м и массой 250 т. На циферблате этих часов размером 170 на 80 м тень обелиска падала на 12 секторов со знаками зодиака (рис. 10); по часам такого типа определяли не только время суток, но и дату и сезон года .

Зодиаком в Древней Греции называли пояс на небосводе, включающий 12 созвездий, расположенных вдоль эклиптики. В глубокой древности пояс зодиака делили на части по 30°; они имели названия тех созвездий, по которым проходила эклиптика. В каждой такой части — знаке зодиака — Солнце при своем годичном движении находилось в течение одного месяца: в знаке Водолея — в январе — феврале, в знаке Рыб — в феврале — марте, в знаке Овна — в марте — апреле, в знаке Тельца — в апреле — мае, в знаке Близнецов — в мае — июне, в знаке Рака — в июне — июле, в знаке Льва — в июле — августе, в знаке Девы — в августе — сентябре, в знаке Весов — в сентябре — октябре, в знаке Скорпиона — в октябре — ноябре, в знаке Стрельца — в ноябре — декабре, в знаке Козерога — в декабре — январе. За время с начала нашей эры точка весеннего равноденствия вследствие прецессии сместилась почти на 30°, и Солнце в декабре — январе проходит по созвездию Стрельца, в январе — феврале — по созвездию Козерога и т. д., но знаки зодиака остаются прежними. Сейчас они практического значения не имеют, в древности же применялись для составления гороскопов.

Рис. 20. Знаки зодиака

В 1278 китайский император Кошу-Кинг, стремясь повысить точность солнечных часов, построил в Пекине гномон, указатель которого по высоте был равен 40 ступеням. В Самарканде узбекский астроном Улугбек (1394–1449), внук известного завоевателя Тамерлана (1336–1405), стремясь увеличить точность определения времени по солнечным часам, воздвиг в 1430 г. гномон, стержень которого достигал высоты в 175 ступеней (около 50 м).

Известны солнечные часы, у которых полдень отмечался трезвоном. В других часах с помощью соответственно установленного и направленного зажигательного стекла солнечный луч управлял пушкой, заставляя ее стрелять в определенное время.

Солнечные часы не требовали завода, они не останавливались и даже «шли» правильнее, чем некоторые нынешние часы, но с двумя существенными оговорками: только в дневное время и в безоблачную погоду. Их продолжали строить вплоть до XVII и даже XVIII в.

Солнечные часы, как стационарные, так и переносные, длительное время широко использовались в общественной практике различными народами нашей страны. Стационарные часы изготовлялись из камня (преимущественно), реже из металла и дерева и, как правило, больших размеров, что позволяло повысить их точность и видеть их на значительном расстоянии. Многие из них сохранились не только в музеях, но и на месте первоначальной их установки.

Переносные солнечные часы, отличающиеся сравнительно небольшими размерами, чаще всего изготовлялись из металла (латуни, бронзы, серебра), дорогих сортов дерева и даже из слоновой кости или черепашьего панциря. Для ориентирования по сторонам света их, как правило, снабжали магнитной стрелкой.

До недавнего времени появление на Руси первых солнечных часов относили к XV в. Однако при ремонте в г. Чернигове Спасо-Преображенского собора, построенного в 1031–1036 гг., был обнаружен декор, неглубокие ниши которого со своеобразным орнаментом представляли, как установил историк Г. И. Петраш, элементы уникальных солнечных часов цилиндрической формы.

Из сохранившихся документов известно, что в 1614 г. царь Михаил Федорович приобрел у московского купца солнечные часы, а позднее в XVII в. «часы солнечные писаны красками» были установлены в дворцовом комплексе Измайлово (под Москвой). Сохранились солнечные часы и в селе Коломенском (подмосковная усадьба русских царей), установленные примерно в то же время. В начале XVIII в. пользовались солнечными часами, укрепленными на колокольне собора Святогорского монастыря, но время их установки не известно.

Наши соотечественники, ходившие по северным морям, использовали так называемые «матки», представляющие подобие переносных солнечных часов, снабженных компасом, что позволяло ориентироваться на море. Свидетельством широкого использования нашими моряками солнечных часов различного устройства являются найденные советскими учеными в 1940 г. па северном берегу Таймырского полуострова шесть солнечных часов, оставленных там в 1617 г. русской торгово-промышленной экспедицией.

В Ленинградском музее Арктики и Антарктики хранятся трое солнечных часов, обнаруженных при раскопках в городе Мангазее в Сибири. В документе, впервые опубликованном М. И. Беляевым в 1952 г., отмечается, что в «росписи товарам», перевозившимся «вниз по Лене и морем на Индигирку реку и на Колыму и в иные сторонние реки», упомянуты «тринадцать маток в костях».

Среди имущества, оставленного известным деятелем просвещения Феофаном Прокоповичем (1681–1736), обнаружено несколько солнечных часов, которыми он пользовался на своей обсерватории недалеко от Петергофа (ныне Петродворец), и на обсерватории Л. Д. Меньшикова (1673–1729), производя астрономические наблюдения.

Большое внимание солнечным часам уделяли Петр I (1672–1725) и государственный деятель Я. В. Брюс (1670–1735); они лично изготовили несколько часов, которыми пользовались в астрономической обсерватории, находившейся между Петергофом и Ораниенбаумом (ныне Ломоносов), и в обсерватории князя А. Д. Меньшикова они же и организовали подготовку часовых мастеров. Недавно реставрированы солнечные часы, установленные в свое время на здании бывшего кадетского корпуса (на Васильевском острове в Ленинграде), построенном в 1738–1753 гг. Сохранились до нашего времени и два мраморных верстовых столба (бывших Царскосельской и Петергофской дорог) с солнечными часами, представляющими квадратные мраморные плиты с часовыми шкалами и гномоном, а в г. Пушкине (под Ленинградом) находятся и теперь обелиски с солнечными часами. Более совершенные солнечные часы, учитывающие изменение высоты Солнца в течение дня, демонстрировались в 1879 г. на Совете Московского университета известным этнографом Е. И. Якушиным (1826–1905), полученные им из Ярославской губернии (см. книгу «Солнечные часы и календарные системы народов СССР»). До 40-х годов нашего века сохранялось несколько солнечных часов, установленных в разное время в парках Ленинграда и его окрестностей. Немало солнечных часов было сооружено в XVII–XVIII вв. в разных городах, селах, деревнях нашей страны, особенно в Сибири и северных районах. Оригинальные солнечные часы на тумбе были построены в 1833 г. в г, Таганроге перед лестницей, ведущей к морю; они сохранились до наших дней. Много их было в Москве и ее окрестностях. Так, например, часы сохранились на зданиях Историко-архивного института, Новодевичьего монастыря (построен в 1525 г.), в музее-усадьбе Архангельское… На территории дома-музея отца русской авиации Н. Е. Жуковского (1847–1921) в деревне Глухово Владимирской области сохранилась каменная тумба с солнечными часами, которыми он пользовался до 1919 г.

В 1795 г. князь Г. А. Потемкин (1739–1791) основал в местечке Дубровке в Белоруссии фабрику по изготовлению солнечных часов, переведенную в том же году в село Купавна под Москвой; в ней из крепостных готовились мастера солнечных часов.

Самые последние солнечные часы в нашей стране были построены в 1947 г. к 800-летию Москвы на площадке Московского планетария. Часы показывают московское время с мая по сентябрь.

В связи с 750-летием города Шяуляй (ЛитССР) в нем создается архитектурно-скульптурный ансамбль — триада «Время — Солнце — Стрелок», отмеченный Золотой медалью Академии художеств СССР, разработанный А. Черняускасом, Р. Юрелой, А. Вишнюнасом и С. Кузмой. Центральная часть ансамбля — площадь, вымощенная брусчаткой и являющаяся циферблатом солнечных часов с числами, 12, 3 и 6, символизирующими год основания города (1236). Стрелкой часов служит железобетонная 18-метровая колонна с позолоченной фигурой стрелка.

Интерес к солнечным часам проявляется в разных странах и в наше время. Так, например, в ГДР насчитывается 1150 солнечных часов; из них около 500 таких «хронометров» используются и теперь, а другие сохраняются как культурно-исторические памятники. В Чехословацкой Социалистической Республике сохранилось несколько десятков часов-памятников; они несли свою службу до конца XVI в., а некоторые используются и сейчас. К последним относятся часы на фасаде Шварценбергского дворца, в саду бывшего Страговского монастыря.

Из-за отсутствия электроэнергии во время блокады Ленинграда в 1941–1944 гг. по инициативе В. И. Прянишникова были установлены солнечные часы на краю газона у Большого проспекта и Девятой линии на Васильевском острове. Ими пользовались до окончания Великой Отечественной войны.

В полдень солнечного дня и теперь в Ленинграде можно проверить часы на участке улицы Герцена от арки Главного Штаба до Невского проспекта, так как этот участок улицы расположен точно по полуденной линии (см. в книге «Солнечные часы…»).

Рис. 11. Песочные часы

Песочные часы. В дальнейшем были изобретены песочные часы. Ими можно было пользоваться в любое время суток и независимо от состояния погоды. Их чаще делали в виде двух воронкообразных стеклянных сосудов, поставленных один на другой (рис. 11). Верхний заполнялся песком до определенного уровня. Продолжительность высыпания песка в нижний сосуд и служила мерой времени. Такие часы делали не только из двух, но и из большего числа сосудов. Так, например, в одних часах, состоявших из четырех сосудов, первый сосуд опоражнивался за 15, второй — за 30, третий — за 45 минут, а четвертый — за 1 час. Затем сосуды поворачивались специально приставленным к ним человеком и вновь отсчитывали время, а обслуживающее их лицо отмечало прошедшие часы.

Песочные часы широко использовались на кораблях — так называемые «корабельные склянки», которые служили морякам для установления времени смены вахт и отдыха. В XIII в. сыпучую массу для песочных часов приготовляли из смеси песка и мраморной пыли, прокипяченной с вином и лимонным соком, повторяя эту операцию до десяти раз и снимая при этом появляющуюся накипь. Такая смесь сыпучего материала позволяла несколько увеличить точность определения времени. Теперь песочные часы широко используются преимущественно в медицинской практике.

Рис. 12. Огненные часы

Огненные часы. Более удобными и не требующими постоянного надзора были огненные часы, имевшие широкое распространение.

Одни из огненных часов, которыми пользовались рудокопы древнего мира, представляли собой глиняный сосуд с таким количеством масла, которого хватало па 10 часов горения светильника. С выгоранием масла в сосуде рудокоп заканчивал свою работу в шахте.

В Китае для огненных часов из специальных сортов дерева, растертого в порошок, вместе с благовониями приготовляли тесто, из которого делали палочки разной формы или чаще длинные, в несколько метров спирали (рис. 12). Такие палочки (спирали) могли гореть месяцами, не требуя обслуживающего персонала.

Известны огненные часы, представляющие одновременно и будильник (рис. 13). Для таких часов, а они впервые появились в Китае, к спирали или палочкам в определенных местах подвешивались металлические шарики, которые при сгорании спирали (палочки) падали в фарфоровую вазу, производя громкий звон.

Европейский вариант огненных часов, которыми особенно часто пользовались в монастырях, представлял собой свечи, на которых наносились метки. Сгорание отрезка свечи между метками соответствовало определенному промежутку времени.

Однако точность огненных часов, независимо от их конструкции, была весьма низка и во многом зависела от состояния окружающей среды — доступа свежего воздуха, ветра и других факторов.

Рис. 13. Огненные часы-будильник

Водяные часы. Более совершенными являлись водяные часы, которые в отличие от огненных не требовали систематического возобновления. Водяные часы были известны и широко использовались в Древнем Египте, Иудее, Вавилоне, Китае. В Греции их называли «клепсидрами» («воровками воды»).

Первые водяные часы представляли сосуд с отверстием, из которого вода вытекала за определенный промежуток времени. Так, например, в Африке, где ощущался недостаток воды, человек, ведавший ее распределением («укиль-эль-ма»), пуская воду на поле крестьянина, одновременно заполнял и сосуд. По истечении воды из сосуда прекращалась подача воды на поле крестьянина; ее пускали на поля другого земледельца.

В последующем создавались водяные часы самой различной конструкции, и определение времени по таким часам производилось по скорости вытекания воды из одного сосуда в другой. Сосуды имели метки, которыми пользовались для отсчета промежутков времени. Клепсидры использовали не только в быту (особенно ночью), но и для регламентации времени выступления ораторов в общественных собраниях и судах, при разводе караулов и в других случаях.

Точность определения времени по солнечным, песочным, огненным и водяным часам не превышала нескольких минут и даже десятков минут в сутки, чего, впрочем, было достаточно для экономических и общественных запросов того времени.

Своеобразные ручные «водяные» часы с высокой точностью хода созданы в наше время в Техасском университете (США). Источником энергии для них является подсоленная вода. Один раз в неделю несколько капель воды пускаются в специальное отверстие. Рекламируется безотказная работа часов в течение десяти лет, если вода будет в часах постоянно.

 

§ 11. Механические часы

По мере развития производительных сил, роста городов повышались требования к приборам для измерения времени, с помощью которых можно было бы регулировать хозяйственную, культурную и научную деятельность не только городов, но и целых стран. Для решения этой задачи в конце XI — начале XII вв. были изобретены механические часы с колесами и гирями, ознаменовавшие собой целую эпоху. К. Маркс писал Ф. Энгельсу 26 января 1863 г.: «Часы — это первый автомат, употребленный для практических целей. На их основе развилась вся теория производства равномерного движения» . На создание механических часов в современном понимании было затрачено огромное количество энергии, знаний, остроумия и искусства.

Изобретение чисто механических часов, первое упоминание о которых относится к византийским источникам конца VI в. н. э., некоторые авторы приписывают Пацификусу из Вероны (IX в.), а другие — папе Сильвестру II (X в.) (в прошлом монаху Герберту), который якобы сделал башенные часы с гирями для г. Магдебурга (ныне в ГДР) . Лишь спустя четыре столетия появились часы, в которых вращение колес осуществлялось с помощью шпинделя — валика, вращающегося под действием подвешенного к нему груза. Эти часы до XVI в. имели только часовую стрелку, а точность их хода не превышала четверти часа в сутки. Они уже имели в основном все узлы современных настенных часов.

Оригинальные гиревые шпиндельные часы-куранты с движущимися фигурами были установлены в 1354 г. в Страсбурге (Франция) на здании собора. Они имели указатели среднего солнечного и звездного времени, вечный календарь с праздниками, показывали время восхода и захода Солнца, фазы Лупы и затмения. Известны часы, установленные в XII в. на 97-метровой колокольне собора святого Ромбо в Брюсселе. Они связаны автоматически с системой знаменитых 49 колоколов с «малиновым» звоном. В Стокгольме каждый район города имеет свои куранты.

Однако весьма заметный шаг вперед в создании механических часов сделал Галилео Галилей (1564–1642), открывший явление изохронности маятника при малых колебаниях, т. е. независимости периода колебаний от амплитуды. Это послужило ему основанием для предложения в 1640 г. конструкции маятниковых часов, в которых колебания маятника и их счет производились автоматически. Эта конструкция осуществлена не была .

Изобретателем современных маятниковых часов принято считать физика Христиана Гюйгенса (1629–1695), предложившего их в 1657 г. и усовершенствовавшего в 1673 и в 1675 гг. Гюйгенс применил вместо шпиндельного устройства баланс, что позволило значительно увеличить точность хода часов.

Большой известностью пользуются часы, установленные на башне ратуши на Староместской площади в Праге. Два их циферблата, расписанных выдающимся чешским художником И. Манесом, украшены знаками зодиака и движущимися фигурами. Их создал, как утверждает легенда, знаменитый астроном и математик Ганус из Ружи. Чтобы нигде не было часов красивее этого чудесного творения, их создателя якобы ослепили.

