Борис Шатров
Удивительный мир, в котором мы живем: захватывающие путешествия по астрономии, физике и истории

Особая благодарность дизайнеру Олегу Никитину за его бесценный вклад и профессиональную помощь при создании иллюстраций для этой книги.

Я выражаю искреннюю благодарность выдающемуся фотографу, Хуану Карлосу Касадо, за его великодушное разрешение использовать его превосходную работу (Фото 2.16) в этой книге. Его талант и видение значительно обогатили страницы данного издания.

I express my sincere gratitude to the outstanding photographer, Juan Carlos Casado, for his generous permission to use his superb work (Photo 2.16) in this book. His talent and vision have significantly enriched the pages of this edition.

Об авторе

Автор этой книги следует простому правилу, которое выработал еще студентом Московского авиационного института (МАИ): «Учебу и работу надо воспринимать не как обязанность, а как образ жизни».

Этому принципу он верен всю жизнь. Начав трудовой путь в студенческие годы старшим лаборантом в МАИ, он прошел путь до кандидата технических наук, доцента, проработав в МАИ более 15лет, затем продолжил работать на руководящих должностях в ведущих американских компаниях: в MSC Software Corporation (штаб-квартира Санта-Анна, Калифорния, США) и в Spirit AeroSystems Holdings, Inc. (штаб-квартира Уичито, Канзас, США).

В основе его карьеры – создание автоматизированной системы анализа прочности ДАСАП, которая применялась в авиации, космонавтике, энергетике и других отраслях. Его научные исследования не раз вызывали жаркие споры, доходившие до настоящих «научных драк» в кабинетах генеральных конструкторов и их первых заместителей, и приводили к решению, казалось бы, нерешаемых задач.

15-лет работы в МАИ, более 22 лет работы в транснациональных американских корпорациях, сотрудничество с предприятиями по всему миру и обучение передовым инженерным компьютерным технологиям и бизнес менеджменту у лучших американских и европейских специалистов и коучей, сформировали его взгляд на инженерию, менеджмент и мир в целом. Накопленным опытом, знаниями и захватывающими историями он и решил поделиться на страницах своих книг.

Подробнее об авторе можно прочесть в конце книги в разделе:

«Об авторе с некоторыми деталями, или Байки молодого аспиранта».

Предисловие

Знания физических явлений окружающего мира дают шанс человеку не бороться с природой, а жить с ней в согласии и полной гармонии.

Человек и окружающий мир

Forewarned is forearmed!

(предупрежденный – значит вооруженный!)

С древних времен человек стремится понять этот удивительный мир, в котором он рожден. Первобытные люди, с немым благоговением вглядываясь в небеса, ощущали неразрывную связь своей судьбы с мерцающими светилами. От движения Солнца, Луны и звезд зависело не только завтрашнее тепло или холод, но и само существование жизни, включая и их собственное. Со страхом и священным трепетом, восторгом и с восхищением, граничащим с ужасом, созерцали они небесный свод, не только задирая головы кверху, но и воздвигая исполинские сооружения, дабы постичь сокровенные тайны небесных огней.

А мы, бегущие к автобусу и едущие, развалившись на заднем сиденье «майбаха», толкающиеся в метро и стоящие в пробках, спешащие в офис и проводящие весь день на работе, когда мы последний раз восхищались яркой россыпью созвездий на ночном небосклоне? Знаем ли мы небо и окружающий мир лучше древнего неандертальца или вавилонского халдея? Понимаем ли мы, что наша жизнь и плоды наших трудов, то, как мы живем, трудимся и отдыхаем, и, если разобраться, даже наша заработная плата, пенсии и счета в швейцарских банках, и то, что мы съедим сегодня на обед и ужин, – все это зависит от небесных светил? Которые воздействуют на все живое на планете. Влияние Солнца и Луны наиболее сильное, хотя, если вникнуть глубже, все звезды, вся материя Вселенной определяют время и наше пространство с его физическими законами.

Что все: от землетрясений, наводнений, засух, смерчей, ураганов до ледниковых периодов, от нашего самочувствия и здоровья до состояния окружающей среды – все это определяется, с одной стороны, строением Земли, где человеческий организм – это мизерная нано-клетка организма под названием Земля. С другой стороны, то, что происходит с планетой Земля, определяется ее положением и ее движением относительно Солнца, Луны, планет Солнечной системы, звезд и ее вращением вокруг своей оси.

Движение и вращение Земли меняется по определенным циклам, которые, в свою очередь, определяют циклы изменения климата на планете, в частности, больших и малых ледниковых периодов и, соответственно, периодов межледниковья, в одном из которых мы живем в настоящее время.

Ледниковые периоды – это уже серьезный удар по всему живому на планете. К этому еще добавляются нециклические, необратимые процессы – замедление вращения Земли, движение материков, изменение климата в результате деятельности человека. Все это может привести к катастрофическим катаклизмам на планете через несколько десятков лет и даже быстрее.

Критическое состояние нашего мира

С приходом XXI века ежегодно фиксируются рекорды среднесуточной температуры в мире, аномально жаркая погода летом и суровые морозы зимой, сильные засухи, ураганы, наводнения и другие катаклизмы. По прогнозам, такие явления будут учащаться и усиливаться.

Организация Объединенных Наций ведет крупнейшие, можно смело сказать – в рамках всего человечества, работы по изучению, мониторингу и прогнозированию изменений климата на Земле. В целях получения объективных научных данных в 1988 году при ООН создана Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК), в которую входят представители 195 государств-членов. Отчеты МГЭИК публикуются на сайте https://www.ipcc.ch/.

Вникните в начало пресс-релиза МГЭИК от 9 августа 2021 года «Широкомасштабное, быстрое и усиливающееся изменение климата»¹, это важно для понимания мира, в котором мы живем:

«Согласно опубликованному сегодня последнему докладу Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), учеными наблюдаются изменения климата Земли в каждом регионе и во всей климатической системе. Многие из наблюдаемых изменений климата являются беспрецедентными за тысячи, если не сотни тысяч лет, а некоторые из уже начавшихся изменений, таких как продолжающееся повышение уровня моря, являются необратимыми в течение периода от сотен до тысяч лет…».

За период с 1988 по 2023 год МГЭИК подготовила и выпустила шесть многотомных докладов об изменении климата. В докладе МГЭИК о физических научных данных за 2021 год представлены обширные материалы по изменению климата, и ООН представила основные положения и выводы по докладу, в сжатом виде:

«На основе докладов МГЭИК мы знаем, что:

– Масштабы последних изменений в пределах климатической системы беспрецедентны за многие сотни, если не за многие тысячи лет. Многие изменения необратимы в течение столетий и тысячелетий, особенно в том, что касается океана, ледяных щитов и глобального уровня моря. – Антропогенное изменение климата сказывается на каждом регионе. Все больше появляется данных, свидетельствующих о связях с экстремальными волнами тепла, обильными осадками, засухами и тропическими циклонами.

– От 3,3 млрд до 3,6 млрд человек живут в условиях, крайне уязвимых к изменению климата;

если в ближайшие десятилетия глобальное потепление превысит 1,5 °C, то многие человеческие и природные системы столкнутся с дополнительными серьезными рисками по сравнению с сохранением температуры ниже 1,5 °C»².

Также в этом документе подчеркивается: «Деятельность человека привела к потеплению атмосферы, океана и суши, вызвавшему широкомасштабные и стремительные изменения в атмосфере, океане, криосфере и биосфере».

В то же время существует вполне реальная вероятность, что в этом столетии температура на планете повысится, по разным оценкам, в среднем на 2,5…4,8 °C – и это станет катастрофой для неподготовленных, не понимающих происходящие процессы людей.

В специальном проекте ТАСС «Климатический хаос. Чем грозит человечеству потепление, и что делать для предотвращения катастрофы» говорится следующее:

«Если государства не начнут всерьез заниматься проблемой охраны окружающей среды, к 2100 году температура на планете может подняться на 3,7–4,8 °С. Климатологи предупреждают: необратимые последствия для экологии наступят уже при потеплении более чем на 2 °С»³.

Девочка Маша Почемучка смотрит на дымящие фабрики и заводы, на горы свалок и спрашивает:

– А почему так грязно? Здесь что, свиньи живут?

А мальчик Федя Знайка отвечает:

– Нет, Маша, это так люди овладевают природой, решив, что человек – хозяин планеты.

В таком чрезмерно потеплевшем мире смертоносные волны жары, масштабные лесные пожары и разрушительные ливни будут приходить гораздо чаще и наносить гораздо более сильный удар, чем сегодня. Океан будет более прогретым и кислым, что приведет к сокращению численности рыбы и всего живого в водном мире. Примерно четверть видов животных на Земле исчезнут. Береговые линии изменятся в результате повышения уровня моря, более 12 % суши будет затоплено, и многие города уйдут под воду.

Тем, кто хочет действительно разобраться с причинами изменения климата, и, в частности, читателям этой книги, следует понимать: ученые и политики, СМИ и ООН, другие деятели и организации делают акцент на том, что изменение климата обусловлено парниковым эффектом в результате деятельности человечества и что все страны должны приложить максимальные усилия и уменьшить выбросы вредных веществ, чтобы уберечь хрупкую биосферу Земли от разрушения. Но практически не говорят о других причинах изменения климата – связанных с геофизическими и космическими процессами. И ясно, почему это так! Потому что, несмотря на высокий уровень развития наук и промышленности, человечеству пока не под силу остановить движение материков и тем более изменить наклон оси вращения Земли или орбиту ее движения вокруг Солнца.

Поэтому политики избегают таких тем, не хотят вникать в эти процессы и их обсуждать. Но мы не политики и поэтому космические и земные процессы, от которых в первую очередь зависит жизнь на планете Земля, рассмотрим в этой книге.

Наблюдатель на Земле, смотрит на небо, и считает, что движение звезд определяют его жизнь

Наблюдатель находится на Земле и обо всех критически важных для жизни изменениях орбиты и движения Земли вокруг Солнца, вращения планеты вокруг своей оси, может судить только по изменению положения звезд и Солнца на небе.

В древности люди замечали, что изменение положения небесных тел влияет на их жизнь, но не знали, а многие и сегодня не знают, что причиной движений на небесах являются изменения положения самой Земли в пространстве, изменений в ее движении вокруг Солнца, и изменения вращения нашей планеты вокруг ее оси, в результате действия на нее гравитационных сил Солнца, Луны и планет Солнечной системы. Поэтому они задирали головы кверху, смотрели на небо и связывали происходящее на Земле и самочувствие человека с перемещением Солнца, Луны и звезд на небесах, когда настоящей причиной было то, что планета крутилась под их ногами.

Например, планеты устраивают парад – выстраиваются по одну сторону Солнца. Крестьянин Прокоп слышит об этом событии от соседа – немца Альфреда и, как учили предки, начинает готовиться к изменению погоды, плохому или, наоборот, хорошему самочувствию, знает, что конь будет больше брыкаться и т. п. Но тут ему ученые объясняют, что схождение планет совершенно мизерно повлияет на силы гравитации и смешно обращать на это внимание. А крестьянин знает, что последствия будут, и, конечно, делает вывод, что вся эта наука от лукавого, и чаще креститься надо, и тогда этот ученый люд и изыдет!

В чем здесь дело? В таких случаях некоторые специалисты уподобляются спорщикам о том, в какую сторону движутся звезды в Южном полушарии: один заявляет, что это и идиоту видно, звезды движутся против часовой стрелки, а другой отвечает, что сам дурак, они движутся по часовой стрелке. И кто же из них прав? Правильный ответ – оба! Просто один из них смотрит на звездное небо, развернувшись в сторону Северного полюса, а другой – в сторону Южного полюса. И проблема спорщиков в том, что они не догадываются или не хотят иногда посматривать в другую сторону тоже.

Так часто говорят о прямом воздействии планет на человека, а надо бы обращать внимание и на то, что планеты вносят свой вклад в изменения движения и вращения Земли, и с этой стороны наша планета более чувствительна к гравитационным колебаниям и достаточно микроизменений, которые не улавливаются никакими измерительными приборами, а у Прокопа поясницу схватило и кобыла работать отказывается. В результате ничтожно малых изменений гравитационных сил могут происходить очень незначительные возмущения в вековом движении планеты, однако они могут приводить к самым неожиданным результатам.

На нашу жизнь влияет не то, что изменилось положение звезд на небосводе, а то, что изменилось положение Земли относительно Солнца, а перемещения звезд на небе – это, чаще всего, только следствие изменений положения Земли! Чувствуете разницу? Причина более сильных ураганов, жары, морозов, наводнений в том, что изменилось положение Земли, которое мы на себе не ощущаем, но видим изменения положения звезд на небе и считаем, по-простому, что звезды влияют на нашу жизнь. А специалисты нам объясняют, что влияние звезд на нас ничтожно, а то, что изменение звездного неба сигнализирует об изменении положения планеты, иногда забывают сказать.

Утверждать, что парад планет не влияет на самочувствие человека, потому что гравитационные силы при этом меняются незначительно, – это примерно как говорить, что таблетка анальгина не оказывает никакого действия на человека, потому что вес таблетки намного меньше, чем вес больного.

Наука и наша планета

Наша планета, казалось бы, изучена вдоль и поперек. Трудно даже представить, какое количество исследований проведено, сколько научных трудов написано и сколько знаний накоплено о планете Земля.

Но посмотрим на это со стороны. Множество наук, таких как геология, геофизика, география, геодезия и еще большой ряд геонаук («гео» – от греческого слова «Земля»), изучают Землю, и только астронауки («астро» – от греческого «звезда») изучают Землю как одну из планет в космосе, то есть только астронауки смотрят на Землю со стороны. Хотя астрономия – самая древняя наука, первым посчитал и объяснил прецессионное движение (движение оси Земли по кругу) Исаак Ньютон (1643-1727), а случилось это около трехсот лет назад. При многотысячелетней истории астрономии только Ньютон первым предположил, что Земля имеет жидкое ядро под твердой корой и колебания жидкого ядра планеты влияют на прецессионное движение Земли. Это, примерно, как если бы медики 300 лет назад впервые предположили наличие внутренних органов человека, но не смогли проводить вскрытие и изучать их. Что можно было бы ожидать от медицины в этом случае?

Земля – не просто планета, а сложнейший, живущий по своим законам организм. На поверхности, словно на коже гиганта, бушуют моря и океаны, текут реки и ручьи, вздымаются горы и простираются континенты. Здесь рождаются бури, проносятся ураганы, испепеляют засухи, содрогается почва в землетрясениях. Но это лишь видимая часть айсберга, ведь внутри планеты, разворачиваются не менее грандиозные и сложные процессы.

Если вам кто-то скажет, что живой организм человека сложнее «неживой» Земли, то вы сразу можете сделать вывод об ограниченности взглядов такого человека.

И если этот человек вам дорог, попытайтесь мягко направить его мысль: мы все – лишь крошечные муравьи, копошащиеся на спине гигантской планеты.

