Расширяя границы Вселенной: история астрономии в задачах - Евгений Гусев

Весь XX век разница между юлианским и григорианским календарями составляла 13 дней. В 2000–м високосном году она не изменилась. Теперь следует ждать очередного векового года — им будет 2100 г., високосный в юлианском и простой в григорианском календарях. Поэтому в момент наступления 29 февраля 2100 г. по старому стилю (т. е. по юлианскому календарю), соответствующий наступлению 14 марта 2100 г. по новому стилю (т. е. по григорианскому календарю) разница между этими календарями увеличится до 14 дней, т. е. ровно до двух недель.

Следует заметить, что один из авторов книги недавно допустил промах при решении этой задачи, указав в качестве ответа дату «1 марта 2100 г. по новому стилю» (Сурдин, 2002, задача 2.14). Это была не опечатка, а результат недостаточно глубокого анализа взаимосвязи юлианского и григорианского календарей. Принося читателям свои извинения, мы должны отметить, что ошибка эта типичная; как оказалось, она встречается в нескольких книгах по истории календаря и хронологии. Заметить и исправить эту ошибку помогло нам письмо профессора И. Х. Ганева (Болгария) от 23 апреля 1979 г., обнаруженное в архиве П. Г. Куликовского. Для полноты решения задачи приводим величину поправок при переходе между новым и старым календарными стилями:

Даты по старому стилю Поправка (сут.) Даты по новому стилю Поправка (сут.) 5/Х 1582 — 28/II 1700 + 10 15/Х 1582 — 10/III 1700 — 10 29/II 1700- 28/II 1800 + 11 11/III 1700- 11/III 1800 — И 29/II 1800- 28/II 1900 + 12 12/III 1800- 12/III 1900 — 12 29/II 1900- 28/II 2100 + 13 13/III 1900- 13/III 2100 — 13 29/II 2100- 28/II 2200 + 14 14/III 2100 — 14/III 2200 — 14

1.67. Для приближённой оценки достаточно сравнить блеск ядра кометы Галлея с блеском какого‑либо известного тела Солнечной системы, расположенного приблизительно на том же расстоянии от Земли и от Солнца. Например, на расстоянии 9,6 а. е. от Солнца и 8,6 а. е. от Земли (в противостоянии) располагается Сатурн. Один из его спутников — Калипсо — имеет размер 30×16 км и блеск около 19m. Разница в блеске на 5m соответствует 100–кратному отношению потоков света у Земли. Используя фотометрический закон (обратных квадратов), мы видим, что от такого тела, как Калипсо, но удалённого от Солнца и Земли на 11 а. е., освещённость у телескопа была бы меньше только в (11/9,6)2×(11/8,6)2=2,1 раза. Значит, площадь сечения ядра кометы Галлея в 50 раз, а размер в 7 раз меньше, чем у Калисто, если их поверхности отражают свет одинаково. В этом случае диаметр ядра кометы был бы около 3 км.

Но непосредственные измерения показали иное: когда в 1986 г. ядро кометы с близкого расстояния изучили автоматические межпланетные станции (советские «Вега-1 и 2» и европейская «Джотто»), оказалось, что ядро кометы имеет картофелеобразную форму, длину около 15 км и ширину около 8 км, а его поверхность «чернее угля» (возможно, она покрыта слоем органических соединений, например, полимеризованного формальдегида). Такая тёмная поверхность отражает свет во много раз хуже, чем поверхность ледяных спутников Сатурна.

Вероятно, когда‑то и поверхность ледяного ядра кометы Галлея была такой же светлой. Но, пройдя несколько раз вблизи Солнца, она потеряла легко испаряющиеся вещества и покрылась твёрдой тугоплавкой корой тёмного цвета. Проверить это путём прямого эксперимента, быть может, удастся в 2061 г., когда комета Галлея должна в очередной раз приблизиться к Солнцу. Впрочем, этого может и не случиться: есть подозрение, что знаменитая комета погибла

14 февраля 1991 г. на гелиоцентрическом расстоянии 14,3 а. е. Анализ последнего снимка, зафиксировавшего вспышку кометы Галлея, показал, что при этом из ядра было выброшено пылевое облако, яркость которого в 300 раз превосходила ожидаемую яркость кометы на таком расстоянии от Солнца. После этого больше не было получено ни одного изображения кометы Галлея, хотя с помощью космического телескопа им. Хаббла её можно было бы наблюдать на любых участках орбиты, даже в афелии, где блеск кометы должен составлять 29m. По — видимому, с кометой Галлея что‑то случилось. Дождутся ли её возвращения в 2061 году?