Весьма оригинальны башенные часы в г. Шумене (Болгария) с молоточками и двумя колоколами, издающими бой 144 раза в сутки (каждые 10 минут!). На мраморной плите у основания башни часть древней турецкой надписи гласит: «На этих часах Венера будет маятником, Вселенная — колесом, а божье Солнце — звонком…».

Башенные часы в г. Бернбурге (ГДР), установленные в 1875 г. на местной ратуше, имеют 23 циферблата, по которым и теперь можно определить точное время многих столиц мира, расположение планет Солнечной системы, а одна из стрелок, указывающая дату, совершает полный оборот за четыре года.

На одной из башен близ Сан-Франциско установлены часы, которые каждый час издают звук, напоминающий мычание коровы, а в полдень и в полночь слышится мычание целого стада. Одни из самых больших часов в Европе недавно установлены во Франции на здании одного из железнодорожных вокзалов в г. Сен-Кристоф; диаметр их циферблата равен 10 м. Известны уникальные часы весом 16 т, находящиеся на площади Александерплац в столице ГДР и показывающие всемирное время.

Португалец Аманду Жозе Рибейру создал механические часы весом 150 кг размером с телефонную будку, в которых использованы сочетания 16 тыс. букв и цифр, позволяющие определять также день недели и дату пасхи; они указывают фазы Луны, содержат термометр и барометр и могут служить будильником.

В России первыми механическими часами также были башенные, создававшиеся руками собственных часовых мастеров и получившие распространение в XV–XVII вв. Первые из них были сделаны в 1404 г. для Московского Кремля монахом Лазарем Сербиным. По предположению историков, первые куранты на Спасской башне были установлены примерно в 1491 г., вскоре после ее постройки. В летописях XVI в. уже упоминаются и часовых дел мастера, обслуживавшие эти часы. В 1624 г. механик Галоуэй установил на Спасской башне механические часы-куранты вместо прежних, а в конце XVII в. такие часы появились еще на трех башнях Московского Кремля.

В 1706 г. на Спасской башне были установлены новые часы, сделанные по заказу Петра I в Голландии, с циферблатом из 12 чисел. В том же году циферблат был переделан русскими мастерами, но эти часы по неизвестной причине со временем пришли в полную негодность. Вместо них установили большие куранты, обнаруженные в 1763 г. в Грановитой палате. После отступления армии Наполеона из Москвы часы были восстановлены Я. Лебедевым, за что ему присудили почетное звание Мастера Спасских часов. В 1851–1852 гг. были произведены ремонт и модернизация часов, выполненные известными мастерами, выходцами из Голландии, братьями Иваном и Николаем Бутенопами .

Механизм часов Московского Кремля — главных часов нашей страны — размещен на трех этажах башни; они имеют один основной колокол, отбивающий полные часы, и десять четвертных колоколов. Механизм этих часов до нашего времени трижды обновлялся. Два раза в день часы заводят и проверяют точность их хода по передаваемым сигналам.

Во время Семилетней войны Петр I распорядился все колокола перелить на пушки, но по сохранившейся легенде не тронул колокола курантов на колокольне Софийского собора в Вологде, так как ему понравилось искусное исполнение на них звонарем мелодии «Камаринской». В настоящее время эти куранты, являясь украшением города, служат эталоном времени. Гири курантов подтягиваются специальным воротом.

Более 100 лет назад были сооружены башенные часы в монастыре в Верколе, перевезенные в 30-х годах в Карпогоры (Архангельская обл.) и установленные на деревянном здании. Вот уже более 20 лет они издают мелодичный перезвон и указывают довольное точное время; они отремонтированы шофером З. Кокориным, который осуществляет постоянный контроль над ними.

На башне железнодорожного вокзала в г. Риге установлены куранты весом в 4 т, а в г. Ижевске находятся миниатюрные куранты с «малиновым» звоном, изготовленные механиком П. Лучинкиным по образцу курантов, сделанных им в свое время для старинной башни завода «Ижмаш», смотрителем которого он был.

В Ленинграде на башне одного из зданий Всесоюзного научно-исследовательского института им. Д. И. Менделеева (в прошлом Палата мер и весов) установлены самые точные механические часы города. Это единственные часы, которые за весь период блокады не останавливались ни на минуту. Они ежедневно приводятся в движение многопудовой гирей, поднимаемой специальным воротом, что самоотверженно выполнял старейший рабочий института И. Ф. Федотов, работавший еще с Д. И. Менделеевым.

В октябре 1917 г. В. Д. Бонч-Бруевич '(1873–1955), желая точно зафиксировать время взятия Зимнего дворца революционными массами, обратился из Смольного по телефону в Палату мер и весов к дежурившему там матросу, который со слов ученого — хранителя Палаты — сообщил: «Один час сорок минут двадцать две секунды». Показания часов на башне были сверены с показаниями находившихся в Палате часов службы времени.

Самыми молодыми курантами в нашей стране являются созданные В. Струковым и его сыном электронно-механические часы-гибрид, установленные в Воронеже на башне гостиницы «Воронеж» к четырехсотлетию города (1977 г.). Их циферблаты, обращенные на три стороны, показывают не только часы и минуты, но и секунды. Они отличаются высокой точностью хода: в любое время года за месяц они уходят вперед или отстают не более чем на шесть секунд; каждые полчаса они издают мелодичный звон, напоминающий перезвон колоколов, а в ночное время их громкий бой автоматически отключается специальным электронным устройством. Оригинальные часы установлены на башне «Кариллон» в городе Зальцбурге (Австрия): часы суток на них показывает большая стрелка, а минуты — маленькая, что вводит в заблуждение туристов.

Самые молодые электронные куранты оригинальной конструкции установлены на крыше высотной гостиницы «Йошкар-Ола» в столице Марийской АССР. Они сделаны студентами Марийского политехнического института под руководством заведующего кафедрой П. Лаврентьева. Каждые 15 минут над городом плывет одна из 18 мелодий, заложенных в памяти часов.

Но самые оригинальные часы — чудо-куранты конструкции В. М. Кальмансона — установлены над входом в Государственный ордена Трудового Красного Знамени Центральный театр кукол в Москве. Над циферблатом часов помещен большой петух, вокруг которого расположены двенадцать домиков. Каждый отбиваемый час петух сопровождает громким пением, поворачиваясь и хлопая крыльями. Одновременно с этим открывается один из домиков, из которого выходит кукла. Когда же часы отбивают двенадцать часов, открываются двери всех домиков, из них выходят медведь, козел, сова, ворона, заяц, лиса, обезьяна, кот, баран, поросенок, коза и волк и танцуют под музыку.

В 90-х годах XVIII в. русский механик-самоучка, изобретатель И. П. Кулибин (1735–1818), вошедший в историю также как мастер часовых дел, создал оригинальную конструкцию карманных часов  размером несколько меньше гусиного яйца, содержащих более 1000 деталей. В них вмонтирован механизм, исполняющий в полдень гимн, сочиненный самим Кулибиным. Он же создал и «планетные» карманные часы, которые кроме времени в секундах показывают времена года, месяцы и дни недели, фазы Луны, восход и заход Солнца. Известны и настенные часы И. П. Кулибина, которыми он пользовался .

Японская фирма «Кесио» выпустила настольные электронные часы трех модификаций с картинками. На панели этих часов, где высвечивается время, через каждый час появляется изображение дельфина, играющего мячом, совы с мигающими глазами и ветряной мельницы. Другая японская фирма «Ситезен» выпускает часы, которые в ответ на вопрос хозяина показывают не только время, но и по команде голосом выполняют 31 операцию, например показывают дату и время в пунктах, расположенных в двух различных часовых поясах.

Во второй половине 80-х годов на лужайке токийского парка «Хибия» были установлены «вечные» часы, циферблатом которых служит горизонтальная плита, а механизм приводится в действие энергией солнечных батарей. Большой интерес вызывают настольные «Часы населения», изготовленные фирмой «Сейко инструментс». Кроме времени суток, дней недели, месяцев и года они показывают общую численность населения на Земле и в странах — членах ООН. Часы созданы в связи с рождением пятимиллиардного жителя планеты и отражают изменение числа жителей в каждую минуту в соответствии с прогнозами экспертов ООН. В 1987 г. директор Фонда ООН для деятельности народонаселения вручил часы генеральному секретарю ООН Пересу де Куэльяру.

Интерес к коллекционированию уникальных часов не прекращается. Так, например, за исключительно высокую цену в 1,87 миллиона швейцарских франков на аукционе в Женеве в 1983 г. были приобретены часы, сделанные в 1650 г. замечательным часовщиком Ж. Кремсдорфом. Их корпус и циферблат покрыты эмалью, а цифры украшены бриллиантами. В 1987 г. на торговой ярмарке в г. Базеле (Швейцария) демонстрировались трое наручных механических часов, все детали которых сделаны вручную англичанином Д. Даниэла; самые дешевые из них оценены в 160 000 долларов. На Тайване большое внимание посетителей ярмарки 1987 г. привлекли часы гигантских размеров из дерева, предназначенные для украшения интерьера дома. В том же 1987 г. в Турине (Италия) проходила интересная ярмарка-выставка под девизом «Честь часам», в которой приняли участие 65 итальянских организаций и частных лиц, представивших «Синьоров времени» — так в Италии называют часы. Такие «часовые встречи» предполагается проводить регулярно и сделать их международными.

В последние годы швейцарские часовщики изыскивают необычные материалы: например, у часов модели «Рокуог» корпус сделан из гранита, а у модели «Метеорит» циферблат — из настоящего метеоритного железа. Недавно в этой же стране появились часы без циферблата и стрелок; их механизм заключен в герметическую трубку, и они показывают время при нажатии кнопки. Недавно здесь же были выпущены часы специально для женщин, механизм которых можно вставлять в пуговицы, броши, серьги. Несмотря на неудобство пользования часы имеют большой спрос.

В частной коллекции часовщика Ф. Фельдмана (Дрезден, ГДР) собрано 500 часов преимущественно немецких, швейцарских и французских мастеров; старейшими из них являются карманные часы 1780 г., а самыми новыми — механический хронометр, сделанный в ГДР в 80-х годах нашего века. В Венском музее часов демонстрируются более тысячи различных по конструкции и назначению хранителей времени. Среди них привлекает внимание посетителей уникальный механический астрономический календарь, сделанный в Австрии в 1815 г. Пользуется известностью частная коллекция римского тележурналиста Алессандро ди Паоло, в которой собраны экземпляры всех известных в XVIII–XX вв. часов.

Но самыми популярными механическими часами и теперь являются часы с кукушкой. Они, как гласит легенда, были изобретены в 1720 г. (по другим данным — в середине XVI в. немецким механиком А. Кеттером) в Германии, чтобы развеселить принцессу печального нрава. Одни из первых часов с кукушкой находятся в частной коллекции в г. Циттау (ГДР), где собрано более 500 механических часов и среди них часы, изготовленные в 1470 г. русскими мастерами из дерева, а также различные «ходики» и специальные часы для курьеров. В последнее время в США появились механические часы, в которых кукушка не просто высовывается, а выходит из дверцы наружу.

В Центральном военно-историческом музее (Ленинград) экспонируются часы двухметровой высоты, сделанные крепостным крестьянином Ярославской губернии Л. С. Нечаевым в 1837–1851 гг. Они привлекают внимание массивным необычной конструкции маятником и множеством циферблатов, по которым можно определять не только время, но и год, месяц, число, день недели, продолжительность дня и ночи, увеличение и уменьшение дня (в минутах и секундах), восход и заход Солнца и Луны, а также узнать, простой год или високосный. В верхнем дугообразном вырезе основного циферблата с восходом Солнца появляется двигающийся по этому вырезу металлический диск-светило, который прячется с заходом Солнца. Его восход и заход сопровождаются мелодиями русских народных песен.

В 1848 г. раздался мелодичный звон часов-курантов с полуметровым циферблатом, установленных на городском соборе в г. Чермоз (Пермская обл.), с указателем чисел месяца и фаз Луны. Эти часы созданы умельцем Егоркой Епишкиным, рабочим листопрокатного Чермозского завода — сыном приписанного к заводу крепостного.

В 1851 г. крепостной Василий Рысов сделал часы-куранты, установленные на 66-метровой колокольне в г. Слободском (Кировская обл.), которыми жители пользуются и теперь. В краеведческом музее этого города собрана интереснейшая и очень богатая коллекция механических часов, и среди них особое внимание привлекают часы талантливых вятских умельцев.

Большое удивление вызывают часы, сделанные вятским краснодеревщиком Семеном Бронниковым из дерева и отличающиеся изяществом и точностью хода. Их корпус и футляр сделаны из капа, стрелки — из жимолости, волосок и пружины — из закаленного бамбука, а весь механизм и циферблат — из пальмы. Таких часов было сделано несколько экземпляров, и они хранятся в музеях разных городов нашей страны и в Оружейной палате Московского Кремля. В музее экспонируются также часы-календарь, показывающие не только время, но и названия месяцев, дней недели, число месяца и фазы Луны. Руками русских мастеров создавались механические часы самых различных видов и назначений. Например, известны настольные часы, сделанные М. Перхиным. Они представляют собой золотую вазу с букетом лилий, вырезанных из матового белого оникса. В них циферблатом служит равномерно движущееся эмалевое кольцо с римскими цифрами, а стрелка закреплена неподвижно перед ним.

В Государственном Объединенном историко-революционном музее г. Иванова экспонируются единственные в мире универсальные астрономические часы, являющиеся искусством рук парижского механика Альберта Биллете, сделанные в 1873 г. Они показывают одновременно около ста различных переменных величин, индексов и наименований: движение Земли и других планет вокруг Солнца, видимое суточное движение Солнца, Луны и звезд северного полушария. Другая часть часов состоит из механических календарей, показывающих летосчисление по григорианскому, юлианскому, еврейскому и магометанскому календарям (см. гл. 3). В третьей их части на 37 циферблатах просчитывается поясное время для разных городов Европы, Азии, Южной и Северной Америки, Африки и Австралии, время восхода и захода Солнца, продолжительность дня и ночи, даты равноденствий и некоторые другие астрономические величины. После восстановления их в 1943 г. доцентом Ивановского педагогического института А. В. Потоцким они продолжают идти до сих пор.

В Музее этнографии и художественного промысла АН УССР (г. Львов) на выставке, открытой в 1974 г., экспонируется более 300 башенных, каминных, настольных, настенных, карманных и ручных часов, созданных в разных странах. Здесь особое внимание посетителей привлекают бронзовые часы, изготовленные четыре века назад. На их корпусе пять циферблатов, по которым кроме времени суток можно определить фазы Луны, месяц и дни недели и другие данные.

В Музее г. Клайпеды (ЛитССР) собраны разнообразные песочные, солнечные и механические часы всевозможных размеров и назначений, разных времен и народов, начиная с созданных в XV–XVII вв. тульскими мастерами и кончая часами отечественных заводов нашего времени. Среди них особенно примечательны часы XVI в., на циферблате которых нанесена шкала с фазами Луны, знаками зодиака; ими пользовались мореплаватели того времени.

С 1967 г. в г. Ангарске открыта постоянная выставка, содержащая более 150 старинных механических часов, изготовленных русскими мастерами, и все они действующие. Здесь экспонируются и часы, побывавшие в космосе на борту станции «Салют-6» вместе с летчиком-космонавтом, дважды Героем Советского Союза Г. М. Гречко.

Богатая частная коллекция, содержащая 500 механических часов различных марок и видов — немецких, французских, итальянских, английских, швейцарских и других фирм, собрана В. А. Чубатовым в г. Колчинске (Омская обл.).

Интересна коллекция старинных часов корабельного механика из Таллина А. Прокопчука, насчитывающая около 150 экземпляров; среди них особенно примечательны настольные часы английского мастера Елефа Дейтона и оригинальные карманные часы XVII в.

