Астрономия - это целый мир, полный прекрасных образов. Эта удивительная наука помогает найти ответы на важнейшие вопросы нашего бытия: узнать об устройстве Вселенной и ее прошлом, о Солнечной системе, о том, каким образом вращается Земля, и о многом другом. Между астрономией и математикой существует особая связь, ведь астрономические прогнозы являются результатом строгих расчетов. По сути, многие задачи астрономии стало возможным решить благодаря развитию новых разделов математики.
Из этой книги читатель узнает о том, каким образом измеряется положение небесных тел и расстояние между ними, а также об астрономических явлениях, во время которых космические объекты занимают особое положение в пространстве.
Книга:
| <<< Назад
|
Вперед >>>
|
Солнечные часы указывают солнечное время, которое отличается от того, что показывают привычные наручные часы. И в этом заключена огромная проблема: если вы не умеете правильно читать данные солнечных часов, то можете решить, что они показывают неправильное время. Однако на самом деле солнечные часы указывают истинное солнечное время.
До изобретения механических часов время определялось по солнечным. Однако в соответствии со вторым законом Кеплера Земля вращается вокруг Солнца с переменной скоростью. Следовательно, в разные периоды движение Солнца, видимое с Земли, будет отличаться. И эта особенность движения Солнца стала огромной проблемой при изготовлении механических часов: сконструировать механизм, в котором длительность часов различалась бы в зависимости от времени года, непросто. Тогда было найдено более простое решение: ученые определили мнимое Солнце, которое следовало вдоль той же траектории, что и настоящее, но с постоянной скоростью. Различие между положением двух солнц определяется так называемым уравнением времени. Как показано в таблице, разница во времени между реальным и мнимым Солнцем не превышает четверти часа. Но именно эта разница заставляет неопытного наблюдателя думать, что солнечные часы показывают неверное время.
На следующем графике приведено уравнение времени для разных месяцев года. Иногда этот график изображают в виде восьмерки, или аналеммы, и такой график точнее соответствует видимому движению Солнца по небу. Если мы регулярно будем фотографировать Солнце на небе в разные дни года в один и тот же час (в час, который будут указывать механические часы, то есть без учета уравнения времени), а затем наложим фотографии друг на друга, то полученное изображение будет очень похоже на аналемму.
Солнце в движении по небу описывает аналемму - график уравнения времени.
Но на этом неудобства не заканчиваются. В действительности солнечные часы указывают реальное время в точке наблюдений, а наручные часы - общее время для всей страны или определенного региона. Этим регионом может быть часть страны или даже сразу несколько небольших стран, граничащих друг с другом. К примеру, практически во всей Западной Европе используется время Гринвичского меридиана. Согласитесь, это удобно: путешествуя, не нужно постоянно подводить часы. Но если мы хотим сравнить время на наручных часах с реальным солнечным, нужно учитывать долготу места, в котором мы находимся. Земной шар разделен на 24 часовых пояса начиная с нулевого, или Гринвичского меридиана. Чтобы внести поправку с учетом долготы, нужно знать долготу места, где мы находимся, и долготу стандартного меридиана нашего часового пояса. При смещении на восток поправка вносится со знаком «плюс», при смещении на запад - со знаком «минус». Долготу следует выражать в часах, минутах и секундах (1 градус соответствует 4 минутам времени).
ДВЕНАДЦАТЕРИЧНАЯ И ШЕСТИДЕСЯТЕРИЧНАЯ СИСТЕМА СЧИСЛЕНИЯ В АСТРОНОМИИ
В современном обществе, в котором практически повсеместно используется десятичная система счисления, сутки делятся на 24 часа, час - на 60 минут, минута - на 60 секунд. Главная заслуга в этом принадлежит ученым Месопотамии, Древнего Египта и Древней Греции. Вавилонские математики использовали шестидесятеричную систему счисления, то есть систему счисления по основанию 60. Эта система счисления сохранилась и в астрономии, где используется при измерении углов, координат и времени. Возможно, математические открытия вавилонян состоялись благодаря тому, что число 60 имеет много делителей (1, 2,3, 4, 5, 6,10,12,15, 20,30 и 60), что упрощает действия с дробями. Вавилоняне использовали настоящую позиционную систему счисления, в которой цифры, записанные слева, обозначали величины больших порядков, как и в десятичной системе. Однако им не был известен эквивалент десятичной запятой, поэтому простота расчетов с дробями была для них очень важной.
Большинство историков считают, что первыми день на части разделили египтяне, которые примерно в 1500 году до н. э. создали солнечные часы в форме буквы Т. Их циферблат был разделен на 12 частей, так как египтяне частично использовали двенадцатеричную систему счисления.
День и ночь делились на 12 частей. Таким образом, сутки делились на 24 часа, имевших, однако, неодинаковую продолжительность. Часы неизменной продолжительности ввел Гиппарх Никейский (ок. 190 года до н. э. - ок. 120 года до н. э.) , который первым стая делить день на 24 равноденственных часа (он использовал 12 световых часов и 12 ночных часов в дни весеннего и осеннего равноденствия). Несмотря на его предложение, в течение многих веков люди по-прежнему использовали часы разной продолжительности в зависимости от времени года. Часы фиксированной продолжительности стали применяться только с появлением в Европе первых механических часов. Гиппарх и другие древнегреческие астрономы использовали различные методы, созданные вавилонянами и шумерами. Эратосфен (276 год до н. э.- 194 год до н. э.) разделил круг на 60 равных частей и определил систему горизонтальных линий, соединявших точки земной поверхности одинаковой широты. Сто лет спустя Гиппарх дополнил эту систему параллельными линиями, указывавшими долготу. Лишь в 150 году н. э. Клавдий Птолемей в «Альмагесте», взяв за основу труды предшественников, разделил каждый из 360 градусов широты и долготы на более мелкие части: minutae primae («первая минута») - которые стали называться минутами, а те, в свою очередь, на minutae secundae («вторые минуты»), которые стали называться секундами. Минуты и секунды начали использоваться лишь спустя несколько веков после выхода в свет «Альмагеста». Циферблаты часов делились на 2, 3,4 и даже на 12 частей, но не на 60. Люди, как правило, не обращали внимания на минуты, пока в конце XVI века не появились первые механические часы.
Кроме того, во многих странах с целью экономии электроэнергии введено летнее и зимнее время: при переходе на летнее время стрелки часов переводятся на час вперед. Обычно это происходит в воскресенье, в два часа ночи. Таким образом, если учесть уравнение времени, поправку на долготу и переход на летнее время, вероятность того, что солнечные часы будут показывать тот же час, что и наручные, практически равна нулю. Кроме того, следует учитывать и рвение реставраторов, которые, не обладая достаточными знаниями астрономии, «подводят» солнечные часы во время работ по восстановлению фасадов. Они считают, что решить проблему очень просто: некоторые пытаются подвинуть гномон так, чтобы он указывал «то, что нужно», подобно тому, как мы подводим минутную стрелку часов. После этого не остается никаких шансов на то, что солнечные часы будут показывать точное время.
Автор этих строк собрала коллекцию фотографий солнечных часов, которые, предположительно, были «исправлены». Несколько лет назад мне довелось побывать в недавно восстановленном деревенском доме. В верхней части стены были укреплены прекрасно отреставрированные солнечные часы. Я поздравила хозяина дома и отметила, что часы отреставрированы очень качественно, на что хозяин ответил: «Что вы такое говорите! Эти часы показывают неправильное время. Мы даже приглашали университетского профессора, чтобы он их исправил. Однако он приехал ночью. Как же солнечные часы будут показывать точное время, если профессор исправил их ночью?»
