Летоисчисление

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа имени А. С. Попова

Научный проект по астрономии:

«Летоисчисление»

Выполнила работу Кузьменко Е. С.

Ученица 10 «А» класса

Учитель: Никитченко Т. М.

2018 год

Оглавление

План…………………………………………………………………………….………….3

Введение…………………………………………………………………………….……..4

Вступление к работе…………………………………………………………….……..….5

Глава 1 «Кто изучал время?»……………………………………………………………..6

Глава 2: «Виды календарей» ……………………………………………………..……....8

Глава 3: «Движение Земли и всё, что с ним связано» ……………………………...…11

Глава 4: «Международная линия перемены дат»……………………………………..13

Глава 5: «Способы путешествия во времени» ………………………………….……14

Заключение………………………………………………………………...…………..…16

Библиография…………………………………………………………………...………..17

Приложение……………………………………………………………………...……….18

Рецензия…………………………………………………………………………………..20

План

Совсем недавно я узнала о Международной Службе вращения Земли. Расспросив своих знакомых о ней, я поняла, что никто из них даже не догадывается о её существовании. Решив пойти дальше, я провела опрос, из которого выяснилось, что учащиеся практически ничего не знают о летоисчислении. Именно этот результат вдохновил меня на создание проекта «Летоисчисление».

Как уже было сказано, я провела опрос, в котором учащиеся отвечали на несколько вопросов. Также здесь использована информация из книги Стивена Хокинга «Краткая история времени». Кроме книги я использовала несколько источников, чтобы информация была достоверной и полной.

Введение

Цель: познакомить с системами летоисчисления, основными календарями народов мира, существующих на планете; объяснить возможность существования путешествия во времени. 

Задачи:

1. Рассказать о разных системах исчисления
2. Узнать, кто изучал время
3. Объяснить почему сменяются времена года
4. Рассказать о Международной линии перемены дат
5. Раскрыть понятие «время»
6. Доказать или опровергнуть возможность путешествия во времени

Объект исследования: летоисчисление.

Предметы исследования: календари и время.

Аннотация

Информации о системах летоисчисления в разных источниках очень много, но эта проблема не пользуется популярностью среди учащихся средней школы. В своём проекте я всё-таки затронула тему, которая не изучена до конца: время. Своей работой я хочу распространить в массы эту информацию и заинтересовать людей этой темой.

Практическое использование

Практическая значимость моего индивидуального проекта заключается в том, что работу можно использовать на уроках окружающего мира в младших классах, а также в курсе физики и астрономии.

Вступление

Казалось бы, летоисчисление – не та тема, где можно долго о чём-то рассуждать, но после прочтения десятков статей и книг эта тема уже на кажется скучной. Чтобы упорядочить всю найденную информацию я разделила её на 4 главы: «Виды календарей», «Движение Земли и всё, что с ним связано», «Время как четвёртая координата» и «Способы путешествия во времени».

Глава 1: «Кто изучал время?»

Что такое время? Этим вопросом человечество интересовалось всегда. Давайте рассмотрим основные теории, которые были предложены философами и физиками с древнейших времён до наших дней.

Первый эту тему поднял Платон. В своём диалоге «Тимей» он говорит, что время существовало не всегда: оно возникло вместе с небом дабы «…они и распались бы одновременно, если наступит для них распад». Прообразом для такого времени была сама природа, чтобы срастить эти 2 понятия. Перед созданием времени Демиург (в платонизме создатель всех частиц космоса) создал Солнце, Луну и ещё 5 светил. Каждое из них было помещено на свой круг, чтобы они взаимно догоняли друг друга. После этого Демиург наделил солнце светом, чтобы люди могли отличать день от ночи. На этом деление времени не закончилось. Было решено, что полный оборот Луны вокруг Земли будет являться месяцем, а один оборот Земли вокруг Солнца – годом. Как можно увидеть Платон не давал объяснения тому, что такое время. Он просто объяснял, как в его Вселенной идёт время и откуда пошли день и ночь, месяц и год.

