и здесь мы лишь констатирует, что в настоящее время обострилась борьба вокруг вопроса: стихийно ли возникла жизнь или она есть результат творческого акта Высшего Разума (так называемый «Антропный признак).

Движения Земли

Земля совершает одновременно несколько движений. Важ­ нейшие из них - осевое и обращение Земли вокруг Солнца. Пер­ вый указал на эти движения Аристарх Самосский (IV - III вв. до н.э.). Однако нам более известен польский ученый Н. Коперник. Поэтому Аристарх Самосский был назван «Коперником древнего мира».

Осевое вращение. Земля вращается вокруг оси с запада на восток. Угловая скорость везде одинакова (кроме относительно неподвижных полюсов) и равна 15 градусам/час, линейная изме­ няется от 464 м/с на экваторе до 0 на полюсах.

Кроме логических известны три фактические доказательст­ ва осевого вращения: отклонение падающих тел к востоку, сплюс­ нутость Земли с полюсов и опыт Фуко с качающимся маятником. Вывод доказательств предполагает построение схематических ри­ сунков. Попробуйте получить интеллектуальное удовольствие, са­ мостоятельно решив эти задачи.

Следствиями осевого вращения Земли являются следующие. 1. Смена дня и ночи (не надо путать с наличием дня и ночи - см. выше). 2. Смена приливов и отливов. 3. Наличие полюсов - двух относительно неподвижных точек. 4. Сила (или эффект) Кориоли­ са: всякое движущееся тело отклоняется от своего первоначально­ го направления в северном полушарии вправо, а в южном - влево. 5. Единица времени, данная нам природой - сутки.

Подробнее остановимся на последнем следствии. Сутки - по­ нятие не однозначное: выделяют сутки звездные (они примерно на 4 мин. меньше 24 ч) и истинные солнечные сутки (их продолжи­ тельность меняется в течение года от 23 ч 59 мин. 42 сек

7

до 24 ч 0 мин 31 сек, причем зимой они длиннее, а летом - коро­ че).1В практических целях пользуются средними солнечными сут­ ками, которые равны точно 24 ч. На каждом меридиане свое ме­ стное время, и, поскольку в повседневной жизни пользоваться им неудобно, был принят поясной счет времени: всю поверхность Земли разделили на 24 часовых пояса по 15 градусов каждый. В середине двенадцатого пояса, примерно вдоль 180 градуса мери­ диана, проходит линия перемены дат - линия, по обе стороны ко­ торой часы и минуты совпадают, а календарные даты отличаются на одни сутки.

Однако во времена Ф. Магеллана по понятным причинам та­ кой линии не существовало. По окончании первого кругосветного путешествия спутники Магеллана на основании дневника экспе­ диции, который скрупулезно велся, считали, что они вернулись в среду, но в действительности был четверг. Причина «потери» дня в том, что мореплаватели пользовались местным временем и дви­ гались они с востока на запад, т.е. навстречу осевому движению Земли. По нравственным канонам того времени выходило, что пу­ тешественники совершили религиозное преступление - католиче­ ские праздники отмечали невовремя. Мореплавателям пришлось принести публичное покаяние.

В дальнейшем было достигнуто международное соглашение, согласно которому пересекающие линию перемены дат с востока на запад прибавляют одни сутки, а с запада на восток - повторяют дважды свою дату.

Наиболее понятное и логичное объяснение неудобств, кото­ рые возникают при игнорировании данной линии, приводит из­ вестный популяризатор науки Я.И.Перельман (его книги являются доступными и, в частности, они имеются в библиотеке УрГПУ).

1Причина того обстоятельства, что солнечные сутки длиннее звездных, нагляд­ но показана в учебнике Л.П.Шубаева «Общее землеведение» издания 1977 г. на с.67-68.

Допустим, Вы передвигаетесь каждый день на 15 градусов на восток и за 24 дня обогнете земной шар.