Мы – не что иное, как мельчайшая часть Земли, а потому она, словно вселенная в сравнении с песчинкой, неизмеримо сложнее любого из нас. Как автомобиль превосходит по сложности отдельный винтик в своем механизме, так и Земля превосходит человека. А тому, кто отказывается признавать себя частью этого величественного целого, можно лишь пожелать счастливого пути – собрать свои пожитки и отправиться в одинокое странствие по космическим просторам, дабы в полной мере ощутить свою независимость.

С точки зрения физики Земля – это сложнейшая многоуровневая динамическая система огромных размеров, состоящая из ядра, мантии, земной коры, атмосферы, ионосферы, биосферы, магнитосферы, морей и океанов, рек и ручейков, гор и равнин, одних только людей более восьми миллиардов, сотни миллионов машин, кораблей и поездов, города и села – все даже невозможно перечесть. И везде, в каждом слое и составляющей нашей планеты, идут сложнейшие процессы, и никогда и никакие приборы не позволят измерить все многообразие протекающих процессов и их влияние друг на друга, и никакие суперкомпьютеры не смогут смоделировать все динамические процессы, протекающие на планете. Ответственно следует заявить, что в экспериментальных и компьютерных научных моделях всегда будет некоторая степень упрощения, приближения и погрешности.

Поэтому простому человеку ожидать и надеяться, что на современных самых мощных компьютерах можно точно смоделировать сложную динамическую систему планеты, а затем, на основе этих точных моделей, оценить динамический отклик на различные внешние возмущения по всей планете, после чего установить, как динамический отклик влияет на метеообстановку, магнитные поля, засухи, штормы, ураганы, самочувствие животных и людей, – то же самое, что ожидать от Роскосмоса достижения на «Союзе-ТМ» самой дальней галактики и победного возвращения обратно.

Конечно, умудренный большим опытом и отягощенный обширными знаниями доцент на это скажет, что никто и никогда и не будет даже пытаться создавать исследовательскую модель такой сложной системы. Она и никому не нужна! Как и сейчас, будут решаться отдельные задачи, на упрощенных моделях, достаточно точных для достижения поставленных перед учеными целей. И это действительно так! Но все вышесказанное требуется для понимания, как современная наука соотносится с окружаемым нас миром.

Достижения современной науки бесспорны, поражают воображение и раскрывают перед человечеством новые возможности лучше понять этот удивительный мир, в котором мы живем, и взглянуть на него с неизведанной доселе стороны.

Да, астрономия, физика и другие науки добились огромного прогресса за последние два столетия, и есть чем гордиться ученым, но простым людям следует понимать, что далеко не все подвластно науке на сегодняшний день.

Также следует отметить, что от высказываний некоторых ученых и специалистов, сделанных на бегу, по свои каким-то причинам, что Солнце, Луна, планеты и звезды не влияют на человека, а человек чувствует, что что-то здесь не так, у него происходит путаница в голове, и человек обращается к астрологам. А астрология тоже зародилась и развивалась вместе с астрономией с самых древних времен. Если по движению Солнца, Луны и звезд можно точно предсказать, когда наступит холодная зима, когда – теплое лето, то почему по небесным светилам не пытаться предсказывать будущее и судьбу человека? Вот и пытаются по сей день.

При этом астрология имеет серьезный фундамент, рассмотренный выше, – это влияние на все живое на Земле изменений положения небесных светил в результате изменений параметров орбиты движения Земли вокруг Солнца и изменений положения и вращения самой планеты. О чем многие критики астрологии почему-то забывают, когда заявляют, что звезды не могут влиять на человека, потому что они далеко, и тем самым только подогревают интерес к астрологии.

Чуть не штампом стало заявление борцов за истинную науку, что влияние Солнца и Луны на человека существует, но оно практически незаметно для большинства людей. Чтобы борцы с «лженаукой» поняли, о чем они говорят, их надо собрать в один звездолет и отправить за пределы Солнечной системы, а через годик спросить, заметили ли они отсутствие влияния Солнца и Луны на их жизнь или нужен еще годик.

Приглашенные на передачи, интервью астрологи, иногда грамотно используя вековую базу астрологии, рассказывают нам о будущем. В этой книге мы тоже заглянем в будущее, но главное внимание уделим тому, что происходит вокруг нас в настоящем и что происходило в прошлом.

Наш удивительный мир – это тонкий хрустальный сосуд, летящий в космическом пространстве

Из всего вышесказанного совершенно очевидно, что наш удивительный мир – это тонкий хрустальный сосуд, летящий в космическом пространстве, в котором миллионы и даже миллиарды лет плавала наша планета Земля с чистой синей водой океанов, сушей, покрытой зеленью, и чистой оболочкой атмосферы.

Маша:  – А что, наш мир действительно такой хрупкий?

Федя:  – Да, Маша. Очень. Например, если из-за наших машин и заводов средняя температура на планете поднимется всего на 2-3 градуса, то…

Маша:  – Всего на два-три? Это же совсем чуть-чуть!

Федя:  – Для планеты – это огромная перемена. Растает так много льда, что вода может затопить многие города, жара будет сменяться сильными морозами, засухи – наводнениями с ураганами, и, как ни печально, исчезнут многие животные и растения. А если температура вырастет на 5 градусов, то это всеобщая катастрофа. И это не считая других угроз – извержений супервулканов или падения астероидов.

Маша:  – Ой, как страшно! Что же нам делать?!

Федя:  –  Всё просто и сложно одновременно. Надо изучать планету, понимать, как всё в ней связано, и перестать вредить ей. Создавать чистые технологии, беречь леса и океаны. Знания – вот что поможет нам исправить то, что ещё можно исправить, и пережить то, что уже не остановить.

Но с приходом XIX века хрустальный сосуд стал покрываться копотью и грязью, а содержимое стало потихоньку закисать. Кроме этого, содержимое полностью зависит от движения сосуда в космическом пространстве относительно Солнца и других космических тел. При этом сосуд настолько тонкий и хрупкий, что даже небольшая часть человечества, которая выглядит не более чем пятном плесени на планете, из-за непонимания и незнания может разбить хрупкий сосуд вдребезги.

Остановите свой бег на несколько минут, оглядитесь вокруг. Несмотря на плохую погоду, штормы и ураганы, извержения вулканов и землетрясения, наша планета изумительно прекрасна! Зеленые леса и луга, снежные вершины гор, голубые реки и озера, моря и океаны, щебетание птиц и грациозный бег диких животных, верная собака у наших ног и бабочка у нас на руке – все это наш земной мир, который дорог нам и без которого невозможно наше существование.

Как часто мы рассматриваем зеленые травинки и полевые цветы, любуемся причудливыми облаками на голубом небе, багряными закатами и гипнотизирующим пламенем костра? Как давно мы слушали восхитительные трели соловья и пили чай с вишневым вареньем в вечернем саду?

Мы живем на удивительно прекрасной планете, но ценим ли мы и бережем ли окружающий нас мир? Способны ли мы адекватно реагировать на глобальные космические процессы, которые могут изменить его?

Люди должны знать и понимать, что происходит в нашем мире, как в космосе, так и на Земле. Вооруженный знаниями человек быстрее сориентируется в происходящих изменениях, примет правильные решения и вовремя совершит необходимые действия по защите нашего прекрасного мира, нашего дома, в котором мы живем.

Поэтому любому здравомыслящему человеку необходимы знания об окружающем мире, чтобы понимать изменения в нем, принимать правильные решения, быть подготовленным к возможным вызовам и адекватно реагировать на происходящее.

Научные знания – это великая сила! Вооружен знаниями – значит защищен! «Forewarned is forearmed!», что в переводе с английского означает «предупрежденный – значит вооруженный». В данной книге читатель получит хорошее вооружение в виде знаний, чтобы понимать окружающий нас мир и чувствовать себя уверенно.

Книга рассчитана на широкий круг читателей – от школьников до академиков

В XXI веке, когда соединение с интернетом стало более необходимым для человека, чем наличие продуктов в холодильнике, лавина информации обрушилась на людей. Чтобы человек не потонул, а уверенно чувствовал себя в этом информационном море, необходимы новые формы подачи и методы усвоения и запоминания больших массивов данных. Поэтому книга написана с использованием высокоэффективных методов мнемотехники и системного анализа для успешной работы с большими объемами информации, облегчения и ускорения усвоения научных знаний.

В книге вы прочитаете много историй о таких великих людях, как: Христофор Колумб, Фернан Магеллан, Фаддей Беллинсгаузен, Михаил Лазарев, Альберт Эйнштейн, Исаак Ньютон, Карл Максимович фон Бэр и о многих других. Реальные или сочиненные истории с сильными образами, сопровождающие текст, значительно облегчают, ускоряют и даже делают приятной работу с большими массивами данных.

В результате книга читается легко, а обычно трудные и занудные научные данные вы запомните на долгие годы. После прочтения книги вы можете использовать примененные методы мнемотехники и системного подхода в своей жизни и почувствуете себя как рыба в воде в современной информационной лавине, вам будет легче обрабатывать, запоминать и воспроизводить большие объемы информации, быстро повышать свой профессиональный уровень и достигать успеха в различных сферах жизни.

Изложенные в книге с использованием указанных методов научные знания интересны, полезны и доступны для широкого круга читателей – от школьников до умудренных знаниями профессоров и академиков. Каждый читатель сможет найти для себя новое в содержании и форме подачи материала.

Книга писалась в хорошем настроении, иногда серьезно, а иногда с улыбкой. Хотелось легко и непринужденно изложить информацию, не утяжеляя повествование формулами и терминами, уделяя больше внимание человеку как части космического мира. Главы книги – как приятные прогулки по саду знаний под жарким солнцем или прохладным звездным небом и как беседы под луной у костра с кружкой ароматного чая.

В книгу включены описания исторических событий, рассказы о великих людях, их свершениях и захватывающе интересной, непростой их судьбе.

В итоге данная книга – это удивительная смесь научных знаний и увлекательных историй!

Читайте и получайте пользу и удовольствие!

Глава 1. Погружаясь в астрономию и мир ее терминов

1.1. Однажды вечером он, атлет-неандерталец, и она, красавица-сапиенс, сидели рядом…

Астрономия – очень древняя наука, о чем свидетельствуют ее основные понятия: они исходят из того, что все небесные светила вращаются вокруг наблюдателя, который и есть центр всего мира. Навряд ли хомо сапиенс, как человек разумный, мог иметь такое примитивное мировосприятие. Скорее всего, это мировосприятие тугодума – туповатого неандертальца, с которыми сапиенсы жили вместе более 35 тысяч лет назад.

Неандертальцы – здоровые красавцы-атлеты, и вдруг 35 тысяч лет назад они исчезли. И есть основание полагать, что это произошло не без помощи хитроумных сапиенсов.

Рис. 1.1. Эволюция человека: 1 – обезьяна; 2 – Homo habilis, человек умелый; 3 – Homo erectrus, человек прямоходящий; 4 – Homo neanderthalensis, неандерталец; 5 – Homo sapiens, человек разумный; 6 – Homo sapiens sapiens, человек разумный современный

Маша: А этот человечек разумный такой печальный. Ему что, уже много домашних заданий делать надо?

Федя: (Смеётся) Хуже! Он изобрёл колесо, а потом сразу понял, что теперь ему придётся на нём ездить в налоговую инспекцию. Разум – это не только про огонь и звёзды, но и про квитанции.

Рис. 1.2. Неандерталец и хомо сапиенс – человек разумный

Рис. 1.3. Вероятно, так неандертальцы воспринимали окружающий мир

Маша: Смотри, Федя! Неандерталец же думал, что небо – это такой большой перевёрнутый горшок с дырочками-звёздами, который крутится над ним!

Федя: Верно! Он был очень наблюдательным, но у него не было наших знаний. Он видел, что Солнце встаёт и садится, звёзды ходят по кругу, и так и решил – это огромная сфера. Это была гениальная для его времени модель окружающего мира!

Рис. 1.4. Небесная сфера – основное понятие в астрономии. Небесная сфера вместе со звездами, Солнцем и Луной вращается вокруг наблюдателя, глаз которого является центром небесной сферы

Маша: Подожди… Но на этой картинке астронома тоже рисуют внутри какой-то сферы! Разве мы не знаем, что звёзды от нас за триллионы километров?

Федя: Мы-то знаем, что расстояния огромны, но для того чтобы отмечать положение звёзд и планет на карте, очень удобно представить, что все они находятся на одном воображаемом куполе – небесной сфере. Это как глобус для Земли. Он не настоящий, но без него не сориентироваться. Поэтому модель мира времён неандертальцев люди используют до сих пор, так как это очень удобно!

Можно предположить, что в один из тихих теплых вечеров он, атлет-неандерталец, похожий на Жерара Депардье, и она, красавица-сапиенс, подобная Орнелле Мути, сидели рядом и любовались прекрасным звездным небом. Неандерталец не мог говорить, но бархатным музыкальным тембром голоса смог донести до любимой свое восприятие звездного мира. Позже вернулся ревнивый хитроумный сапиенс, вылитый Луи де Фюнес, и неандерталец Депардье исчез…

Рис. 1.5. Атлет-неандерталец и красавица-сапиенс

Маша: Смотри, какие они счастливые! У них прямо настоящая любовь была. Они, наверное, поженились?

Федя: (Улыбается) Думаю, что да. Так как это объясняет, почему иногда ты такая упрямая и то, что у каждого современного человека от 1 до 4% генов неандертальца. Видишь, это могут быть наши очень-очень-очень далёкие прапрапрадедушка и прапрапрабабушка. Так что их история любви продолжается в нас.

После того теплого вечера все современные люди получили от 1 до 4 % генов неандертальцев, а астрономия получила свои основные положения.

Так и живем с генами неандертальцев и с основными понятиями астрономии…

Если кому покажется эта история глупой выдумкой, прочтите внимательно основные определения астрономии ниже и подумайте. Вы наверняка убедитесь, что если не точно такая, то подобная история действительно произошла в прошлом.

1.2. Применение методов мнемотехники для ускорения понимания и запоминания информации

Как стать властелином и повелителем информации и хозяином мира

Следует отметить одну особенность приведенной истории неандертальца и красавицы-сапиенс. Чтобы вам было легче воспринимать научные факты и теории, эта книга написана с использованием методов мнемотехники, которые ускоряют усвоение больших объемов информации.

Один только метод визуализации ускоряет восприятие информации в разы (до 60 000 раз!) по сравнению с текстами, и вы видите большое количество иллюстраций разного типа в этой книге.

Другой метод – это разбиение информации на блоки и составление логических цепочек из блоков (чанкинг и метод цепочек). Текст книги разделен на главы, разделы и подразделы с содержательными заголовками, что позволяет легко ориентироваться в тексте и воспринимать его. Вспомните, как трудно запомнить набор цифр, например, 4029647890053, а после разбиения на блоки это же число 402-964-789-00-53 запомнить легче. При работе с большими текстами этот эффект усиливается многократно. Читать один сплошной текст, тем более если это сухая научная информация, – совершенно непродуктивно. Совсем другой результат, если вы читаете текст, разбитый на блоки, системно выстроенные в логические цепочки и иерархические структуры на основе причинно-следственных связей. Это применяется в этой книге, и ее текст легко читать и запоминать, в результате, перед вами открываются новые возможности обрабатывать и усваивать большие объемы информации.