Более глобально этот вопрос решил разобрать Аристотель. В своей книге «Физика» он ставит вопрос ребром: существует ли время на самом деле? Древнеримский учёный говорит, что времени либо вообще не должно существовать, либо оно существует частично. Это связано с тем, что часть времени (прошлое) никогда не повторится, а значит, её уже нет, а другая же часть (будущее) ещё не наступила: её пока нет. Из этого следует, что время слагается из несуществующего, именно поэтому оно не может существовать. Также Аристотель выделяет настоящее как грань между прошлым и будущим, но эта грань ведь тоже не стоит на месте: она тоже меняется. Так что же тогда время? Аристотель встречает 2 мнения на этот счёт: первая группа считает, что время – движение Вселенной, а вторая – эта сама небесная сфера. Несостоятельность первой гипотезы Аристотель объясняет тем, что «круговращение Неба» слишком велико, чтобы исполнять исключительно функцию времени, несостоятельность второго же высказывание он практически не объясняет, а просто называет «наивным». Единственное, что мешало Аристотелю сказать, что времени не существует – это изменения, ведь если бы их не было, то мы бы даже не думали о времени. Также по Аристотелю время – это движение или что-то близко с ним связанное.  Видно, что и ученик Платона тоже не смог найти ответы на эти вопросы, но что скажут другие учёные и философы?

На смену Аристотелю пришёл богослов и философ Аврелий Августин. Он был согласен с точкой зрения Аристотеля, но при этом отрицал время Платона. От себя он добавил, что настоящее – бесконечно маленький промежуток времени, не имеющий длительности. Более того, времена он делил тоже по-особенному: настоящее прошедшего (память), настоящее настоящего (созерцание) и настоящее будущего (ожидание). Также он добавляет, что мы не можем чем-то измерить время, оно может измеряться только в душе.

Люди, которые здесь названы, хоть и пытались разобраться со временем, но всё-таки были философами. А что на счёт физиков? Один из них был Исаак Ньютон. Он был убеждён в том, что время абсолютно и оно не зависит ни от чего внешнего, его самостоятельность настолько велика, что оно не зависит даже от того, существует или не существует мир. Свою точку зрения он опубликовал в книге «Математические начала натуральной философии». Такое ученье было критически воспринято обществом. Например, выдающийся физик и математик Христиан Гюйгенс. Он решительно высказывался как против понятий абсолютного пространства и времени, так и против истинного движения, не считая возможным ни в каком эксперименте отличить абсолютное движение от относительного. Оспаривал мнение Ньютона и немецкий философ Лейбниц. Он рассматривает понятия вечности, длительности и времени как метафизик. Для Лейбница вечность представляет собой условие возможности длительности. Он различал длительность и время. Длительность есть атрибут самих субстанций, тогда как время - это способ измерения длительности. Физики так и не смогли разрешить свой спор.

На смену ему пришёл физик-теоретик Альберт Эйнштейн. Кроме общей теории относительности есть ещё и специальная теория относительности. Что это такое, в чем ее суть? Именно этой теорией предсказывается множество парадоксальных эффектов, противоречащих нашим представлениям о том, как устроен мир. Речь идет о тех эффектах, которые наблюдаются тогда, когда скорость движения приближается к скорости света. Наиболее известным среди них является эффект замедления времени. Часы, которые движутся относительно наблюдателя, для него идут медленнее, нежели те, которые находятся у него в руках.

В системе координат при движении со скоростью, приближенной к скорости света, время растягивается относительно наблюдателя, а длина объектов, напротив, сжимается вдоль оси направления этого движения. Этот эффект объясняет отрицательный результат, который дает опыт Майкельсона-Морли, в котором скорость движения нашей планеты в космическом пространстве определяется замером "эфирного ветра". Таковы основные постулаты специальной теории относительности. Эйнштейн дополнил эти уравнения формулой преобразования массы, сделанной по аналогии. Согласно ей, по мере того, как скорость тела приближается к скорости света, масса тела увеличивается. Например, если скорость составит 260 тыс. км/с, то есть 87% от скорости света, с точки зрения наблюдателя, который находится в покоящейся системе отсчета, масса объекта удвоится. Учёный называл «время» упрямой иллюзией и разъяснил, что время зависит от местонахождения наблюдателя в пространстве, его скорости движения, а также от гравитации. Более того, Альберт Эйнштейн закрепил время как четвёртую координату в пространстве. То есть, помимо привычных нам трём (длина, ширина, высота) есть ещё одна: время.

Глава 2: «Виды календарей»

Лунный календарь

Лунный календарь — разновидность календаря, в основе которого лежит период смены фаз Луны. Его появление связывают с тем, что смену фаз Луны человек мог разглядеть невооруженным глазом. Именно поэтому многие древние народы пользовались лунным календарем. Однако такой способ исчисления времени имеет ряд недостатков.

