Книга ответов для почемучки - Андрей Климов

Схема смены дня и ночи

И почему летом тепло, а зимой – холодно?

Земная ось расположена под углом к плоскости, в которой наша планета движется вокруг Солнца. При движении вокруг Солнца половина поверхности Земли оказывается ближе к Солнцу – здесь наступает лето, а на более отдаленной половине в это время начинается зима. Разные части Земли попеременно оказываются ближе или дальше от Солнца, изменяется и угол падения солнечных лучей на поверхность планеты, поэтому зиму сменяет весна, а лето – осень.

С периодами обращения Земли вокруг своей оси и Солнца связаны многие календари, известные человечеству. Самые древние календари были «лунными» – в них мерой времени служили циклы обращения Луны вокруг Земли.

Экватор – условная линия пересечения плоскости, перпендикулярной оси вращения Земли, которая проходит через ее центр. Длина экватора – примерно 40075 километров, а расстояние от экватора до Северного и Южного полюсов Земли повсюду одинаково.

Экватор делит земной шар на Северное и Южное полушария

Только на экваторе нет времен года, потому что он всегда находится на одном и том же расстоянии от Солнца. Чем ближе к экватору, тем длиннее лето и короче зима. На экваторе продолжительность дня всегда равна продолжительности ночи. В честь экватора получили свои названия Эквадор, Экваториальная Гвинея, Экваториальная Африка.

Зачем мы переводим часы, когда переезжаем на большие расстояния?

Часы переводят не всегда, а только если нам предстоит ехать с запада на восток или с востока на запад. Дело в том, что поверхность всего земного шара разделена на 24 часовых пояса. Когда мы пересекаем один часовой пояс, двигаясь на запад, часы нужно перевести на час назад. А если едем на восток, стрелки часов придется поставить на час вперед.

Двигаясь с юга на север или с севера на юг можно совершить половину кругосветного путешествия, оставаясь в одном и том же часовом поясе. Поэтому часы не придется ни разу переводить.

Часовые пояса на карте Европы

Зачем понадобилось всеобщее точное время?

В далеком прошлом люди вполне обходились без часов. Они просыпались на рассвете и ложились спать с наступлением темноты. Движение солнца по небосклону определяло порядок дня, а основной единицей времени служили сутки. Вот почему календари появились гораздо раньше, чем часы.

Древние египтяне первыми поняли то, что сегодня очевидно для всех: продолжительность часа не зависит от длины светового дня. Они же предложили делить сутки на 24 равных промежутка. Этой системой счета времени мы пользуемся до сих пор.

Биг Бен – знаменитые башенные часы на здании Британского парламента

Необходимость измерять небольшие промежутки времени – часы и минуты – появилась тогда, когда жизнь людей стала усложняться. Людям требовалось точно согласовывать свои действия. Ремесленникам и жрецам недостаточно было знать, утро сейчас, полдень или вечер. Технологии выплавки и обработки металла, различные религиозные обряды требовали точного отсчета времени. Подобных занятий становилось все больше, и часы начали играть все более заметную роль в жизни человечества.

Трудно представить нашу жизнь без информации о времени. Его ритму подчиняются все стороны жизни современной цивилизации – транспорт и связь, промышленность и научные исследования. Недаром даже в современные бытовые приборы встроены миниатюрные электронные устройства, отсчитывающие время.

Как устроены часы?

Человеческая мысль основательно поработала над тем, как создать инструмент, с помощью которого можно измерять время в частях суток – часах, минутах, секундах и даже долях секунд. За многие столетия были созданы самые разнообразные виды часов – солнечные и звездные, огненные, песочные и водяные, механические и кварцевые, электронные и атомные. Все они имели различную точность и разное назначение. Основная задача обычных часов – помогать нам ориентироваться в течение суток, планировать свои дела, измерять продолжительность различных событий и промежутков между ними. Без точных часов мореплаватели не смогли бы определять свое положение в открытом море, ученые – ставить эксперименты, машинисты – вести поезда. Без часов не так-то просто не опоздать в школу или не прийти туда гораздо раньше.