На самом деле часы были в полном порядке, а профессор приехал ночью, чтобы убедиться, что гномон указывает точно на Северный полюс мира, на Полярную звезду. Циферблат часов был размечен верно, а неточность была вызвана поправками на уравнение времени, долготу и летнее время. Я попыталась объяснить это крестьянину, который выслушал меня внимательно, но что он при этом думал, неизвестно. Может быть, что-то вроде: «Эти, которые из университетов, всегда горой стоят друг за дружку».
Как бы то ни было, солнечные часы стали частью нашей культуры. Я хочу, чтобы читатель понял, как они работают, и при желании мог сделать такие часы сам.
| <<< Назад
|
Вперед >>>
|
Как определить время по солнцу
Определение времени по солнцу в определенной ситуации может выручить вас, так например, вы будете знать точное время, если забыли часы дома и не опоздаете на автобус или электричку. Способ определения времени по солнцу полезен не только путешественникам и дачникам, но и всем остальным, не имеющим часов людям. Есть разные способы определения времени по солнцу, собственно о них мы и расскажем вам сегодня.
КАК УЗНАТЬ ВРЕМЯ ПО СОЛНЦУ В СЕВЕРНОМ ПОЛУШАРИИ ЗЕМЛИ
Итак, чтобы определить время по солнцу вам потребуется изготовить (сделать) самые простые солнечные часы. Для этого вам понадобиться определить точное направление сторон света, тоненькая палочка и солнце. Самый простой способ определить время по солнцу - это сделать солнечные часы из компаса и спички.
КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ВРЕМЯ ПО СОЛНЦУ СПИЧКОЙ И КОМПАСОМ : Установите компас на ровную поверхность, далее точно определите направление стороны света СЕВЕР, установите циферблат компаса так, чтобы стрелка компаса указывала на север и на цифру компаса 180 градусов азимута. Установите ровно на центр компаса спичку. Все, солнечные часы готовы. Теперь, чтобы определить время по солнцу и данным солнечным часам, вам необходимо посмотреть, куда падает тень от спички. Получается так, что если тень указывает 180 градусов на циферблате это равно 12 часам дня, если на 270 градусов то это равняется 18 часам, а на 90 градусов 6 утра. Получается, что один час времени равен 15 градусам на компасе. При таком определении времени по солнцу необходимо, чтобы солнце светило прямо на компас и спичку.
КАК СДЕЛАТЬ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ : В данном случае потребуется немного больше усилий. Рассказывать, как из дерева выстругать солнечные часы мы не будем, так как никто на это не будет тратить время в походе, а вот как сделать солнечные часы на песке или на земле и определять время с помощью солнца мы расскажем. Так, например вы рыбачите на берегу реки, и вам периодически требуется знать время, а постоянно доставать компас и проводить вышеописанные манипуляции не хочется. Для этого можно сделать профессиональные солнечные часы на песке или земле, для чего вам необходимо нарисовать на земле подобие компаса с градусной шкалой (рисунок должен цифрой 180 строго указывать на север) и в центре поставить длинную палку, от которой будет падать тень на градусы, и показывать время. А то и в место градусов можете написать цифры времени. Солнце будет двигаться по горизонту, тень перемещаться, а вы всегда определять и знать время.
Все остальные способы не дадут вам точного определения времени по солнцу, так например нельзя определять точное время по восходу солнца и его закату, так как не каждый может знать, в какое время происходит восход и закат, ведь он меняется в зависимости от месяца года.
КАК УЗНАТЬ ВРЕМЯ ПО СОЛНЦУ В ЮЖНОМ ПОЛУШАРИИ ЗЕМЛИ
В Южном полушарии земли, время по солнцу и компасу узнается точно также как и в северном полушарии, за исключением того, что стрелка компаса должна показывать не на север, а на юг.
КАК УЗНАТЬ ВРЕМЯ ПО СОЛНЦУ НА ЭКВАТОРЕ
На экваторе солнце проходит ровно над поверхностью горизонта, поэтому узнавать направление севера не нужно, а для определения времени по солнцу необходимо сделать такие же часы как в первом случае, но только разместить их не горизонтально, а вертикально.
ПОГРЕШНОСТЬ СОЛНЕЧНЫХ ЧАСОВ
Вы должны помнить, что выше описанными способами вы определите физическое время, но оно может разниться от фактического времени вашего региона. Так, например Московское фактическое время 12:00, в ту же минуту по закону России фактическое время в г. Казани 12:00, а вот физическое время определяемое по солнцу в г. Казани равно 13:00, так как между Москвой и Казанью расстояние равно примерно одному географическому часовому поясу, а если учитывать переход на летнее и зимнее время, то разница может составлять 2 часа. Поэтому сделайте солнечные часы, сравните их с фактическим временем и сделайте поправки. Таким образом, на будущее вы будете знать какую делать поправку при определении времени по солнечным часам.
Легендарная Тридцатка, маршрут
Через горы к морю с легким рюкзаком. Маршрут 30 проходит через знаменитый Фишт – это один из самых грандиозных и значимых памятников природы России, самые близкие к Москве высокие горы. Туристы налегке проходят все ландшафтные и климатические зоны страны от предгорий до субтропиков, ночёвки в приютах.
КАК ОПРЕДЕЛИТЬ НАПРАВЛЕНИЕ И ВРЕМЯ ПО СОЛНЦУ И ЗВЕЗДАМ
ОГИЗ ГОСТЕХИЗДАТ 1942
Настоящая брошюра составлена коллективом сотрудников Государственного астрономического института им.П.К.Штернберга (ГАИШ) под редакцией директора института проф. Моисеева. В составлении брошюры принимали участие проф. Орлов, проф. Полак, проф. Щиголев, доц. Куликовский, доц. Панфилова, доц. Голяев, доц. Харитонов и доктор наук А.Царьков и В.Ершов.
В брошюре приведены сведения из астрономии которые могут оказаться полезными для бойцов Красной Армии и партизан.
Введение
I. Ориентировка
1. Стороны горизонта
2. Как ориентироваться днем по Солнцу?
3. Как ориентироваться ночью по звездам?
4 . Как определить направление на предмет?
II. Как по звездам приблизительно определить время?
1. Большая Медведица - это звездные часы
2. Как по Большой Медведице узнать, сколько времени прошло?
3. Как по Большой Медведице узнать, что наступила полночь?
4. Как по Большой Медведице узнать, который час?
III. Что надо знать о Луне и о планетах
1. Что надо знать об изменениях вида Луны
2. Как ориентироваться по Луне?
3. Какие планеты видны в 1942 г.?
ВВЕДЕНИЕ
Во время боевых операций часто бывает необходимо определять направления и время.
Определение направлений называется ориентировкой. Для ориентировки пользуются компасом. При обучении бойцов и командиров указывается, как пользоваться компасом. Однако, может случиться, что одиночный боец или группа бойцов окажется без компаса. Для определения времени служат часы. Но боец может оказаться без часов.
В этой книжке как раз для таких случаев даются способы, с помощью которых можно приблизительно определить направление без компаса и время без часов. В конце книжки даются дополнительные сведения о Луне и планетах, могущие оказаться полезными для той же цели.
I. ОРИЕНТИРОВКА
1. СТОРОНЫ ГОРИЗОНТА
Находясь во всяком месте, нужно уметь быстро найти стороны горизонта - север (С), юг (Ю), восток (В), запад (3).
