Как определить время по солнцу? Определить время можно по солнцу, луне, звездам и их движению

Сегодня жизнь людей идёт по часам, и в том, чтобы в любой момент узнать точное время, нет ничего сложного. Но даже сравнительно неточные механические часы на самом деле довольно сложный прибор, и ещё 100 лет назад далеко не каждый мог их себе позволить. А лет 500 назад часы, установленные на башне, были в лучшем случае одни на весь город. Так как же люди определяли время раньше, до изобретения часов? Об этом — в данном посте.

Примерно определить время днём можно по положению Солнца, и этот принцип лёг в основу первого приспособления для определения времени — солнечных часов. В таких часах роль стрелки играла тень от гномона, конец которого был направлен на северный полюс.

У солнечных часов было много недостатков — они правильно показывали время лишь в определённой местности, и, конечно, пользоваться ими можно было лишь днём и в солнечную погоду.

Также в древности измеряли время водяными, песочными и даже огненными часами. Правда, точность их оставляла желать лучшего, например, на ход водяных часов влияло атмосферное давление и температура, а скорость горения фитиля зависела от ветра и притока воздуха.

Большую помощь для определения времени могут оказать астрономические наблюдения, и ещё в древности люди строили сооружения, способные играть роль обсерваторий. Наблюдая за положением звёзд, можно определять время с высокой точностью, и подобные наблюдения используются для определения точного времени и сегодня. Видимое движение звёзд имеет годовую цикличность, поэтому наблюдения за ними помогали в первую очередь для вычисления определённого дня в году. В Древнем Египте, например, таким образом определяли время разлива Нила, до начала которого необходимо было засеять поля. Ночью звёзды помогали определять и время суток. Интересным фактом является то, что древние египтяне определили 12 звёзд, в течение ночи восходившие над горизонтом примерно через равные промежутки времени. Именно с тех пор и пошло принятое у нас сегодня деление суток на 24 часа.

Но всё же подавляющему большинству людей, особенно в сельской местности, раньше приходилось определять время года и время суток без каких-либо часов и обсерваторий, просто по наблюдению за окружающими их явлениями природы. Сегодня мы обращаем мало внимания на природные явления, но наши предки были значительно более наблюдательны. Многие процессы в природе носят периодический характер, а животные и растения, как ни странно, зачастую способны с высокой точностью определять время в соответствии со своими внутренними биологическими часами. Поразительно, но известны факты, когда животные способны чувствовать и правильно определять время суток с точностью до минуты!

Наблюдая, когда зацветают растения и прилетают птицы, можно примерно определить время года. Подобные же наблюдения помогают узнать и время суток. Жизненный цикл многих растений и животных соотносится со временем суток. Цветки разных растений раскрываются и закрываются в разное, при этом определённое время. Большинство цветов распускаются утром и закрываются вечером, но есть и такие, которые закрываются и раскрываются в середине дня или ночью. Основываясь на этом принципе, в своё время Карл Линней придумал и создал цветочные часы, которые «работали» с трёх часов утра до полуночи. Глядя на них, можно было определять время суток с точностью до 30 минут.

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:

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.

Навыки о том, как определить время без часов пригодятся каждому, потому что часы могу быть утеряны, а мобильный телефон и другие, полезные гаджеты разряжены или выведены из строя по другим причинам. Естественно, спросить время можно и в прохожих людей, но мы разберем ситуацию, где местность безлюдна, а время узнать все же необходимо. Для определения времени без часов разработано несколько методик, которые не раз испробованы и признаны опытными туристами. Вы удивитесь, но определить время без часов можно так же легко, как сориентироваться на местности без компаса .

Живые часы или определение времени по растениям и птицам

Одуванчики – это растение можно найти почти в каждом месте, где растет трава. Данные цветы раскрывают свои бутоны примерно в 6 часов утра, а закрываются они около 3-4 часов дня. Также хорошим вариантом для определения времени в дневное время будет цветок мать-и-мачехи, они начинают свое открытие немного позже, нежели бутоны одуванчика, происходит это в 10-11 утра. Если же время необходимо узнать вечером, то сделать это благодаря ночной фиалке, раскрываться она начинает ближе к 9-ти часам вечера. В случае когда рядом есть водоем, то определить врем легко по кувшинкам, их раскрытии припадает на 9 часов утра, а закрытие происходит в период с 19 и до 20 часов вечера.
Что касательно птиц, то они тоже просыпаются в разное время в зависимости от видов. Так, к примеру, воробей, эту птицу можно считать аристократом, потому что она начинает бодрствовать позже всех, не раньше 5-6 часов утра. Кукушка и иволга – эти птицы начинают просыпаться в районе 3 часов ночи. Уже ближе к 4 часам свою активность начинают проявлять щегол и скворец. Так как воробьи куда более распространены и их громкое чириканье может узнать каждый, то они являются наилучшей точкой отсчета для времени.