Настенные солнечные часы

Самые старые солнечные часы археологи обнаружили в Египте. Они созданы в XV веке до нашей эры. Время на солнечных часах определяют по движению тени по циферблату, на котором нанесены деления. Точность их не очень велика. Между прочим, на современных механических, кварцевых и электронных часах стрелки движутся в том же направлении, что и тень на древних солнечных часах, – «по солнцу».

Огненные часы изобрели в Китае. Они представляли собой спираль из медленно тлеющего материала, к которой были подвешены металлические шарики. Когда часть спирали сгорала, шарик отрывался и падал в фарфоровую чашу, издавая звон. В Европе использовали часы-свечи, на которые были нанесены деления: отрезок свечи сгорал за определенный промежуток времени.

Еще одни часы с применением огня – в масляной лампе огонь горел в носике, а в стеклянную емкость наливали масло, уровень которого понижался по мере горения фитиля и таким образом показывал время. Подобные лампы часто использовали шахтеры.

Огненные часы

Водяные часы использовали и в Египте, и в Древнем Риме, и в Древнем Китае. Вода вытекала из сосуда через небольшое отверстие, а время определяли по уровню воды и делениям на стенке сосуда.

Китайские водяные часы

В наши дни часы с маятником – редкость. Мы пользуемся механическими, кварцевыми и электронными часами. В современных часах источником постоянных колебаний служит кристаллик кварца или электронный генератор. Они отличаются высокой точностью, но все равно им далеко до атомных часов, созданных в 1948 году. Атомные часы служат для сверхточных измерений времени и для хранения эталона времени – секунды. Они дают погрешность в одну секунду за шесть миллионов лет.

Карманные механические часы

Современные наручные механические часы

Первые механические часы появились в Европе в XIII веке. У них не было циферблата – о времени они сообщали звоном. Лишь в 1657 году голландский ученый Христиан Гюйгенс сконструировал часы с маятником и циферблатом со стрелками. Гюйгенс использовал наблюдение великого Галилео Галилея, заметившего, что маятник при небольших отклонениях совершает свои колебания за одинаковые промежутки времени.

Маятниковые часы

Песочные часы устроены почти так же, как и водяные. Ими пользовались для измерения небольших отрезков времени – не больше часа. Выглядели они как два стеклянных сосуда, соединенных узкой горловиной – диаметром в одну песчинку. Чтобы начать отсчет времени заново, песочные часы просто переворачивали. Во времена парусного флота песочные часы, отмерявшие полчаса, использовали для определения продолжительности вахты. Когда наступало время перевернуть часы, раздавался удар в судовой колокол. Это называлось «отбивать склянки».

Песочные часы

Электронные настольные часы показывают время, температуру в помещении и влажность воздуха. Многие из них умеют «говорить».

Электронные настольные часы

Когда появился календарный отсчет времени?

Календарный отсчет времени появился около 6 тысяч лет назад на землях между реками Тигр и Евфрат. Поначалу в основу отсчета времени были положены фазы Луны – цикл, который длится около 29 дней.

Однако лунный календарь был недостаточно точным – год в нем длился заметно меньше, чем на самом деле, поэтому время от времени приходилось вставлять дополнительные месяцы. На смену лунным календарям во 2 тысячелетии до нашей эры пришли солнечно-лунные, в которых год длился 354 дня, но они уступили первенство звездным календарям, основанным на наблюдении в течение года за положением самых ярких звезд на небосклоне. Такие календари, созданные индейскими цивилизациями на американском континенте, по точности не отличались от тех, которыми мы пользуемся сегодня.

Календари прошлого часто были монументальными сооружениями из камня или бронзы, обычно их устанавливали в храмах и святилищах и снабжали особыми устройствами, позволяющими точно определить две самые важные даты, которые почитались людьми прошлого, – день весеннего равноденствия и день летнего солнцестояния.

Стоунхендж

Самое известное в Европе мегалитическое сооружение – Стоунхендж – был одновременно и святилищем, и календарем. Он состоит из 30 огромных каменных блоков высотой более 5 метров, образующих окружность. Положение блоков и связывающих их камней позволяет точно определять день летнего солнцестояния с помощью специального «прицельного» камня. Стоунхендж, воздвигнутый в конце 2 тысячелетия до нашей эры, служил для совершения религиозных обрядов, в которых важнейшая роль отводилась Солнцу.