Запомните твердо взаимное расположение сторон горизонта по рис.1.
Боец стоит лицом к югу с раскинутыми в стороны руками. Сзади будет север, справа - запад, слева - восток. Достаточно определить направление на одну из сторон горизонта, остальные найдем, зная их взаимное расположение.
Так, например, если повернуться лицом к северу, то юг окажется сзади, запад - слева, а восток - справа. Если встать лицом к западу, сзади будет восток, справа - север, слева - юг. И, наконец, если встать лицом к востоку, то сзади окажется запад, слева - север, справа - юг.
Научитесь быстро определять стороны горизонта. Промежуточные направления (рис. 2) лежащие между направлениями на север, юг, восток и запад, называют так:
Направление посредине между севером и востоком - северо-восточным направлением (СВ).
Направление посредине между востоком и югом - юго-восточным направлением (ЮВ).
Направление посредине между югом и западом - юго-западным направлением (ЮЗ) Направление посредине между западом и севером - севевро-западным направлением (СЗ).
2. КАК ОРИЕНТИРОВАТЬСЯ ДНЕМ ПО СОЛНЦУ?
Ориентировка около полудня. Каждый день ровно в 12 часов по солнечному времени Солнце бывает точно на юге. То время, по которому мы живем, которое показывают наши часы, - это не солнечное время. Для разных городов солнечное время по-разному отличается от времени, показываемого часами. В среднем наши часы идут на 1 час впереди солнечного времени. Поэтому по нашим часам Солнце бывает на юге не в 12 часов, а около 13 часов.
Следовательно, получается такое правило:
Если около 13 часов встать лицом к Солнцу, то впереди будет юг, справа - запад, слева - восток и сзади - север.
Когда Солнце бывает на юге, оно стоит выше всего над горизонтом, и в это время тени от предметов самые короткие. Поэтому можно обойтись без часов и совершенно точно определить положение сторон горизонта, наблюдая за изменением длины тени какого-нибудь предмета.
Около 12 часов дня воткните в землю палку отвесно (вертикально). Проверьте правильность установки отвесом (груз, подвешенный на тонкой веревке). Следите за тенью палки и отмечайте время от времени положение тени колышком, камешком и т. п.; вы увидите, что тень поворачивается, и при этом сначала она будет укорачиваться, потом станет удлиняться.
Рис. 3. Рис. 4.
Направление самой короткой тени есть направление точно на север (рис. 3).
Заметьте себе это направление по какому-нибудь предмету, стоящему далеко от вас (дом, дерево, кусты и т. п.).
Если момент, когда тень была самой короткой, будет по какой-либо причине пропущен, то можно поступить так: отметьте два положения тени от отвесно стоящей палки - одно до полудня, другое - после полудня, когда длина тени будет одинаковой. Направление на север лежит посредине между направлениями этхи одинаковых теней (рис. 4).
Ориентировка по месту восхода и захода Солнца.
Около 22 марта и около 22 сентября Солнце восходит на востоке и заходит на западе. Зимой (в декабре) Солнце восходит на юго-востоке и заходит на юго-западе. Летом (в июне)
Солнце восходит на северо-востоке и заходит на северо-западе.
Зная это, можно найти стороны горизонта по месту восхода или захода Солнца. Для того чтобы запомнить это место горизонта, следует заметить какой-нибудь предмет, находящийся по направлению к месту восхода или захода Солнца.
Ориентировка по положению Солнца. Если у вас есть часы и видно Солнце, то можно воспользоваться следующим способом. Часы поворачивают так, чтобы часовая стрелка была направлена к Солнцу.
Тогда прямая, проведенная через центр циферблата и делящая угол между часовой стрелкой и 1 часом на циферблате пополам,будет направлена на юг.
Для приближенной ориентировки по положению Солнца полезно запомнить следующее:
около 7 часов Солнце бывает на востоке;
около 10 часов Солнце бывает на юго-востоке;
около 13 часов Солнце бывает на юге;
около 16 часов Солнце бывает на юго-западе;
около 19 часов Солнце бывает на западе.
Примечание. Зимой Солнце не бывает видно на востоке, так как оно восходит позже 7 часов, и не бывает видно на западе, так как оно заходит раньше 19 часов.
3. КАК ОРИЕНТИРОВАТЬСЯ НОЧЬЮ ПО ЗВЕЗДАМ?
Ночью бывает видно много звезд. Если внимательно проследить за их восходом и заходом, за их движением относительно горизонта, то можно научиться ориентироваться по ним. Точнее всего ориентироваться по звездам можно так.
Найдите на небе созвездие Большой Медведицы, которое называют иногда Возом. Оно изображено на рис. 6. Это созвездие состоит из семи довольно ярких звезд, образующих фигуру, похожую на ковш.
Обратите внимание на то, что в разное время ночи и в разные месяцы положение Большой Медведицы относительно поверхности земли (относительно горизонта) может быть различным, но форма созвездия не меняется. На рис. 7 показано положение Большой Медведицы для конца августа и начала сентября в 21 час, в 1 час и в 5 часов.
Через две крайние звезды Большой Медведицы (они обозначены на рис. 6 цифрами 1 и 2) проведите мысленно линию и продолжите ее на расстояние, примерно в пять раз большее, чем расстояние между этими крайними звездами. Вы найдете довольно яркую звезду, называемую Полярной.
Найдите ее на рис. 6 и 7.
Если встанем лицом к Полярной звезде, то будем смотреть на север.
Отыскать Полярную звезду нетрудно, так как на линии между двумя крайними звездами Большой Медведицы и Полярной нет ярких звезд. Кроме того, следует иметь в виду следующее:
1) Полярная звезда не меняет своего положения в течение всей ночи; 2) чем севернее место на земле, тем выше над горизонтом Полярная звезда.
4. КАК ОПРЕДЕЛИТЬ НАПРАВЛЕНИЕ НА ПРЕДМЕТ?
Когда найдены стороны горизонта, то нужно уметь указать направление на любой предмет, находящийся где-нибудь в отдалении от вас.
Если стороны горизонта найдены приближенно, то достаточно указать, что предмет находится, например, на севере или на северо-западе. Если направление на предмет лежит между направлениями на север и на северо-запад, то такое направление называют северо-северо-западным (краткое обозначение ССЗ). Подобным же образом можно отмечать направления, расположенные между двумя другими смежными сторонами горизонта. Если же направление на стороны горизонта установлено достаточно надежно (например по Полярной звезде), то можно с большей точностью определить и угол между направлением на север (или любую другую сторону горизонта) и направлением на предмет.
Для глазомерной оценки углов можно пользоваться следующими способами:
1. Вытяните руку ладонью от себя; тогда ширина четырех пальцев у ладони представится углом в 7° (1-20 по счету углов в артиллерии).
2. Вытяните руку и раздвиньте возможно шире большой и указательный пальцы (рис. 8). Угол между направлениями на концы этих пальцев равен 15° (2-50 по счету углов в артиллерии).
Чтобы воспользоваться вторым способом для глазомерного определения угла между направлениями на север и на предмет, направляем большой палец на север и смотрим, совпадает ли направление на указательный палец хотя бы приблизительно с направлением на предмет. Если совпадает, то угол равен 15°. Пример показан на рис. 8. Если угол окажется больше или меньше 15°, то придется использовать и первый способ.