Здесь автор должен сделать некоторые пояснения: предпо­ ложение Перельмана достаточно реалистично для нашего времени. Например, любители путешествовать по российским просторам на автомобиле преодолевают за летний световой день примерно 10 - 15 градусов, иногда больше (один из выпускников нашего факуль­ тета на ВАЗ-2106 за 36 часов преодолел расстояние от Екатерин­ бурга до хутора Джанхот на Черном море). Если автомобилисты движутся с востока на запад, то удлиняют продолжительность светлого времени примерно на 1 час. А если это дороги европей­ ского класса? Еще интереснее в данном контексте путешествовать на самолете: автору однажды повезло любоваться красивым зака­ том Солнца в течение двух часов подряд. Причина - в близости скоростей двух тел: планеты Земля и самолета. Читателю, навер­ ное, понятно, что два часа подобного удовольствия - отнюдь не предел.

Однако вернемся к неоспоримой логике Перельмана. По­ скольку Вы уходите каждый день на 15 градусов к востоку, то для вас Солнце каждый день восходит и заходит на 1 ч раньше, чем вчера. Значит, ежедневно ночь будет наступать на час раньше, и через 12 суток день и ночь поменяются местами. Часами было бы пользоваться неудобно - поэтому придется ежедневно перестав­ лять часы на час вперед, т.е. делать продолжительность суток рав­ ной 23 ч. Таким образом, за время кругосветного путешествия Вы переставите часы на 24 ч вперед, и по его окончании нужно ис­ ключить эти липшие сутки, чтобы жить «в ногу со временем» Ва­ ших соотечественников. При следовании в западном направлении, наоборот, каждые сутки будут длиннее, и по окончании круго­ светного путешествия Вы не досчитаетесь целых суток.

Осевое вращение Земли вызывает постоянное изменение картины звездного неба. Люди в далеком прошлом (а во многих деревнях России и в первой половине XX века) именно кажущееся вращение звезд вокруг Земли позволяло определять время, причем

9

достаточно точно. В частности, спутники X.Колумба определяли время по Стражницам (двум крайним звездам ковша Большой Медведицы), которые меняли свое положение. Здесь же уместно выполнить сравнение нашей планеты с Луной: на ней картина звездного неба изменяется с течением времени гораздо медленнее, т.к. лунные сутки в 27 раз длиннее земных1.

Рассмотрим вопрос о переводе стрелок часов вперед и назад для перехода на «летнее» и «зимнее время». Анализ специальной учебной литературы показывает, что данный вопрос обычно рас­ сматривается или неполно, или даже неверно. В учебниках же, изданных до 90-х гг. XX века, полного ответа на этот вопрос не может быть по определению. Итак, начнем по порядку. Счисление времени по часовым поясам было введено в нашей стране в 1919 г. В 1930 г. для экономии электроэнергии часы были переставлены на 1 ч вперед и такое время стало называться декретным. Тогда установленный порядок исчисления «летнего» времени продлили на зиму (что лишает всякого смысла процедуру перевода часов). Люди привыкли жить на один час раньше поясного времени. На­ чиная с 1981 г. ежегодно с 1 апреля и до 1 октября стали прибав­ лять еще 1 час, чем вводили декретное летнее время. Весной 1991 г. было отменено введенное в 1930 г. декретное время, т.е. стрелки часов не переводили12.

Осенью 1991 г. для перехода на «зимнее» время часовую стрелку перевели на 1 час назад. Таким образом, начиная с 1991 г.

1До настоящего времени такие наблюдения по понятным причинам были край­ не редкими. Вероятно, ситуация изменится уже в скором времени: по планам, первое поселение на Луне по планам будет обустроено китайцами уже в 2017 г. с целью добычи Гелия-3.

2 Отменено по факту, но без какого-то объявления в СМИ. Здесь же заметим, что и осенью 1991 г. не было никаких пояснений.

10

страна живет пол-года по поясному времени («по правильному времени»), а пол-года - по летнему (+1 ч)1.