Определение времени по компасу в дневное и ночное время

Если у вас есть компас, то определить время не составит большого труда. В полдень солнце всегда находится на юге, а в полночь на севере это значит, что за один час солнце проходит 15 градусов по небосклону. Таким образом, шкала компаса превращается в циферблат, где каждый час равен 15 градусам. Посмотрим на компас, к примеру, солнце сейчас на юго-западе, это значит, что сейчас три часа дня, таким образом, всегда можно узнать точное время, если небо не затянуто тучами.
В ночное время вместо солнца на помощь приходит луна. По направлению луны выставляем лимбу компаса севером. Далее, необходимо высчитать количество градусов, насколько отклонилась красная северная стрелка от выставленной лимбы. Таким образом, получаем азимут луны. Как и в предыдущем случае делим градусы на 15. Затем полный диск луны необходимо визуально разделить на 12 частей (на глаз), определяем, сколько таких долек получается на видимой, на данный момент луне и плюсуем к сумме, которую получили при подсчете и разделении градусов. Получившееся число и будет текущим временем.

Определение времени по солнцу

Этот способ предусматривает знание сторон света, которые можно определить как при помощи компаса, естественно, если он есть в наличии либо по мху на деревьях, их кроне, полярной звезде длине тени и прочих методах знакомых каждому еще со школы. Выяснив стороны горизонта можно вычислить время благодаря следующим данным:
Солнце, находящееся на востоке означает, что примерно сейчас 6:00;
Солнце, стоящее на юго-западе – 9:00;
Солнце на юге и самая короткая тень – 12:00;
Пребывания солнца на юго-западе – 15:00;
Нахождение Солнца на западе – 18:00.
Учитывая пребывания в России, к цифрам, представленным выше, необходимо прибавлять 2 часа, то есть учитывать декретное время.
Все методы о том, как определить время без часов, представленные выше, дают возможность установить лишь приблизительны часы с некоторыми погрешностями, но все же они могут пригодиться человеку, когда это будет действительно необходимо.

Определить время можно по солнцу, луне, звездам и их движению.

Если на небе не видно ни солнца, ни луны, ни звезд, определение времени становится трудным делом.

В этом случае помогут растения и птицы, которые имеют обыкновение начинать свою активную жизнедеятельность в определенные часы.

Определение времени по солнцу

Солнце в:

• 06:00 — на востоке;
• 09:00 — на юго-западе;
• 12:00 — на юге, самая короткая тень;
• 15:00 — на юго-западе;
• 18:00 — на западе.
• 24:00 — на севере (не везде солнце «по ночам» не видно). В приполярных районах в полночь оно 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

Солнце перемещается по небу со скоростью 15°/час. Для того чтобы определить время по компасу измеряем, азимут на солнце, допустим, он равен 90°. Потом 90° надо разделить на 15°/час, получим 6 часов.

Для России необходимо учитывать декретное время, т.е. прибавить 2 часа, и получим 8 часов. Или, например, азимут на солнце составляет 180°, значит, время будет составлять 12 часов + 2 часа (декретное время) = 14 часов.

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 луны (например, 270°) затем делим его на 15° (270° / 15° = 18) и прибавляем 1 (18 + 1 = 19).

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 больше 24, то необходимо вычесть из нее 24.

В полнолуние следует поступать точно также. Например, азимут = 90°. Далее 90° / 15° = 6, 6 + 1 = 7; 7 + 12 = 19 — т.е. сейчас 19 часов.

Если луна убывает, надо делать все тоже самое, но отсчет в долях видимого диска луны необходимо вычитать.

Определение 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.

Для определения времени, надо представить себе циферблат, где его центром является Полярная звезда, а 12 часов находится четко над ней.

Направление «стрелки часов» задается путем мысленного проведения прямой от центра циферблата к краю «ковша» созвездия Большая медведица. Например, край «ковша» созвездия Большая медведица находится внизу (под Полярной звездой) — это соответствует 6 часам.

Так как все звезды обращаются на небосклоне не ровно 24 часа, а на 4 минуты быстрее, то показания звездных часов каждый месяц уменьшаются на 1 час.