Также в книге используется эффективный метод ассоциаций. Реальные или сочиненные истории с сильными образами, сопровождающие текст, значительно облегчают, ускоряют и даже делают приятной работу с большими массивами данных.

Вы можете прочесть книгу легко и с удовольствием, даже не обратив внимания на то, что при чтении вам везде помогала мнемотехника и системный подход, которые применялись при изложении содержания.

Рассмотрим, как используются методы мнемотехники, и основное внимание уделим одному из самых эффективных из них – методу ассоциаций.

Увлекательные истории, реальные или выдуманные, оживляют описание физических явлений и изложение научных данных. Наиболее эффективны ассоциации, когда сильные и яркие персонажи участвуют, с одной стороны, в нелепых, абсурдных, экстравагантных и смешных, выдуманных историях, а с другой стороны, эти истории имеют какую-то логическую привязку к рассматриваемой информации. Например, что где-то, как-то и пусть даже при фантастических обстоятельствах история действительно произошла. Но если нет связей или их мало, не стесняйтесь и придумайте их.

Так, история с атлетом-неандертальцем и красавицей-сапиенс была использована не для критики астрономии, а, совсем наоборот, для облегчения понимания и запоминания довольно трудных и скучных основных положений астрономии. Картинки, приведенные в разделе, и яркие образы великих актеров Жерара Депардье, Орнеллы Мути и Луи де Фюнеса позволяют оживить восприятие занудных научных формулировок, и вы сможете быстрее их понять и запомнить.

Кроме трудности формулировок, также есть затруднения в понимании их смысла. Практически любой человек уверен, что современная астрономия знает почти все о Вселенной. И когда он читает, что небесные светила вращаются вокруг глаза наблюдателя по небесной сфере с центром в этом самом глазу и что ОСЬ МИРА проходит тоже через этот самый глаз (!), у обычного человека может начаться паника. «Что это, астрономия для сумасшедшего дома? Или я что-то не понимаю? Или кто-то решил надо мной пошутить? Или я заболел тяжелой болезнью? Или…» – лихорадочно крутится у него в голове, и может что-нибудь нехорошее случиться с человеком.

Данный раздел книги построен так, что читатель будет подготовлен и с улыбкой знатока приступит к чтению основных определений астрономии.

А теперь еще раз взгляните на историю атлета-неандертальца Депардье и красавицы-сапиенс Орнеллы Мути. С одной стороны, она нелепа, а с другой – когда вы будете читать определения астрономии в этом разделе, разве у вас не появится ощущение, что именно так все и было? Проверьте прямо сейчас! :-)

Прочитав этот раздел, вы запомните обычно скучную информацию об основных понятиях астрономии на долгие годы. Если вы поймете, как действуют истории с яркими образами, вы сами для любой информации сможете представлять истории и мини-спектакли, и вам будет легче читать и запоминать, а при встрече особенно занудных и трудных мест будете только посмеиваться, представляя образы ваших героев.

Используйте описанные методы мнемотехники в своей жизни, и вы почувствуете себя хозяином этого мира. Вы сможете достигать успеха в различных сферах жизни. Кто владеет информацией и может ей пользоваться – тот владеет миром! Успехов вам!

Теперь, с улыбкой на лице и яркими образами в голове, можно перейти к астрономии, не забывая историю с атлетом-неандертальцем и красавицей-сапиенс.

1.3. Основные понятия астрономии

Древние люди не могли посмотреть на Землю со стороны, даже на рисунках и фотографиях, которых в то время не было. Они наблюдали Солнце и звезды, сидя на Земле. Астрономы тоже, как неандертальцы и хомо хабилис, сидели и сидят на Земле и применяли и применяют понятия, которые использовали их далекие предки. Поэтому для астрономов с древних времен не Земля движется вокруг Солнца, а Солнце и звезды вращаются вокруг Земли, а точнее, вокруг глаза наблюдателя-астронома. И исходя из того, что наблюдатель-астроном – это центр мироздания и пуп Вселенной, используются многие понятия, которые являются базовыми в астрономии.

Если же вас будут утомлять научные формулировки, можете бегло просмотреть этот материал для представления, о чем он, и потом при необходимости вернуться к интересующим определениям.

Небесная сфера — это воображаемая сфера произвольного радиуса, на которую проецируются небесные тела. Служит для решения различных астрометрических задач. Произвольного радиуса, потому что на небесной сфере используются только угловые координаты небесных светил и основных точек и линий, применяемых в астрономии.

За центр небесной сферы принимают глаз наблюдателя, при этом наблюдатель может находиться как на поверхности Земли, так и в других точках пространства, например, он может быть отнесен к центру Земли. Глаз наблюдателя остается неподвижным, а небесная сфера со всеми звездами, Солнцем и другими космическими объектами вращается вокруг наблюдателя. А как же иначе? Глаз наблюдателя – это центр небесной сферы, и весь мир крутится вокруг наблюдателя! И небесная сфера вращается вокруг оси мира (см. ниже), которая проходит через глаз наблюдателя параллельно оси Земли. Почувствуйте разницу – ось Земли и ось мира!

Для наземного наблюдателя вращение небесной сферы воспроизводит суточное движение светил на небе.

Долгое время люди считали, что Земля – это плоский диск, а все небесные тела движутся вокруг него по небесному куполу. Времена невежества давно прошли, а с началом полетов в космос мало у кого остались сомнения, что Земля имеет сферическую форму. Астрономы же старались изо всех сил удержать понятие купола для небес, и, так как уже невозможно стало применять модель Земли в виде плоского диска, они трансформировали небесный купол в небесную сферу.

Вы можете возразить, что современные астрономы – хомо сапиенс, а не неандертальцы, и они знают, как устроена Вселенная. Да, конечно, знают, хотя некоторые наши современники продолжают верить, что Земля плоская, а отчеты о полетах в космос – обман. Астрономы до сих пор используют модель, где все небесные светила вращаются вокруг глаза наблюдателя, возможно, потому, что это просто удобно и до сего времени никто не смог предложить им что-то лучше. Небесная сфера – это как фундамент здания астрономии, которое строилось даже не века, а тысячелетия. Фундамент же лучше не трогать, иначе все здание может разрушиться.

Ось мира — это прямая линия, проведенная через центр небесной сферы (который есть не что иное, как глаз наблюдателя!) параллельно оси вращения Земли. Вокруг оси мира происходит видимое вращение небесной сферы. Точки пересечения оси мира с небесной сферой называются полюсами мира (см. ниже).

Если глаз наблюдателя поместить в центр Земли, то ось мира совпадает с осью вращения Земли и проходит через два полюса мира. Такая небесная сфера с центром в центре Земли называется геоцентрической и часто используется в астрономии.

Полюсы мира — это точки пересечения оси мира с небесной сферой. В точке пересечения оси мира и небесной сферы в Северном полушарии находится Северный полюс мира; в непосредственной близости от этой точки (отклонение составляет менее одного градуса) находится альфа, то есть самая яркая звезда созвездия, Малой Медведицы, которая называется Полярной звездой. Противоположная точка пересечения оси и сферы называется Южным полюсом мира. У Южного полюса мира рядом нет звезды, как в Северном полушарии, поэтому его находят с помощью созвездия Южный Крест.

Часто полюсы мира определяют как точки пересечения оси вращения Земли с небесной сферой. Вы можете возразить: ось мира и ось Земли в общем случае не совпадают – так где же находятся полюсы мира? Давайте посчитаем. Наблюдатель может отдалиться от оси Земли максимум на радиус Земли, когда приедет на экватор. Радиус планеты на экваторе равен 6 378 километрам, а до Полярной звезды 447 световых лет. Скорость света 300 000 километров в секунду, и в году 31 557 600 секунд, отсюда расстояние до Полярной звезды – 9,47·10¹² километров. Таким образом, радиус Земли меньше расстояния до Полярной звезды более чем в 1,5·10⁹ раз, или меньше чем в триллион раз! Возражать в данном случае – это как предъявлять претензии часовщику, что он установил ось маятника на часах на миллиардную долю микрона в сторону от положенного места. Поэтому убедились – оба определения об одном и том же, и двигаемся дальше!

Рис.1.6. Точки, линии, плоскости небесной сферы

Маша: Я тут вижу две похожие окружности – «небесный экватор» и «эклиптика». Они обе ровные и большие. Чем они отличаются?

Федя: Ты подметила самое главное! Это два фундаментальных круга.

Небесный экватор – это проекция земного экватора на небо или другими словами: линия пересечения плоскости земного экватора с небесной сферой.

А эклиптика – это путь Солнца по небу в течение года. Ты же знаешь, что наша планета вращается вокруг Солнца, да ещё и наклонена. Из-за этого наша точка зрения постоянно меняется, и нам кажется, что Солнце движется по этому большому кругу (эклиптике). А если бы земля не была наклонена, то эти две окружности совпали и была бы только одна окружность: эклиптика-небесный экватор.

Рис.1.7. Точки, линии, плоскости небесной сферы

Маша: Подожди… А все эти точки – зенит, надир… Они ведь для кого-то одного? То есть, если я встану на три метра левее, у меня будет уже совсем другая небесная сфера?

Федя: Абсолютно верно! Ты совершила ключевое открытие в наблюдательной астрономии! Небесная сфера – это твой личный мир. Её центр – всегда твой глаз.

Зенит – это точка прямо над твоей головой.

Надир – прямо под твоими ногами, сквозь Землю.

Горизонт – это круг, где небо сходится с Землёй, если смотреть вокруг тебя.

Если ты сдвинешься, твой зенит и горизонт сдвинутся вместе с тобой. Но «глобальные» линии, вроде небесного экватора, для всех наблюдателей на Земле будут примерно одинаковы. Эта картинка показывает нам вид вселенной с одной конкретной точки в определённый момент времени. Это твой личный небесный купол

Эклиптика — это круг, по которому плоскость орбиты Земли пересекает небесную сферу. Плоскость, в которой лежит эклиптика, называется плоскостью эклиптики, и она совпадает с плоскостью орбиты Земли.

Небесный экватор — это круг, принадлежащий небесной сфере и получаемый в результате пересечения небесной сферы плоскостью земного экватора. Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: Северное, с вершиной в Северном полюсе мира, и Южное, с вершиной в Южном полюсе мира.

Вертикаль наблюдателя — это прямая, проходящая через центр небесной сферы, то есть через глаз наблюдателя, и совпадающая с направлением нити отвеса в точке наблюдателя. Нить отвеса всегда направлена к центру Земли, поэтому вертикаль наблюдателя – это прямая, проходящая через глаз наблюдателя и центр Земли.

Зенит — это точка пересечения вертикали наблюдателя с небесной сферой, расположенная над головой наблюдателя. Надо запомнить, что зенит – это прямо над головой. И это имеют в виду, когда говорят и пишут, что «солнце стояло в зените». Если у вас Солнце в зените, то оно находится прямо по вертикали над вашей головой, и, следовательно, вы не отбрасываете тени. В каком месте на Земле Солнце в полдень находится действительно в зените, читайте в главе 5.

Надир – это точка пересечения вертикали наблюдателя с небесной сферой, противоположная зениту.

Или еще проще: зенит – это точка небесной сферы прямо над головой наблюдателя, а надир – точка небесной сферы прямо под ногами наблюдателя.

Истинный, или математический, горизонт – это большой круг на небесной сфере, плоскость которого перпендикулярна вертикали наблюдателя и проходит через центр небесной сферы – глаз наблюдателя. Истинный горизонт делит небесную сферу на две части: надгоризонтную полусферу, в которой расположен зенит, и подгоризонтную полусферу, в которой расположен надир.

Небесный меридиан, или меридиан наблюдателя, — это большой круг на небесной сфере, проходящий через полюсы мира, зенит и надир. Он совпадает с плоскостью земного меридиана наблюдателя и делит небесную сферу на восточную и западную полусферы.

Кульминация — это прохождение светила через небесный меридиан в процессе его суточного движения. В течение суток все светила дважды пересекают небесный меридиан. Различают верхнюю и нижнюю кульминацию светила. В верхней кульминации высота светила наибольшая, а в нижней – наименьшая. Для незаходящих светил обе кульминации происходят над горизонтом. Для восходящих и заходящих светил верхняя кульминация происходит над горизонтом, а нижняя – под горизонтом. У невосходящих светил обе кульминации происходят под горизонтом и недоступны для наблюдения.

Система небесных координат используется в астрономии для описания положения светил на небе или точек на воображаемой небесной сфере. Координаты светил или точек задаются двумя угловыми величинами, однозначно определяющими положение объектов на небесной сфере. Таким образом, система небесных координат является сферической системой координат, в которой третья координата – расстояние – часто неизвестна и не играет роли.

Системы небесных координат отличаются друг от друга выбором основной плоскости, называемой фундаментальной, и началом отсчета. В зависимости от задачи может быть более удобным использовать ту или иную систему. Чаще всего используются горизонтальная и экваториальная системы координат. Реже – эклиптическая, галактическая и другие, на основе соответствующих фундаментальных плоскостей.

Основное предназначение небесной сферы и ее плоскостей, линий и точек – определение для всех небесных объектов небесных координат относительно выбранной фундаментальной плоскости, а также описание движения всех небесных тел, включая вращение Земли вокруг своей оси, движение Земли и других планет вокруг Солнца, вращение Луны вокруг Земли, движение звезд на небесной сфере и другие космические процессы.

В астрономии используется очень большой набор понятий и терминов, и многие из них основываются на принципах и определениях, описанных выше. Это надо иметь в виду при более детальном ознакомлении с астрономией.

Глава 2. Открывая тайны звездного неба

2.1. Звездное небо и ориентирование по сторонам света в Северном и Южном полушариях

От расположения звезд на небе зависит вся жизнь на Земле, и древние люди внимательно следили за небесными светилами. А мы, люди XXI века, как часто смотрим на бесконечное небо с миллиардами сверкающих звезд? Знаем ли мы основные созвездия, можем ли мы ориентироваться по звездам ночью и по солнцу днем? Люди умели это с древних времен, и не стоит пользователям интернета забывать о базовых знаниях человечества. Каждый должен уметь ориентироваться по небу и понимать, как и почему движутся небесные светила.

Упомянутый в предисловии и первой главе метод ассоциаций для запоминания больших объемов информации применялся уже в глубокой древности. Чтобы лучше понимать, как движутся звезды на небосводе, и ориентироваться по ним, древние люди стали выделять группы звезд – созвездия, которые можно было связать в отдельные фигуры, похожие на предметы, мифологических персонажей и животных. Такая система позволила людям организовать ночное небо, сделав каждый его участок легко узнаваемым. Это помогло измерять время, применять астрономические знания в сельском хозяйстве и ориентироваться по звездам.

В Северном полушарии для ориентирования и определения северного направления и, соответственно, четырех сторон света используется Полярная звезда. Эта звезда находится в точке пересечения земной оси с небосводом, или, как астрономы говорят, небесной сферой. За сутки Земля делает полный оборот вокруг своей оси и, соответственно, все звезды небесной сферы Северного полушария для наблюдателя на Земле делают полный оборот вокруг Полярной звезды. И где бы ни находился наблюдатель в Северном полушарии и в любое время, Полярная звезда всегда будет от него на севере.