1.68. За время полёта корабля Земля повернулась на угол 360°×1,5h/24h=22,5°. Следовательно, корабль опустился на широте Байконура и на 22,5° западнее него (в Саратовской области).

2. Развитие инструментов и методов исследований

2.1. Гномон, то есть вертикальный шест. При помощи него по длине тени от Солнца можно определить направление полуденной линии, широту места, наклонение эклиптики к экватору.

2.2. Астрономический посох — один из древних астрономических приборов. Позволяет определять высоту светил над горизонтом и угловое расстояние между звёздами.

2.3. Эфемериды — так назывались дневники событий при дворе Александра Македонского. Сейчас эфемериды — это сборники данных о предстоящих небесных явлениях, содержащие, в частности, координаты небесных светил в последовательные моменты времени.

2.4. Полусферический циферблат скафиса позволяет не только определить время, но также, используя равномерные шкалы, наглядно и быстро измерить зенитное расстояние и часовой угол Солнца.

2.5. При помощи экваториального кольца можно точно фиксировать момент равноденствия.

2.6. Кольцо Глазенапа позволяет путём простых наблюдений сверять часы, определять момент истинного полудня, находить широту места и наклонение эклиптики к небесному экватору.

2.7. Кроме Солнца на дневном небе невооружённым глазом видны два ночных светила — Луна и Венера.

2.8. Звёздные карты представляют собой проекцию участка сферы на плоскость, а потому масштаб не может быть одинаковым по всей карте. На звёздных глобусах масштаб по всей поверхности одинаков, но небо представлено с точки зрения внешнего наблюдателя, чего в принципе не может быть.

2.9. Из‑за небольшого радиуса купола планетария его небесная сфера выглядит правильно только из той точки в центре зала, где установлен проекционный аппарат планетарий. Для большинства зрителей зенит оказывается смещённым к точке севера. А при наблюдении реальной небесной сферы в её центре всегда находится сам наблюдатель.

2.10. Доисторические обсерватории — Стоунхендж в Англии (рис. 1), Зорац-Кар в Армении (рис. 2) и др. — имели визиры из массивных камней, расположенные на горизонтальной поверхности, что позволяло, например, определять моменты равноденствий и солнцестояний.

К решению задачи 2.10. 1) Стоунхендж в Англии (реконструкция). 2) Мегалитический памятник Зорац-Кар в 250 км к юго — востоку от Еревана, датируемый II тысячелетием до н. э. В переводе с армянского «Зорац-Кар» означает «Каменное войско».

Разумеется, никаких куполов эти сооружения не имели. Вплоть до начала XVII в. на обсерваториях проводились только астрометрические наблюдения при помощи различных угломерных инструментов (квадранты, армиллярные сферы, астролябии, скафисы и т. п.), состоящих обычно из системы диоптров с измерительными дугами. В тёплых странах они располагались на открытых площадках (рис. 3 и 4), но в Северной Европе меридианные инструменты сооружались в закрытых помещениях, больше похожих на дворцы и замки, чем на современные астрономические башни с куполами. Примерами могут служить обсерватория «Ураниборг» на острове Вен (рис. 5), принадлежавшая Тихо Браге, и павильон Оле Рёмера (1644–1710), датского астронома,

К решению задачи 2.10. 3) и 4) Эклиптическая армилла и секстант, установленные в 1674 г. в древней Пекинской обсерватории (1279 г.).

К решению задачи 2.10. 5) Обсерватория Тихо Браге «Ураниборг» на острове Вен.