Следовательно стрелка циферблата звездных часов показывает в полночь:

Допустим, что путешественник решил узнать, когда наступит полночь 7 ноября. Из таблицы видно, что 7 ноября находится между 22 октября и 22 ноября, и в этот день стрелка звездных часов должна показывать 4 часа 30 минут.

Другой способ определения времени по созвездию Большая Медведица

Допустим, что «стрелка» звездных часов показывает 6 часов 30 минут (6,5 часа). 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 равно 9,4, т.е. сентябрь 9 месяц в году, 12 число равно 0,4 (каждые 3 дняравны 0,1).

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» (созвездие Большая Медведица имеет 55,3), т.е. 55,3 − 31 = 23,5 или 23 часа 30 минут.

Если бы после вычитания получилось число больше 24, то нужно вычесть из него 24.

Можно взять и другую «небесную стрелку», например, созвездие Малой Медведицы (самую яркую звезду) — ее постоянное число 59,1.

Определение времени по кульминации Полярной звезды

Кульминации Полярной звезды бывают в разное время года в разные часы:

• 15 января и 5 июля — 7 и 19 часов;
• 15 февраля и 15 августа — 21 час;
• 15 марта и 15 сентября — 23 часа;
• 15 апреля и 15 октября — 1 час;
• 15 мая и 15 ноября — 3 часа;
• 15 июня и 15 декабря — 5 и 17 часов.

Определение времени п о растениям и птицам

Для ориентировочной оценки времени в ясные летние дни можно использовать цветы. Ниже приводится таблица с указанием времени, в которое раскрываются и закрываются некоторые наиболее часто встречающиеся в средней полосе России цветы.

Следует заметить, что приведенная ниже таблица справедлива только для хорошей, устойчивой погоды. Т.е. во время или перед ненастной погодой цветы могут и не распуститься, но это вовсе не говорит о том, что солнце в этот день не взойдет.

Приблизительнно определить время в летние утренние часы можно также по пробуждению птиц и их первым песням.

Практически любое современное мобильное устройство или гаджет имеют встроенные часы и при необходимости никогда не дадут вам забыть о текущем времени. Многим людям уже трудно представить себе свою жизнь вне этого окружения, но при желании всегда можно попробовать. Например, несколько тысяч лет назад, когда еще не были изобретены механические часы, то время определяли по солнцу.

Древние люди заметили, что многие процессы в природе имеют циклический характер и повторяются через некоторые промежутки времени. Относится к таким событиям и движение солнца. Изучив его характер, наши предки научились измерять время с достаточной точностью. Приобщится к данным знаниям не сложно, нужно только обратиться к подсказкам окружающей среды.

1. Для начала определите стороны горизонта. Из школьной географии известно, что мох на деревьях наиболее густо растет с северной стороны, а большие муравейники под деревьями находятся с южной.
   
2. Встаньте лицом на Юг (это совет живущим в северном полушарии) - Восток будет слева от вас. Жителям южного полушария следует вставать лицом на Север.
   
3. Начертите воображаемую дугу, по которой движется солнце с Востока на Запад.
   
4. Посчитайте приблизительную продолжительность светового дня - сколько часов проходит между восходом солнца и его закатом. (Летом - 14 часов, зимой около 10-ти).
   
5. Разделите эту дугу на количество отрезков - часов, пусть будет 12 (допустим, что гуляем мы весной или осенью). При делении получается, что 6 часов (отрезков) будет на восточной стороне вашей дуги, а остальные 6 на западной стороне.
   
6. Остается только мысленно посчитать отрезки и узнать приблизительно который час.
   

Если с воображаемой дугой не так просто как хотелось бы, можно воспользоваться подручными материалами для построения солнечных часов.

1. Найдите ровную поверхность, без ям, кочек и мусора. Начертите на земле крест, лучи которого будут сторонами горизонта.
   
2. Если бы у вас был компас, то стрелка компаса, одновременно указывающая на север и на цифру 180 градусов, обозначала бы на ваших самодельных часах полдень. Соответственно 270 градусов обозначали бы 18 часов вечера, а 90 градусов – время восхода – 6 утра.
   
3. Но так как компас не всегда под рукой, то советуем просто запомнить, что запад – это 6 утра, север – 12 часов, восток – 6 вечера.
   
4. Поставьте в центр креста палку, по тени которой Вы без труда определите время суток. Главное, чтобы солнце не ушло за тучи.
   
5. Очень важна еще одна деталь – солнечные часы показывают местное время, поэтому нужна корректировка, связанная со стандартной широтой часового пояса, в котором Вы находитесь, а если в вашей местности был переход на летнее (или зимнее) время, то и эту разницу стоит учесть.