Во-первых, лунный календарь никоим образом не связан с движением Земли, поэтому народы, которые вели оседлый образ жизни, не могли им пользоваться из-за чего позже перешли на солнечный календарь.

Во-вторых, Луна, вращаясь вокруг Земли, делает полный оборот за разное время. Минимальная продолжительность лунного месяца составляет 29 суток 6 часов и 15 минут, а максимальная – 29 суток 19 часов и 12 минут, следовательно, средняя продолжительность лунного года составляет примерно 354 суток. То есть, в календарном лунном году может быть либо 354 дня, либо 355. Существовала целая система так называемых вставок високосов. Она была необходима для того, чтобы средняя продолжительность календарного года более-менее точно совпадала с продолжительностью лунного года.

В-третьих, первым днем нового лунного месяца считается неомения. Это первое видимое появление Луны на вечернем небе после новолуния или "рождение новой Луны". Время этого явления различается в зависимости от местонахождения наблюдателя, времени года и продолжительности текущего лунного месяца, поэтому невозможно вести лунный календарь, созданный на основе наблюдений Луны в разных местах Земли.

Из-за всех этих неудобств лунный календарь канул в Лету и ему на замену пришли другие календари.

Календарь Майя

Календарь Майя – один из самых известных календарей. Основан на периодичности движения Солнца, Луны и синодических периодов обращения планет Венеры и Марса.

Майя применяли одновременно две календарные системы, отличающиеся продолжительностью: длинный год и короткий год. Первый из них применялся в гражданской жизни, а второй был связан с религиозными обрядами.

Майя знали два вида длинных годов. Год в 360 дней назывался «тун» и был сохранен только для особых целей. В быту же применялся 365-дневный календарный год, который назывался «хааб» и который состоял из 18 месяцев по 20 дней. В конце такого года добавлялось еще 5 дней, получивших название «дней без имени» и считавшихся роковыми. Жрецы знали, что «хааб» на доли дня короче истинного солнечного года и что за 60 лет набегает примерно 15 лишних суток.

Год начинался 16 июля, а заканчивался 10. Остальные 5 дней года являлись «днями без имени». Эта «пятидневка» являлась как бы 19-м, но коротким месяцем года и называлась «Вайеб». Все пять дней Вайеба отмечались как праздник в честь одного из богов — покровителя следующего года.

Александрийский календарь

После того как в 30 г. до н. э. Египет был завоеван римлянами, здесь в 26 г. до н. э. была проведена реформа календаря — введен александрийский постоянный год, в котором насчитывалось 12 месяцев, сохранивших свои древнеегипетские названия, по 30 дней в каждом и пять дополнительных дней. Вставка шестого дополнительного дня в високосном году производилась один раз в четыре года. Таким образом, на протяжении почти 1600 лет этот «стабильный египетский» календарь шел в одном ритме с юлианским, но со сдвигом в начале года.

Александрийским календарем до сих пор пользуются копты — прямые потомки древних египтян. Копты — христиане, давно принявшие арабский язык. Счет лет они ведут от прихода к власти в 284 г. римского императора Диоклетиана.

Юлианский календарь.

До Юлианского календаря древние римляне использовали лунный календарь, но в VII в. до н. э. Юлий Цезарь провел реформу в летоисчислении. От прошлого календаря остались только названия месяцев. (См. приложение)

За основу был взят египетский год в 365 суток, но было решено раз в четыре года вводить дополнительные сутки. Таким образом, средний год в 4-летнем цикле стал равным 365 суткам и 6 часам. Созиген сохранил число месяцев и их названия, но продолжительность месяцев была увеличена до 30 и 31 дня. Дополнительный день стали прибавлять к февралю, имевшему 28 дней, и вставляли его между 23 и 24 числами.

В результате в таком удлиненном году появилось второе 24-е число, а так как римляне вели счет дня оригинальным способом, определяя, сколько дней остается до определенного числа каждого месяца, этот дополнительный день оказался вторым шестым до 1 марта.

Началом года стали считать 1 января, так как в этот день приступали к исполнению своих обязанностей консулы. Впоследствии были изменены названия некоторых месяцев: в 44 г. до н. э. квинтилис в честь Юлия Цезаря стал называться июлем, в 8 г. до н.э. секстиль – августом в честь императора Октавиана Августа. В связи с изменением начала года потеряли смысл порядковые названия некоторых месяцев.

Григорианский календарь.