В 2010 г. в России количество часовых поясов было сокра­ щено, т.е. крайние восточные регионы: Камчатка и Чукотка - были искусственно «приближены» к Москве на 1 час. Предполагается, что данная процедура облегчит управление огромной страной из столицы. Кроме того, Удмуртия и Самарская область стали жить по столичному времени. Изменения границ поясов происходили и раньше. Автор хорошо помнит свой дискомфорт в командировке 1986 г. в Казани по причине несоответствия показаний местного времени и видимого движения Солнца (уже стемнело, а по часам этого не должно быть или то же самое другими словами: стемнело подозрительно быстро).

Если известно, что счет времени прямо связан с осевым вра­ щением, то возникает вопрос о постоянстве скорости самого вра­ щения. Гениальный ученый И. Кант первый понял, что наша бли­ жайшая космическая соседка - Луна - замедляет осевое вращение Земли и, следовательно, сутки медленно, но верно, удлиняются. Сейчас этот факт доказан. Попробуйте самостоятельно решить «задачу Канта». Если полностью самостоятельно это сделать не

1Во время работы над пособием СМИ сообщили: Президент РФ Дмитрий Мед­ ведев поручил Правительству принять постановление, отменяющее переход на «зимнее» время. Отказ от перевода часов дважды в год приведет к увеличению количества светлых часов в течение года по разным регионам от 7 до 17 про­ центов. А для тех регионов, в которых были изменены часовые пояса, это озна­ чает частичную компенсацию потери светового дня. Кроме того, экономическая выгода, бывшая одним из основных аргументов в пользу перехода на «зимнее»

и «летнее» время, по оценкам	экспертов, минимальна. Экономия составляет
от 0,1 до 0,2 процента общего	потребления электроэнергии. Весной 2011 г.

в последний раз будет осуществлен переход на «летнее» время, после чего стрелки часов переводиться не будут. Комментарии автора: 1) получается, что страна вернется к счислению времени 1930 г.; 2) А хорошо ли это для здоровья, когда нас «директивно» заставляют просыпаться позже, чем Солнце велит?

11

удается, используйте в качестве подсказки графический чертеж, на котором показаны два движущихся небесных тела, причем на чер­ теже надо найти момент, тормозящий вращение Земли.

Замедление осевого вращения вызывает необходимость про­ ведения корректировки времени: в определенный день последняя минута перед нолем часов длится на одну секунду дольше.

Внастоящее время в России точное время «завязано» через Глонасс, в большинстве стран - через GPS.

Вразвитии космических исследований и технологий пробле­ ма осевого вращения Земли занимает достаточно важное место. Подчас сама вращающаяся планета как бы помогает оторваться от нее. Как уже отмечалось, линейная скорость вращения Земли из­ меняется в зависимости от широты места и максимальна она на экваторе. Поэтому в низких широтах возникает дополнительное ускорение запускаемым космическим аппаратам. Не случайно космодром США находится на п-ве Флорида, почти в самой юж­ ной точке этой страны, а французы обустроили свой космодром даже за океаном - во Французской Гвиане, у экватора 1. СССР по понятным причинам не имел возможности построить космодром хотя бы в тропических широтах, и мечта наших ракетчиков сбы­ лась уже после распада великой державы путем реализации меж­ дународного проекта, согласно которому космодром размещали близи экватора, но не на суше, а в океане с морской платформы. Видимо, экономически более эффективен другой проект, который претворяется в жизнь в наше время российскими специалистами во Французской Гвиане: там строится космодром. Таким образом,

вскором времени из Французской Гвианы будут стартовать не только французские ракетоносители, но и российские.

Экономическая подоплека столь дорогостоящего проекта яс­ на: при прочих равных условиях с «экваториального» космодрома

1 Много лет назад в популярной среди интеллектуалов передаче «Что, где, ко­ гда» на эту тему был задан вопрос знатокам. Начти эрудиты ответили верно. А Вы смогли бы ответить также правильно?