Ярославский музей-заповедник в последние годы пополнился оригинальными настольными механическими часами, изготовленными в начале XVIII в. и представляющими редкий образец декоративного прикладного искусства. При их оформлении использованы литье, резьба, чеканка и инкрустация медью по черепаховому панцирю. Там же находятся долго молчавшие, но теперь действующие часы середины XVIII в., недавно отремонтированные врачом Р. Фоминым и дополненные им декоративной маятниковой стрелкой.

В 1986 г. во Владимиро-Суздальском музее-заповеднике открыта коллекция хранителей времени под девизом «Tempus fugit» (время бежит), включающая более 500 действующих часов.

В одном из залов Политехнического музея в Москве размещена наиболее полная в СССР коллекция самых различных часов, представленная в их историческом развитии. В нее включены «стражи времени» от первых примитивных до самых сложных современных автоматических механизмов, созданных в разное время. Среди ее экспонатов особого внимания заслуживают различные часы русских мастеров. Так, например, уникальные часы с годовым заводом, имеющие 14 циферблатов, показывающих кроме времени дня месяцы, числа и дни недели, время захода и восхода Солнца, фазы Луны. На создание этих часов потребовалось 25 лет. Весьма оригинальные часы, сделанные в 1885 г. крестьянином Ф. Т. Скородубовым из дерева, проволоки и гвоздей с гирями из четырехпудовых камней. Выдающимся свидетельством развития науки и техники являются часы знаменитого украинского мастера Н. С. Сядристого, представляющие стрекозу в натуральную величину, сделанную из стекла и золота, в один глаз которой вмонтированы самые миниатюрные в мире электронные часы. В 1985 г. коллекция музея пополнилась оригинальными напольными часами, отдельные детали ходовых частей которых представляют копию кремлевских курантов. Для повышения точности этих часов мастер И. Бутеноп, о котором мы уже говорили, использовал достижения техники хронометрии середины XIX в. и внес собственные усовершенствования.

В России первые астрономические часы были созданы механиком Т. И. Волосковым (1712–1806), сыном ржевского (бывшая Тверская губ.) купца, отличавшиеся высокой для своего времени точностью хода. Часы содержали, по словам автора, «в совокупности все то, что соединено в природе непрерывной связью». Часы представляли сложный и весьма остроумный механизм, удивлявший современников конструкцией и точностью хода. В них одно колесо обращалось вокруг оси только один раз за четыре года. Они имели несколько циферблатов и показывали с точностью до секунд не только местное время, но и время во всех точках земного шара, месяцы года, положение Солнца, Луны и звезд. Ими долгое время пользовались астрономы, например, при вычислении координат звезд. На циферблате часов были надписи: «Луна по небу летит», «Земной шар светит», «Ржевский купец Терентий Иванович Волосков». Часы Т. И. Волоскова были как бы составлены из прежде сконструированных им часов, на одних из которых показывалось положение Солнца на небосводе, на других, кроме часов и минут, — число месяца (с 28 днями в феврале простого и 29 днями в феврале високосного годов), а на третьих — изменение фаз Луны. До 1941 г. астрономические часы Волоскова экспонировались в Ржевском краеведческом музее; в период оккупации они исчезли.

В начале XX в. в России широкое распространение на астрономических обсерваториях получили одномаятниковые механические часы Рифлера, предложенные им в конце XIX в., и двухмаятниковые часы Шорта, созданные в Великобритании в 1920 г. Один из маятников, называемый «свободным» или «первичным», заключен в медный цилиндр с откачанным из него воздухом. Случайные погрешности в суточном ходе таких часов не превышали нескольких тысячных долей секунды.

Часы аналогичной конструкции были сделаны по проекту Ф. М. Федченко на ленинградском заводе «Эталон» со «свободным» маятником, изготовленным из инвара (сплава стали и никеля), который почти не реагирует на изменения температуры, давления воздуха и различные вибрации. Часы длительное время использовались на астрономических обсерваториях и были достаточно точными; их суточная вариация хода не превышала ± (0,003–0,004) секунды.

В 1952–1955 гг. Ф. М. Федченко сконструировал высокоточные астрономические маятниковые часы АУФ-1. Еще более точными стали часы АУФ-2 и, наконец, образцовые часы АУФ-3 со среднеквадратической вариацией суточного хода 0,2–0,3 с, или в относительном выражении (2–3)·10-9; это были самые точные маятниковые часы в мире. Точность хода обеспечивалась специальной системой термокомпепсации маятника. Питание обеспечивалось окисно-ртутным элементом, рассчитанным на непрерывную работу в течение трех-четырех лет. Хранятся они под колпаком барокамеры, в которой выдерживается давление в 3–5 мм ртутного столба (400–670 Паскалей).

В 1986 г. часовщик X. Пекли (ФРГ) создал оригинальные часы-комбайн с астрономическим хронометром: они показывают время любого часового пояса, восход и заход Солнца, фазы Луны и ведут счет дней и недель.

 

§ 12. Кварцевые и атомные часы

Наблюдения Солнца, планет и звезд дают возможность определять вековые колебания периода вращения Земли. Однако астрономов интересуют и короткопериодические колебания.

При нынешнем развитии науки и техники необходима точность измерения времени до тысячных и даже миллионных и миллиардных долей секунды.

Повышение требований к точности определения времени необходимо, например, в системах автоматического управления производственными и технологическими процессами в промышленности и на всех видах транспорта, при изучении сверхбыстрых процессов, происходящих в атомном ядре, при установлении эффективности технических средств связи между континентами, при запусках космических аппаратов и космических полетах. По сверхточному времени сверяются результаты на станциях оптического наблюдения за искусственными спутниками Земли и во многих других случаях. Даже такой далеко не полный перечень подтверждает широкие и разносторонние сферы применения приборов для определения точного времени и показывает, насколько обширен круг задач, выполняемых с их помощью. Решение таких задач требует и более точных часов, чем выпускаемые для этих целей заводом «Эталон».

Более точными часами, пришедшими на смену маятниковым в 30-е годы, были кварцевые часы. В них взамен маятника использовались упругие пьезоэлектрические колебания пластинок кварца, т. е. деформации этих пластинок при подведении к их граням переменного электрического тока. Такие колебания кварца обладают при определенных условиях абсолютной стабильностью, не зависящей от силы земного тяготения, землетрясений и других явлений природы.

Для кварцевых часов, которые в течение нескольких месяцев хранят время с точностью до 10-10 секунды, вариация их суточного хода стабильна (до нескольких миллионных долей секунды) и она в тысячу раз меньше, чем у маятниковых. Но кварцевая пластинка сравнительно быстро «стареет», поэтому разность в показаниях двух кварцевых часов может в течение нескольких лет достигнуть десяти секунд. Тем не менее с помощью кварцевых часов, которые входили в состав первого в СССР Государственного эталона времени и частоты, были обнаружены изменения в скорости вращения Земли — естественного эталона времени, оказавшегося нестабильным.

Кварцевые часы, погрешность хода которых не превышает микросекунды за день, применяются в качестве первичных для электронной станции в Гамбурге, гарантирующей синхронную работу всех электронных часов, включенных в систему; станция может управлять сетью, состоящей примерно из 20 000 вторичных электронных часов.

Завод художественных часов в Москве начал выпуск кварцевых настенных часов с кукушкой, отличающихся высокой точностью хода.

Часовая промышленность СССР освоила выпуск наручных электронно-кварцевых часов, отличающихся высокой точностью хода; за сутки они могут отстать или уйти вперед не более чем на две секунды.

После разработки академиками Н. Г. Басовым и Л. М. Прохоровым в 1954 г. генераторов высокостабильных колебаний  были созданы часы, маятником в которых служат колебания молекул аммиака. Такие часы называют «квантовыми» или «атомными», а иногда «молекулярными». Они позволяют получать «атомные секунды». Время, отсчитываемое по таким часам, называют атомным. 24 атомных часа составляют атомные сутки, содержащие 86 400 атомных секунд, которые не связаны ни с вращением Земли, ни с временем, определяемым астрономически.

Исследования показали возможность достижения точности хода атомных часов до миллионной доли секунды в сутки, т. е. они могут отстать на одну секунду от времени, определяемого астрономически, лишь за 500 000 лет. Работу таких часов, представляющих комплекс сложных приборов, контролирует квантовый генератор. Атомные часы хранятся во Всесоюзном Ордена Трудового Красного Знамени НИИ физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ) под Москвой. Они и являются центром времени и частоты СССР; их официальное название «Государственный первичный эталон времени и частоты». Для таких часов — хранителей точного времени, установленных в глубоком подвале, обеспечивается специальный режим; им необходим абсолютный покой. Их оберегают от колебаний температуры, влажности, давления, от вибрации и других внешних воздействий; даже незначительные колебания гасятся специальной конструкцией их фундамента. Это от них идут шесть коротких сигналов, передаваемых в нашей стране каждый час по радио: информация о точном времени, которую ежедневно слышат миллионы людей.

Высокая точность атомных часов позволила по разности всемирного и атомного времени определить сезонные неравномерности вращения Земли, что является причиной нестабильности в длительности суток, в годовом и полугодовом периодах, составляющие соответственно 0,0005 и 0,0003 секунды. Установлено, что, например, в июле сутки короче апрельских и ноябрьских примерно па 0,001 секунды. Однако, несмотря на высокую точность атомного счета времени, необходимость во времени, определяемом астрономически, сохраняется при решении ряда задач астрономии, геодезии и других наук.

На XIII Международной конференции по мерам и весам, состоявшейся в 1967 г., было рекомендовано за единицу времени — секунду принять «продолжительность 9 192 631 770 колебаний излучения, соответствующего резонансной частоте перехода между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущений от внешних полей». После этого в СССР и во всех развитых странах за эталон времени приняли «атомную секунду». Она, как показали исследования, совпадает с секундой среднего солнечного времени, представляющей 1/86 400 часть средних солнечных суток, с точностью порядка 10-8. Атомная секунда, вызвавшая настоящую революцию в вопросах определения точного времени в промежутках между астрономическими определениями, являлась до 1983 г. эталоном времени в СССР .

Однако развитие научно-технической революции потребовало определения времени с еще большей точностью, стимулируя этим работы по совершенствованию Государственного первичного эталона времени и частоты. Поэтому с 1983 г. в СССР пользуются новым первичным эталоном времени, основу которого составляют два метрологических цезиевых репера частоты, из которых каждый воспроизводит «размер» секунды в системе СИ. Этот эталон по своим метрологическим характеристикам значительно превосходит эталон 1967 г., а по точности — все известные стандарты частоты; он входит в число трех лучших первичных эталонов времени и частоты мира.

В последние годы учеными Института теплофизики Сибирского отделения АН СССР созданы еще более точные часы. В них «маятник» заменен единственным в мире стабильным лазером. Он производит миллион миллиардов колебаний — ритмических световых вспышек в одну секунду времени, а часы с таким «маятником» — оптические часы — характеризуются погрешностью хода в одну секунду за 10 миллионов лет . На основе такого лазера представляется возможным создать единый эталон времени — частоты — длины, понимая под последним метр как «длину пути, проходимого плоской электромагнитной волной в вакууме за 1/299 792 485 секунды». Такое определение метра было рекомендовано в 1983 г. Консультативным комитетом Международного бюро мер и весов. Хотя такой эталон, такие часы находятся еще в стадии совершенствования, но «…все же они уже живут не в мечтах, не в планах, а в реальности, «в железе» .

Во Франции в портовом городе Гавре установлены новые часы гигантских размеров, показывающие, как считают жители города, самое точное время на Земле и аналога которым нет в мире, или, во всяком случае, во Франции. Они допускают отставание на одну секунду за 250 000 лет, что достигается благодаря «атомному синхронизатору». Их специальное устройство принимает, посредством спутниковой связи, постоянные сигналы одной из обсерваторий Швейцарии, располагающей атомными часами.

На здании же крупного культурного центра («Центра Помпиду») в Париже установленные несколько лет назад электронные часы беспрерывно отсчитывают секунды, оставшиеся до 2000 года. На индикаторе этих часов, предназначенных отметить начало XXI века, 0 секунд будет в ночь с 31 декабря 1999 г. на 1 января 2000 г., в то время как это должно быть на год позднее, так как XXI век начинается 1 января 2001 г.

Японская фирма «Сэйко инструменте» создала оригинальные «часы-магнитофон» на жидких кристаллах с двумя блоками памяти, воспроизводящие голос человека в течение 8 секунд.

В настоящее время на мировом рынке наблюдается значительное перепроизводство наручных часов. Поэтому конкурирующие фирмы создают часы, которые не только отличаются размерами и материалами, из которых изготовлен корпус, но содержат и дополнительные, кроме часового механизма, устройства — калькуляторы, пульсомеры, влагомеры и др.

 

§ 13. Международная служба времени

Решение ряда научных и технических задач требует знания точного времени. Так, например, многолетние тщательные измерения расстояния между одними и теми же пунктами, находящимися в Европе и в Северной Америке, позволили установить изменение этого расстояния. Оказалось, что материки сближаются, и скорость этого сближения на широте 45° составляет около 65 см в год. Такому смещению материков соответствует изменение местного времени на 0,002 секунды, что подтверждает необходимость измерения времени в отдельных случаях {например, для определения долготы места) с очень высокой точностью.

Точное определение долгот точек, расположенных на нашей планете, требует решения двух вспомогательных задач: проведения специальных астрономических наблюдений Солнца или звезд и приема передачи точного времени (без потери при этом точности) из тех мест, где его получают и хранят с помощью высокоточных часов.

Получение моментов точного времени производилось до недавнего времени в астрономических обсерваториях их службами времени. Изобретение радио коренным образом изменило характер и методы работ служб времени. Уже первые опыты по передаче сигналов точного времени по радио, произведенные в начале XX в., показали необходимость создания международной организации для координации подачи радиосигналов времени и определения их погрешностей. В 1912 г. по предложению Бюро долгот в Париже состоялась международная конференция представителей 16 стран, на которой был избран специальный комитет под председательством академика О. А. Баклунда (1846–1916), в то время директора Пулковской обсерватории, но мировая война 1914 г. прервала работу этого комитета. И только в 1919 г. на конференции в Брюсселе был создан Международный астрономический союз — MAC , и одним из первых решений Специальной комиссии этого союза было учреждение в Париже постоянно действующего Международного Бюро времени (МБВ), деятельность которого началась с 1 января 1920 г.; в его задачу входит координация работ и обобщение результатов всех служб времени мира.

 

§ 14. Служба времени СССР

Теперь точное время узнают преимущественно по радио. Когда радио не было, часы выверяли у часовщиков, которые сверяли время на телеграфе.

В 1863 г. впервые точное время, определенное в Пулковской обсерватории из астрономических наблюдений, было передано по проводам в Главную петербургскую телеграфную контору, с часами которой сверялось время во всех телеграфных учреждениях России.

В нашей стране обеспечение потребностей народного хозяйства высокоточным временем и эталонными частотами осуществляет Государственная служба времени и частоты СССР, эталонная база которой включает первичный эталон, хранящийся в ВНИИФТРИ, и ряд вторичных эталонов, находящихся в различных городах СССР.

В нашей стране организация служб времени, которая теперь представляется Государственной комиссией единого времени и эталонных частот СССР, по существу началась только после Великой Октябрьской социалистической революции. Началом ее организации надо считать регулярные, начиная с 1 декабря 1920 г., ежедневные трансляции радиосигналов точного времени через Петроградскую радиостанцию «Новая Голландия» вначале в 19 часов 30 минут, а с июля 1921 г. — в 19 часов по всемирному времени, поступающих от астрономических часов Пулковской обсерватории. С мая 1921 г. сигналы точного времени передавались через Октябрьскую радиостанцию г. Москвы ежедневно в 22 часа по всемирному времени.

В 1924 г. был создай Междуведомственный комитет службы времени при Пулковской обсерватории, начавшей с 1925 г. выпуск бюллетеней с расписанием передач сигналов точного времени как отечественными, так и зарубежными радиостанциями с точностью примерно в несколько сотых долей секунды.