Требуется измерить угол между направлениями на юг и на окоп противника. Направляем большой палец вытянутой руки на юг, а конец указательного пальца - в сторону окопа; окоп оказывается заметно правее. Это значит, что нужный нам угол больше 15°. На конец указательного пальца приходится отдаленное дерево. Передвигаем руку направо и наводим большой палец на дерево; смотрим на указательный палец - окоп оказывается левее указательного пальца. Это значит, что угол между направлениями на дерево и окоп заметно меньше 15°.
Применяем первый способ. Наводим на дерево левый край ладони (правой руки) и смотрим на правый край. Если он закрывает окоп, значит угол между направлениями на дерево и на окоп приблизительно равен 7°. Сложив 15° и 7°, получаем, что угол между направлениями на юг и на окоп приблизительно равен 22° (рис. 9).
Примечания: 1. При таких оценках надо выбирать сторону горизонта, ближайшую к предмету.
2. Если один из углов окажется меньше 7°, то можно определить приблизительно, какую долю 7° он составляет.
II. КАК ПО ЗВЕЗДАМ ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО ОПРЕДЕЛИТЬ ВРЕМЯ?
1. БОЛЬШАЯ МЕДВЕДИЦА - ЭТО ЗВЕЗДНЫЕ ЧАСЫ
Каждая звезда Большой Медведицы в течение суток описывает круг около Полярной звезды. Прямую линию от Полярной звезды к звездам 1 и 3 Большой Медведицы будем для краткости называть стрелкой Медведицы.
Когда звезды 1 и 2 стоят прямо под Полярной звездой, то стрелка направлена отвесно вниз. Условимся, что она показывает 6 часов по условному счету. Это будет положение I на рис. 10 (Римские цифры I, II, III и IV на рис. 10 не имеют ничего общего с часами. Эти цифры обозначают первое, второе, третьей четвертое положения воображаемой стрелки описываемых звездных часов).
Продолжая наблюдение, мы скоро заметим, что в этом положении Большая Медведица движется вправо, т.е. к востоку, и медленно подымается по кругу, центром которого служит Полярная звезда. Через четверть суток, т. е. через 6 истинных часов, стрелка Медведицы пройдет четверть оборота окружности, будет теперь располагаться не вертикально, а горизонтально, и мы получим положение II; ее стрелка показывает теперь 3 часа по условному счету и т.д.
Так как движение Большой Медведицы вокруг Полярной звезды совершается равномерно, то можно сказать, что Большая Медведица вместе с Полярной звездой - это условные звездные часы. Стрелкой у этих небесных часов служит воображаемая линия, проходящая от Полярной звезды к звездам 1 и 2 Большой Медведицы, но циферблата совсем нет. Но ведь циферблат и не особенно нужен. Когда мы смотрим на часы, мы очень часто определяем время просто по направлениям стрелок и вовсе не стараемся рассмотреть цифру, на которую стрелка указывает.
Стрелка небесных часов поворачивается в направлении, обратном движению стрелки обычных часов. После положения II она будет проходить воображаемые цифры, соответствующие условным 2 часам, 1 часу, 12 часам, 11 часам и т. д. Будем твердо помнить, что это не настоящие часы, а условные показания нашей воображаемой стрелки. Ниже описано, какие задачи можно решать с помощью этих воображаемых небесных часов.
2. КАК ПО БОЛЬШОЙ МЕДВЕДИЦЕ УЗНАТЬ, СКОЛЬКО ВРЕМЕНИ ПРОШЛО?
Задача 1. Вообразим себе, что боец, не имеющий часов, вышел в ночную разведку, когда Большая Медведица еще не дошла до самого низкого положения (рис. 11). На-глаз он определил, что стрелка Медведицы стоит на 6 1/2 условных часа. После выполнения задания он взглянул на Большую Медведицу и увидел, что ее стрелка показывала 4 условных часа. Сколько времени он провел в разведке? Для ответа на вопрос надо из 6 1/2 часов вычесть 4 часа:
6 1/2 часов - 4 часа = 2 1/2 часа (это условные часы).
Для перевода условных часов в истинные нужно полученное число умножить на 2:
2 1/2 условный часа X 2 = 5 истинных часов.
Следовательно, разведка продолжалась приблизительно 5 часов.
Задача 2. Сколько времени прошло, если в начале стрелка Медведицы показывала 2 условных часа (см. рис. 11), а в конце - 10 1/2 условных часов?
Чтобы из двух часов можно было вычесть 10 1/2 нужно сначала прибавить к 2 часам 12 часов:
2 условных часа + 12 условных часов = 14 условных часов.
Вычитаем:
14 условных часов - 10 1/2 условных часа = 3 1/2 условных часа.
Для перевода условных часов в истинные, умножаем на 2:
3 1/2 условных часа Х 2 = 7 истинных часов.
Отсюда получаем такое, правило:
Чтобы по Большой Медведице определить, сколько времени прошло, надо:
1) заметить, сколько показывала стрелка Медведицы на воображаемых небесных часах вначале и в конце;
2) из первого числа вычесть второе (если первое число меньше второго, то прибавить к первому 12 и после этого вычесть второе);
3) полученное число умножить на два.
3. КАК ПО БОЛЬШОЙ МЕДВЕДИЦЕ УЗНАТЬ, ЧТО НАСТУПИЛА ПОЛНОЧЬ?
Эта задача труднее предыдущей потому, что звезды Большой Медведицы (как и все другие звезды) совершают полное обращение не ровно в 24 часа, а на 4 минуты скорее. Другими словами, наши звездные часы каждый день уходят вперед против обыкновенных часов на 4 минуты. Поэтому самое низкое положение Большой Медведицы (положение I на рис. 10) по обыкновенным часам завтра придется на 4 минуты раньше, чем было сегодня, послезавтра - на 8 минут раньше и т, д. Через месяц (через 30 дней) оно наступит раньше, чем сегодня, уже на 120 минут, т, е, на целых 2 часа. Несмотря на всю эту сложность, в названной задаче легко разобраться при помощи следующих сведений.
Около 22 сентября стрелка Медведицы в полночь (т.е. в 0 часов 00 минут по нашим часам) направлена отвесно вниз и показывает на небесных часах 6 условных часов.
Через месяц после 22 сентября (22 октября) это отвесное положение стрелки наступит уже за два истинных часа до полуночи. Поэтому в полночь 22 октября небесная стрелка уже не будет стоять отвесно, а отклонится к востоку (вправо) на такой угол, как будто она направлена к цифре 5 на воображаемых небесных часах. Рассуждая таким же образом дальше, получим:
Стрелка Большой Медведицы в полночь показывает:
около 22 сентября......... 6ч. (условных)
около 22 октября - 5 ч.
около 22 ноября - 4 ч.
около 22 декабря -3 ч.
около 22 января - 2 ч.
около 22 февраля -1 ч.
около 22 марта - 12 ч.
около 22 апреля - 11 ч.
около 22 мая - 10 ч.
около 22 июня - 9 ч.
около 22 июля - 8 ч.
около 22 августа - 7 ч.
около 22 сентября - 6 ч.
Решим, например, такую задачу:
7 ноября приходится посредине между 22 октября и 22 ноября. Поэтому из таблицы мы найдем, что в этот день в полночь стрелка Медведицы должна показывать 4 1/2 условных часа. Следовательно, полночь наступит в то время, когда Большая Медведица займет положение как раз посредине между положением I (6 условных часов) и II (3 условных часа) (на рис. 10).
4. КАК ПО БОЛЬШОЙ МЕДВЕДИЦЕ УЗНАТЬ, КОТОРЫЙ ЧАС?