12

ракетоноситель может отправлять в космос примерно в два раза больше грузов, чем с Байконура (к тому же, арендная плата за ис­ пользование казахстанского Байконур измеряется многими мил­ лионами долларов, и эти деньги можно расходовать более эффек­ тивно).

Обращение Земли вокруг Солнца. Земля, подобно всем дру­ гим восьми планетам, обращается вокруг Солнца по замкнутой кривой, имеющей форму эллипса1. Скорость движения - около 30 км/с. Время обращения - 365 суток 5 ч. 48 мин.46 сек. Орбита Земли составляет 937 млн. км. Вследствие эллиптической формы орбиты расстояние между Землей и Солнцем периодически меня­ ется: ближе к Солнцу Земля находится 5 января (в перигелии) - на расстоянии 147 млн. км, а дальше всего от Солнца 5 июля (в афе­ лии) - на расстоянии 152 млн. км.

При своем движении Земля сохраняет постоянный угол на­ клона оси к плоскости орбиты, равный 66,5°. Поэтому Земля быва­ ет обращена к Солнцу то южным, то северным полушарием, соот­ ветственно в одно и то же время северное и южное полушария по­ лучают неодинаковое количество света и тепла. Это обусловливает смену времен года. Если Земля обращена к Солнцу северным по­ лушарием, то солнечные лучи падают на его поверхность под большими углами, чем на поверхность южного полушария. В ре­ зультате в северном полушарии лето, а в южном - зима.

Если бы земная ось не имела наклона, а была перпендику­ лярна к плоскости орбиты, то угол наклона солнечных лучей в те­ чение года на одной и той же параллели не менялся и повсеместно

1См. законы Кеплера. Одно из оснований исключения из списка девятой плане­ ты Солнечной системы Плутона является его исключительность по указанному признаку. Хотя решение по Плутону было принято Международным астроно­ мическим конгрессом в 2006 г., американские астрономы не признали право­ мочность данного решения (может быть потому, что именно американцы от­ крыли это самое удаленное от Солнца небесное тело; по человечески понять американских астрономов можно: или - открытие планеты, которых было в 1930 г. всего восемь, или - открытие карликовой планеты 134340).

13

день был бы равен ночи, не было бы смены времен года. Нагрева­ ние Земли солнечными лучами постепенно уменьшалось бы от эк­ ватора к полюсам. Можно утверждать, что это была бы другая планета. Хотели бы Вы на ней жить?

С наклоном земной оси к плоскости орбиты связано наличие таких характерных параллелей, как тропики и полярные круги. Полярный круг - параллель, широта которой равна углу наклона земной оси к плоскости орбиты. Тропик - параллель, широта ко­ торой есть угол, дополняющий угол наклона земной оси до прямо­ го.

Полярные круги являются границами распространения по­ лярного дня и полярной ночи.

Тропики являются границами зенитального положения Солнца в полдень. Происхождение понятия «тропики», вероятно, указывает на то, что древние греки были великими путешествен­ никами. Так, «тропос» по-гречески означает поворот. Во время солнцестояний происходит как бы поворот Солнца над тропиками. Видимо, многократные наблюдения далеко за пределами родной Греции (и притом в разные времена года) и позволили грекам дать такое название.

Наглядно представить смену времен года и освещенности можно с помощью теллурия. Он же помогает лучше понять смысл понятия «астрономическое время года». Астрономическое лето в северном полушарии начинается 22 июня, осень - 23 сентября, зи­ ма - 22 декабря1, весна - 21 марта.

Следствием эллиптичности орбиты Земли является то, что число дней от весеннего равноденствия до осеннего больше поло­

1 У некоторых древних народов именно дата 22 декабря была знаменательной. Это интересно, в частности, тем, что календарей в нашем понимании тогда нс существовало. Предполагается, что наши предки до 22 декабря панически боя­ лись того, что Солнце больше не появится (ведь оно все меньше времени было на небосводе), а потом - радовались, что несчастья не случилось. Географ обя­ зательно добавит к сказанному: это относится лишь к народам, проживающим вдали от экватора.

14