С 1952 г. передачи сигналов времени и частоты осуществляются через целую сеть коротковолновых и длинноволновых радиостанций от высокоточных часов через специальную аппаратуру, что значительно повысило точность таких передач.

В СССР службы времени были созданы в Ташкентской астрономической обсерватории (1928 г.), в Государственном астрономическом институте им. П. К. Штернберга в Москве (1929 г.), а затем в Харькове (1935 г.), Николаеве (1938 г.), Ленинграде (1947 г.), Риге (1951 г.), Иркутске (1953 г.), Новосибирске (1957 г.) и других местах. В настоящее время в СССР действуют 12 служб времени.

В начале Великой отечественной войны некоторые службы времени (Пулковская, Харьковская и др.) прекратили свою работу, а службы времени Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга (ГАИШ) и при Центральном научно-исследовательском институте геодезии, аэросъемки и картографии (ЦНИИГАиК) были эвакуированы — первая в Свердловск, а вторая в Джамбул КазССР и вместе с Ташкентской службой времени, не прекращавшей свою деятельность, проводили всю работу по обеспечению точным временем всех запросов страны.

С 1964 г. службы времени ГАИШ и ЦНИИГАиК были преобразованы в одну объединенную Службу времени в Москве.

В 1948 г. функции Междуведомственного комитета перешли к Междуведомственной комиссии единой службы времени при Комитете по делам мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР, преобразованной в Государственную комиссию единого времени и эталонных частот СССР и Центральное научно-исследовательское бюро единой службы времени, в задачу которых входят решение вопросов, относящихся к передаче сигналов точного времени, координация работ различных ведомств в области служб времени и решение вопросов, касающихся поясной системы счета времени — границ часовых поясов на территории СССР. На очереди решение вопроса, связанного с единым временем как для земных, так и для космических приборов, а для этого эталоном времени, как предполагают специалисты, могут стать сигналы нейтронных звезд — пульсаров, по которым должны проверяться сверхточные земные часы.

Передачи службой времени сигналов времени на любые расстояния с высокой точностью позволяют легко сравнить получаемые результаты каждой из них с аналогичными результатами других служб времени.

 

§ 15. Несколько слов о происхождении календари

Многовековая история человеческой культуры неразрывно связана с календарем, потребность в котором возникла в глубокой древности, когда человек не имел еще и письменности .

Календарь, отвечающий на вопросы «Какое сегодня число», «Какой день недели», «Когда произошло то или иное событие», «Сколько прошло суток, месяцев и лет», позволяет регулировать и планировать жизнь и хозяйственную деятельность, что особенно необходимо людям, занимающимся земледелием. Однако разработкой календаря занимались и служители религии, поэтому в ряде стран до сих пор применяется чисто лунный календарь, в котором месяцы блуждают по всем сезонам года (мусульманский календарь).

В наше время нет человека, который бы не пользовался календарем — непрерывной системой счисления больших промежутков времени, основанной па периодичности явлений природы, особенно отчетливо проявляющейся в движениях небесных светил. Латинское слово «календариум» (calendarium) означает «долговая книга». В Древнем Риме должники платили причитающиеся с них проценты первого числа каждого месяца, которое объявлялось глашатаями и называлось «календы» (Calendae). Зарождение календаря можно с полным правом отнести к древнейшим завоеваниям человеческого разума, т. е. к таким же категориям, как письменность и счет.

Этнографические источники подтвердили, что в разное время у разных народов появлялись различные календари, но одинаковые формы хозяйственной жизни приводили к образованию сходных календарных систем как одной из форм идеологической надстройки над материальным базисом общества.

Так, много тысячелетий назад при зарождении человеческой культуры постепенно появлялись первые весьма примитивные календари. Восход и заход Солнца дали людям первую и основную меру времени — день, а затем и сутки. День и ночь, свет и тьма казались прежде совершенно противоположными, как добро и зло, а поэтому вначале дни и ночи считали в отдельности. Когда люди не умели писать, они отмечали счет дней при помощи условных зарубок па палке или узелками, завязываемыми па специальных для этого шнурах.

Первоначально счет дней и ночей ограничивали пятью первыми числами — по количеству пальцев на одной руке. Так зародилась пятидневная, или «малая», неделя, а позднее — по числу пальцев на обеих руках — возникла десятидневная «большая» неделя.

Еще в самый начальный период развития человеческого общества его трудовая деятельность была связана с беспрерывно чередующимися сменами дня и ночи — сутками, являющимися первой установленной человеком мерой времени. Позднее древние вавилоняне обратили внимание на периодическую смену фаз Луны, которую легче заметить, чем медленное и постепенное изменение положения Солнца над горизонтом в течение года. Так была установлена вторая после суток мера времени — месяц. Научившись следить за фазами Луны, люди вначале не знали, что такое год, и для счета времени пользовались лишь месяцами. Впоследствии, с переходом от кочевого образа жизни к оседлому, с развитием земледелия, перешли на счет времени годами — третьей меры времени. Отсюда и начинаются зачатки календарных представлений, напоминающих современные.

В задачу творцов календаря входят выбор и определение основных промежутков времени, продолжительность и согласование их между собой. Очевидно, не так важно определить длину самих суток, как точно определить, сколько суток содержится в месяце и в годе, т. е. выразить длину месяца и года в сутках и длину года в месяцах.

Из-за несоизмеримости трех основных календарных периодов — суток, месяца и года — невозможно построить календарь, идеально согласованный с видимым движением Солнца и Луны, по можно подобрать такое сочетание этих периодов, при котором календарный счет времени будет непрерывным, независимым от наблюдений и достаточно близким к истинному.

 

§ 16. Три типа календарей

В результате попыток согласования суток, месяца и года возникли три системы календарей: лунные, в которых хотели согласовать календарный месяц с фазами Луны; солнечные, в которых стремились согласовать продолжительность года с периодичностью процессов, происходящих в природе; лунно-солнечные, в которых хотели согласовать и то и другое.

1. Лунный календарь. Самая древняя система счета времени — лунный календарь, появившийся за несколько тысячелетий до нашей эры; в его основе лежал промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами Луны — синодический месяц. Однако по своей продолжительности синодический месяц непостоянен, главным образом — из-за эллиптичности (в первом приближении) орбиты Луны и смещения лунных узлов — точек, лежащих на прямой, по которой плоскость лунной орбиты пересекается с плоскостью эклиптики. Постепенно было установлено, что в лунном месяце 29,5 суток , а чтобы в течение года начало каждого месяца такого календаря точнее совпадало с новолунием , его нечетные (называемые пустыми) месяцы года должны содержать 29, а четные (полные) —30 суток. Таким образом, лунный год содержит 354 суток, т. е. он на 11,25 суток короче продолжительности солнечного года.

Синодический месяц имел важное значение в календарях древних народов — вавилонян, китайцев, евреев, индийцев и других.

Лунный календарь особенно большое распространение получил в странах Ближнего и Среднего Востока (Афганистане, Пакистане, Иране, Турции и других мусульманских странах, где за начало летосчисления принято 16 июля 622 г. н. э. по старому стилю).

Основным недостатком лунного календаря является трудность согласования его с временами года, продолжительность которых обусловливается длиною тропического года, которая равна 365 суткам 5 часам 48 минутам 46,1 секунды, и это значение не делится без остатка на продолжительность синодического месяца. В некоторых странах для приведения лунного календаря в соответствие с временами года в него вводили дополнительные поправки, что значительно усложняло пользование таким календарем.

С фазами Луны связано и происхождение семидневной недели, являющейся промежуточной между месяцем и сутками единицей для измерения времени и примерно соответствующей четверти лунного синодического — месяца.

Люди заметили, что каждая фаза Луны длится примерно семь суток, и поэтому они лунный месяц разделили на четыре недели, продолжительностью каждая в семь дней. С развитием астрологии дням недели, которая начиналась в те времена с субботы, были даны названия семи небесных «блуждающих» светил: так, субботу они назвали днем Сатурна, понедельник — днем Луны, вторник — днем Марса, среду — днем Меркурия, четверг — днем Юпитера, пятницу — днем Венеры и воскресенье — днем Солнца. Большинство таких названий дней недели сохранилось и до нашего времени в ряде языков европейских стран (французском, итальянском, английском, немецком, скандинавских и др.).

У многих славянских народов название дней недели связано с их порядковыми номерами и некоторыми религиозными обычаями. Так, например, воскресный день раньше называли неделей — день, в который не работали . За неделей шел понедельник — первый день после недели, вторник — второй день, среда — средний день, четверг — четвертый, пятница — пятый, а название субботы происходит от древнееврейского слова «шаббот», что означает «отдых», «покой». Эти названия пришли в русский, белорусский, украинский и другие славянские языки из Болгарии (табл. 1).

2. Солнечный календарь. Научившись следить за фазами Луны, люди вначале не имели понятия о более продолжительных циклах в природе, «не доросли» до понятия «год» и для счета времени пользовались лишь месяцами. Впоследствии, с переходом от кочевого образа жизни к оседлому, с развитием земледелия появилась необходимость определять сроки посева и жатвы, которые связаны не с лунным месяцем, а со сменой времен года. Потребность предвидеть наступление времен года — зимы, весны, лета и осени — привела к появлению более крупной, чем лунный месяц, единицы измерения времени — года, с продолжительностью сначала в 360, а затем в 365 дней. Это великое открытие египтян привело к одному из первых солнечных календарей, созданному в четвертом тысячелетии до н. э. и являющемуся прообразом многих солнечных календарей. Год в древнеегипетском солнечном календаре состоял из 365 суток, т. е. он был короче действительного на 0,2422 суток. Началом года в таком календаре считался день первого в данном году предутреннего (гелиакического) восхода звезды Сириус, с которым в то время было связано наступление летнего солнцестояния, а многолетние наблюдения восхода этой звезды позволили установить, что он тогда приходился на несколько дней раньше начала разлива Нила.

В этом весьма удобном солнечном календаре год делился на 12 месяцев (табл. 2) по 30 суток в каждом. В конце каждого года к нему прибавлялось пять дополнительных суток, а каждый месяц состоял из трех больших по 10 или шести малых недель по 5 дней в каждой и называвшихся соответственно декадами и пентадами. Год делился на три сезона по четыре месяца в каждом. Так как год этого календаря короче тропического года примерно на 0,2422 средних солнечных суток, за 1460 лет разница достигала одного года.

3. Лунно-солнечный календарь. Другим календарем, связанным с явлениями природы, является лунно-солнечный календарь. Он появился очень рано в Древнем Китае, а в начале первого тысячелетия до н. э. — в Древней Греции. Строение лунно-солнечного календаря довольно сложно; в его основе лежит тропический год, равный 365,24220 суток, и синодический месяц, принятый равным 29,53059 суток, т. е. в календаре согласовывается движение Луны с годичным движением Солнца. В таком календаре год состоит из 12 лунных месяцев по 29 и 30 дней в каждом, а для учета движения Солнца периодически вводятся «високосные годы», содержащие добавочный 13-й месяц, и вводится он так, чтобы начало каждого календарного года по возможности совпадало бы, например, с равноденствием. В этом календаре простые, 12-месячные годы имеют по 353, 354 и 355 дней, а високосные — по 383, 384 и 385 дней, что приводит к почти точному совпадению 1-го числа каждого месяца с новолунием, а средняя на протяжении цикла (сумма некоторых чисел целых лунных месяцев) продолжительность календарного года довольно близка к продолжительности тропического года.

Такой календарь нашел применение в Вавилоне, Иудее, Древнем Риме, а теперь используется в государстве Израиль и в христианском церковном календаре при вычислении пасхи и связанных с нею подвижных религиозных праздников (пасхалий).

 

§ 17. Юлианский календарь

С середины VIII в. до н. э. в Римской республике пользовались календарем, состоявшим из 10 месяцев. Первый месяц, с которого в те времена начинался год, был назван Мартиус (Martius) — в честь бога войны Марса. Название второго месяца — Априлис (Aprilis) происходит от слова «аперио», что значит «раскрывать» («открывать»); в этом месяце раскрываются на деревьях почки. Третий месяц был назван в честь богини Майи (символизирующей цветение растений), матери бога Меркурия, четвертый — в честь богини Юноны, супруги Юпитера. Последующие месяцы назывались порядковыми номерами, начиная с пятого (например, нынешнее русское название «сентябрь» происходит от слова «септембер», что означает «седьмой»). В таком календаре четыре месяца года имели по 31 дню, а остальные шесть — по 30 дней, поэтому первоначально римский календарный год имел 304 дня.

В VII в. до н. э. были добавлены два месяца — одиннадцатый, названный «януариус» в честь двуликого бога Януса — покровителя земледелия, у которого одно лицо было обращено вперед, а другое назад, и двенадцатый, название которого происходит от латинского слова «фебруариус» (Februarius ) — очищение, связанное с соответствующим религиозным обрядом.

В результате этой реформы год в первоначальном римском календаре был более чем на 10 суток (табл. 3) короче тропического , или солнечного, года и состоял из 355 суток. Такая продолжительность римского календаря довольно хорошо совпадала с продолжительностью лунного года, равного 354,4 суток. И это не случайно, так как римляне пользовались лунным календарем, для которого начало каждого месяца должно совпадать с днем первого появления Луны после новолуния.

Времена года, определенные по римскому календарю, не соответствовали явлениям природы. Для устранения этой ненормальности, т. е. чтобы удержать времена года на своих местах и справиться с несоизмеримостью солнечного года с синодическим месяцем, римляне стали вставлять в свой календарь дополнительный месяц — мерцедоний. Такой месяц имел 22 или 23 дня и добавлялся через год. Поэтому по продолжительности годы чередовались и содержали 377 (= 355 + 22), 355 и 378 (= 355 + 23) дней. В каждом четырехлетии было два коротких и два удлиненных года, а средняя продолжительность года составляла 366,25 дня.

Мерцедоний римляне вставляли между 23 и 24 февраля — последнего месяца года, т. е. производили это весьма странно. После 23 февраля наступал первый день — календы мерцедония, а когда мерцедоний заканчивался, то с 24 числа снова продолжался февраль.

Производить вставки мерцедония и определять его продолжительность было поручено понтификам — особым жрецам, специалистам по счету дней. От них всецело и зависело, провозглашать новый год или подождать более благоприятного случая. Они, разумеется, поступали так, как им было выгоднее. В конце концов понтифики так запутали календарную «бухгалтерию», что и сами не могли в ней разобраться и в итоге задолжали календарю 80 суток. Очень меткую характеристику состояния римского календаря того времени дал Ф. Вольтер (1694–1778): «Римские полководцы, — писал он, — всегда побеждали, но никогда не знали, в какой день это случалось».

В 46 году до н. э. верховную власть в Риме взял Юлий Цезарь (100 — 44 до н. э.). Он решил прекратить запутанность в счете дней. Во время своих походов Юлий Цезарь бывал в Египте и знал, что там уже несколько тысячелетий пользуются простым, удобным и понятным календарем. Он вызвал из Александрии астронома Созигена и поручил ему усовершенствовать римский календарь. Сущность проведенной Созигеном реформы календаря состояла в том, что в основу его было положено годовое обращение Земли вокруг Солнца. Средняя продолжительность года устанавливалась в 365,25 суток, что почти соответствовало известной в то время длине тропического года. Чтобы избежать дробных долей дня, стали в трех простых годах считать по 365 дней, а в четвертом (високосном) — 366. За первый месяц года был принят январь, так как в Риме издавна устанавливался обычай выбирать должностных лиц в это время и государственная жизнь начиналась с 1 января.

Здесь следует сказать, что римляне считали дни месяца тем способом, к какому нередко прибегают и теперь, подсчитывая, сколько осталось дней до праздника, каникул, отпуска и т. п. В каждом месяце римского календаря было три дня с особыми названиями: 1-е число — календы, 5-е (или 7-е) — ноны, 13-е (или 15-е) — иды. Все остальные дни определялись так: 2-й день до мартовских нон, 5-й день до апрельских ид и т. д. При введении юлианского календаря дополнительный день вставлялся перед 6-м днем до мартовских календ, почему и получил название «биссекстус» — «дважды шестой» («бис» — «дважды», «секстус» — «шесть»). Греки букву «б» выговаривали как «в», вот почему и появилось в русском языке слово «високос».