Узнать, который час,- это значит определить, сколько времени прошло от полуночи. При помощи вышеприведенной таблицы это сделать легко.
В прошлой, задаче мы уже определили из таблицы, что в полночь стрелка Медведицы 7 ноября показывает 41/2 условных часа. Чтобы узнать искомое время, надо из 4 1/2 условных часа вычесть 2 условных часа и результат умножить на 2:
4 1/2 условных часа - 2 условных часа = 2 1/2 условных часа.
Умножив полученный результат на 2, мы будем иметь:
2 1/2 условных часа Х 2 = 5 истинных часов (утра).
3 а д а ч а 5. 20 октября стрелка Медведицы показывала 7 условных часов. Который час на самом деле?
Из таблицы для 20 октября получим, что в полночь стрелка Медведицы показывает приблизительно 5 условных часов. Чтобы вычесть из 5 часов 7 часов, сначала к 5 часам прибавим 12 часов:
5 условных часов + 12 условных часов = 17 условных часов;
17 условных часов - 7 условных часов = 10 условных часов.
Умножаем результат на 2:
10 условных часов Х 2 = 20 истинных часов (или 8 часов вечера).
Отсюда получаем такое правило:
Для того чтобы по положению стрелки Большой Медведицы узнать, который час надо:
1) из таблицы определить, что показывает стрелка Медведицы для полуночи данного дня;
2) вычесть из этого числа показание стрелки, определенное из наблюдений (если первое число меньше второго, то прибавить к первому 12 часов и после этого вычесть второе число);
3) полученное число удвоить.
III. ЧТО НАДО ЗНАТЬ О ЛУНЕ И О ПЛАНЕТАХ
1. ЧТО НАДО ЗНАТЬ ОБ ИЗМЕНЕНИЯХ ВИДА ЛУНЫ
Изменения вида Луны ученые называют сменой лунных фаз.
Основные фазы луны - это новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть.
В новолуние Луна не видна.
Через 2 - 3 дня после новолуния Луна в виде узкого серпа недолго видна на западе после захода Солнца. С каждым днем ширина серпа увеличивается, и Луна принимает вид половины кружка |)-это первая четверть. Еще через 7- 8 дней Луна принимает вид полного круж-ка О - это полнолуние. Потом с правой стороны Луны появляется ущерб, который увеличивается, и через 7 - 8 дней после полнолуния Луна снова принимает вид половины кружка (| -это последняя четверть. Еще несколько дней Луна видна в форме серпа, который обращен выпуклостью налево, а затем наступает новолуние, после которого все фазы Луны повторяются вновь.
В полнолуние Луна восходит вечером, а заходит утром и, следовательно, светит всю ночь.
В первой четверти Луна видна в первой половине ночи (она заходит в середине ночи), а в последней четверти Луна видна во второй половине ночи (она восходит в середине ночи).
Осенью в первой четверти Луна поднимается невысоко над горизонтом и светит слабо. В последней четверти она поднимается высоко и ярко светит, начиная с 22 - 23 часов. Зимой полная Луна поднимается очень высоко над горизонтом.
В конце 1941 г. и в 1942 г. основные фазы Луны наступят в следующие дни (см. таблицу)
|
Новолуние О |
Первая четверть |) |
Полнолуние О |
Последняя четверть (| |
2. КАК ОРИЕНТИРОВАТЬСЯ ПО ЛУНЕ?
Каждый день восход и заход Луны и ее движение по небу происходят по-разному, и потому ориентироваться по Луне труднее, чем по Солнцу и звездам. Однако бывают случаи, когда звезд не видно, а Луна просвечивает сквозь облака. Поэтому надо уметь хотя бы приближенно ориентироваться по Луне.
Для ориентировки по положению Луны служит следующая табличка, которая показывает, в котором часу (приблизительно) Луна бывает па востоке, на юге и на западе.
3. КАКИЕ ПЛАНЕТЫ ВИДНЫ В 1942 г.
Планеты - это светила, передвигающиеся по небу среди звезд и отличающиеся от прочих звезд по виду тем, что горят спокойным, немерцающим светом.
Планета Марс отличается от других светил своим красноватым цветом. В начале года Марс виден высоко на юге и заходит на северо-западе около 2 часов по полуночи. К маю яркость Марса становится меньше, и он уже не выделяется среди звезд на небе.
Зимой в начале ночи высоко на небе сверкает яркая, слегка желтоватая звезда. Это планета Юпитер - самое яркое светило на ночном небе. Весной Юпитер заходит около полуночи на северо-западе, С каждым месяцем Юпитер заходит все раньше и раньше, а осенью в сентябре - уже восходит около полуночи. В той же стороне неба будет видна еще планета - Сатурн. Он не так ярок, как Юпитер, блеск его несколько тусклее (как полированный свинец). Сатурн будет находиться под очень приметной кучкой звезд, которую у нас в народе называют Стожарами, а ученые - Плеядами.
Так же как и Юпитер, весной Сатурн заходит около полуночи; затем, быстро меняя время захода, в августе заходит уже около 18 часов (6 часов вечера), а восходит около 3 часов ночи. В это время восход Сатурна приходится ужена полночь, а к концу года на 18 часов (6 часов вечера), когда он снова около полуночи стоит высоко среди звезд.
Восход Сатурна в 1942 г. всегда приходится по направлению на северо-восток, а заход на северо-запад.
С конца зимы по октябрь перед рассветом на востоке станет появляться яркая утренняя звезда - планета Венера. Это вообще самая яркая из всех планет. Наибольшая яркость ее придется на середину марта (9 марта). Во время своего наибольшего блеска Венера так ярка, что на белом снегу видны отбрасываемые ею тени. Она будет видимой до ноября месяца.
Венера медленно меняет место своего восхода, появляясь весной на востоке, а летом и осенью уже на северо-востоке. По месту появления этой очень яркой и красивой звезды можно определять положение сторон горизонта. Иногда ошибочно принимают Венеру за световой сигнал, зажженный на земле или в воздухе.
4. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ НОЧИ
Летом вообще ночи короткие, и чем севернее, тем короче. На Мурманском полуострове летом около середины июня ночей не бывает - Солнце круглые сутки на небе и не заходит; полярный день продолжается несколько суток.
В г. Мурманске два месяца (с 21 мая по 24 июля) Солнце не заходит; выше всего оно на небе в полдень (13 ч.); затем, двигаясь на запад, опускается все ниже и ниже, но до горизонта не доходит (а следовательно, не заходит) и подымается снова, двигаясь кругом неба в одни сутки. Зато в середине зимы в г. Мурманске в течение двух месяцев Солнце не восходит совсем и там стоит полярная ночь.
Огромное спасибо Владимиру Ершову за предоставленный материал!
Идея, дизайн и поддержка.
Известно множество методов, с помощью которых по тени от Солнца можно определять стороны света и время. Они основаны на понимании того, как Солнце движется по небосводу в течение дня и какое направление показывают тени предметов в разное время суток, в том числе в полдень, утром и вечером. Далее мы рассмотрим самые известные из них, которые позволят путешественнику ориентироваться при утере средств навигации или поломке часов.
В северном полушарии такая тень в полдень указывает на север.
Нужно не только запоминать методы, но и понимать механизмы, на которых они строятся. Именно в этом случае всегда можно скорректировать метод под условия, в которых оказался человек. Если же этого не сделать, то в некоторых случаях такое невежество может привести к ошибкам и возникновению чрезвычайной ситуации.