В Юлианском календаре год был длиннее тропического только на 11 минут 14 секунд. Он отставал от тропического года на одни сутки через каждые 128 лет, через 384 года – в 3 суток, а через 1280 лет уже в 10 суток. Из-за этого опять возникла необходимость в реформе календаря. Католическая церковь осуществила новую реформу в 1582 г. при папе Григории ХIII.

Была создана специальная комиссия из духовных лиц и ученых астрономов. Автором проекта реформы был итальянский ученый – врач, математик и астроном Алоизий Лилио. Реформа должна была решить две основные задачи: во-первых, ликвидировать накопившуюся разницу в 10 суток между календарным и тропическим годами и в дальнейшем предотвратит эту ошибку, во-вторых, максимально приблизить календарный год к тропическому, чтобы в будущем разница между ними не была ощутимой.

Первая задача была решена административным порядком: специальной папской буллой предписывалось 5 октября 1582 г. считать 15 октября. Таким образом, весеннее равноденствие возвращалось на 21 марта.

Вторая задача решилась путем сокращения числа високосных годов, чтобы уменьшить среднюю продолжительность года Юлианского календаря. Каждые 400 лет из календаря выбрасывались 3 високосных года. 1600 г. оставался в новом календаре високосным, а 1700, 1800 и 1900 гг. становились простыми. Календарный год приблизился к тропическому поскольку отбрасывалась разница в трое суток, которая накапливалась каждые 400 лет.

Созданный новый Григорианский календарь стал гораздо совершеннее Юлианского. Каждый год теперь отставал от тропического всего на 26 секунд, а расхождение между ними в одни сутки накапливалось через 3323 года. Практического значения такое отставание не имеет.

Глава 3: «Движение Земли и всё, что с ним связано»

Как происходит движение Земли

Вращение Земли вокруг оси. За земную ось принимают воображаемую линию, вокруг которой вращается Земля. Эта ось отклонена на 23°27' от перпендикуляра к плоскости эклиптики. Земная ось пересекается с земной поверхностью в двух точках — полюсах — Северном и Южном. Если смотреть с Северного полюса, то вращение Земли происходит против часовой стрелки или, как принято считать, с запада на восток.

Угол поворота нашей планеты вокруг своей оси на всех широтах одинаков. За один час каждая точка на поверхности Земли передвигается на 15° от ее первоначального положения. Полный оборот вокруг оси завершается в течение одних звездных суток, состоящих из 23 часов 56 минут и 4 секунд. За этот промежуток то одна, то другая сторона планеты поворачивается к Солнцу, получая от него различное количество тепла и света. Помимо этого, вращение Земли вокруг оси влияет на её форму (приплюснутые полюса – результат вращения планеты вокруг оси) и на отклонение при движении тел в горизонтальной плоскости (реки, течения и ветра Южного полушария отклоняются влево, Северного – вправо).

Почему день сменяется ночью

Время полного оборота Земли вокруг оси - одни звездные сутки (23 часа 56 минут 4 секунды), за этот временной промежуток освещенная Солнцем сторона сначала находится «во власти» дня, теневая - ночи, а затем наоборот.

Если бы одна сторона Земли была постоянно повернута к Солнцу, то там бы была высокая температура (до 100 градусов Цельсия) и вся вода бы испарилась, на другой бы стороне – наоборот свирепствовали морозы и вода находилась под толстым слоем льда. И первые, и вторые условия были бы неприемлемы для развития жизни и существования человеческого вида.

 Почему сменяются времена года

Вследствие того, что ось наклонена по отношению к земной поверхности под определенным углом, её участки получают в разное время различное количество тепла и света, что обуславливает смену времен года. По астрономическим параметрам, необходимым для определения времени года, за точки отсчета берут некоторые моменты времени: для лета и зимы - это Дни солнцестояния (21 июня и 22 декабря), для весны и осени - Равноденствия (20 марта и 23 сентября). С сентября по март Северное полушарие повернуто к Солнцу меньшее количество времени и соответственно получает меньше тепла и света, Южное полушарие в это время получает много тепла и света.  Проходит 6 месяцев, и Земля переходит на противоположную точку своей орбиты и уже Северное полушарие получает больше тепла и света, дни становятся длиннее, Солнце поднимается выше – наступает лето.

Если бы Земля располагалась по отношению к Солнцу исключительно в вертикальном положении, то времен года вообще бы не существовало, ведь все точки на освещенной Солнцем половине получали бы одинаковое и равномерное количество тепла и света.