Созиген упорядочил и число дней в месяцах так, что все нечетные месяцы имели по 31 дню, а четные — по 30 дней (табл. 4).

Однако прежде чем начать счет дней по новому календарю, предстояло устранить «грехи» — неточности, допущенные ранее понтификами. Все «похищенные» ими дни были подсчитаны и вставлены в счет дней. Кроме мерцедония из 23 дней, еще два месяца — один из 33, а другой — из 34 дня — поместили между ноябрем и декабрем. В результате 46 год до н. э. получился необычайно длинным. Это был самый продолжительный год за всю историю человечества; он состоял из 15 месяцев (445 дней). В истории календаря он известен под названием «беспорядочного», или «года замешательства». Позже, после смерти Юлия Цезаря, квинтилис, в который родился Юлий Цезарь, назвали в его честь «йулиус» (июль), а сам этот календарь получил название юлианского. С принятием юлианского календаря римляне освободились от двойной системы счета времени — по Луне и по Солнцу, а позже этот календарь стал основой для всех последующих хронологических расчетов.

После усовершенствования календаря Юлием Цезарем понтифики, продолжая вести счет дней, то ли по незнанию, то ли умышленно опять сбились с установленного порядка и стали назначать високосные годы не через три года на четвертый, а через два на третий; в результате календарный счет вновь был запутан. Их ошибку обнаружили только в 8 г. до н. э., во времена преемника Юлия Цезаря, императора Августа (63 г. до н. э. — 14 г. и. э.), который исправил накопившуюся ошибку. Тогда же Сенат Рима принял решение переименовать восьмой месяц года секстилис в август — в честь императора Августа в благодарность за исправление юлианского календаря и большие военные победы, одержанные им в этом месяце. Однако все эти мероприятия не сделали юлианский календарь идеально точным: год в нем остался равным 365 суткам и 6 часам, в то время как длина тропического года составляет в среднем 365 суток 5 часов 48 минут и 46,1 секунды, т. е. год в юлианском календаре на 11 минут и 13,9 секунды длиннее, чем в действительности. Поэтому он отстает от тропического года.

Хотя 11 минут — величина небольшая, но за каждые 128 лет и 68 дней эти минуты, накапливаясь, образуют целые сутки. Из-за этого к концу XVI в. весеннее равноденствие, например, приходилось уже не на 21, а на 11 марта, т. е. погрешность календаря достигала 10 суток, и тем самым, в частности, праздник пасхи сдвигался от весны к лету.

 

§ 18. Григорианский календарь

К середине XVI в. вопрос о реформе календаря получил широкое распространение и стал настолько актуальным, что откладывать ее было невозможно. В 1560 г. астроном из Вероны Петрус Питат для сокращения разницы в отставании юлианского календаря от тропического года предложил вводить каждые 400 лет вместо 100 високосных дней 97, оставив годы 1700, 1800, 1900, 2100 и т. д. (числа 17, 18, 19, 21 не делятся на 4 без остатка) без дня 29 февраля. При этом условии средняя продолжительность календарного года оказывается равной (303 355 + 97 × 356)/400 = 365,2425 суток, что лишь на 26 секунд превышает продолжительность тропического года. Однако это предложение принято не было. И только в 1582 г. бывший профессор канонического права Болонского университета Уго Буонкампеньи (1502–1582), ставший в 1572 г. папой римским Григорием XIII, создал специальную комиссию из нескольких священнослужителей и астрономов, в состав которой он ввел Игнатия Данти (1536–1586) — известного в то время профессора астрономии и математики Болонского университета. Этой комиссии было поручено разработать проект новой календарной реформы.

Рапа римский Григорий XIII. Статуя над входом в Палаццо публико в г. Болонья. Портал сооружен в XVI в. архитектором Гомаддо Алесси

После ознакомления со всеми известными и предложенными вариантами для нового календаря комиссия одобрила проект, автором которого был итальянский математик и врач Луиджи Лилио Гаралли (или Алоизий Лилий, 1520–1576), преподаватель медицины университета г. Перуджи. Впервые проект этого календаря опубликовал в 1576 г. Антонио Лилио (брат ученого), принимавший активное участие в разработке проекта нового календаря еще при жизни его автора.

Луиджи Лилио

Горячим пропагандистом нового календаря был Христоф Клавий. Предложенный проект календаря и был принят Григорием XIII спустя шесть лет после смерти автора. В связи с этим папа издал специальную буллу (рис. 14), согласно которой счет дней был передвинут на 10 суток вперед и день после дня Юпитера (четверга) 4 октября 1582 г., когда был введен новый календарь, предписывалось считать днем Венеры (пятницей), но не 5, а 15 октября с сохранением последовательности счета дней недели. Этим сразу была исправлена погрешность, накопившаяся со времени Никейского церковного собора, принявшего юлианский календарь, и весеннее равноденствие вновь пришлось на 21 марта .

Христоф Клавий — выдающийся математик и горячий пропагандист григорианского календаря. Гравюра Франческо Мазини 1606 г. (Клавию в этом году исполнилось 69 лет)

Новая календарная система получила название григорианского календаря или «нового стиля», что, конечно, несправедливо и правильнее было бы назвать ее именем Луиджи Лилио Гаралли.

Рис. 14. Папская булла о введении нового календаря

Погрешность юлианского календаря за 400 лет составляет 74 часа 53 минуты, а не трое суток (72 часа); в григорианском календаре за тот же срок накапливается избыток в 2 часа 53 минуты, т. е. за один год погрешность составляет 26 секунд вместо 11 минут 14 секунд в юлианском календаре. Лишние сутки в григорианском календаре накапливаются примерно за 3300 лет , а это огромный срок даже в жизни целых народов, не говоря уже о жизни отдельных людей. В этом и заключалось основное преимущество григорианского календаря. В ознаменование календарной реформы была выпущена специальная медаль (рис. 15). Однако недостатки внутренней структуры календаря остались неустраненными. Месяцы сохранили различную продолжительность, начало каждого года, как и в юлианском календаре приходится на разные дни недели; поэтому и определение дня недели для того или иного события требует особых расчетов.

Рис. 15. Медаль в ознаменование введения григорианского календаря. Надпись на лицевой стороне: «Григорий XIII наилучший верховный жрец»; надпись на обратной стороне: «Год исправления 1582»

На «новый стиль» в 1582–1583 гг., кроме Италии, перешли еще Испания, Франция, Польша, Португалия, Голландия, Люксембург и Бавария, в 1584 г. — Австрия и Швейцария, в 1587 г. — Венгрия, в 1610 г. — Пруссия, т. е. те страны, где главенствовала католическая церковь.

Значительно позднее григорианский календарь приняли другие страны: в 1700 г. он был принят на всей территории Германии, Норвегии и Дании, в 1752 г. — в Великобритании, в 1753 г. — в Швеции и Финляндии, в 1916 г. — в Болгарии, в 1919 г. — в Сербии и Румынии, в 1924 г. — в Греции, в 1925 г. — в Турции, а в 1928 г. — в Египте. В тех странах, где григорианский календарь не был принят в 1582 г., к началу XVII в. расхождение между юлианским и григорианским календарными годами достигло 10, в XVIII в. — 11, в XIX в. — 12, в XX в. — 13 суток.

Сейчас григорианский календарь стал международным, поскольку во внешних сношениях между государствами без единого для всех календаря обойтись невозможно.

Для перевода дат юлианского календаря (старого стиля), N c , на григорианский календарь (новый стиль), N н , необходимо к N c прибавлять число дней n, определяемых по формуле n = C — (C 1 : 4) — 2, где С — число полных прошедших столетий, а С 1 — ближайшее меньшее число столетий, кратное четырем.

Например, для столетия с 1901 по 2000 г.

n = 19 — (16:4) — 2 = 13.

При переходе со старого стиля на новый день недели сохраняется, например, 15 января 1928 г. по старому стилю и 28 января 1928 г. по новому стилю была суббота.

Период действия поправки n продолжается с 1 марта первого года по 29 февраля сотого года столетия по старому стилю.

 

§ 19. Календарь Французской революции. Календари некоторых стран

Республиканский календарь. 21 сентября 1792 г. свершилась буржуазная революция во Франции, уничтожившая королевскую власть и феодальные порядки и объявившая, что отныне «все общественные акты будут датированы 1-м годом свободы». Вскоре был подготовлен и проект нового календаря  авторитетной комиссией, возглавлявшейся Жильбером Роммом (1750–1795) — одним из активнейших деятелей французской революции, о котором впоследствии один из историков писал: «Осужденный за то, что стоял на стороне голодного народа, он избегнул казни, проткнув себе сердце карманным ножом». В работе этой комиссии приняли участие известные ученые Франции — Ж. Л. Лагранж (1736–1813), Ж. Ж. Лаланд (1732–1807), Г. Монж (1746–1818) и другие.

Жильбер Ромм

Каждый из двенадцати месяцев республиканского календаря содержал 30 дней. Остальным дням, которые в григорианском календаре приходились на время с 17 по 22 сентября, были даны названия в честь революционно настроенных масс — санкюлотов. Так, первая санкюлотида, т. е. 17 сентября, была названа праздником Гения, вторая — праздником Труда, третья — праздником Подвигов, четвертая — праздником Наград, пятая — праздником Мнения, а 22 сентября — шестая санкюлотида, отмечающаяся один раз в четыре года, посвящалась различным спортивным играм и состязаниям. Новый революционный календарь был введен во всей Франции 5 октября 1793 г. постановлением Национального Конвента . Этим календарем упразднялись эра от «рождества Христова»  и установившийся обычай считать началом года 1 января. Конвент постановил вести счет годов с момента уничтожения королевской власти и провозглашения республики, т. е. с 22 сентября 1792 г., совпавшего в том году с днем осеннего равноденствия. Старые названия месяцев, связанные с именами римских императоров и мифологией, были заменены новыми, предложенными Фабром д'Эглантииом и отражающими явления природы, метеорологические и сельскохозяйственные условия климатической зоны Франции:

В календарь вместо семидневной педели, упраздненной как пережиток старого быта, была введена новая единица времени — десятидневка, или декада. Конвентом были приняты и названия дней декады, состоящие из числительных и частички «ди», означающей «день», также предложенные д'Эглаитином (табл. 5).

Введение республиканского календаря  было отмечено выпуском специальной медали, на лицевой стороне которой выбиты слова «Республика единая и неделимая. Французская нация», а на обратной стороне показано Солнце, вступающее в созвездие Весов, правее которого расположены знаки созвездий Скорпиона и Стрельца и надпись «Начало французской эры с осеннего равноденствия 22 сентября 1792 г. 9 часов 18 минут 30 секунд утра по парижскому времени» (рис. 16).

Рис. 16. Медаль в ознаменование введения республиканского календаря во Франции. Надпись на лицевой стороне: «Республика единая и неделимая. Французская нация»

Древний китайский календарь. История цивилизации народов мира свидетельствует, что в ряде стран в разные времена пользовались своими, нередко весьма оригинальными календарными системами. Так, например, в Китае свыше трех тысяч лет до н. э. была установлена продолжительность лунного месяца в 29,5 суток, а солнечного года — в 365,25 суток. В древнекитайском лунно-солнечном календаре, появление которого относится к третьему тысячелетию до н. э., года делился на 12 месяцев по 29 и 30 суток и состоял из 354 суток, а для согласования в нем изменений лунных фаз с продолжительностью тропического года в течение 19-летнего периода (цикла) семь раз вставлялись 13-е месяцы (в 3-м, 6-м, 8-м, 11-м, 14-м, 16-м и 19-м годах цикла), каждый раз после зимнего солнцестояния, а все месяцы начинались с новолуния, т. е. в каждом 19-летнем цикле было 7 лет по 13, а в остальные годы — по 12 месяцев.

Аналогичный цикл продолжительностью 6940 суток, предложенный древнегреческим астрономом Метопом (около 460 г. до н. э. — год смерти неизв.) и носящий его имя, позволил с точностью до нескольких часов согласовать сроки изменения фаз Луны с продолжительностью тропического года.

Начиная с XVII в. в Китае, Японии и Корее наряду с другими пользовались гражданским лунно-солнечным календарем, в котором счет времени определяется по 60-летним циклам. При этом каждый первый цикл содержит 26 911, а три следующих — по 26 912 суток, что в среднем (из четырех циклов) дает 365, 1958 суток в году. Продолжительность синодического месяца была принята равной 29,53066 суток. Известны и другие китайские календари.

После образования Китайской Народной Республики в Китае в 1949 г. принято обычное летосчисление и общеевропейский календарь.

Персидский календарь. Восток в сокровищницу мировой культуры внес поистине неоценимый вклад. Здесь тысячелетиями накапливались феноменальные, редкостные по своей неповторимости творения ученых, литераторов, зодчих и астрономов.

У народов Средней Азии особенно высокого развития астрономия достигла уже в III в. Великий таджикский поэт и ученый — математик и астроном Омар Хайям (1040–1123) в XI в. создал наиболее точный солнечный календарь, в котором на 33 года приходится 8 високосных. Средняя продолжительность года в таком календаре равна 365,24242 суток, что всего лишь на 22 секунды больше тропического года. Такая незначительная разница составила бы одни сутки за 4500 лет, т. е. календарь был значительно точнее григорианского. Календарь Хайяма был введен в 1079 г. и действовал в Иране до середины XIX в.

Календари Индии. Календарные системы, применяющиеся в Индии, весьма разнообразны; среди них можно встретить солнечные, лунные и лунно-солнечные, и кроме того до недавнего времени существовало несколько официальных гражданских календарей. В 1944 г. Индия торжественно отметила 2000-летие наиболее распространенного в северной и центральной частях страны самватского календаря, летосчисление по которому начинается с 57 г. до н. э. (эра Викрам самват, связанная якобы с именем правителя и национального героя Викрама, о жизни которого, впрочем, никаких исторических сведений нет).

В южной части Индии широко пользовались гражданским календарем Сака, в котором счет лет идет с 15 марта 78 г. н. э. (эра Сака); год начинается примерно 12 апреля. В Индии также находят применение календарные системы с другими эрами.

Многообразие календарных систем в Индии вносило большую путаницу и неудобства во взаимоотношениях в быту и на службе, и все это оказалось настолько значительным, что правительство страны решилось на проведение календарной реформы и ввело Единый национальный календарь, предусматривавший наступление XX века 25 марта 1952 г. григорианского календаря. 25 марта считалось первым днем 1901 г. нового календаря.

Для разработки всех вопросов, связанных с введением единого календаря, в ноябре 1952 г. был создан Комитет по реформе под председательством крупнейшего ученого — физика и астронома профессора Мегхиада Саха (1893–1956). В основу календаря была положена эра Сака, а продолжительность тропического года принята равной 365 суткам 5 часам 48 минутам 46 секундам; в простом годе этого календаря семь месяцев по 30 дней и пять по 31 дню (табл. 6). Високосными являются те годы, для которых получается деление без остатка на 4 суммы года эры и числа 78. Если сумма этих двух чисел окажется кратной 100, то в этом случае год будет високосным только тогда, когда сумма делится на 400 без остатка. (Таким образом, високосные и невисокосные годы совпадают с аналогичными годами григорианского календаря.) Год начинается со дня, следующего за днем весеннего равноденствия. Так, 1910 г. эры Сака начался 21 марта 1988 г. нашего календаря н закончился 21 марта 1989 г. Индийцы делят год на шесть сезонов: весну, лето, дожди, осень, позднюю осень, зиму.

Мегхнад Саха

По решению правительства Индии календарь был введен в действие с 22 марта 1957 г. Однако до сих пор почти каждый штат пользуется своим календарем. Эти календари отличаются друг от друга числом месяцев и дней в каждом из них, а также датой начала года.