Так, например, во многих Интернет-статьях и учебниках приводится метод ориентирования по стрелкам механических часов и Солнцу, о котором подробнее мы поговорим далее. Однако почти нигде не сказано, что конкретно в этом исполнении он работает только в северном полушарии, да и то выше тропической зоны. Если человек не понимает, откуда «растут ноги» у этого метода, он может легко допустить ошибку и, оказавшись в южном полушарии, неправильно определить стороны света, в результате чего заблудится.
Итак, что же это за базовые знания, без которых определить стороны света по тени не получится?
Теоретические основы
Все рабочие методы ориентирования по тени от Солнца опираются на доказанные факты. Разберем их подробнее.
Факт №1. Солнце всегда встает на востоке и садится на западе. Однако в высоких широтах во время полярного дня оно по нескольку недель вовсе не садится за горизонт, а полярной ночью - не встаёт над горизонтом.
Факт №2. В средних и высоких широтах северного полушария в полдень Солнце находится в южном направлении или, как еще говорят, на юге. В южном полушарии на том же удалении от линии экватора солнечный диск в полдень пересекает северное направление. На экваторе в полдень Солнце полгода находится на севере, полгода - на юге, а два дня в год оно проходит строго над головой. Об этом мы подробно рассказывали в отдельной статье.
Факт №3. В астрономический полдень тень, отбрасываемая вертикально расположенными предметами на ровную горизонтальную поверхность, будет самая короткая, поскольку в этот момент Солнце находится в своем зените, то есть в самой наивысшей точке траектории своего движения по небесной сфере.
Факт №4. Солнце движется по небосводу с угловой скоростью примерно равной 15 градусам в час.
Факт №5. Если стать лицом на север, то за спиной окажется юг, справа - восток, слева - запад.
Конкретно эта схема будет работать только в северном полушарии в средних и высоких широтах.
Конечно, нужно понимать, что это не само Солнце встает на востоке и движется по небосводу, а такое видимое движение связано с вращением Земли и нахождением на ее поверхности наблюдателя. Но для упрощения мы будем говорить не о вращении Земли, а о движении Солнца.
А теперь предлагаю непосредственно перейти к методам ориентирования по тени от Солнца.
Как определить стороны света по тени
Итак, как и обещал, рассмотрим несколько самых популярных методов.
Метод №1. По самой короткой тени от шеста. Этот метод основан на том, что в полдень тени от предметов самые короткие. Итак:
- В горизонтальную ровную площадку вертикально втыкается шест.
- До наступления полудня на площадке отмечается конец тени, отбрасываемой шестом.
- Такие пометки делаются через небольшие промежутки времени.
- Когда после полудня тень начнет удлиняться, все отметки соединяют плавной кривой.
- На кривой находят точку, наиболее приближенную к шесту и отмечают ее.
- Проводят линию от шеста к этой точке. Эта линия соответствует направлению север–юг.
- Становятся на эту линию так, чтобы она оказалась параллельна соединенным вместе стопам ног, а утренние отметки оказались левее. Теперь север находится перед человеком, юг - позади него, справа находится восток, а слева - запад.
Если с момента отмечания первой точки тень начала удлиняться, это означает, что полдень уже прошел, и нужно ждать следующего утра, чтобы повторить все заново.
В большинстве способов ориентирования по Солнцу потребуются дополнительные построения.
Метод №2. С помощью тени от шеста по центру отрезка. Этот метод основан на том, что Солнце всходит на востоке и заходит на западе, а правая часть траектории его движения по небосводу является отражением левой. Для этого метода:
- Как и в предыдущем способе, в площадку вертикально втыкается шест.
- С утра делается пометка на площадке, соответствующая концу тени от шеста.
- Измеряется длина от шеста до этой отметки.
- Ближе к обеденному времени длина тени уменьшается, а потом начинает снова расти. Тень периодически измеряют. Как только она станет такой же длины, что и утренняя, делают вторую пометку, соответствующую концу тени.
- Между первой отметкой и второй проводят прямую линию. Эта линия соответствует направлению восток–запад.
- Человек становится так, чтобы первая отметка оказалась от него слева, а вторая - справа. Теперь можно говорить, что перед ним север, позади него юг, справа - восток, а слева - запад.
Эти два метода позволяют относительно точно сориентироваться по тени от Солнца в любой точке планеты (кроме регионов вблизи полюсов и на самих полюсах) в светлое время, однако требуют много времени, что делает их малопригодными для человека, которому нужно ориентироваться в пути.
Метод №3. С помощью тени от шеста по двум точкам. Этот метод основан на знании того, что солнце встает на востоке и садится на западе, а тени от предметов движутся с запада на восток, правда, далеко не всегда по прямой линии. Для ориентирования этим способом:
- Как и раньше, в ровную горизонтальную площадку вертикально втыкается шест.
- На площадке камнем, колышком или любым другим удобным способом отмечается конец тени от шеста.
- Выжидается примерно 15 минут и делается вторая пометка, соответствующая концу тени от шеста.
- Теперь, если левой ногой стать на первую отметку, а правой - на вторую, перед нами окажется север, позади - юг, справа будет восток, а слева - запад.
Данный метод, как и предыдущие, может быть использован в любой точке мира в светлое время, но отличается от них своей быстротой. Однако с точностью у этого метода бывают проблемы.
Дело в том, что тень от шеста в большинстве случаев вычерчивает в течение дня не прямую линию, а изогнутую, при этом по отношению к положению шеста эта линия может быть, как вогнутой, так и выгнутой, в зависимости от широты и времени года. Если не учитывать эти моменты, можно получить колоссальную ошибку, поэтому приведу свои рекомендации, которые позволят использовать данный метод с максимальной эффективностью. Таких рекомендаций всего две.
Рекомендация №1. Пользоваться этим методом лучше в марте и сентябре. Он дает максимальную точность в течение всего дня в дни весеннего и осеннего равноденствий, так как именно в эти дни тень «вычерчивает» прямую линию. Чем дальше отодвигаться по календарю от этих дней, тем больше будет ошибка.
Рекомендация №2. Ориентироваться с помощью этого метода лучше в середине дня. В любой день года наилучшие результаты данный метод показывает в обеденное время. Чем дальше от солнечного полудня, тем ошибка метода больше. Причем ошибка может удвоиться, если, например, сориентироваться за 3 часа до полудня, а затем повторить измерения, спустя 3 часа после полудня.
Метод №4. Ориентирование по тени и часам. Этот метод основан на том, что в 12 часов дня Солнце в северном полушарии находится примерно на юге, а в южном - на севере, в 6:00 - примерно на востоке, а в 18:00 - примерно на западе. Соответственно тень, отбрасываемая человеком, падает в противоположном от Солнца направлении.
Так, например, если в полдень стать спиной к Солнцу, то в северном полушарии тень будет направлена на север, в южном полушарии - на юг. Если в 6 часов утра повернуться спиной к Солнцу, то тень покажет на запад, а если то же самое проделать в 6 часов вечера, то тень расположится в восточном направлении. Определив таким образом одну сторону света, далее можно найти и все остальные.
Типичная для северного полушария картина.
Если ориентироваться приходится в пути, то нет необходимости каждый раз искать ровную площадку, чтобы воткнуть в нее палку и выжидать после этого четверть часа. Достаточно один раз сориентировавшись, понять, с какой стороны находится Солнце и в дальнейшем выбирать путь, относительно его положения на небосводе. Например, если повернувшись в нужном направлении, человек видит Солнце справа, то и во время перехода, он должен его удерживать справа. В этом случае с течением времени можно делать поправку на скорость движения Солнца, а во время отдыха уточнять направление, используя описанный метод.