Для нахождения Полярной звезды мы находим обычно хорошо различимый на ночном небе большой ковш – созвездие Большой Медведицы, далее берем расстояние между двумя крайними звездами ковша Медведицы, которые создают «глубину» ковша, мысленно откладываем по линии этих двух звезд пять таких расстояний в направлении от «дна» ковша наружу и находим в этой области заметную звезду. Это и будет Полярная звезда, крайняя звезда в ручке ковша Малой Медведицы.

Рис. 2.1. Большая, Малая Медведица и Полярная звезда

Рис. 2.2. Большая, Малая Медведица и созвездия вокруг них. Стрелками показаны направления, которые помогают найти на небе указанные созвездия

Маша: Федя, а зачем люди вообще запоминают все эти стрелки и созвездия? Это же просто картинки на небе!

Федя: А это, Маша, самый древний и надежный GPS! Видишь ковш Большой Медведицы? Стрелка от него ведёт к яркой звезде – Полярной. Она всегда указывает на север. Зная, где север, можно найти дорогу ночью в лесу или в море. Так что это не просто картинки – это карта и компас, которые всегда с тобой.

Маша: Интересно, а почему эти звёзды назвали именно «Медведицами»? Они же совсем не похожи на медведей!

Федя: Это всё благодаря древним грекам! Они видели в этой группе звёзд не просто ковш, а длинный хвост и лапы огромного медведя, которого Зевс забросил на небо. А Малая Медведица – это его детёныш. Стрелки на картинке – это как путеводитель по этой древней легенде, они помогают разглядеть тех самых небесных зверей.

Если вы нашли на небе Большую и Малую Медведицу и Полярную звезду рис.2.1.а, используя направление, указанное на рис. 2.1.б, вы можете найти другие приведенные на рисунке созвездия, мысленно двигаясь от уже найденных созвездий, можно определить и другие созвездия Северного полушария.

В настоящее время компьютерные технологии значительно упрощают изучение звездного неба, для чего разработаны удобные приложения. Таким приложением, например, является Star Walk 2, которое позволяет быстро находить любое созвездие и любую планету.

Рис. 2.3. Карта созвездий Северного полушария

Маша: Федя, а люди в разных странах видят одни и те же созвездия? Или у них совсем другие карты на небе?

Федя: Отличный вопрос! Это как раз зависит от полушария. Вот смотри:

В нашем, северном полушарии, есть главный ориентир – Полярная звезда. Она почти неподвижна, а все остальные созвездия, like Большая Медведица, Кассиопея или Лебедь, кружатся вокруг неё в течение ночи и года. Это наш постоянный небесный компас.

А в южном полушарии всё наоборот! Там нет яркой полярной звезды. Зато у них есть свой великолепный ориентир – созвездие Южный Крест. И самое интересное – они видят то, что никогда не видим мы! Например, самое красивое облако на небе – Большое и Малое Магеллановы Облака. Это две карликовые галактики-спутники нашего Млечного Пути. Они выглядят как два сияющих пятна и видны только в южном полушарии. Представляешь, у них над головой – целые галактики!

Рис. 2.4. Карта созвездий Южного полушария

Маша: А есть ли на юге такие же медведи или драконы, как у нас на севере? Или у них совсем другие сказки на небе?

Федя: Сказки – другие, но кое-что общее есть! Учёные древности, которые давали названия, старались найти симметрию.

У нас на севере есть могучий Орион-охотник с его поясом из трёх звёзд.

А на юге прямо под ним находится его охотничий пёс – созвездие Большой Пёс, в котором сияет самая яркая звезда всего ночного неба – Сириус!

Но есть и абсолютно уникальные "южане". Например, созвездие Южная Гидра – огромное, но тусклое, или Муха – маленькое, но яркое созвездие, которого у нас на севере нет и в помине. А ещё у них есть своя "полярная" группа – Октант, в которой находится южный полюс мира, но там нет яркой звезды, как наша Полярная.

Помимо созвездий исключительно северных или южных, есть еще так называемые экваториальные (Рис. 2.4 и Рис. 2.5), где на эклиптике расположены зодиакальные созвездия, о которых подробнее поговорим в главе 5.

Рис. 2.5. Созвездия экваториального пояса, часть 1

Маша: А если я полечу в Австралию зимой, я увижу там наши зимние созвездия? Или там всё перевёрнуто?

Федя: Всё с ног на голову, в прямом смысле! И это самый крутой факт.

Рис. 2.6. Созвездия экваториального пояса, часть 2

Федя (продолжает): У нас зимой высоко в небе сияет Орион.

А в южном полушарии в это же время – лето. И они тоже видят Ориона, но… перевёрнутого вверх ногами! Для них он "стоит" на голове. Более того, то, что для нас низко над горизонтом и видно плохо (как, например, Сириус), для них в это время сияет высоко в зените.

А самое удивительное – есть созвездия, которые являются "зеркальными" парами. Например, наш Телец на севере и Кентавр на юге. Или Северная Корона и Южная Корона. Это как если бы небо было огромным шаром, а мы смотрим на него с противоположных сторон!

Как Большая Медведица в Северном полушарии, так Южный Крест в Южном используется для нахождения точки на небосводе, через которую проходит ось вращения Земли. Но в этой точке в Южном полушарии нет заметной звезды, как Полярная в Северном полушарии.

Созвездие Южный Крест составляют пять ярких звезд, где четыре звезды расположены в форме креста, а пятая находится рядом с перекрестием, образованным воображаемыми линиями из этих четырех звезд.

На южном небе можно увидеть пару ложных крестов – Южный Крест меньше и ярче их. Для того чтобы его найти, надо посмотреть на Млечный Путь и найти на нем темное пятно особой формы – туманность Угольный Мешок. Мне туманность напоминает фигурку человечка во всем черном, который прячется в Млечном Пути, у него большой нос, и одной рукой он держит Южный Крест. Но, конечно, у каждого свои фантазии. По одну сторону от туманности и расположен Южный Крест. На фотографиях трудно распознать эту особенность созвездия, а когда ты ночью стоишь под небом Южной Африки, в глаза сразу бросаются звезды Южного Креста.

Рис. 2.7. Созвездие Южного Креста

Рис. 2.8. Созвездие Южного Креста на небе в южном полушарии

Вблизи созвездия Южный Крест, с восточной стороны (слева, если смотришь на юг), находится небольшое, но очень красивое скопление звезд, известное как «Шкатулка с брильянтами». Это группа звезд разных цветов, ярко сверкающая на ночном небе.

Рис. 2.9. Скопление звезд, известное как «Шкатулка с брильянтами»

В Южном полушарии для ориентирования по Южному Кресту следует соединить прямой две точки созвездия, которые образуют его длинную ось, так называемый стержень креста.

Рис. 2.10. Нахождение Южного полюса мира по созвездию Южный Крест

От крайней звезды по этой прямой мысленно отложить расстояние, в 4,5–5 раз больше длины стержня Южного Креста. Если крест, рассматривать, как меч с ручкой (более короткая часть стержня креста) и лезвием (более длинная часть стержня креста), то лезвие меча будет указывать направление на юг. Мысленно отложив отрезки, вы попадете в воображаемую точку, которая всегда и везде для наблюдателя в Южном полушарии указывает направление на юг и является точкой небесной сферы Южного полушария, через которую проходит ось вращения Земли. Вокруг этой точки также описывают правильную окружность все звезды Южного небосвода в течение суток. Эта точка небесной сферы в Южном полушарии и точка, совпадающая с Полярной звездой Северного полушария, называются соответственно Южным и Северным полюсом мира.

При более точном рассмотрении Полярная звезда отклонена от Северного полюса мира менее чем на один градус, но, кроме специальных случаев, это смещение считается пренебрежимо мало. Полюсы мира не смещаются на небесной сфере не только в течение суток, но и при полном годовом цикле движения Земли вокруг Солнца. В действительности полюсы мира все-таки движутся, но очень медленно. Также звездное небо меняется от ночи к ночи, что затрудняет изучение созвездий (читайте об изменении звездного неба в течение года и тысячелетий в разделе 2.4).

Направление на Северный полюс мира совпадает с направлением на географический север, а на Южный полюс мира – с направлением на географический юг.

Глядя на Полярную звезду, Северный полюс мира в Северном полушарии или Южный полюс мира в Южном полушарии, легко определить, где север, где юг и другие стороны света. Если у кого-то это вызовет затруднение, то нужно найти полюс мира, от него опустить воображаемую вертикаль до горизонта, заметить в этом месте какую-либо особенность ландшафта. Это и будет ориентиром в определении севера в Северном полушарии и юга в Южном полушарии.

Если вы стоите лицом на север в Северном полушарии, у вас справа восток и слева запад. Если вы стоите лицом на юг в Южном полушарии, у вас справа запад, слева восток. Если в Южном полушарии вы повернетесь лицом на север, то у вас будет восток справа, а запад слева, как и в Северном полушарии.

Эта простая информация необходима в жизни каждого человека, но, удивительно, в интернете, на сайтах о туризме, даже в этих элементарных вопросах умудряются давать неправильное ориентирование. Поэтому будьте осторожны с интернетом и не заблудитесь!

Есть важная особенность! Если вы стоите лицом к экватору, то Солнце и звезды в Северном полушарии движутся по часовой стрелке, а в Южном – против часовой. Почему? Рассмотрим в следующем разделе.

2.2. Почему Солнце и звезды в Северном полушарии движутся по часовой стрелке, а в Южном – против часовой стрелки

Представьте: Солнце всегда движется близко к экватору. Экватор – это условная линия сечения земной поверхности плоскостью, проходящей через центр Земли перпендикулярно оси ее вращения, и, соответственно, экватор делит сферу Земли на Северное и Южное полушария. На экваторе в полдень Солнце стоит или прямо над головой – в зените, или близко к зениту (подробнее о том, в каком месте планеты Солнце в полдень находится прямо над головой, читайте в главе 5). Для наблюдателя на широтах Европы и России в полдень Солнце будет над экватором, то есть на юге. Для наблюдателя в Южной Африке в полдень Солнце будет над экватором, то есть на севере.

Рис. 2.11. Антиподы смотрят на Солнце

Если в Северном полушарии вы стоите лицом на юг, Солнце всходит на востоке, то есть для вас – слева. В полдень оно над экватором, то есть на юге, впереди вас. Вечером – на западе, справа от вас. Таким образом, вы видите: Солнце движется по часовой стрелке. Если вы в Южном полушарии и стоите лицом к экватору, то есть лицом на север, восход Солнца будет на востоке, справа. В полдень Солнце будет над экватором, то есть на севере, впереди вас. Вечером оно будет на западе, слева. Таким образом, вы видите: Солнце движется против часовой стрелки.

Дело в том, что из-за сферической формы Земли люди в Южном полушарии ходят вверх ногами для людей в Северном полушарии. Они для нас антиподы! Выберите три вещи в комнате и запомните их порядок по часовой стрелке. Затем встаньте на голову вверх ногами (можно лечь на диван, изогнуться и голову свесить вниз, как будто вы встали на нее. Только не упадите с дивана!) и посмотрите на эти вещи в том же порядке. Вы увидите, что они теперь для вас расположены против часовой стрелки!

В средних широтах Солнце всегда движется с востока к экватору и далее на запад, в Северном полушарии – по часовой стрелке и в Южном полушарии – против часовой стрелки. То же самое со всеми звездами, которые вам видны, когда вы повернуты в сторону экватора.

Но стоит вам повернуться в сторону полюса мира, то картина сразу изменится. Во-первых, глядя на полюс, вы уже не будете видеть Солнце, оно обычно несколько смещено к экватору. Во-вторых, когда вы смотрели в сторону экватора, вы как бы смотрели сверху вниз на движение Солнца и звезд. Когда вы поворачиваетесь в сторону полюса мира, то вы смотрите уже снизу вверх на звезды, и это практически то же самое, как если бы вы встали на голову. В Северном полушарии, глядя в сторону Полярной звезды, вы будете видеть звезды, которые находятся недалеко от Полярной и в течение суток делают полный оборот вокруг нее. Звезды, которые подальше от Полярной, поднимаются из-за горизонта на востоке, справа от вас, описывают видимую часть окружности вокруг Полярной звезды и уходят на западе за горизонт, слева от вас. Получается, что в Северном полушарии звезды движутся против часовой стрелки.

В Южном полушарии, глядя на Южный полюс мира, вы можете заметить, что звезды вращаются по часовой стрелке, а когда повернетесь к экватору, а значит на север, звезды будут двигаться против часовой стрелки.

Таким образом, все зависит от того, в какую сторону смотрит наблюдатель. И это объясняет, почему ведутся такие горячие споры о том, по часовой или против часовой стрелки вращаются звезды в Северном и Южном полушарии. Каждый из спорщиков упорно смотрит в одну сторону и не понимает, что надо иногда поглядывать и в другую сторону. ;-)

Во всей этой круговерти фундаментальным является факт, что Земля вращается с запада на восток в относительно неподвижном, из-за огромных расстояний, звездном пространстве и наблюдатель на поверхности Земли несется с огромной скоростью – около тысячи километров в час – в результате вращения планеты (линейная скорость точки на поверхности Земли возрастает при приближении к экватору от 0 на полюсе до 1 667 километров в час на экваторе). И сама планета несется вокруг Солнца со скоростью 107 218 километров в час.

Рис. 2.12. Вращение Земли вокруг своей оси

Наблюдатель же на Земле считает, что он неподвижен, так как деревья, горы, воздух – все вокруг несется с той же огромной скоростью вместе с ним. Наблюдатель видит, что на востоке из-за горизонта появляются звезды и очень медленно движутся по небосводу на запад или описывают круги вокруг полюсов мира. При этом, где бы ни находился наблюдатель, в Южном или Северном полушарии, если он стоит лицом на север, восток у него справа, а запад слева, и звезды движутся против часовой стрелки. Если наблюдатель повернется на юг, то восток будет слева, а запад справа, и он видит, что звезды движутся по часовой стрелке. Но здесь важный нюанс: когда вы на одном месте будете поворачиваться и видеть, что звезды движутся то по часовой, то против часовой стрелки, учитывайте, что вы видите совершенно разные звезды, сначала одни, затем другие.

Солнце – совсем небольшая звезда, в сравнении с масштабом бесконечного звездного пространства, и движется всегда в области экватора, поэтому, как ни крути головой и как ни крутись сам, в Северном полушарии Солнце движется по часовой стрелке, а в Южном – против часовой стрелки. Также если выбрать одну звезду, которую видно с обоих полушарий, то, как и Солнце, в Северном полушарии для наблюдателя звезда будет двигаться по часовой стрелке, а в Южном – против часовой стрелки.

2.3. Движение звезд на разных широтах

Если наблюдатель стоит на Северном полюсе, он видит все звезды Северного полушария на небесной сфере, так как линия горизонта совпадает для него с небесным экватором. Все звезды Южного полушария для него всегда остаются невидимыми. Полярная звезда будет находиться в зените, и все звезды в течение суток опишут вокруг нее параллельные круги, оставаясь на неизменной высоте над горизонтом (Рис. 2.11.1.). Никакие звезды при этом не восходят и не заходят. Подобным образом на Южном полюсе движутся все звезды Южного полушария вокруг Южного полюса мира.