Календарь майя. До недавнего времени очагами мировой культуры считали лишь страны Африки и Азии, однако в последние десятилетия археологи открыли еще один центр самобытной культуры, расположенный в Центральной Америке на полуострове Юкатан. Основным населением здесь когда-то были индейцы майя. Значительных успехов они достигли в астрономии, летосчислении и хронологии. Майя создали календарные системы, довольно сильно отличающиеся от других известных календарей. Важнейшие события жизни они отмечали установкой каменных столбов — стел, на которых изображали планеты, созвездия и даты особыми иероглифами.

Для религиозных отправлений они пользовались календарями, состоявшими из «коротких» годов, содержащих 260 суток. Год делился на 13 месяцев по 20 суток в каждом, а недели в таком годе содержали по 13 дней, обозначаемых числами. Для гражданских целей майя пользовались двумя календарями с «длинными» годами, содержащими 360 и 365 дней, которые назывались соответственно «тун» и «хааб». Последний состоял из 18 месяцев по 20 суток в каждом и 5 суток, отмечавшихся как праздничные дни. Через четыре года первый день нового года приходился на один и тот же день месяца, но в разные числа 13-дневной недели. До этого календаря индейцы майя пользовались своеобразным лунным календарем с месяцами по 29 и 30 суток, при этом год состоял из полугодий по шесть месяцев; в каждом полугодии месяцы обозначались порядковыми номерами.

Мусульманский календарь. В основе лунного мусульманского календаря лежит средняя продолжительность синодического месяца, равная 29,530588 суток или 29 суткам 12 часам 44 минутам 2,9 секунды. В нем начало каждого из 12 месяцев в году, содержащих поочередно по 29 суток (пустые месяцы) и 30 суток (полные месяцы), должно по возможности совпадать с моментом появления на западе узкого серпа молодой Луны.

В таком календаре 12 синодических месяцев составляют лунный год, состоящий из 354 суток, что в среднем на 11 суток меньше тропического года, а в високосные годы — на 12 суток.

Счет лет в мусульманском календаре ведется от «хиджры» — переселения Мухаммеда (ок. 570–632) и его сподвижников из Мекки в Ясриб-Медину. Дата этого события приходится на 16 июня 622 г. по юлианскому календарю.

Для того чтобы фазы Луны приходились на один и те же числа месяцев, необходимо иметь удлиненные — високосные годы с одним добавочным днем. Если продолжительность синодического месяца принять равной 29,5306 суток, то в этом случае лунный год будет равен 354,3671 суток. Число високосных годов выбирается в зависимости от желаемой точности календаря. В турецком календаре принят 8-годичный цикл с тремя високосными годами, а в арабском — 30-годичный с 11 високосными годами. Действительно: 354,3671 × 8 = 2834,937, а 354,3671 × 30 = 10 631,013 суток, в восьми же простых лунных годах 354 × 8 = 2832 суток, а в тридцати — 354 × 30= 10 620 суток. Календарь арабского цикла более точен, так как его погрешность для 30-летнего цикла составляет всего 0,013 суток (с точностью до 0,001), и погрешность в одни сутки в таком календаре накапливается только через 2500 лет.

 

§ 20. История русского календаря

Когда и где на Руси появился первый календарь, история ответа не дает, так как большинство письменных памятников периода Киевской Руси и более ранних не сохранилось из-за неоднократных пожаров и различных нашествий и войн. Все это не позволяет составить полное представление о ранних страницах истории цивилизации приднепровских славян. Некоторый свет на историю нашего календаря проливают «Остромирово евангелие» (1057 г.) — один из древнейших памятников письменности, в котором приводятся старославянские названия месяцев, частично сохранившиеся до сих пор в украинском и белорусском языках (см. табл. 7), и «Повесть временных лет», относящаяся к 1113 г., составленная летописцем Нестором (годы жизни неизвестны) — монахом Печерского монастыря (Киев), одного из центров древнерусской культуры.

На Руси первая попытка как-то регламентировать хозяйственную жизнь была предпринята в «Изборнике» Святослава (1076).

В 1828 г. впервые был опубликован труд жившего в древнем Новгороде дьякона и доместика (руководителя хора. — Л. X.) Антониевского монастыря Кирика (1110 — г. смерти неизв.) «Наставление, как человеку познать счисление лет», в котором впервые на Руси описаны способы определения больших промежутков времени . В «Наставлении» приведены некоторые понятия из астрономии, например о лунном годе и другие. Труд Кирика позволяет определить число лет, месяцев и дней, прошедших от «Сотворения мира» до 1136 г. — времени составления этой рукописи.

Археологи в 1889 г. при раскопках у села Ромашки (Киевской области) нашли кувшин, относящийся к III–IV вв. н. э., опоясанный в два ряда разнообразными знаками, которые, как теперь установлено, являются настоящим календарем.

В 1975 г. в кишлаке Ямг Ишкашимского района Горно-Бадахшанской автономной области (Таджикистан) обнаружены больших размеров каменные сооружения, являющиеся частями солнечного календаря. Этим календарем несколько сотен лет назад пользовались земледельцы горного края для определения наиболее благоприятных сроков проведения полевых работ.

В очень далекие времена на Руси, как и в других странах, пользовались деревянными календарями. Даже в конце XIX в. в некоторых губерниях России встречались деревянные календари, представлявшие брусок с шестью боковыми гранями длиной около полуметра с утолщением посередине. На каждой грани делали зарубки по числу дней для двух очередных месяцев, а условными значками против соответствующих зарубок отмечали важнейшие религиозные праздники.

В 1491 г. г» Кракове, тогдашней столице Польши, был напечатан кириллицей  «Часослов» — церковная книга с календарем-святцами, но в России еще долго пользовались рукописными календарями. Первый в теперешнем понимании рукописный календарь появился в России в 1664 г. В 1670 г. календарь под названием «Годовый розпись или месячило» был переведен с польского языка для царя Алексея Михайловича (1629–1676). В последующие годы до конца XVII в. в России пользовались переводными календарями. Переводились они в Польском приказе и предназначались для царского употребления. Переводные календари кроме некоторых астрономических сведений содержали и астрологические предсказания. Там, например, в одном из календарей, переведенном в Польском приказе, читаем: «Новый и старый календарь течений небесных на лето Господне 1689 Домовитым для севбы и для прививок, больным для исправления здравия, здравым для творения дел великих, ловчим для ловлепия зверя зело надобен». Широкого распространении в России переводные календари не имели.

До X в. и. э. новый год на Руси начинался с новолуния в первые весенние дни, близкие к весеннему равноденствию. В конце X в. (в 988 г.) Древняя Русь приняла христианство, а вместе с этим и применившееся в Византийской империи летосчисление от «сотворения мира», т. е. с 5508 г. до п. э., и начало года стали отмечать 1 марта. С этого времени на Руси пользовались юлианским календарем, состоящим из 12 месяцев, названия которых были связаны с явлениями природы (табл. 7); при этом одни и те же месяцы в различных местах страны имели разные названия. В честь этого события в жизни государства был разработан проект специальной медали. Только с 1492 г. — «седмотысящного от сотворения мира» — новый год на Руси повсеместно стали отмечать по церковному календарю — 1 сентября. Так продолжалось более двух столетий.

Новая реформа календаря произошла в царствование Петра I. 20 декабря 7208 г. (1700 г. по юлианскому календарю) глашатаи под барабанный бой объявили москвичам царский указ:

«Декабря 20. Именный. — О празднованiи Новаго года. Великiй Государь указалъ сказать: известно Ему Великому Государю нетолько что во многихъ Европейскихъ Христаискихъ странахъ, но и въ народахъ Славянскихъ, которые съ Восточною православною нашею Церковью во всемъ согласны, какъ: Волохи, Молдавы, Сербы, Далматы, Болгары и самые Его Великого Государя подданные Черкасы и всъ Греки, отъ которыхъ въра наша православная принята, всъ тъ народы согласно лъта свои счисляютъ отъ Рождества Христова осьмь дней спустя, то есть Генваря съ 1 числа, а не отъ созданiя Mipa, за многую разнь и считаше въ тъхъ лътахъ, и нынъ отъ Рождества Христова доходитъ 1699 годъ, а будущаго Генваря съ 1 числа настанетъ новый 1700 годъ купно и новый столътный въкъ : [46] и для того добраго и полезнаго дъла, указалъ Великiй Государь впредь лъта счислять въ Приказахъ и во всякихъ дълахъ и кръпостяхъ писать съ нынъшняго Генваря съ 1 числа отъ Рождества Христова 1700 года. А въ знакъ того добраго начинанiя и новаго столътнаго въка въ царствующемъ градъ Москвъ, послъ должнаго благодаренiя къ Богу и молебнаго пънiя въ церкви и кому случится и въ дому своемъ, по большимъ и проъзжимъ знатнымъ улицамъ знатнымъ людямъ и у домовъ нарочитыхъ духовнаго и мiрскаго чина передъ вороты учинить некоторый украшенiя отъ древъ и ветвей сосновых, елевыхъ и можжевелевыхъ противъ образцовъ, каковы сделаны на Гостине дворе и у нижней аптеки, или кому как удобнее и пристойнее, смотря по месту и воротамъ, учинить возможно; а людемъ скуднымъ каждому хотя по древцу, или вътьвъ на вороты, или над храминою своею поставить; и то бъ то поспело, ныне будущаго Генваря къ 1 числу сего года, а стоять тому украшенiю Генваря по 7-й день того жъ 1700 года. Да Генваря жъ в 1 день, въ знакъ веселiя, другъ друга поздравляя Новымъ годомъ и столътнимъ въкомъ, учинить cie: когда на большой Красной площади огненныя потехи зажгутъ и стръльба будетъ, потомъ по знатнымъ дворамъ Боярамъ и Окольничимъ и Думнымъ и Ближнимъ и знатнымъ людямъ палатнаго, воинскаго и купецкаго чина знаменитымъ людямъ, каждому на своемъ дворъ изъ небольшихъ пушечекъ, буде у кого есть, и изъ несколько мушкетовъ или инаго мелкаго ружья учинить трожды стрельбу и выпустить несколько ракетовъ, сколько у кого случится, и по улицамъ большимъ, где пространство есть, Генваря с 1 по 7 число по ночамъ огни зажигать изъ дровъ или хворосту или соломы, а где мълкiе дворы, собрався пять или шесть дворовъ, такой огонь класть или, кто похочетъ, на столбикахъ поставить по одной или по 2 или по 3 смоляныя и худыя бочки, и наполня соломою или хворостомъ, зажигать; а передъ Бурмистрскою Ратушею стрельбе и такимъ огнямъ и украшенiю по ихъ разсмотрению быть же».

В 1699 г. в связи с реформой Петра I «тогда ж напечатали в Москве первый календарь по тому исчислению (с генваря) и по горизонту России (по московскому времени. — Л. X.), указующий затмения солнечные, месячное рождение, полный месяц с четвертями, такоже время солнечного восхождения и захождения, долгоденствие и долгонощие на всякий день и с иными астрономическими присмотрении, и вместо того, что считали часы с ряду от утра до вечера, то повелел его величество построить в разных местах часовые колокольни, на которых были часы против Голландского от 1 часа до 12 часов».

Позднее по приказу Петра I в Амстердаме были созданы Иваном Тессингом «святцы или календарь, содержащий совершенное провещание дней и затмений солнечных и лунных. По исчислению подлинному с возведением полюса, к московскому краю согласующему».

В России массовый выпуск ежегодных гражданских календарей относится к началу XVIII в. При непосредственном участии Петра I был опубликован первый из них: «Календарь или месяцеслов христианский по старому исчислению на лето 1709. От миробытия 7217. Напечатан в царствующем граде Москве лета 1708. Декабря 28 день». Такие календари издавались в виде книжечек небольшого формата, и они кроме месяцев и дней недели содержали некоторые сведения по астрономии, о временах года и рекомендации о поддержании здоровья; в последующих изданиях приводились прогнозы погоды на целый год и другие сведения.

Особой популярностью в свое время пользовался вышедший в 1709 г. стенной «Календарь повсеместный или месяцеслов христианский», гравированный на шести медных листах, составленный типографом— «библиотекарем»  Василием Куприяновым (год рождения неизвестен, умер в 1723, по другим данным — в 1728 г.) «под надзрением его превосходительства Генерала Лейтенанта Якова Вилимовича Брюса». Этот календарь был известен под названием «Брюсова календаря», хотя даже в нем самом было указано, что «он собран и издан тщанием библиотекаря Василия Киприянова». В этом календаре кроме астрологических предсказаний, основанных на расположениях планет, помещались данные о времени восхода и захода Солнца в Москве, приводились и другие различные сведения. Этот календарь, полюбившийся читателям, неоднократно переиздавался.

Постепенно расширялось и улучшалось его содержание и преимущественно за счет астрономических сведений (о долготе дня и ночи, о лунных и солнечных затмениях и др.). Брюсов календарь послужил в России образцом для дальнейших календарей.

Первый лист Брюсова календаря 1709 г. содержал главным образом астрономические сведения, второй лист — перечень праздников и различные церковные справки. Третий лист включал астрологические сведения — «предзнаменования времени на всякий день по планетам», а четвертый — «предзнаменования действ на каждый день по течению луны и зодий». На пятом листе знаки зодиака и аллегорические изображения планет и времен года окружали портрет Петра I, а на шестом листе были размещены правила пользования помещенными на всех листах таблицами.

Систематический выпуск печатных настенных календарей начался в России с 1713 г. Они содержали, как и предыдущие календари, предсказания погоды, урожаев, болезней по положению небесных светил, но в них была и фраза, что «войну и мирособственно из звездочтения предвещати невозможное дело».

После 1728 г. исключительное право на издание календарей перешло к Российской Академии, и вначале они выходили под названием «Календарь или месяцеслов на лето от Рождества Господа нашего Иисуса Христа 1728 [1729, 1730 и т. д. ], с указанием затмения солнечные, месячные рождения и полны месяц с четвертями». В календаре на 1735 г. его составители написали, что «Сочинители календарей имеют с историками важное сходство. Они должны то наперед сказать, что сделается, а историки обязаны то же самое повторить, что уже миновало».

В последующие годы Российская Академия издавала «обыкновенные, исторические и географические месяцесловы с наставлениями». В них помещались последние достижения астрономии, истории, географии, метеорологии и других наук и нередко необоснованные прорицания, в которые «в наше время (1785 г. — Л. X.) никто разумный не верит».

С 1865 г. календари издавали частные организации. Так, например, 1908 г. большевистским издательством «Зерно» был выпущен настольный «Календарь для всех на 1908 год», для которого В. И. Ленин в 1907 г. написал статью «Международный социалистический конгресс в Штутгарте». Здесь же были помещены портрет К. Маркса и его биография. Календарь был запрещен царской цензурой и конфискован. Один такой календарь из нелегально распространенной части тиража попал в г. Шую и хранился в семье рабочего К. Болошова. Недавно он был передан в музей М. В. Фрунзе этого города.

В 1780 г. по инициативе и при содействии известного просветителя Н. И. Новикова (1744–1818) был издан «Экономический календарь или наставление городским и деревенским жителям, сочиненный …С. В. Дружковцовым», в котором советы даны на каждый месяц года.

Появление отрывных календарей относится к концу XIX в. и было начато книгоиздателем И. Д. Сытиным (1851–1934); для их составления по совету Л. Н. Толстого (1828–1910) был приглашен знаток народного быта Н. А. Полушин. Такие календари получили большое признание и широкое распространение в народе. Позднее И. Д. Сытин издавал специализированные календари — учительские, исторические, охотничьи, конторские, дамские, детские, военные и другие.