Применяя этот метод важно помнить о переводе в некоторых странах часов на летнее время и о том, что Солнце в полдень в районе тропиков и экватора может в течение года быть, как с северной стороны, так и с южной, о чем мы рассказывали в отдельной статье. Кроме того, в ней же мы рассказывали и о других эффектах, влияющих на положение Солнца в полдень, а значит и негативно сказывающихся на точности описанного метода.
Метод №5. Ориентирование по тени от спички и механическим часам со стрелками. Этот метод описывается в некоторых учебниках по военному делу и основан на понимании того, что в северном полушарии Солнце движется по небосводу по часовой стрелке с угловой скоростью равной 15 градусам в час. Для того, чтобы сориентироваться по этому методу в северном полушарии:
- Часы располагают горизонтально циферблатом вверх.
- К часам сбоку перпендикулярно циферблату прикладывается спичка. Прикладывается она между часовой стрелкой часов и цифрой «12» на циферблате. Так, например, если часы показывают 8:00, спичка располагается возле отместки «10», если же часы показывают 20:00, то возле отметки «4».
- Часы вместе со спичкой поворачиваются до тех пор, пока тень от спички не пересечет центр циферблата.
- Когда тень от спички совпадет с центром циферблата, цифра «12» покажет приблизительное направление на юг.
Этот метод хорошо работает только в тех случаях, когда Солнце, проходя свою наивысшую точку, оказывается невысоко над горизонтом. Чем выше оно будет в полдень, тем большую ошибку даст данный метод.
Дело в том, что скорость проекции Солнца на горизонт не только не совпадает с угловой скоростью Солнца, но и различается в течение дня. Эти различия тем больше, чем выше солнечный зенит.
Именно поэтому данный способ ориентирования лучше всего использовать в высоких широтах. В средних широтах им лучше пользоваться в зимнее время года, когда Солнце находится на небольшой высоте над горизонтом. В тропиках и на экваторе данный метод обычно не используют, поскольку здесь Солнце в любое время года находится высоко над горизонтом, а значит и ошибки будут очень большими.
В этом методе, как и в предыдущем, следует учитывать перевод часов на летнее время. Другие нюансы обычно не учитывают, поскольку метод все равно дает достаточно большую погрешность и предназначен в первую очередь для приблизительного нахождения сторон света.
В принципе, можно немного снизить погрешность, подняв край циферблата, на который нанесена цифра «12» на угол равный разнице 90 градусов и широты местности, в которой находится человек. Например, для широты 35 градусов, часы нужно приподнять на угол 55 градусов. Но, как показала моя практика, такой наклон в некоторых ситуациях не только не уменьшает ошибку, но и увеличивает ее, поскольку расположить спичку точно перпендикулярно циферблату, удерживая ее пальцами, и без того трудно, чего уж там говорить про вариант с наклоном циферблата. А ведь в том числе и от точности установки спички будет зависеть результат ориентирования.
В южном полушарии этот метод нужно изменить, иначе он будет показывать результаты далекие от истины. Лично я в этом случае представляю циферблат с цифрами, расположенными против часовой стрелки. Соответственно, если на часах 10 часов утра, я представляю часовую стрелку, показывающую на цифру «2», если на часах 16:00, то представляю стрелку, показывающую на «8». Далее поступаю так, как описано в методе, но ориентируясь не на настоящую стрелку, а на воображаемую.
Этот метод хорош для приблизительного нахождения сторон света и обычно дает самые большие ошибки по сравнению с рассмотренными ранее методами. Но в отличие от них, он позволяет сориентироваться в течение десятка секунд, что очень практично и позволяет определить стороны света почти на ходу.
Как определить время по тени
Методы определения времени по тени базируются на тех же знаниях, что и методы ориентирования.
Солнечные часы — один из самых древних инструментов, позволяющих по направлению тени определить время дня.
Существует множество способов определить время по тени, отбрасываемой объектом, на который светит Солнце. Разберем некоторые из них, но перед этим заметим, что и в этих методах для повышения точности нужно учитывать факторы, влияющие на расхождение между астрономическим и «земным» временем.
Метод №1. По самой короткой тени. На ровной горизонтальной площадке вертикально расположенный ровный объект, например, вкопанный шест, будет отбрасывать самую короткую тень в 12 часов дня.
Метод №2. По востоку и западу. Тень будет «указывать» на запад примерно в 6 часов утра, а на восток - примерно в 6 вечера. Этот метод тем точнее, чем ближе день, в который пытаются определить время, к дате весеннего или осеннего равноденствия.
Метод №3. По северу и югу. Солнечный диск пересечет северное или южное направление (в зависимости от полушария, а в тропиках и на экваторе - от времени года) в 12 часов дня.
Отдельно нужно рассказать про Заполярье. В северном полушарии во время полярного дня Солнце будет пересекать южное направление в 12 часов дня, но также оно может пересекать и северное направление, не опускаясь за горизонт, что будет соответствовать 12 часам ночи. В южном полушарии все наоборот: через север Солнце пройдет в полдень, через юг - в полночь.
Метод №4. По теневому углу. В этом методе определяется угол между самой короткой тенью воткнутого в землю шеста, которая соответствует солнечному полдню, и тенью в данный момент времени. Этот угол делится на скорость движения Солнца по небосводу - получается время. Если тень находится западнее, то есть полдень еще не настал, то полученное время отнимают от 12 часов дня, если же восточнее, то прибавляют к 12 часам дня.
Например, в средних широтах северного полушария тень в данный момент времени указывает на северо-запад, а угол с направлением на север (направление самой короткой тени) составляет 30 градусов. Мы знаем, что тень от Солнца движется с запада на восток со средней скоростью 15 градусов в час, а также, что в 12 часов дня тень должна указать на север. Из этого всего рассчитываем, через какое время тень укажет на север: 30/15=2 часа. Это значит, что до 12 часов дня осталось еще 2 часа, а значит на часах в данный момент времени 12–2=10 часов утра.
Последний метод хорошо работает в высоких широтах (лучше всего во время полярного дня вблизи полюсов), в то время, как вблизи экватора дает очень большие ошибки, и пользоваться им не рекомендуется. Тем не менее, из всех описанных ранее методов этот позволяет определить время не только в 6 часов утра, 6 вечера и в полдень, но и в любой момент в середине дня.
Конечно можно потратить один солнечный день, сделав примитивные «одноразовые» солнечные часы, воткнув палку в землю и делая пометки на конце тени через каждый час. Такие часы еще несколько недель после будут показывать достаточно точное время, пока солнечный зенит не сместится по вертикали на значительное расстояние. Но для этого метода понадобится дополнительный день и обычные часы, что немного теряет смысл. Какой смысл делать солнечные часы, когда есть обычные?
На самом деле способов ориентирования и определения времени по тени значительно больше, но нет смысла описывать их все. Сегодня я попытался лишь осветить суть этих методов, механизмы, заложенные в их основе, и продемонстрировать все это на популярных методах. Понимая эти механизмы, каждый сможет не только пользоваться описанными и проверять на работоспособность найденные в различных источниках методы, но и придумывать свои собственные, удобные в той или иной ситуации.