Рис. 2.13. Движение звезд на Северном полюсе. На всех рисунках шар – это небесная сфера, не путать с земной сферой. Стрелки указывают направление движения звезд на небесной сфере

Рис. 2.14. Рисунок с фотографии движения звезд в течение суток на Северном полюсе. Фотографии движения звезд сделаны с длинной выдержкой

В средних широтах Северного полушария часть звезд на небесной сфере никогда не заходит и вращается вокруг Полярной звезды. Другая часть звезд Северного полушария и часть звезд Южного полушария восходят из-за горизонта на востоке и заходят на западе. Также есть часть звезд Южного полушария, которая остается невидимой для наблюдателя. При перемещении наблюдателя от полюса к экватору высота Полярной звезды над горизонтом будет уменьшаться, угол между плоскостями небесного горизонта и небесного экватора будет увеличиваться, и над линией горизонта, кроме всех звезд Северного полушария, будет появляться все больше звезд Южного полушария.

Рис. 2.15. Суточное движение звезд на средних широтах. Звезды бывают незаходящими, заходящими и восходящими, невосходящими

Рис. 2.16. Рисунок с фотографии движения звезд в течение суток на средних широтах. Видно, что в течение суток часть звезд не заходит за линию горизонта, другая часть восходит и заходит за горизонт, и третья часть остается невидимой для наблюдателя. Фотографии движения звезд сделаны с длинной выдержкой

Звездное небо на экваторе Земли – уникальное и волнующее. Наблюдатель имеет возможность видеть из одной точки все звезды Южного и Северного полушарий. Одновременно над линией горизонта находится половина всех звезд обоих полушарий. Каждая из звезд 12 часов находится ниже уровня горизонта, то есть невидима, а другие 12 часов – над горизонтом, и за сутки над горизонтом перед наблюдателем проходят абсолютно все звезды Вселенной, и нет никаких невидимых звезд! Все зависит от технических возможностей наблюдателя, которые позволят ему обозревать открытый перед ним бескрайний космический мир.

Видимое движение звезд происходит по вертикальным полукругам, параллельным небесному экватору. Звезды поднимаются на востоке перпендикулярно плоскости горизонта, достигают своего наивысшего положения, верхней кульминации, а затем опускаются на западе, заходят за горизонт опять перпендикулярно плоскости горизонта и за горизонтом проходят невидимую нижнюю кульминацию. При этом движение звезд на экваторе происходит симметрично для Северного и для Южного полушария относительно плоскости небесного экватора, также симметрия наблюдается относительно плоскости небесного меридиана, в этой плоскости находится глаз или фотокамера наблюдателя, полюсы мира и точки зенита и надира. Если смотреть фотографии движения звезд над экватором на длинной выдержке, то вы как будто находитесь посредине огромного туннеля, уходящего в бесконечность: с одной стороны – в направлении к Южному полюсу мира, с другой стороны – в направлении к Северному полюсу мира.

Вид звездного неба в Южном полушарии необычный и захватывающий. Созвездие Ориона проходит через зенит. Большая Медведица стоит низко над северным горизонтом, а Полярная звезда или видна очень близко к горизонту, или же совсем исчезает, смотря по тому, находится наблюдатель к северу или к югу от линии экватора. На южном небе бросается в глаза Южный Крест, Большое и Малое Магелланово облако и насыщенно-черный Угольный Мешок, невидимые на северных широтах.

Рис. 2.17. Схема движения звезд на экваторе

Рис. 2.18. Рисунок с фотографии движения звезд над экватором, фотокамера направлена на восток. Если сделать снимок фотокамерой, направленной на запад, будет практически такая же фотография

Рис. 2.19. Рисунок с фотографии движения звезд над экватором, фотокамера направлена на юг. Если сделать снимок фотокамерой, направленной на север, будет практически подобная фотография, но Полярная звезда и рядом расположенные звезды будут более выразительно создавать эффект бесконечного туннеля

Рис. 2.20. Рисунок с фотографии движения звезд недалеко от экватора

Рис. 2.21. Фотография Хуана Карлоса Касадо (Juan Carlos Casado). Панорамный снимок, который захватывает более 180 градусов. Фотография сделана достаточно близко к экватору. В соответствии со смещением от экватора на фотографии видно, что один «звездный туннель» приподнят над горизонтом, и это, несомненно, звезды Северного полушария с Полярной звездой в центре, а другой «звездный туннель» – Южного полушария – несколько ушел за горизонт

Зная, как звезды перемещаются на небе, легче отслеживать перемещение знакомых созвездий и по ним ориентироваться в пространстве и во времени.

2.4. Почему и как звездное небо меняется в течение года. Звездные и солнечные сутки и год

Для наблюдателя на Земле звезды вращаются вокруг полюсов мира, и вид звездного неба все время меняется, поэтому нельзя обойтись одной-единственной звездной картой.

Если смотреть на небо примерно каждый час на протяжении ночи, то можно заметить перемену. Звезды, которые прошлый раз виднелись на западе, ушли за горизонт. Звезды, которые стояли высоко, опустились ниже и сместились к западу. Звезды, которые были видны у восточного горизонта, вскарабкались повыше, а на востоке взошли новые. И так все время, без конца. (Рис. 2.15. Звездное небо)

Вид звездного неба изменяется не только от часа к часу, но и от ночи к ночи, от недели к неделе, от месяца к месяцу, от одного времени года к другому. Январским вечером небо выглядит совсем не так, как в апреле, июле или октябре.

Но мы рассмотрели в главе 5, что при вращении Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, в соответствии с законом сохранения момента импульса, в его упрощенной формулировке – первым законом Ньютона для вращательных движений, ось вращения Земли не меняет своего направления в космическом пространстве. Размеры орбиты Земли ничтожно малы по сравнению с расстоянием до ближайших звезд и созвездий. И если направление земной оси в космическом пространстве не меняется, мы каждый день в одно и то же время, независимо от сезона, должны видеть одно и то же расположение звезд, так как Земля делает оборот вокруг своей оси за 24 часа. Абсолютно одно и то же!

Однако если мы каждый день будем выходить на улицу, например, в 22 часа и фиксировать положение Большой Медведицы на небе, то мы увидим ежедневное небольшое смещение созвездия. За месяц это смещение будет уже значительным, а за шесть месяцев Большая Медведица будет уже с другой стороны от Полярной звезды, и эти смещения будут продолжаться в течение всего года. То же самое и с другими созвездиями.

Что это? Чертовщина? Хваленые законы Ньютона, да и других тоже, работают только на бумаге у ботаников, которые захватили мир и нам пытаются чушь вдалбливать в голову? Когда реальный мир – вот он! Живет своей жизнью, а не по вашим законам!

Остановитесь на несколько минут, задумайтесь, на чьей вы стороне – ботаников или реалистов, знающих жизнь не по учебникам? Если на стороне реалистов, то надо быть последовательным до конца и докопаться до страшной тайны: космонавты всё врут и говорят, то что им велено говорить, все видео и фотографии в космосе сделаны в павильонах или в фотошопе, а на самом деле Земля плоская! И уши по бокам… от слонов, на которых она стоит. :-)

В любом непонятном вопросе надо уметь последовательно, настойчиво, используя знания из учебников и научных трудов, с проверенных сайтов, находить то, что не было очевидным сначала. При затруднениях – шире смотреть на проблему, учитывать больше параметров, которые не учитывали ранее.

Если вникать в детали, полный оборот вокруг своей оси относительно звезд Земля совершает не за 24 часа, а за 23 часа 56 минут 4 секунды, то есть на 4 минуты быстрее, чем принято считать. Следовательно, каждый день звезды восходят на 4 минуты раньше, чем накануне. Если бы не было этих четырех минут разницы, то есть если бы полный оборот Земли относительно звезд занимал ровно 24 часа, каждую ночь в определенное время звезды были бы на том же самом месте, что и накануне, и запомнить вид звездного неба было бы проще простого.

Казалось бы, 4 минуты в сутки – совсем немного, но это не так. За месяц набегает 30 × 4 = 120 минут, а это целых 2 часа. Это значит, что через месяц те же звезды взойдут над горизонтом на 2 часа раньше, чем сегодня, месяцем позже – еще на 2 часа раньше. Вот такая простая формула движения звезд. 2 часа в месяц – это 24 часа в год, то есть, поднимаясь над линией горизонта на 4 минуты раньше каждые сутки, для наблюдателя звезды как бы проворачиваются на небосводе вокруг полюса мира и за год они вернутся в исходное положение. Таким образом, через год весь цикл начинается сначала. Например, в 22 часа 22 июня этого года небо выглядит точно так же, как в 22 часа вечера 22 июня прошлого года или, например, 2002 года.

Итак, Земля делает оборот вокруг своей оси не за 24 часа, а на 4 минуты быстрее. Что это? Неточность определения длительности секунд, минут, часов, суток? По этому вопросу смотрите материал в главе 3. Далее возникает вопрос: если Земля вращается быстрее на 4 минуты в сутки, то разница во времени за 6 месяцев составит 12 часов (4 минуты × 180 дней), то есть вместо дня у нас должна быть ночь? Опять ничего не сходится и надо искать и учитывать другие параметры в системе «Земля – Солнце – звезды».

При внимательном рассмотрении движения планеты можно видеть, что Земля, сделав полный оборот вокруг своей оси относительно звезд, пролетает по орбите некоторое расстояние относительно Солнца из положения 1 в положение 2 (рис. 2.22), и точка на Земле, которая была обращена к Солнцу, в положении 2 уже не ориентирована к центру нашей звезды. Чтобы эта точка повернулась в сторону Солнца, планете требуется пролететь еще некоторое расстояние в положение 3 и сделать небольшой поворот вокруг своей оси, на что и уходят дополнительные 4 минуты.

Рис. 2.22. Положение Земли на орбите относительно Солнца: 1 – Земля начинает отсчет новых суток, точка, в которой начинается стрелка, обращена прямо к Солнцу, там полдень, на противоположной стороне – полночь; 2 – Земля делает полный оборот вокруг оси относительно звезд за 23 часа 56 минут 4 секунды (звездные сутки); 3 – Земля делает полный оборот относительно Солнца, только в этой позиции в контрольной точке наступает полдень и проходят сутки, ровно 24 часа (солнечные сутки)

С учетом рассмотренного эффекта различают солнечные сутки и звездные сутки. Солнечные сутки — это период между двумя последовательными повторениями одного и того же положения нашей планеты с ориентацией на Солнце, после полного оборота вокруг своей оси относительно Солнца. Солнечные сутки составляют ровно 24 часа.

Звездные сутки, или сидерические сутки (от лат. sidereus – «звездный»), – это период между двумя последовательными повторениями одного и того же положения нашей планеты с ориентацией на звезды, после полного оборота вокруг своей оси относительно звезд. Звездные сутки составляют 23 часа 56 минут 4 секунды.

Таким образом, за 23 часа 56 минут 4 секунды Земля делает ровно один оборот вокруг своей оси. А за 24 часа она поворачивается тем же боком к Солнцу с учетом вращения вокруг него. Соответственно, за 24 часа Земля делает чуть больше одного оборота. За один год набегает ровно еще один оборот, то есть Земля за 365 дней делает 366 оборотов вокруг своей оси относительно звездного пространства.

Если быть точным, земной год состоит из 365,2422 солнечных суток. Эти 0,2422 солнечных суток вычитают в течение четырех лет и выдают целым днем в високосном году. Так какое количество звездных суток содержится в одном звездном году? Ответ очень прост – ровно на одни сутки больше, то есть 366,2422 звездных суток.

Астрономы привыкли пользоваться особыми, звездными часами, которые отмеряют сидерическое время: 24 сидерических часа равны 23 часам 56 минутам 4 секундам солнечного времени. Сидерические часы, минуты и секунды немного короче соответствующих им единиц измерения солнечного времени. Использование сидерических часов позволяет астрономам следить за звездами и правильно направлять телескопы. Если бы наблюдатель использовал сидерические часы и по ним в 22 часа выходил наблюдать за Большой Медведицей, то он видел бы Большую Медведицу и другие созвездия всегда в одном и том же положении, и изучение звездного неба было бы намного проще. Но теперь ни астрономам, ни вам больше нет необходимости самим следить за звездными часами. Компьютерные программы-планетарии сделают за вас все вычисления. В современных обсерваториях компьютерные программы проводят вычисления и устанавливают телескопы на заданный участок неба, поэтому сидерические часы как устройство стали не нужны в работе астрономов.

2.5. Движение полюсов мира, изменения климата и как долго Полярная звезда будет полярной

В предыдущих разделах говорилось, что полюсы мира не смещаются на небосводе не только в течение суток, но и при полном обороте Земли вокруг Солнца за год, потому что ось вращения Земли сохраняет свое направление при движении Земли вокруг Солнца в соответствии с законом сохранения момента импульса, который в данном случае для упрощения можно рассматривать как первый закон Ньютона применительно к вращающимся телам. Этот закон является фундаментальным для понимания, что происходит с различными космическими объектами на просторах Вселенной. Космические объекты – это галактики, звезды, планеты, астероиды, кометы и другие объекты, находящиеся в космосе. Поэтому повторим этот важный закон применительно к вращающимся телам: если нет моментов сил, которые изменяют угловую скорость вращения (вектор которой совпадает с осью вращения), то тело продолжает вращаться с постоянной угловой скоростью, вектор которой будет постоянным как по величине, так и по направлению. Отсюда ось вращения Земли не меняет своего направления в пространстве при движении вокруг Солнца.

При более точном рассмотрении на Землю все-таки действуют моменты суммарных гравитационных сил от Солнца и Луны и ось вращения Земли медленно смещается и описывает окружность с максимальным смещением 23,5 градуса. Опять 23,5 градуса! С прохождением по всей окружности за 26 тысяч лет. Это явление движения Северного и Южного полюсов мира по небесной сфере называется прецессией Земли (рис. 2.25).

Под действием ряда факторов, в первую очередь связанных с особенностями орбит Луны и Земли, в процессе медленного прецессионного движения ось вращения Земли испытывает периодические колебания – нутацию, с гармониками, основные из которых имеют периоды 13,7 суток, 27,6 суток, 6 месяцев, 1 год, 18,6 года. По сравнению с тысячелетним прецессионным движением земной оси, нутационные колебания быстрые и имеют очень маленькую амплитуду, как дрожание оси. Гармоника с периодом 18,6 года имеет максимальную амплитуду 0,025 градуса. Остальные нутационные гармоники имеют еще меньшие амплитуды. В результате нутационного движения ось вращения описывает сложные петли в пространстве (рис. 2.24).

Рис. 2.23. Конус от прецессионного движения земной оси с мелкой спиралью нутационных колебаний. Сложное строение Земли (твердая кора, полужидкая мантия и твердое ядро) также оказывает влияние на ее прецессию

Рис. 2.24. Нутация оси Земли (без учета прецессионного движения) с 1983 по 1998 год. Нутационное движение разложено на две компоненты: нутацию в долготе и нутацию в наклоне. Главная нутационная гармоника, имеющая период, равный 18,6 года, определяется поворотом плоскости лунной орбиты. Меньшие петли вызваны эллиптичностью орбит Луны и Земли, наклоном орбиты Луны к эклиптике и рядом других причин 4

Исследователи выяснили, что прецессия и нутация зависят от гравитационных сил Луны, Солнца, планет Солнечной системы, овальной формы и внутреннего строения Земли, от наклона земной оси к плоскости орбиты, от приливов-отливов морей и океанов и многих других причин.