Развитие международных отношений России уже в начале XIX в. испытывало большие неудобства, так как в стране использовался юлианский календарь, а большинство европейских государств уже в конце XVII в. жило по григорианскому календарю. Введению этого календаря в России препятствовал «святейший синод»,

В 1830 г. Петербургская Академия наук внесла предложение о введении в России григорианского календаря, но оно не получило поддержки. Бывший в то время министром просвещения К. П. Ливен писал по этому поводу царю Николаю I: «выгоды от перемены календаря весьма маловажны, почти ничтожны, а неудобства и затруднения неизбежны и велики». На этом докладе царь начертал: «замечания князя Ливена совершенно справедливы».

В 1899 г. при Русском астрономическом обществе (общество было учреждено в 1891 г.) была создана Комиссия по реформе календаря. Она состояла из представителей многих научных учреждений, министерств и ведомств страны; в ней ведущая роль принадлежала великому русскому ученому Д. И. Менделееву (1834–1907). В связи с реформой календаря Комиссии надлежало дать ответ на два вопроса: 1) как исправить накопившуюся ошибку в счислении времени и 2) какие внести в существующий календарь изменения, чтобы избежать накопления ее в будущем.

Комиссия после долгих обсуждений разных вариантов календарных систем по предложению Д. И. Менделеева рекомендовала вместо григорианского более точный календарь, разработанный немецким астрономом, профессором Дерптского (Дерпт — ныне Тарту) университета И. Г. Медлером (1794–1874). Более высокая точность достигалась тем, что в периоде в 128 лет предусматривалось не 32 високосных года, как в юлианском календаре, а лишь 31. Тем самым средняя продолжительность календарного года составляла

365 + (31/128) = 365,24219 суток,

т. е. была меньше длины солнечного года всего лишь на 0,00001 суток, что могло привести к погрешности такого календаря в одни сутки в … 100 000 лет, и до 2028 года такой календарь не отличался бы от григорианского. И только начиная с этого года (високосного в григорианском календаре и простого в календаре Медлера) появилась бы разница в одни сутки, а в 2156 г. вновь образовалась бы разница в одни сутки и т. д. Советский астроном Н. И. Идельсон (1885–1951) предложил разделить период в 128 лет на четыре: 33, 33, 29 и 33 года и в каждом предусмотреть 8, 8, 7 и 8 високосных годов соответственно. В этом случае получился бы арифметически наиболее точный солнечный календарь . Однако проект календаря, предложенного Комиссией Русского астрономического общества, не был принят царским правительством; обер-прокурор синода Победоносцев заявил: «Считать введение нового стиля несвоевременным».

И только после Великой Октябрьской социалистической революции вопрос о реформе календаря в нашей стране был решен. Совет народных комиссаров РСФСР принял 24 января 1918 г. «Декрет о введении в Российской республике западно-европейского календаря», вступившего в силу с 1 февраля 1918 г. по старому стилю. В декрете было указано:

«В целяхъ установления в России одинакового почти со всеми культурными народами исчисления времени Советъ Народныхъ Комиссаровъ постановляетъ ввести по истечении января месяца сего года в гражданский обиходъ новый календарь. В силу этого:

…Первый день после 31 января сего года считать не 1-мъ февралемъ, а 14-мъ февраля, второй день — считать 15-мъ и т. д.».

В связи с этим февраль 1918 г. в России был самым коротким месяцем — он состоял только из 15 дней, так как после 31 января сразу наступало 14 февраля — тринадцать дней сократили, чтобы уничтожить разницу между старым и новым стилями.

Первым после замены юлианского календаря в Советском Союзе был опубликован настольный календарь ВЦИК РСФСР. В последующем систематически публиковались настольные, карманные и настенные календари.

Первый отрывной календарь на 1919 г. был опубликован Издательством ВЦИК. На лицевой стороне его листков изложен «дневник революции 1917–1918 гг.», а на их оборотных сторонах — выдержки из декретов и постановлений правительства, материалы партийных съездов и биографии революционеров, данные о народном хозяйстве, об исторических событиях, а на листках 23 и 24 апреля помещена одна из первых биографий В. И. Ленина.

В нашей стране в период с 1929 по 1940 гг. неоднократно проводились реформы календаря, исходившие из чисто производственных интересов, и касались они лишь его внутренней структуры. Так, постановлением специальной правительственной комиссии при Совете Труда и Обороны  в конце 1929 г. был введен единый производственный табель-календарь. В нем год определялся состоящим из 72 пятидневных педель и 5 праздничных дней, приуроченных к памятным дням и революционным праздникам (22 января, 1 и 2 мая и 7 и 8 ноября). Такой календарь предусматривал непрерывную работу всех предприятий и учреждений страны. При этом трудящиеся на всех предприятиях были разделены на пять групп; каждая группа имела свой выходной день в течение каждой пятидневки. В таком табеле-календаре, состоявшем из пятидневок, нерабочие дни приходились на разные числа месяца и на различные дни семидневной недели и поэтому необходимость последней отпала.

Постановлением СНК СССР (21 ноября 1931 г.) «О прерывной производственной неделе в учреждениях» , вступившем в силу с 1 декабря 1931 г., народным комиссариатам (ныне это министерства) и соответствующим учреждениям разрешался переход на шестидневку — шестидневную прерывную производственную неделю. При такой реформе календаря сохранялись постоянные нерабочие дни в каждом месяце — 6-е, 12-е, 18-е, 24-е и 30-е числа, и только в феврале нерабочий день приходился или на последний день этого месяца, или на 1 марта. В тех же месяцах, которые по григорианскому календарю состояли из 31 дня, последний день считался сверхмесячным рабочим днем. Такой календарной системой пользовались в СССР до 26 июня 1940 г., когда Президиум Верховного Совета Союза ССР издал указ «О переходе на восьмичасовой рабочий день, на семидневную рабочую неделю и о запрещении самовольного ухода рабочих и служащих с предприятий и учреждений».

В соответствии с этим указом была отменена шестидневка, восстановлена семидневная неделя и постановлением СНК СССР от 27 июня 1940 г. было установлено: «сверх воскресных дней нерабочими днями также являются: 22 января, 1 и 2 мая, 7 и 8 ноября, 5 декабря».

 

§ 21. Проекты нового календаря

Григорианский календарь отличается сравнительно высокой точностью, но имеет и ряд недостатков. Так, продолжительность календарных месяцев различна (28, иногда 29, 30 и 31 день); месяцы разной продолжительности чередуются беспорядочно; начало года не связано с какими-либо природными явлениями; кварталы (четверти года) имеют продолжительность от 90 до 92 дней; первое полугодие всегда короче второго (на три дня в простом и на два дня в високосном году); дни недели не совпадают с какими-либо постоянными датами; 10–11 недель «расщеплены» — часть их принадлежит одному месяцу, часть — другому; месяцы начинаются с различных дней недели. Число рабочих дней в различных месяцах одного и того же года различно (от 23 до 27 при шестидневной и от 19 до 23 при пятидневной неделе) и в году их число бывает неодинаково (307–311) и возникает необходимость в переносе праздников. Все это вносит осложнения в работу планирующих и финансовых органов, затрудняет составление итогов работы за различные месяцы, усложняет расчет оплаты труда и т. д. Кроме того, приходится издавать огромное количество календарей. Только в нашей стране ежегодно издаются десятки миллионов экземпляров.

Как уже отмечалось, первой смелой попыткой реформы календаря было создание календаря Французской революции (с. 75). Следующие попытки в проведении реформы григорианского календаря, направленные к устранению имеющихся в нем недостатков, относятся к первой половине XIX в. В 1834 г. Итальянский аббат Марко Мастрофини предложил 365-й день в году не обозначать числом, т. е. исключить его из дней недели, и тогда каждый год состоял бы из 52 семидневных недель. В 80-х годах прошлого века Гюстав Армелин (Франция) предложил проект Всемирного календаря, в котором первый месяц каждого из четырех кварталов имел бы по 31 дню, а два других по 30 дней, и 365-й день в году оставался бы без обозначения дня недели. Этот проект календаря был в свое время удостоен 1-й премии Французским астрономическим обществом.

По мере расширения культурных и экономических связей между различными государствами недостатки григорианского календаря стали более ощутимыми; неудивительно поэтому, что во многих странах мира начиная с первых лет XX в. неоднократно поднимался вопрос об улучшении внутренней структуры календаря, что позволило бы создать календарь для всех времен и народов — Всемирный неизменный календарь.

В 1923 г. в Женеве при Лиге Наций был создан Международный комитет для подготовки Мирового неизменного календаря. За время своего существования Комитет рассмотрел и обнародовал несколько сотен проектов календарей, поступивших из разных стран мира.

В 1931 г. было проведено международное совещание по вопросам календарной проблемы вновь созданной Всемирной ассоциацией по календарю. Эта Ассоциация стала издавать специальный журнал — «Journal of Calendar reforme», в котором освещались вопросы, связанные с календарной реформой.

Комитет по реформе календаря, рассмотрев поступившие проекты календарей, вынес в 1937 г. на обсуждение два проекта — французский 12-месячный и швейцарский 13-месячный календарь. В швейцарском проекте год состоит из 13 месяцев по 28 дней и по четыре недели в каждом, а один день в конце года и еще один день в середине високосного года остаются без числа, вне месяцев и дней недели. Существенным недостатком такого календаря является неравенство (вернее, отсутствие) кварталов в году. Швейцарский проект при голосовании не получил ни одного голоса и был отвергнут. Сопротивление Ватикана и начавшаяся вторая мировая война вообще помешали проведению календарной реформы.

Проект французского 12-месячного календаря в принципе был одобрен правительствами 70 стран, а еще раньше в 1922 г. проект такого календаря был одобрен Международным астрономическим союзом.

В последующем вопрос о реформе календаря обсуждался в комиссиях и советах ООН. Так, на Экономическом и Социальном совете ООН вновь обсуждался 13-месячный календарь, все месяцы которого начинались бы с воскресенья и кончались субботой, с теми же правилами вставки дополнительных дней. Эти дни предлагалось объявить международными праздниками. День в конце года может быть назван Днем мира и дружбы народов. Второй добавочный день — в середине года — предлагалось назвать Днем високосного года.

Противники тринадцатимесячного календаря указывали, что наличие тринадцатого месяца приведет к путанице в исчислении различных исторических дат. Поэтому они выдвигали проекты других календарей, в которых год состоял из 12 месяцев, и в основе его должен лежать тропический год, в котором смена времен года связана с относительным положением Земли и Солнца. В 1949 г. вопрос о реформе календаря рассматривался в ООН и снова не был решен.

В 1953 г. вопрос о реформе календаря был вновь поднят в ООН по инициативе делегации Индии, предложившей «…утвердить для всего мира новый, единообразный и неизменный календарь, астрономически отрегулированный относительно движения Земли вокруг Солнца и более правильный, научно обоснованный и выгодный, чем григорианский календарь».

В 1954 г. проект нового календаря был одобрен 18-й сессией Экономического п Социального совета ООН и рекомендован к рассмотрению на Генеральной Ассамблее ООН. В нем сохраняется тропический год, который делится на четыре квартала по 91 дню в каждом. Такой календарь прост по своей арифметической основе. В нем каждый квартал состоит из трех месяцев, причем первый месяц квартала содержит 31, а остальные два месяца — по 30 дней. Внутренняя структура такого календаря, по сравнению с григорианским, претерпевает незначительные изменения: февраль увеличивается на два дня — 29-е и 30-е, март, май и август сокращаются каждый на один день, апрель получает один лишний день. День после 30 декабря было предложено назвать Днем мира и дружбы народов. Первое число каждого года всегда приходится на воскресенье и каждый квартал, содержащий ровно 13 недель, начинается с воскресенья и кончается субботой. В каждом месяце 26 рабочих дней.

Такой календарь обладает еще и тем преимуществом, что он вносит простоту в повседневную жизнь. В табл. 8 приведен Всемирный календарь с 12-ю месяцами в году. В нем различные промежутки времени для работы постоянны, что повысит эффект при планировании и будет способствовать экономии времени, материальных и трудовых затрат. Число дней 364 делится на 2, 4, 7, 13, 14, 26, 28, 52, 91 и на 182, что облегчает операции с различными единицами времени — днями, неделями, месяцами, кварталами. Упрощается соблюдение национальных праздников, Т. е. в нем сохраняется постоянство дней недели. Из-за стабильности кварталов он представляет большие удобства для земледелия и облегчает планирование олимпиад и других спортивных мероприятий, а два новых мировых праздника будут способствовать взаимопониманию людей разных стран. На рис. 17, показана эмблема Всемирного календаря. Здесь числа означают количество дней в соответствующих месяцах, День мира и дружбы народов отмечен буквами ДМ, а день високосного года — буквами ВД.

Принятие 12-месячного календаря, одобренного СССР, Индией, Китаем, Францией, Чехословакией, Югославией и многими государствами Европы, Азии и Латинской Америки, не вызовет никакой коренной ломки в нашем летосчислении, поэтому он может быстро войти в быт всех народов и легко заменить ныне действующий в большинстве стран мира григорианский календарь. Однако новый календарь можно ввести только после одобрения его всеми странами, по общеобязательному международному соглашению. Как раз в вопросе достижения всеобщего одобрения обнаружились большие трудности. Они объясняются влиянием церкви в капиталистических государствах, которая всячески отстаивает сохранение григорианского календаря и выступает против каких бы то ни было календарных реформ. Именно так обстоит дело в США, Великобритании, Нидерландах, Индонезии и в некоторых других странах, правительства которых при его обсуждении отказались принять проект нового календаря, мотивируя свое решение религиозными соображениями.

Рис. 17. Эмблема Всемирного календаря

Расширение культурных, технических и торговых связей между народами облегчает реформу календаря, которая имеет международное значение и может быть решена, конечно, только в международном масштабе. Принятие проекта «Всемирного календаря», которое должно быть повсеместным, будет способствовать взаимному общению народов и удовлетворять прогрессирующим научным, экономическим и культурным связям людей всего земного шара.

 

§ 22. Понятие о постоянных календарях

Постоянные календари. Вследствие упомянутых недостатков григорианского календаря определение дня недели календарных дат очень затруднено, а такие определения необходимы не только при изучении истории или определении знаменательных дат, но и при археологических и литературных исследованиях и в других самых различных случаях. Например, при расчетах заработной платы, при определении числа рабочих дней в году, средней производительности Труда, при планировании пятилетних планов и других мероприятий, при определении объема продукции за некоторый отрезок времени, а также при возникновении необходимости установить день недели прошедших или предстоящих дат. Они необходимы в судебной практике и установлении дат различных мероприятий, проводимых один раз в несколько лет, например олимпиад.

Все это и явилось причиной дальнейшего развития календарных систем путем разработки постоянных («вечных») календарей, позволяющих решение перечисленных выше задач производить с меньшей затратой времени и труда.

В настоящее время известны постоянные календари самых различных устройств, составленные как на короткие, так и на длительные промежутки времени, позволяющие определять день недели любой календарной даты юлианского или григорианского календаря или сразу обоих, — универсальные календари. Все многообразие постоянных календарей можно разделить на календари аналитические — формулы различной сложности, позволяющие по заданной дате вычислять день нежели любой прошедшей и будущей календарной даты, и табличные — таблицы различной конструкции как с неподвижными, так и с подвижными частями.

Постоянные табличные календари могут быть краткосрочными (однопериодными), предназначенными лишь для одного 28-летнего периода (цикла) ; среднесрочными (вековыми), предназначенными лишь для одного определенного периода в пределах от 28 до 100 лет; долгосрочными (постоянными), рассчитанными на значительные по продолжительности периоды от 100 и более лет.

В последние сто лет в разных странах предложены различные календарные формулы ; из них первая была опубликована в России Н. И. Черухиным — (Русская старина. — 1873. — № 7). Первое же правило, позволяющее определять по заданной дате день недели, было опубликовано В. И. Штейнгелем в 1819 г. в его работе «Опыт времяисчисления» (СПб, 1819).