Если же говорить об упомянутых методах, то не получится выбрать самый лучший: каждый из методов имеет свои достоинства и недостатки. Поэтому так важно пользоваться ими всеми, подбирая оптимальный под сложившиеся условия.
Интересное видео: и ещё один способ определить время без часов…
Хотя в отличии от пространства, во времени люди могут передвигаться только в одну сторону и с одной скоростью, умение ориентироваться во времени еще никому не мешало. Часы, как и любые механизмы, созданные людьми слишком часто ломаются, чтобы на них полагаться вне досигаемости часовой мастерской. А солнце, луна, звезды показывают время миллиарды лет без остановки и ни раз не дали сбоя.
Для начала несколько цифр. Земля движется со скоростью 29.8 км/сек по орбите длиной 930 млн. км. Наклон земной оси относительно плоскости вращения составляет 66° 5″. Он определяет максимальный угол поднятия Солнца над горизонтом и приводит к смене времен года. Период обращение Земли вокруг Солнца составляет 365 дней и 6 часов. Эти самые 6 часов приводят к необходимости каждые 4 года устраивать високосный год.
Продолжительность истинных (солнечных) суток, т.е. дня вместе с ночью, в течение года несколько изменяется в зависимости от промежутка времени между возвращениями Солнца к меридиану. Самые длинные истинные сутки бывают 22 декабря, они длиннее самых коротких истинных суток 22 июня на 51.2 сек. Ну правда такая точность нужна скорее в обсерватории, чем в лесу.
21 марта Солнце находится в зените на экваторе восходит точно на востоке и заходит точно на западе — это день весеннего равноденствия, астрономическое начало весны «утро года».
22 июня — день летного солнцестояния. Солнца отходит от экватора к северу на 23’5″ этот день самый длинный, солнце поднимается на максимальную для данной широты высоту.
Все очень просто. Для проведения точных наблюдений за Солнцем и определения даты остается только построит, что-то похожее размерами на египетскую пирамиду и Вы будете прекрасно ориентироваться в месяцах, неделях и даже днях.
Для определения часов и минут можно обойтись более простыми приборами
Определение времени по солнцу
- 6 утра — на Востоке
- 9 утра — на Юго-Западе
- 12 — на Юге, самая короткая тень
- 15 — на Юго-Западе
- 18 — на Западе
- 24 — солнце на Севере, не спешите улыбаться, не везде солнца «по ночам» не видно. В приполярных районах в полночь оно просто занимает самое низкое положение над горизонтом.
В экваториальных районах все наоборот. Определить запад или восток на закате или рассвете очень просто. Но вот в полдень оно может быть как на севере, так и на юге.
Определение времени по Солнцу и компасу
Сразу запомните, что Солнце перемещается по небу со скоростью 15 градусов в час. Для того чтобы определить время по компасу измеряем, азимут на солнце, допустим, он равен 90°. Потом 90° надо разделить на 15° в час, получим 6.
Для России необходимо учитывать декретное время, т.е. прибавлять 1 час, кроме того сейчас практически во всех странах северного полушария на летний период введится летнее время, т.е. прибавляется еще один час.
Значит плюс один час (декретное время) и получаем 7 часов. Или, например, азимут на Солнце составляет 180°, значит время будет составлять 12ч + 1ч(на декретное время) =13ч.
Определение времени по луне
Немного вводной информации. Лунный месяц несколько меньше привычного для европейцев и составляет 29 суток 12 ч 44 мин, т.е. фазы луны сменяют друг другв примерно 29.5 суток.
Новолуние — начало месяца: в этой фазе Луна не видна
Первая четверть — видимый серп луна наблюдается половиной круга в первой половине ночи, заходит в середине ночи.
Полнолуние — Луна наблюдается в виде диска-круга, восходит вечером и заходит утром, т.е. светит всю ночь.
Последняя четверть — луна наблюдается половиной круга во второй половине ночи, восходит в середине ночи.
Определение времени по луне и компасу
Допустим Луна прибывает. Направим север на лимбе компаса на Луну (буквой С на Луну), отсчитываем градусы от северного конца магнитной стрелки до этого направления. Получаем азимут Луну (напр.270) затем делим его на 15 и прибавляем 1
Определяем, что видимая часть Луны составляет 5 долей его диаметра из расчета, что полный диск 12 долей. Затем прибавляем их 19 + 5 = 24 это и есть интересующее нас время. Если сумма > 24 вычесть из нее 24.
В полнолуние следует поступать точно также. Например, азимут = 90
7 + 12 = 19 — т.е. сейчас 19 часов (7 вечера)
А если Луна убывает, надо делать все тоже самое, но отсчет в долях видимого диска Луны вычитаем.
Ориентирование во времени по звездам
Определение времени по созвездию Большая Медведица.
Каждая звезда и любая точка небосвода описывает полный круг за 23 часа 56 минут.
Звездные сутки являются основной единицей времени, и их продолжительность остается все время постоянной.
Звездное время непригодно для исчисления из-за того, что начало звездных суток в течение года переходит на различное время дня или ночи.
Когда созвездие находится внизу условно соответствует 6 часам. Стрелка звездных часов., т.к. все звезды обращаются на небосклоне не ровно 24 ч, а на ~4 минуты быстрее, то показания звездных часов каждый месяц уменьшаются на 1 условный час.
Следовательно стрелка циферблата звездных часов показывает в полночь
- 6 усл.ч. 22 сентября 12 усл.ч. 22 марта
- 5 усл.ч. 22 октября 11 усл.ч. 22 апреля
- 4 усл.ч. 22 ноября 10 усл.ч. 22 мая
- 3 усл.ч. 22 декабря 9 усл.ч. 22 июня
- 2 усл.ч. 22 января 8 усл.ч. 22 июля
- 1 усл.ч. 22 февраля 7 усл.ч. 22 августа
Допустим, что путешественник решил узнать, когда наступит полночь 7 ноября. Из таблицы он определит, что 7 ноября находится между 22 октября и 22 ноября, и в этот день стрелка звездных часов должна показывать 4.5 условных часа.
Определить сколько времени находится в дороге еще проще. Какое время показывают звездные часы в начале и в конце
Чтобы перевести звездные часы в настоящие нужно удвоить полученное число.
Стрелка звездных часов показывает 1 усл. час. По таблице находим, что в полночь 7.11. Стрелка показывала 4.5 часа. Следовательно 4.5-1=3.5 усл.ч. =7 часов
Если стрелка звездных часов показывает 6.5 усл. часов, то 4.5+12=16.5
16.5-6.5=10 усл. часов=20ч т.е. 8 вечера
Другой способ определения
Допустим, что стрелка звездных часов показывает 6.5 усл.часов Найдем порядковый номер месяца с начала года с десятыми долями, прошедшими от начала данного месяца (каждые 3 дня считает за 1/10 долю месяца) например. 12 сентября = 9.4 Полученное число складываем с показаниями зввездных часов и умножает на 2.
(6.5 + 9.4) * 2 = 31
Это число нужно вычесть из некоторого постоянного для небесной стрелки.
Большая Медведица имеет 55.3, т.е. 55.3 — 31 = 23.5
Если бы после вычитания получилось число больше 24, то нужно вычесть из него 24.
Можно взять и др. небесную стрелку, напр. Малую Медведицу (самую яркую звезду) ее постоянное число 59.1
Определение времени по движению звезд
Кульминации Полярной звезды бывает в разное время года в разные часы. Для определения времени безразлично, находится ли кульминации, и поэтому обе кульминации можно обобщить, прибавив один в час (декретное время)
Загрузка...