В результате совместного воздействия Солнца, Луны, планет Солнечной системы и звезд Вселенной на Землю параметры ее движения и вращения постоянно меняются. У каждого параметра своя цикличность изменения. Например, эксцентриситет – это когда траектория движения Земли вокруг Солнца с круговой переходит на более эллиптическую и обратно каждые 95, 125 и 400 тысяч лет (рис. 2.25.А). Ось вращения планеты отклоняется в пределах трех градусов от эклиптики – плоскости обращения Земли вокруг Солнца – примерно каждую 41 тысячу лет (рис. 2.25.В). А цикл прецессии – вращения земной оси по конусу на манер детского волчка – в среднем 26 тысяч лет (рис. 2.25.С), и за это время земная ось описывает полный круг.

Рис. 2.25. Орбитальные параметры Земли: А – эксцентриситет; В – наклон оси вращения; С – прецессия

Древние египтяне и греки знали о прецессионном движении и имели точные данные о том, что полный круг прецессионного оборота длится 25 920 лет. И с древних времен этот период называют Великим или Платоновым годом Земли.

В масштабах существования Земли 26 тысяч лет – совсем коротенький срок. Но в масштабах человеческой истории этот период выглядит намного серьезнее.

Все названные процессы накладываются друг на друга и суммарно определяют периодическое изменение положения Земли относительно Солнца. При этом прецессия земной оси ведет к изменению положения полюсов мира на небосводе.

В Северном полушарии Полярная звезда указывает на север и практически совпадает с Северным полюсом мира. Полярная звезда – это альфа Малой Медведицы, звезда второй звездной величины, расстояние от Земли 420 световых лет. Но Полярная звезда не всегда была на севере.

В результате прецессии, как было сказано ранее, направление земной оси относительно звезд со временем меняется, описывая в пространстве конус с угловым радиусом в 23,5 градуса примерно за 26 тысяч лет. Поэтому очень медленно, но уверенно полюсы мира смещаются, и Северный полюс мира далеко не всегда находился около альфы Малой Медведицы. Следовательно, всем известная Полярная звезда далеко не всегда… была полярной.

Всего 2000 лет назад, в начале новой эры, роль Полярной звезды в Северном полушарии Земли играла бета⁵ Малой Медведицы, и до сегодняшнего дня носящая название Кохаб, от арабского «Кохаб-аль-Шемали» – «Звезда Севера». В Древнем Египте Полярной звездой был Тубан – альфа Дракона, а 12 тысяч лет назад – звезда Вега, альфа Лиры. Это третья по яркости звезда, после Сириуса и Арктура, которую можно наблюдать в России. Всего через тысячу лет Северный полюс мира окажется около гаммы Цефея.

То же самое происходит с Южным полюсом мира. Сейчас над точкой юга нет яркой звезды, но в течение Великого года Южный полюс мира время от времени оказывается рядом с различными звездами, такими как гамма Хамелеона, I Киля и др.

Все эти перемещения земной оси в пространстве ведут не только к изменениям полярных звезд, но и к тому, что в разных точках Земли видимыми оказываются звезды, которые ранее не были видны. Поэтому древние греки видели созвездия Центавра и Южного Креста, которые сейчас из Северного полушария Земли не видны вообще. Греческий геометр, астроном, физик Клавдий Птолемей, который провел большую часть жизни в Александрии Египетской, в 127–151 годах производил там астрономические наблюдения, и в это время созвездие Южный Крест было видно из Александрии.

При всех вышеуказанных многовековых колебаниях Земля меняет свое положение относительно Солнца и, следовательно, нагревается по-разному. Это является главным фактором периодических изменений климата на Земле от ледниковых периодов до больших потеплений. В текущее время идет цикл глобального потепления. Земля переживает период с пиком температуры – межледниковье – один из самых теплых за последний миллион лет. Подобный пик был 400 тысяч лет назад. Хотя периоды межледниковья продолжаются от 10 до 30 тысяч лет, климатический оптимум держится всего несколько столетий.

Все описанные выше колебания имеют некратные периоды и суммарно дают очень сложную картину периодических изменений климата. Также на климат влияет деятельность человечества и движение материков.

Несмотря на то, что о периодических изменениях положения полюсов мира на небосводе и о зависимости многовековых циклов изменения климата от циклов движения полюсов мира знали еще древние египтяне и древне греки, которые использовали эти знания в практической деятельности, прежде всего в земледелии, современные ученые до сих пор не могут до конца разобраться в циклах изменения климата на Земле и давать более-менее точные прогнозы. Можно только надеяться, что ученые наконец-то разберутся и смогут определить, как изменится климат в ближайшем будущем.

Глава 3. В поисках ответов… как измерить время

3.1. Первые меры времени: сутки, месяц, год – отражение циклов вращения Земли вокруг своей оси, Луны вокруг Земли и Земли вокруг Солнца

Тысячи лет назад люди заметили, что многое в природе повторяется: солнце встает на востоке и заходит на западе, лето сменяет зиму, Луна растет, а затем убывает. Древний человек, наблюдая за явлениями природы, понял, что измерять время надежнее всего по движению солнца. Оно всходило, двигалось по небосклону и уходило за горизонт, не ускоряясь и не замедляясь. Сутки и деление их на утро, день, вечер, ночь – вот первые меры времени. Они не были точными мерами, но довольно долго удовлетворяли потребности первобытного человека. Взглянув на солнце, он мог определить, много или мало времени осталось у него, чтобы засветло закончить охоту и с добычей добраться до стоянки или разделать тушу мамонта и успеть до темноты дотащить мясо до пещеры для пиршества у костра.

Наблюдая за звездами, человек заметил, что они перемещаются по небосклону. Надо только выбрать запоминающиеся яркие звезды и следить за ними – по их положению на небе можно определить, когда наступила полночь и долго ли до рассвета.

Однако по солнцу и звездам можно измерить небольшие промежутки времени, людям же требовалось заранее знать время наступления холодов или потепления, время посева и созревания урожая и многое другое. Древние люди наблюдали, что дни летом постепенно убывают, а зимой становятся совсем короткими, а затем вновь начинают увеличиваться, и это совершается за один и тот же, довольно длительный, промежуток времени. Так была установлена следующая естественная единица измерения времени – год.

С помощью простейших астрономических приспособлений и сооружений, которые могли строить и использовать древние люди, было установлено, что в году около 365 дней и приблизительно за 30 дней луна проходит цикл от одного полнолуния к следующему.

Так возникли первые единицы времени – день (сутки), месяц и год.

3.2. Древние обсерватории для наблюдения за Солнцем, Луной и звездами

Примером древней обсерватории является Стоунхендж, который находится приблизительно в 130 километрах к юго-западу от Лондона. Ученые полагают, что данное сооружение из гигантских камней построено в позднем каменном – бронзовом веке, около 3 000 лет до нашей эры, и использовалось как древняя обсерватория для наблюдения за небесными светилами и в качестве солнечного календаря, работающего по тому же принципу, что и древнеегипетский календарь. Он был рассчитан на 365,25 суток в году и состоял из 30 блоков, соответствующих 30 дням месяца, но до наших дней сохранилось лишь 17. Пять каменных столбов в центре обозначают празднование середины зимы, длившееся пять дней, а самый высокий камень в композиции символизирует зимнее солнцестояние и указывает на восход солнца в этот день.

Рис. 3.1. Современное состояние Стоунхенджа

Рис. 3.2. Использование Стоунхенджа для наблюдения за солнцем во время летнего солнцестояния. 2014 г.

Другим доисторическим сооружением для наблюдений за небесными телами является «Макотржаский квадрат». Его обнаружили в Чехословакии в 1961 году. Археологи придерживаются мнения, что возраст обсерватории – 5,5 тысячи лет.

Рис. 3.3. Древнее сооружение «Макотржаский квадрат»

Древние астрономы – строители сооружения использовали при вычислениях и строительстве фиксированную мерную единицу, которую спустя тысячелетия, в XIX веке, назвали мегалитическим ярдом. В сооружении проводились наблюдения за небесными светилами, создавались календари, а также определялись закономерности в движении небесных тел.

В результате долгих исследований ученым удалось определить, что древняя обсерватория была построена в конце каменного века и изначально обладала квадратной формой. По обеим сторонам обсерватории находились ворота, а линии, соединяющие выходы, были по 302 метра в длину, что равно 365 мегалитическим ярдам. Это прямо указывает на продолжительность земного года.

Рис. 3.4. Усеченные пирамиды Америки

Удивительные древние обсерватории найдены и в Южной Америке, на территории Эквадора. В 40 километрах от города Кито, столицы государства, находится археологический комплекс Кочаски. Он состоит из 15 усеченных пирамид разной высоты и размеров. Их возраст варьируется от 2 до 3 тысяч лет.

Рис. 3.5. Археологический комплекс Кочаски, Эквадор

Исследователи полагают, что обширные площадки пирамид могли использоваться для магических обрядов и жертвоприношений, а пологие пандусы, соединенные с верхними площадками девяти пирамид, имели важный астрономический смысл. Все они подходят к площадкам с северо-восточной стороны, что позволяло следить за восходом звезды на конце хвоста Большой Медведицы. Чем же был интересен этот небесный объект для древних индейцев, что они ради него сооружали гигантские пирамиды? Согласно историческим фактам, восход этой звезды Большой Медведицы совпадал с наступлением сезона дождей, что для местного населения было большим праздником.

Одним из наиболее необычных строений является обсерватория Эль-Караколь, расположенная на территории Мексики. Ее построили в 900-х годах нашей эры, за семь веков до открытия Америки Христофором Колумбом, когда цивилизация майя находилась на пике развития. Кроме наблюдения за Солнцем, Луной и звездами и составления календарей с важными небесными событиями, сооружение предназначалось для наблюдения за перемещением Венеры, которая была священной для майя.

Рис. 3.6. Обсерватория Эль-Караколь

Майя называли ее «планетой войны» или сестрой божества Кукулькана. Современные ученые утверждают, что майя с идеальной точностью определили время полного цикла планеты – 584 дня, что подтвердили отметки, обнаруженные в обсерватории Эль-Караколь. В результате работы обсерватории местному населению были известны многие небесные явления, и люди использовали эти знания в повседневной жизни. Это, например, такие явления, как зимнее и летнее солнцестояние, весеннее и осеннее равноденствие, фазы Луны и Венеры, затмения Луны и Солнца. Ученые предполагают, что именно в Эль-Караколе был составлен известный календарь «конца света» с датой окончания в 2012 году.

В комплекс сооружения входит высокая башня с очень маленькими окнами, направленными на определенные объекты звездного неба в определенное время. Обсерватория отлично сохранилась до сегодняшних дней и свидетельствует о высоком уровне знаний и навыков майя. Но все же под воздействием эрозии и других естественных процессов верхняя часть здания разрушилась, поэтому оно стало похоже на постройку с куполом, хотя изначально это было цилиндрическое сооружение.

Современному человеку трудно представить, как жителям древних цивилизаций удавалось возводить такие масштабные и сложные объекты. Однако стремление древних людей к познанию космоса и Вселенной было вполне оправданно: они чувствовали и понимали, что от небесных светил, их расположения и движения, зависит не только изменение погоды, но и жизнь и смерть всего живого. Поэтому они изучали небо и силами многих поколений сооружали гигантские объекты, предназначенные для точных наблюдений за Солнцем, Луной и звездным небом, изучения закономерностей в небесных явлениях и влияния этих явлений на жизненно важные процессы на Земле.

3.3. Как сутки поделили на 24 часа

Вернемся к измерению времени человеком. Мы рассмотрели, что на основе наблюдения естественных процессов, таких как восход и заход солнца и звезд, циклы полнолуния, циклическая смена сезонов, люди стали использовать естественные меры времени: сутки, месяц и год. Но откуда появились часы, минуты и секунды? Кто и как определил длительность этих мер времени, которые не связаны с естественными процессами так явно, как сутки, месяц и год?

Впервые разделение суток на часы (но с разной длиной часа) встречается в Древнем Египте около 2100 года до нашей эры. Для ориентации во времени древнеегипетские жрецы использовали систему счета, основанную на числе 12, – двенадцатеричную. Они разделили на 12 часов и день, и ночь, что дало 24 часа в сутках, но часы были разной продолжительности. В этих сутках 24 часа включали в себя 1 час утренних сумерек, 10 дневных часов, 1 час вечерних сумерек и 12 ночных часов. Ночь для древних египтян начиналась с приходом полной темноты и длилась до первых проблесков рассвета, условно ее делили, на основе наблюдения за звездами, на 12 частей, которые позже и стали соотноситься с 12 часами ночного времени. В помощь к наблюдениям за звездами изобрели водяные часы, посредством которых можно было определить время, когда солнце скрывалось за горизонтом и наступала ночь.

Около 1300 года до нашей эры древние египтяне реформировали суточный счет времени: светлое и темное время суток разделили по 12 частей соответственно, без выделения часов на утренние и вечерние сумерки, в результате чего продолжительность «дневного» и «ночного» часа менялась в зависимости от сезона, то есть в зависимости от того, где Земля находилась на своей орбите вокруг Солнца.

В древнем Вавилоне (XVIII век до нашей эры – II век нашей эры) тоже существовало деление дня от восхода до захода солнца на 12 промежутков – часов. Также и ночь делилась на 12 промежутков – часов. Причем дневной час в середине лета был почти наполовину длиннее, чем зимой. С ночными часами происходило то же самое.

Несмотря на развитие астрономических знаний, древние египтяне и вавилоняне так и не установили постоянную продолжительность одного часа.

Согласно «Истории» Геродота, от вавилонян систему деления суток на 24 часа переняли древние греки, позднее, вероятно от египтян или греков, разделение суток на часы усвоили римляне. В Древнем Риме дневные часы объединялись в четыре равных временных отрезка, также ночные часы объединялись в четыре «стражи» (сроки несения караула), по три часа каждая: две стражи до полуночи и две – после.

Позднее греки установили одинаковую продолжительность часа для дневных и ночных часов вне зависимости от времени года. Впервые ввел постоянную продолжительность одного часа Клавдий Птолемей – древнегреческий астроном, астролог, математик, механик, оптик, теоретик музыки и географ. Он жил и работал во II веке нашей эры в Александрии Египетской, где и проводил астрономические наблюдения. Птолемею необходимо было использовать фиксированные промежутки времени для теоретических расчетов, и он определил длительность часа, разделив сутки на 24 часа, из которых 12 часов приходились на день и 12 – на ночь, во время осеннего и весеннего равноденствия.

Таким образом, Клавдий Птолемей совершил революцию в измерении времени, установив постоянную продолжительность одного часа. Несмотря на научную обоснованность данного нововведения, простые люди продолжали еще много веков пользоваться часом с изменяющейся продолжительностью. Для большинства людей один час стал постоянным только с широким применением механических часов на закате эпохи Средневековья, приблизительно в XIV веке.