Поскольку все существующие календарные формулы опубликованы без их вывода, можно считать, что они были получены методом подбора. Этим и объясняется большая их разновидность. При этом многие формулы действительны только для нового стиля и не позволяют непосредственно определять день недели календарных событий, имевших место в нашей стране до 1918 г. Формулы отличаются еще и тем, что в одних за первый день недели принято воскресенье, а в других — понедельник. (Только с 1976 г. согласно стандарту Международной организации стандартов 2015–1976 за первый день недели принят понедельник.)

Большинство формул из-за своей сложности трудно запоминаются. Для некоторых требуется подсчитывать количество дней, прошедших от начала года до заданной даты, а для других — для каждого месяца определять свой коэффициент.

 

§ 23. Календарная формула И. Я. Голуба для дат нашей эры

При выводе формулы примем следующие обозначения: К — календарное число месяца; М — коэффициент месяца; J — полный номер года н. э.; Д — порядковый номер года в столетии; Г' — сдвиг дней недели по годам; Г — коэффициент года; В — коэффициент века; С — число полных прошедших столетий; [] — целая часть частного от деления (неполное частное); | | — остаток от деления, причем если делимое меньше делителя, остаток равен делимому; d — порядковый номер дня недели (0 — воскресенье, вс; 1 — понедельник, пн; 2 — вторник, вт; 3 — среда, ср; 4 — четверг, чт; 5 — пятница, пт; 6 — суббота, сб).

День недели календарной даты определяется как остаток от деления суммы чисел К, М, Г и В на 7:

d = |(K+ M + Г+В) / 7 | (1)

Сделаем предположение, что 1 января 1 г. п. э. был понедельник (= 1). Тогда для дат января первого года день недели будет определяться по формуле

d = |К / 7 |.

Так как в январе 31 день, то день недели в феврале первого года определится по формуле

d = |(К + (31–28)) / 7 | = |(K + 3) / 7 |.

Здесь 28 — ближайшее к 31 число, кратное семи, которое мы вычитаем для упрощения вычислений.

Так как в феврале первого года 28 дней, то день недели в марте определяется так же, как и в феврале. В марте 31 день, поэтому для апреля получим формулу

d = |(К + 3 + (31–28)) / 7 | = |(K + 6) / 7 |.

Аналогично получим формулы для остальных месяцев. В этих формулах числа, прибавляемые к календарному числу К, суть коэффициенты месяцев М, которые мы свели в табл. 9.

Таким образом, день недели для первого года н. э. будет определяться по формуле

d = |(K + M) / 7 |. (2)

Объединив повторяющиеся в табл. 9 значения М для разных месяцев, получим табл. 10.

Так как в простом году 52 недели и один день (365 = 52×7 + 1), то для второго года н. э. календарная формула примет вид

d = |(K + M + 1) / 7 |.

а для третьего

d = |(К + М + 2) / 7 |.

Следующий год (четвертый) — високосный; в нем 366 дней (за счет увеличения числа дней в феврале: 29 вместо 28). Поэтому для 4 г. н. э. календарная формула принимает вид для января и февраля

d = |(K = M + 3) / 7 |.

а для месяцев с марта по декабрь

d = |(K = M + 4) / 7 |.

В табл. 11 приведены коэффициенты М для високосных (вис.) и невисокосных — простых (пр.) лет. Так как сдвиг дней недели по годам Г' в четырехлетиях 1–4, 5–8, 9–12 и т. д. происходит одинаково, составим таблиц значений Г' для J от 1 до 60 лет (табл. 12). Мы видим, что в каждом следующем четырехлетии значение сдвига Г' «увеличивается» на 5. Это позволяет выразить его для високосных годов (Jвис) в виде формулы

Г' = |(5(Jвис:4) — 1) / 7)|

а для простых (Jnp ) в виде формулы

Г' = |(5 (Jвис: 4) — 1 + (Jпр — Jвис)) / 7 |,

где Jвс — ближайший меньший високосный год , а так как

Jвис: 4 = [Jпр: 4],

(3)

то общей формулой для Г' для простых и високосных годов будет

Г' =|(J + [J: 4] — 1) / 7 |. (3)

Упростим формулу (3), убрав в ней «—1». Чтобы сумма М + Г в формуле (1) осталась неизменной, уменьшим на единицу значения коэффициентов М в табл. 11 (при этом 0 считается равным 7). Новые значения коэффициентов М приведены в табл. 13, а формула (3) примет вид

Г' = |(J + [J: 4]) / 7 |.

(4)

В формуле (4) полный порядковый номер года J, выражающийся для нашего времени четырехзначными числами, усложняет вычисления. Если обозначить число тысяч буквой а, число сотен — буквой Ь, число десятков — буквой с и число единиц — буквой f, то номер года J можно записать в виде

J= 1000а + 100b + 10с + f

и тогда

[J: 4] = 250а + 25b + [(10с + f): 4],

а

J + [J: 4] = 100a + 100b + 10c + f + 250a + 25b + [(10c + f): 4] = 1250а+ 125b + 10c + f + [(10c + f): 4].

Так как

|(1250a + 125b) / 7 | = |(7×170a + 60a + 7×17b + 6b) / 7 | = |6(10a + b) / 7 |.

то

(J + [J: 4]) / 7 = 10c + f + |(10с + f): 4 | + 6 (10а + Ь) / 7.

Если же учесть, что 10а + b = С — это число полных прошедших столетий (например, для 1986 г. С = 19 = 10×1 + 9), а 10с + f = Д — порядковый номер года в столетии, то формула (4) примет вид

Г' = |(Д + [Д: 4]) / 7 | + |6c / 7 |. (5)

Значения второго слагаемого с течением веков циклически повторяются (см. табл. 14); это коэффициент века В. Первое же слагаемое будет коэффициентом года Г,

Г' = |(Д + [Д: 4]) / 7 |. (6)

Следует учитывать, что порядковый номер Д года J в столетии имеет значения от 1 до 100, и поэтому для всех вековых лет, например 1800, 1900, 2000 гг. и т. д., Д = 100. Для I в. (годы 1–100) число полных прошедших столетий С = 0, для II в. (годы 101–200) С = 1 и т. д.

В табл. 14 приведены значения коэффициента века В (по старому стилю) для н. э.; из нее следует, что повторяемость юлианского. календаря происходит через 700 лет.

В начале изложения мы условно приняли, что первый день нашей эры (1 января 1 года первого века) был понедельником. Установим теперь значения коэффициентов М, которые дадут возможность правильно определять дни недели. Для этого используем точную дату какого-либо известного события.

Например, что 9 января 1905 г. было воскресенье («Кровавое воскресенье»). Для этой даты d = 0, К = 9, Г = |(5 + [5: 4]) / 7 | = 6, а В = 2. Подставляя эти данные в формулу (1), получим 0 = | (9 = M + 6 + 2) / 7 |, откуда М = — |17 / 7 | = —3. (Если для коэффициента М получается отрицательное значение, то его следует заменить положительным, прибавляя ближайшее большее число, кратное 7. В нашем случае —3 + 7 = 4.) Коэффициенты остальных месяцев можно установить исходя из сравнения с табл. 13. Вообще же их можно вычислить, взяв табель-календарь любого года. Окончательные значения М приведены в табл. 15. Теперь можно определить, каким днем недели было 1 января 1 г. н. э. Для этой легендарной даты К = 1, М = 4, Г = |(1 + [1: 4] / 7 | = 1 и В = 0, следовательно, d = |(1+ 4 + 1 + 0) / 7 | = 6 — суббота.

В новом стиле все вековые годы, кроме тех, число столетий в номере которых делится на 4 (например, 1600, 2000, 24 000 гг. и т. д.), невисокосные. Поэтому коэффициенты века В для этих годов будут другими.

Для определения значений поправок к коэффициенту века В для нового стиля следует учитывать, что при реформе юлианского календаря было принято следующую после четверга 4 октября 1582 г. дату считать пятницей 15 октября.

При этих условиях для 15 октября 1582 г. (С = 15) получаем d = 5, К =15, М = 4 и Г = |(82 + [82: 4]) / 7 | = 4.

Подставляя эти значения в формулу (1), получим 5 = |(15 + 4 + 4 +В) / 7 |, откуда В = |–18/7 | = |–14/7 | = 3.

Для юлианского календаря коэффициент века B = |(6C + P) / 7 |, а для григорианского к нему надо найти поправку Р, определяемую из соотношения

B = |(6c +P) / 7 |.

Так как в этих вычислениях применяется правило остатков, то формула преобразуется к виду

P = |(B + 6С) / 7 |.

В табл. 16 приведены эти поправки Р и коэффициенты века В для нового стиля с XVI по XXIII вв. Как видно из таблицы, коэффициенты В имеют всего четыре значения 3, 2, 0 и 5, которые циклически повторяются через 400 лет.

С введением григорианского календаря появились особые простые вековые годы 1700, 1800, 1900; для которых коэффициент года Г, определяемый по формуле (6), необходимо уменьшать на единицу, т. е. для этих лет

Г = |(100+ [100:4])/7 | = 5. (7)

Что касается вековых лет, число сотен которых кратно четырем, например, 1600, 2000 и т. д., то для нового стиля они остаются високосными, и коэффициент года для них определяется по общему правилу:

Г = |(100 + [100:4]/7 | = 6.

Итак, порядковый номер d дня недели любой календарной даты задается формулой (1) (см. с. 102). Значение коэффициента месяца М берется из табл. 15, коэффициент года Г вычисляется по формуле (6) или (7), а значение коэффициента века В берется для старого стиля из табл. 14, а для нового из табл. 16. Напомним еще раз, что если сумма К + М + Г + В меньше семи, то остаток от деления на семь равен самой сумме. То же правило действует при делении на четыре.

 

§ 24. Исследование календарных формул

Начиная с 1873 года календарные формулы публиковались в разных странах. Входящие в них элементы имели различные обозначения и порядок расположения. Для возможности исследования формул мы свели их в таблицу (табл. 17) в хронологическом порядке с одинаковыми условными обозначениями (см. § 23) и расположением элементов К, М, Г и В.

В большинстве формул коэффициент месяца М дается в виде таблицы с готовыми значениями — числами от 0 до 6. В некоторых формулах (Перевощиков, Дроздов и Перельман) вместо готовых значений коэффициента месяца М используется число дней от начала года R. Это усложняет вычисления. Также усложняет вычисления примененное Целлером и Каменьщиковым определение коэффициента месяца М в зависимости от порядкового номера месяца в году m (при этом январь и февраль високосного года считаются 13-м и 14-м месяцами предыдущего года). Формулы отличаются еще и тем, что при вычислении коэффициента года в одних вводится полный номер года J, а в других его порядковый номер в столетий Д, что упрощает вычисления.

В табл. 18 приведены значения коэффициента месяца М для формул, представленных в табл. 17. Проверка показала, что все формулы дают правильные ответы для всех дат за исключением простых (невисокосных) вековых лет по новому стилю, — т. е. годов 1700, 1800, 1900, 2100, 2200, 2300 и т. д. Для этих годов необходимо уменьшать на единицу коэффициент года Г (см. формулу (7)).

 

§ 25. Постоянные табель-календари. Табель-календарь И. Я. Голуба

Определение дня недели значительно упрощается с помощью постоянных табель-календарей. Если подсчитать для каждого года и месяца заданного столетия величины Е, представляющие остатки от деления на 7 (т. е. числа от 0 до 6) суммы коэффициентов месяца М, года Г и века В,

Е = |(M + Г + B)/7 |,

и свести их в таблицу, то определение дня недели выразится формулой

d = |(К + Е)/7 |,

где К — календарное число месяца.

Каждый замечал, что распределение дней недели по числам года повторяется. Эта повторяемость имеет определенную закономерность. Так, если номер года в столетии при делении на 4 дает в остатке 1 (год, следующий за високосным), то следующий год с тем же распределением дней недели повторится через 6 лет, если же остаток 2 или 3, то следующий такой же год будет через 11 лет. Так, для 1985 г. (85 = 21 × 4 + 1) это будет год 1991, а для годов 1986 и 1987 (соответственно 21 × 4 + 2 и 21 × 4 + 3) — годы 1997 и 1998. Високосные годы с одинаковым распределением дней педели повторяются только через 28 лет. В юлианском календаре ровно через 100 лет даты отступают по дням недели на одну позицию назад, и полная повторяемость дней педели происходит через 700 лет. В григорианском календаре столетия начинаются только с воскресенья, субботы, четверга и вторника, и здесь полный цикл завершается по прошествии 400 лет.

В книге А. В. Буткевича и М. С. Зеликсона (см. список литературы) представлена обширная коллекция из 60 постоянных табель-календарей без их математического обоснования и подробного анализа. Рассмотрим их отличия. Часть из них рассчитана на старый стиль (юлианский календарь), а часть на новый стиль (григорианский календарь). Следует отметить, что табель-календарь на XX в. по новому стилю совпадает с календарем для XIX в. по старому стилю.

Другое отличие состоит в том, что в одних календарях для определения порядкового номера дня недели приходится находить остатки от деления на 7 суммы К + Е, а в других день недели определяется по таблице готовых значений этой суммы. Сумма К + Е имеет значения от 1 до 37, при этом значениям 1, 8, 15, 22, 29 и 36 соответствует один день недели, значениям 2, 9, 16, 23, 30, 37 — следующий и т. д. Такая таблица дается в ряде вечных календарей.

Еще одно отличие заключается в том, что в одних календарях приводятся 12 столбцов значений Е, а а других 7. Это следует из таблиц 11, 13, 15, в которых можно объединить также январь простого года и октябрь, январь високосного года и апрель, июль и т. д.

Остается определить, па какие сроки целесообразно издавать постоянные табель-календари. В книге А. В. Буткевича и М. С. Зеликсона такие календари подразделяются на краткосрочные со сроком действия от одного до 25 лет, среднесрочные (от 34 до 200 лет) и долгосрочные (200–3000 лет). По нашему мнению, наименьший срок, на который нужно рассчитывать постоянные табель-календари, — это столетие. Предлагаем постоянный табель-календарь на XX в. по новому стилю (табл. 19), состоящий из частей А и Б. Он пригоден также для XIX в. по старому стилю. Если к нему добавить таблицу поправок (табл. 20), то он будет пригоден для 1–2000 гг. по старому стилю и для 1501–2301 гг. по новому стилю. Для определения дня недели нужно взять значение Е на пересечении номера года в столетии с колонкой месяца для високосного или невисокосного года в части А и прибавить к нему число месяца К. По полученной сумме в части Б найдем день недели.

Пример 1. Определить, в какой день недели было 9 мая 1945 г. В части А слева находим число 45. Справа против него в колонке «май» находим число 1, которое прибавляем к календарному числу: 9 + 1 = 10. Эту сумму находим во втором слева вертикальном столбце части Б, и против нее в последнем крайнем столбце читаем «ср», т. е. «среда».

Пример 2. Определить, в какой день недели было 9 января 1905 г. (старый стиль). По аналогии с первым примером слева в части А находим 05 (левый крайний столбец) и против него в колонке «янв.» читаем «6», а так как это событие задано календарной датой старого стиля, вычитаем единицу, т. е. 9 + 6–1 = 14. Эту сумму (14) находим в части Б (второй слева столбец) и против 14 в правом крайнем столбце находим ответ «вс», т. е. воскресенье («Кровавое воскресенье»).

Пример 3. Определить, в какой день недели будет 7 ноября в 2017 г. — столетие Великой Октябрьской социалистической революции. Найдя в части А число 17 (две последние цифры номера заданного года), против него в вертикальном столбце «нояб.» читаем цифру 3.2017 г. относится к XXI в., поэтому вычитаем единицу. Получим 7 + 3–1 = 9, и против этого числа в части Б (вторая колонка) в правом крайнем столбце читаем «вт». Следовательно, 100-летие Великого Октября будет во вторник.

Пример 4. Определить, какой будет день недели 1 мая 2000 г., являющегося високосным. В части А находим две последние цифры века-в данном случае «00», и против них в колонке «май» читаем «0». Следовательно, 1 + 0 = 1. В первой строке части Б находим «пн», т. е. понедельник.