Ну а что касается минут и секунд, то это пришло в нашу систему времени от древних вавилонян. Они использовали шестидесятеричную систему счисления, которую позаимствовали у шумеров.

3.4. Таинственная цивилизация шумеров и их достижения в науках

Шумерское царство существовало около 5—6 тысяч лет назад в долине рек Тигр и Евфрат, на территории современного юга Ирака. Территорию между Тигром и Евфратом часто называют Междуречьем или Месопотамией. Государство шумеров располагалось на юге Месопотамии, в низовьях рек Тигр и Евфрат при их впадении в Персидский залив. Шумер относят к древнейшим человеческим цивилизациям наряду с Древним Египтом и Древним Китаем. Современные исследователи предполагают, что шумеры могли проживать на территории Южной Месопотамии еще в VI—V тысячелетиях до нашей эры, а своего расцвета шумерская культура достигла примерно к IV—III тысячелетиям до нашей эры.

Рис. 3.7. Междуречье (Месопотамия) – родина древних цивилизаций

Вопрос о времени появления шумеров в Междуречье и об их прародине до сих пор остается нерешенным. Ученые выдвигали различные гипотезы, а новейшие исследования не только не принесли окончательного решения, но и еще больше затруднили его. По некоторым оценкам шумерская цивилизация существовала с 4100 по 1750-е годы до нашей эры.

И до недавнего времени считалась самой древней в истории человечества.

Однако, начав неспеша в 1960-х годах раскопки в месте под названием Гёбекли-Тепе, что в Юго-Восточной Анатолии, современной Турции, в 1990-х годах археологи неожиданно обнаружили, что раскапывают древнейший из всех каменных мегасооружений на нашей планете комплекс. Его возраст оценивается в 12 000 лет! До наших дней сохранилось приблизительно 200 колонн высотой 6 метров и весом 20 тонн и 20 окружностей – стен. По оценкам археологов, они откопали только около 5 % комплекса и понадобится еще более 50 лет на раскопки и исследования, прежде чем делать выводы о находке.

Также в 1990-х годах археологи обнаружили древние поселения, храмы и монументальные скульптуры в месте Невалы-Чори на реке Евфрат в восточной Турции. Сооружения здесь также имеют возраст около 12 000 лет.

Весь ученый мир находится в замешательстве. Ученые не могут объяснить, кто построил эти древние комплексы.

Задумайтесь на минуту! Поразмышляйте, как это все могло быть! Представьте себе: 6 000 лет назад, примерно, возникло шумерское царство. Еще совсем недавно оно представлялось как самая древняя и самая первая цивилизация человечества! После шумеров были аккадцы, вавилоняне, египтяне, греки, римляне и много других цивилизаций, которые давно исчезли с лица земли! Потому что прошли многие века и тысячелетия!

А оказывается, что еще 6 000 лет далее, до царства шумеров, в прошлое строились комплексы в Гёбекли-Тепе и Невалы-Чори. То есть, эти гебе-тепы и нева-чоры, были для шумеров такими же далекими и умопомрачительно древними, как для нас сейчас шумеры! Сколько же там событий произошло за такой потрясающе продолжительный период времени? И почему мы ничего об этом не знаем?

Кто, откуда они появились, как и почему строили? Когда, как и куда они исчезли? Одни вопросы без ответов. «Дайте нам 50 лет на раскопки и исследования!» – все, что ученые мужи отвечают в 2020-х годах.

Комплексы в Гёбекли-Тепе и Невалы-Чори ставят под сомнение всю современную теорию эволюции человечества. Фундамент современных наук о человеке дал серьезную трещину. Поэтому стоит внимательно смотреть новости, относящиеся к раскопкам в этих местах.

Но вернемся к шумерской цивилизации. Шумеры – удивительный и загадочный народ, который появился словно ниоткуда, достиг поразительных высот в своем развитии и затем исчез, растворился, не оставив следов в исторических документах, включая Библию. Нет никакой информации о шумерах ни у известного греческого историка Геродота, ни у других историков, ни в каких-либо летописях.

Человечество заново открыло для себя шумерскую цивилизацию только в XIX—XX веках, и в настоящее время продолжаются активные раскопки и изучение шумерской культуры. Находки и открытия в Междуречье постоянно изумляют ученый мир, и исследователи признают, что еще многое предстоит найти в археологических памятниках, изучить и понять многогранный вклад шумерского государства в историю человечества.

Рис. 3.8. Шумерская цивилизация

Само открытие шумерской цивилизации в середине XIX века тоже произошло удивительным образом. Сделали это открытие не археологи, а лингвисты: они наткнулись на древние глиняные таблички из Месопотамии с клинописью на языке, который резко отличался от всех языков региона. Это открытие сделали сами по себе примечательные три человека: священник, профессор и генерал-дипломат, а значит, и профессиональный разведчик, или, проще говоря, шпион. Все трое, конечно, были известными востоковедами. В процессе исследования аккадской (вавилоно-ассирийской) клинописи при расшифровке древних глиняных табличек ирландский священник, ассириолог, один из расшифровщиков месопотамской клинописи Эдуард Хинкс, британский военный деятель, генерал-майор, дипломат, ассириолог, дешифровщик персидской клинописи Генри Кресвик Роулинсор и профессор-востоковед Юлиус Опперт независимо друг от друга пришли к убеждению в несемитском происхождении клинописи. Опперт первый назвал изобретателей этой клинописи шумерами. Как правило, у любого языка есть родственные связи с другими языками, особенно в таком библейском регионе, как Ближний Восток. Для шумерского языка таких связей не обнаружено, что не поддается объяснению. Ни среди древних, ни среди современных языков так и не удалось найти такой, который имел хотя бы отдаленное сходство с языком шумеров. Как говорят ученые, генетические связи языка не установлены.

Лингвисты заявили, что этот язык принадлежит неизвестной до того времени, развитой культуре. И только после этого начали работать археологи и во второй половине XIX века подтвердили открытие древней культуры. С тех пор археологами откопаны целые шумерские города на юге современного Ирака, между реками Тигр и Евфрат, и раскопки активно продолжаются в настоящее время.

При раскопках обнаружено множество ценных артефактов и сотни тысяч неплохо сохранившихся в песках древних глиняных табличек с клинописью на шумерском языке, с математическими расчетами, астрономическими записями, медицинскими рецептами и т. д.

Часть табличек, найденных в шумерских библиотеках, хранились в закрытых ящиках или корзинах. На каждой из них имелись этикетки с надписями о характере содержащихся в них материалов: «Медицина», «История», «Статистика», «Документы, касающиеся сада», «Посылка рабочих» и другие.

Рис. 3.9. Глиняные таблички Шумера, записи на которых сделаны около 5000 лет тому назад, поражают воображение

Многое уже расшифровано и изучается, но многое еще предстоит сделать, чтобы охватить, обозреть и понять все наследие шумерской культуры.

Рис. 3.10 Шумерская глиняная табличка с изображением шумерского Бога Шамаш

Рис. 3.11. Шумерская глиняная табличка с изображением всадника, поражающего копьем льва

Благодаря памятникам письменности – глиняным табличкам, в большом количестве сохранившимся до нашего времени, мы знаем, как выглядели шумеры, как вели хозяйство, в каких богов верили, как воспитывали детей и многое другое.

Профессор Самюэль Ноа Крамер, американский востоковед, один из ведущих шумерологов мира, в книге «История начинается в Шумере» подробно описал жизнь и быт этого древнейшего народа: «Города, построенные шумерами, стали центрами прогресса. В лабиринтах тесных улиц кипела жизнь. По мостовым громыхали повозки, стучали молотки столяров, мастеривших столы и стулья, жаром дымились печи стеклодувов и литейщиков бронзы. Местные ткачи изготовляли тонкие ткани изо льна».

Крамер называет 39 предметов, первооткрывателями которых были шумеры. Помимо первой системы письменности, он включил в этот список колесо, школы, двухпалатный парламент, «альманах земледельца».

Рис. 3.12. Реконструкция: так выглядел древний город Аккад в Месопотамии

В Шумере появился первый сборник пословиц и афоризмов, первый книжный каталог, состоялись первые литературные дебаты. Здесь получили хождение первые деньги, впервые стали вводиться налоги, были приняты первые законы и проведены социальные реформы с целью добиться мира и гармонии в обществе. Шумеры изобрели алмазное сверло, водоподъемное колесо и построили первый в мире акведук.

Пять тысяч лет назад древние шумеры обладали точнейшими знаниями в области астрономии. Они пользовались гелиоцентрической моделью Солнечной системы, при этом знали, по мнению некоторых исследователей, о существовании всех планет, вращающихся вокруг Солнца. Шумерские астрономы знали, что звезды неподвижны, а планеты движутся. Они отслеживали движение видимых планет и звезд по небесной сфере относительно горизонта, как это делается в настоящее время. Они могли предсказывать лунные и солнечные затмения, вычислять траектории движения планет, определять фазы Луны.

Фактически все основные понятия, на которых базируется современная астрономия, были известны древним шумерам. Полная сферическая окружность в 360 градусов, определение на небесной сфере таких точек и линий, как зенит, полюс, горизонт, – все это идет именно оттуда.

Первый в истории человечества календарь, основывающийся на движении Солнца и Земли, появился в шумерском городе Ниппуре в 3760 году до нашей эры, то есть около 5800 лет тому назад!

По календарю полный солнечный год состоял из 12 лунных месяцев и дополнительных 11 дней, что в общей сложности составляло 365 дней. Начало года всегда приходилось на день весеннего равноденствия, да и другие ключевые дни, такие как день осеннего равноденствия, дни летнего и зимнего солнцестояния, определялись довольно точно.

Рис. 3.13. О достижениях шумеров в области науки

Еще более удивительны познания шумеров в области математики. В Древнем Шумере использовалась шестидесятеричная система счисления, основанием которой служит число 60. Такая система счисления может показаться сложной и неудобной, но уже тогда она позволяла шумерам возводить в степень, перемножать многозначные числа, вычислять дроби и извлекать корни. Она превосходит привычную для нас десятичную систему и идеально подходит для геометрических вычислений, именно поэтому от нее не отказались в современной геометрии. Принятая древними шумерами математическая система удобна и для сложных астрономических расчетов.

Рис. 3.14. Зиккурат (храм) Бога Луны Нанны в Уре обнаружен в результате раскопок в песках пустыни

Возникновение цивилизации шумеров не было подготовлено предшествующим развитием человечества, а сама она намного обогнала свое время, придав миру мощное ускорение, сильнейший толчок. Все дальнейшее развитие древнего мира можно считать лишь плавным поступательным движением, усовершенствованием достижений шумеров.

Конечно, вся эта информация о шумерах звучит необычно, и, видимо, потребуется еще много времени, чтобы разобраться, где реальность, а где фантазии исследователей шумерской культуры. Может, это подобно тому, как нашу фразу «Он сгонял на своем драндулете в соседний магазин за хлебушком и кефиром» через пару тысяч лет могут перевести как «Он на своем звездолете слетал в соседнюю галактику за концентратом энергии и ракетным топливом». Наблюдаем, и время покажет, что это!

3.5. Системы счета древних шумеров

Древние шумеры использовали шестидесятеричную систему счисления, и полезно будет и нам разобраться, что это за фрукт и с чем его употребляют.

Система счисления – это просто метод представления чисел. Чаще всего для этого мы используем специальные знаки – цифры. Сейчас мы пользуемся (и то не всегда) десятичной системой, у нас 10 цифр, и основание тоже 10.

Количество символов и основание необязательно должны быть равны. В клинописи шумеров, например, только один символ – клин, а основание – 60.

Древние цифры

Самая старая система счисления – единичная. В ней только одна цифра – 1. Так можно сосчитать все что угодно, интуитивно понятно и логично. Один – это I, два – это II, три – III и т. д.

Все просто: один палец – один предмет. Если пальцы закончатся, можно взять палочки или камешки. Для удобства цифру (одну цифру) можно группировать по три или по четыре – IIII IIII IIII. Пока не нужно считать много, очень удобно, а древним людям не приходилось много считать, они были заняты выживанием.

Единичную систему счисления применяют и сегодня. Попав на необитаемый остров, вы будете отмечать счастливые деньки именно в такой манере – зарубками на стволе дерева, например.

Десятичная система счисления

Рис. 3.15. Десятичная система счисления

Десятичная система счисления — это система, которую мы все применяем, она позиционная с основанием 10. Позиционная – это когда 1532 не набор цифр «один, пять, три и два», а тысяча пятьсот тридцать два. То есть первая цифра справа показывает количество единиц, вторая – количество десятков или количество 101, третья цифра – количество сотен или количество 102, четвертая – количество тысяч или количество 103 и т. д.

Двенадцатеричная и шестидесятеричная системы счисления также позиционные, но с основанием 12 и 60 соответственно.

Двенадцатеричная система счисления

Шумеры использовали двенадцатеричную систему счисления как базовую для шестидесятеричной системы. Но почему 12, а не 5 или 10, по числу пальцев?

На самом деле шумеры тоже считали по пальцам, однако брали в расчет не собственно пальцы, а фаланги (см. рис. 3.16)

Рис. 3.16. Двенадцатеричная система исчисления

Прикасаясь большим пальцем к фалангам, можно посчитать до 12. Эта система более удобна для счета, чем десятичная. Например, удобнее делить на 3. В десятичной системе 1/3 = 0,33333333 (3). А в двенадцатеричной деление на 3 – это целое число. Ведь 12 делится на 1, 2, 3, 4, 6 и само на себя, а 10 – только на 1, 2, 5 и тоже само на себя.

Как разделить одну пиццу на троих в десятичной системе? Разрезать на 10 равных частей и взять по сколько? Целые куски не получатся. А вот если основа 12, то деление на 3 даст 4. Из 12 кусочков выйдет по 4 каждому. Система настолько удобная, что мы пользуемся ею до сих пор, считая время.

Также двенадцатеричная система встречается, например, в английской «имперской» системе мер, используемой до сих пор: 1 дюйм = 1⁄12 фута. Английские монеты до 1968 года были основаны тоже на ней: 12 пенни (пенсов) = 1 шиллинг.

Элементом двенадцатеричной системы в современности может служить счет дюжинами. Первые три степени числа 12 имеют собственные названия:

1 дюжина = 12 штук

1 гросс = 12 дюжин = 144 штуки

1 масса = 12 гроссов = 1728 штук

В религии и мифологии числу 12 придается особое значение. В Древней Греции было 12 олимпийских богов, Геракл совершил 12 подвигов. Храм Соломона делился на 12 частей, Звезда Давида имеет 12 углов. У Иисуса Христа было 12 учеников (апостолов). Во многих мифах 12 сыновей: например, 12 сыновей Иакова основали 12 колен Израилевых, 12 сыновей Адити в древнеиндийской мифологии, 12 сыновей Акки Ларентии в римской мифологии. И можно привести еще много примеров с числом 12.

Шестидесятеричная система счисления

Шестидесятеричная система счисления – это позиционная система счисления по основанию 60. Изобретена шумерами в IV—III тысячелетии до нашей эры, использовалась в древние времена на Ближнем Востоке, в частности в Вавилоне, который возник на месте шумерского государства.

Почему шумеры взяли именно число 60 как основу системы счисления? На этот вопрос нет однозначного ответа у современных ученых. Есть, например, гипотеза, что, как и десятичная система, шестидесятеричная тоже появилась на основе счета на пальцах. На одной руке 12 фаланг, а на другой – 5 пальцев. Досчитав до 12 на одной руке, загибаем указательный палец на другой и считаем далее до 24. Два загнутых пальца – считаем до 36. Загибаем третий палец – досчитаем до 48. Когда загнем мизинец, досчитать можно до 60.

Рис. 3.17. Шестидесятеричная система счисления 

Отсюда видно, что шестидесятеричная система есть результат наложения двух более древних систем – двенадцатеричной и пятеричной. Археологические находки показали, что обе эти системы действительно использовались, а шумерские названия чисел 6, 7 и 9 обнаруживают следы пятеричного счета – видимо, наиболее древнего.

Вместе с тем возникает вопрос: зачем такой сложный метод счета на пальцах до 60, когда проще считать пальцы на двух руках и иметь десятичную систему счета, или считать фаланги на одной руке и иметь систему счисления на основании 12, или считать фаланги пальцев на двух руках и иметь систему счета на основании 24? Следовательно, должны быть и другие объяснения, почему шумеры выбрали шестидесятеричную систему счисления.

Шестидесятеричная система удобна тем, что основание системы делится нацело на максимальное число – на 12 делителей (1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, 60), с получением в результате целого числа, что упрощает торговлю, измерение и деления участков земли и многие другие действия. В Шумере шестидесятеричной была система мер и весов.

3.5.1. Связь системы счета древних шумеров с планетами Юпитер и Сатурн

Для шумеров было сакрально важно то, что они наблюдали на небе. В частности, движения Юпитера и Сатурна, двух самых могущественных планет древнейшей астрологии. Пока Сатурн совершит два периода обращения вокруг Солнца по 30 лет, Юпитер сделает уже пять таких оборотов по 12 лет и в какой-то точке звездного неба они встретятся… 1 раз в 60 лет! Как при «параде планет», они образуют то, что сейчас в астрологии называют конъюнкцией или соединением планет. Планеты стоят рядом, практически «обнимая» друг друга. В этот момент они проявляют себя одновременно и отделить влияние одной планеты от влияния другой непросто. Этот момент во все времена был слишком важен, чтобы его могли пропустить древние астрономы, которые все сплошь были и астрологами.

Так вот, повторим, «соединение» Юпитера и Сатурна, двух самых важных планет древнейшей астрологии, происходит 1 раз в 60 лет! Один раз в 60 лет Юпитер и Сатурн сходятся в одном секторе неба очень близко. Символы двух самых сильных богов всех древних религий и мифов! Такая встреча этих двух планет становилась точкой отсчета для следующего 60-летнего цикла. Это было значимое событие в жизни всех древних народов.

Теперь уточним, что это такое – пять циклов Юпитера по 12 лет. Это и сегодня основа 12-летнего зодиакального летоисчисления. Совпадение 12 лунных месяцев с количеством лет в периоде обращения Юпитера не могло быть просто случайным. Это было божественным предназначением. Земля проходит все 12 зодиакальных созвездий за год! И месяцы переняли зодиакальный смысл созвездий. Это и стало основой гороскопа. И двенадцатеричной системы счета. Здесь вполне уместен и счет фаланг пальцев на руке. Но видимо, это уже вторично по отношению к космологической версии 60-летнего цикла. Число 5 – это количество пальцев на руке. Это, например, основа системы римского счета. Да и всех систем на основе десятичной системы тоже. Совпадение числа пальцев на руке человека и количество периодов обращения Юпитера в 60-летнем цикле было также воспринято божественным знаком и было закреплено в древних науках многократно. Это и пять стихий, принятых в Китае. И пять цветов, символизирующих их в зодиаке. И пять сезонов в китайском календарном году. А цикл встреч Юпитера и Сатурна в 60 лет – основа шумерской, а потом и вавилонской, как мы ее теперь называем, шестидесятеричной системы счета.

3.6. Откуда появились минуты и секунды и где они используются

Минуты и секунды появились из шестидесятеричной системы счета древних шумеров. В шестидесятеричной системе первый знак после запятой называется минута (′), второй – секунда (″). Ранее использовались названия терция (‴) для третьего знака, кварта – для четвертого знака, квинта – для пятого знака и т. д. В настоящее время мы в основном используем только минуты и секунды.

Название «минута» происходит от того же слова, что и «минимум», и обозначает «малая часть» (лат. partes minutae primae – «часть малая первая»), а «секунда» – «вторая» малая часть (partes minutae secundae – «часть малая вторая»). Количество минут и секунд соответственно берется по 60.

Первое деление суток дало продолжительность минуты, которая составляла 1/1440-ю часть среднего солнечного дня. Второе деление дало им продолжительность – а заодно и название – секунды, которая составляла 1/86400-ю часть дня. Фактически это определение просуществовало до 1967 года.

Вавилонское государство образовалось на месте шумерского и унаследовало шестидесятеричную систему. Вавилоняне передали шестидесятеричную систему, вместе с таблицами наблюдений за небом, греческим астрономам.

Числа древние вавилоняне, а до них шумеры записывали клинописью, используя стоячий клин для обозначения единицы, а другой клин, лежачий, – для обозначения десятки.

Рис. 3.18. Клинопись шумеров и вавилонян

Так выглядели 59 цифр жителей Вавилона. Число 60 обозначалось так же, как и единица, – вертикальным клином, и понять, что это 60, а не 1, можно было только из контекста. У шумеров и вавилонян не было цифры 0.

В более позднее время шестидесятеричная система использовалась арабами, а также древними и средневековыми астрономами, в первую очередь для представления дробей. Поэтому средневековые ученые часто называли шестидесятеричные дроби «астрономическими». Эти дроби использовались для записи астрономических координат – углов, и эта традиция сохранилась по сей день.

В окружности 360 градусов. В одном градусе 60 минут и в одной минуте 60 секунд. Такой же подход применен и к счету времени. На циферблате 12 часов по 60 минут в каждом, и в одной минуте 60 секунд.

Примеры использования шестидесятеричной системы в современной математике и астрономии: 1радиан ≈ 57°17′45″ =  57,29578°; Николай Коперник в знаменитой работе «О вращениях небесных сфер» дает значение сидерического года 365;15′24″10‴ дней, приблизительно 365,25671 дня.

Математика развивается всегда впереди и ведет за собой остальные науки и технологии. Так и со временем: тысячелетия уже был готов математический аппарат для точного измерения времени, но практические технологии значительно отставали.

3.7. Технические устройства измерения времени в истории человечества

Первые способы измерения времени в течение суток были связаны с Солнцем. Древнейшим и самым простым прибором, позволяющим измерить время по Солнцу, был гномон – вертикальный столб. По длине отбрасываемой им тени можно было определить время суток.

Рис. 3.19. Древнейшим и самым простым прибором, позволяющим измерить время по Солнцу, был гномон – вертикальный столб

Первое упоминание гномона относится к VI веку до нашей эры.

Развитие идеи измерения времени по Солнцу представляет скафис – солнечные часы, указывающие время направлением тени, отбрасываемой на специальный циферблат вертикальной осью – стрелкой. Первый скафис был построен жрецом Беросом из Вавилона в III веке до нашей эры. Усовершенствование скафиса привело к изобретению горизонтальных солнечных часов, в которых осью-стрелкой служит ребро прямоугольного треугольника, ориентированного острым углом, равным широте места, где установлены часы, на юг.

Рис. 3.20. Солнечные часы скафис

Народы Азии с глубокой древности использовали песочные часы – время измерялось количеством песка, пересыпающегося из одного сосуда в другой. Такие часы не связаны с Солнцем, они измеряют определенные небольшие промежутки времени, сосчитав которые можно установить время суток. Для отсчета коротких промежутков времени песочные часы и сейчас используются в медицине.

Рис. 3.21. Всем хорошо известные песочные часы

В Китае применялись так называемые огненные часы, в которых ход времени определялся равномерным сгоранием специальной свечи. Свечи с часовыми делениями знала и средневековая Европа, а на Руси короткие временные отрезки измеряли количеством сгоревших лучин.

В I тысячелетии до нашей эры многие страны применяли водяные часы – клепсидры. С использованием этих часов связаны сохранившиеся до наших дней латинские обороты речи, звучащие в русском языке как «лить воду» (в значении «говорить многословно и бессодержательно») или «с тех пор много воды утекло».

Все описанные системы не отличались точностью, были неудобны, но до определенного времени удовлетворяли общество. Однако с его развитием, с появлением новых задач возникла потребность в более совершенных способах измерения времени. Важным шагом в этом отношении был переход к механическим часам, первое упоминание о которых встречается в византийских источниках в 578 году. Широкое практическое использование механических (колесных) часов в Европе относится к XI—XII векам. Обычно их устанавливали на башнях ратуш, связывая механизм часов с устройством звона или боя. Недостатком колесных часов была их громоздкость и низкая точность хода.

Рис. 3.22. Колесные механические часы

В России первые колесные часы появились на территории Московского Кремля в 1404 году. Часы на Спасской башне Кремля установил в 1624 году при царе Михаиле Федоровиче механик Галловей. В 1706 году по приказу Петра I они были заменены голландскими курантами, которые действуют и ныне.

Замена в колесных часах приводного груза пружиной позволила создать в начале XVI века первые портативные экземпляры.

Наконец, в 1640 году Галилей предложил конструкцию маятниковых часов, которые вошли в обиход после смерти ученого. Маятниковые часы, повысившие точность хода до нескольких секунд в сутки, стали важным орудием в руках ученых – например, помогли астрономам произвести расчеты, уточнившие форму и размеры Земли.

Долгое время на часах была только одна стрелка – часовая, и это всех устраивало. Минутные и секундные стрелки вошли в регулярное употребление только около 1690 года, после изобретения маятника и якорного спуска, которые повысили точность определения времени настолько, чтобы оправдать введение минутной и секундной стрелки.

На протяжении всей истории науки ученые стремились использовать в вычислениях малые промежутки времени. Это позволяло рассчитывать невидимые глазу процессы вроде химических или физических реакций. Первые часы с секундной стрелкой в среде ученых появились уже в XVI веке, но как единица измерения промежутков времени в точных науках секунда впервые была использована в 1832 году немецким математиком Карлом Фридрихом Гауссом. Однако, чтобы данное нововведение было принято прочими учеными мужами, понадобилось еще 30 лет, по истечении которых Британская научная ассоциация постановила всем своим членам использовать секунду как основную единицу измерения времени.

Вслед за Англией вся Европа постепенно перешла на секунды. Первыми это сделали страны, в которых активно развивалась наука. Ведь для проведения различных экспериментов необходимо было знать точное время с секундами. Особенно если учесть, что с конца XIX века ученые всего мира активно изучали молекулярную и атомную химию и физику, а, как известно, некоторые соединения способны существовать всего несколько секунд или доли секунды, и, чтобы иметь возможность их выделить и изучить, нужно было четко знать время их «жизни». В следующие годы секунда стала столь популярной, что постепенно была включена во многие международные системы измерения.

Следует отметить, что до 1967 года применялась солнечная секунда, вычисляемая по солнечным суткам из соотношений, что сутки делятся на 24 часа, один час – 60 минут, и одна минута – 60 секунд.

3.8. Атомные часы и атомные секунды

3.8.1. Земля замедляет свое вращение, и день становится длиннее

К середине ХХ века ученые экспериментально доказали, что Земля вращается вокруг своей оси и Солнца неравномерно, в отличие от того, как это считалось ранее. Она то замедляется, то, наоборот, ускоряется нерегулярными скачками. Кроме того, Земля имеет глобальную тенденцию к замедлению, скорость ее суточного вращения постепенно уменьшается – сутки становятся немного длиннее, и астрономическая секунда тоже, так как она определяется как 1/86400-я часть суток (одни сутки, деленные на 24 часа, на 60 минут в одном часе и на 60 секунд в одной минуте).

Основываясь на данных об исторических затмениях и других наблюдений, ученые подсчитали, что Земля как инструмент определения времени (как часы!) потеряла более трех часов за последние 2 000 лет. Для наручного хронометра не такой уж и плохой результат, но это не годится для научных вычислений. Получается, что стандартная единица времени, основанная на астрономическом исчислении, непостоянна!

Чтобы исправить это упущение, виднейшие математики и физики пытались вычислить средний солнечный год или составить таблицы изменения его длительности. Однако в дальнейшем ситуация решилась более простым способом. В начале 1960-х годов в качестве эталона для измерения времени стали применять не солнечные сутки и их дольные единицы, а атомные. Они измерялись при помощи так называемых атомных часов.

По сути, работа часов сводится к подсчету повторяющихся с известной частотой событий, например колебаний маятника. В эталонных атомных часах, которые применяются в настоящее время, таким повторяющимся событием являются резонансные колебания электронов атома цезия-133, вызывающие испускание фотонов электромагнитного излучения с частотой в микроволновом диапазоне спектра.

Для многих это набор непонятных слов, и ничего более. Чтобы разобраться в этой абракадабре, рассмотрим принцип действия атомных часов.

3.8.2. Маятниковый механизм и принцип действия атомных часов

Атомные часы тикают, пока существует Вселенная

Как известно, атом состоит из ядра (оно, в свою очередь, состоит из протонов и нейтронов) и электронов, которые вращаются вокруг ядра. Электроны располагаются на разных энергетических уровнях. Чем дальше орбита электрона от ядра, тем большей энергией он обладает.

Рис. 3.23. Модель атома

Вспомните рогатку из детства, она заряжена камнем в кожанке рогатки. Чем больше вы растянете резинку рогатки, тем дальше полетит камень, то есть чем больше расстояние, на которое вы растягиваете резинку, тем больше вы передаете энергии для камня. Подобным образом и электрон: когда он получает энергию извне в виде электромагнитного излучения, он поглощает энергию и переходит на более высокую орбиту – это как вы растягиваете резинку рогатки, – но состояние на высокой орбите неустойчивое, и электрон возвращается на нижнюю орбиту. При переходе электрона на уровень ниже атом испускает энергию в виде фотона, как когда вы отпускаете растянутую резинку и камень вылетает из рогатки, так и фотон вылетает из атома.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2021/08/IPCC_WGI-AR6-Press-Release_ru.pdf

Вернуться

2

https://www.un.org/ru/global-issues/climate-change#:~:text=В%20докладе%20МГЭИК%20о%20физических,устойчивого%20сокращения%20выбросов%20парниковых%20газов

Вернуться

3

Подробнее см.: https://tass.ru/spec/climate.

Вернуться

4

 См.: Жаров В. Е. Нутация неупругой Земли. О работе международного коллектива, удостоенной премии Декарта 2003 г. // http://www.astronet.ru/db/msg/1195760.

Вернуться

5

 Латинскими буквами принято обозначать звезды в созвездиях в зависимости от яркости: α (альфа) – самая яркая звезда созвездия, β (бета) – вторая по яркости и т. д.

Вернуться