Глава 4: «Международная линия перемены дат»

Смену дат необходимо проводить при пересечении линии. Если корабль движется с востока на запад, то его команде нужно увеличить календарное число на один. В случае перемещения в обратном направлении оно уменьшается. На отрезке, где временная граница отклоняется, огибая острова Океании, команда вправе менять дату, лишь преодолев меридиан 180º, если судно не будет заходить в один из портов, то есть не возникнет необходимость синхронизации с местным временем. Получается, что при пересечении линии в определенном направлении можно дважды прожить один и тот же день.

Линия перемены дат на карте не всегда выглядела так, как сегодня. На Филиппинах практически до середины позапрошлого века календарные листы переворачивались в соответствии с «американским» исчислением. При этом на острове Целебес, который расположен на той же географической долготе, придерживались так называемой азиатской даты. На Аляске календарь синхронизировался со временем в той стране, которой она принадлежала: до 1867 г. с Россией, а затем - с США. Остров Самоа два раза менял свой способ исчисления в соответствии с нуждами торговли. В 1892 г., когда он активно торговал с США, было принято решение о передвижении временной границы на запад. Жители страны в тот год дважды встретили рассвет 4 июля. Спустя век с небольшим, в 2011 году, на первый план вышли торговые отношения со странами Азиатско-тихоокеанского региона. Линию перемены дат передвинули к востоку от острова. В результате в этом году после 29 декабря сразу настало 31-е.

Значительное отклонение линии от меридиана в районе экватора связано с решением правительства Кирибати в 1995 году выделить для островов Лайн новый часовой пояс. Причина для этого была достаточно весомая. Кирибати была разделена на две зоны: в то время, как в одной на календаре значилось, например, 14 июня, на другой было уже 15. Именно на островах Лайн раньше, чем где бы то ни было на Земле, начинается новый день. Население этой территории первым встречает 1 января. Именно последний факт вызвал особое возмущение у населения Тонга и Новозеландских островов. Они собирались первыми встретить Миллениум, но образование нового часового пояса лишало их такой возможности. По своей сути, линия перемены дат лишь условная граница. В ее основе не лежат какие-то физические закономерности. Линия создана для удобства международного общения. Смена одной даты на другую при пересечении этой границы похожа на перевод часов при переходе на летнее или зимнее время. Эти действия помогают человеку соотнести свое движение или деятельность с космическими процессами, но напрямую из них не вытекают. 

Глава 5: «Способы путешествия во времени»

Путешествия во времени

До начала двадцатого столетия люди верили в абсолютное время. Иначе говоря, каждому событию можно было однозначно приписать число, называемое «временем», и все исправные часы должны были показывать одинаковый интервал времени между двумя событиями. Однако открытие постоянства скорости света для любого наблюдателя независимо от его движения, привело к созданию теории относительности и отказу от идеи единственного абсолютного времени. Моменты времени для событий стало невозможно определить однозначным образом. Оказалось, что каждый наблюдатель имеет свою собственную меру времени, фиксируемую его часами, и вовсе необязательно, что показания часов разных наблюдателей сойдутся. Таким образом, время стало более субъективным понятием, относящимся к наблюдателю, который его измеряет. Другими словами, можно ли путешествовать в будущее или в прошлое? Так каковы перспективы путешествий во времени? Путешествия в будущее возможны

Один из моих вопросов был о путешествиях во времени. 27 человек их 49 опрошенных ответили, что путешествий во времени не может существовать. Я не только опровергну это утверждение, но и приведу примеры.

Скорость

Самый простой и наиболее практичный способ добраться до далекого будущего — двигаться очень быстро. Согласно теории относительности Эйнштейна, когда вы путешествуете со скоростью, близкой к скорости света, время замедляется для вас по отношению к внешнему миру. Речь не просто о гипотезе или мысленном эксперименте — это результат измерений. С помощью двух одинаковых атомных часов физики доказали, что летающие часы тикают медленнее из-за скорости. В случае с воздушным судном эффект минимален. Но если бы вы находились на борту космического корабля, движущегося со скоростью 90% от скорости света, время для вас проходило бы в 2,6 раза медленнее, чем на Земле. И чем ближе ваша скорость приближается к скорости света, тем более экстремальным становится путешествие во времени. Самой высокой скоростью, достигнутой благодаря человеческим технологиям, можно назвать скорость, с которой проносятся протоны вокруг Большого Адронного коллайдера.

Гравитация

Следующий метод также вдохновлен работами Эйнштейна. Согласно его общей теории относительности, чем сильнее вы ощущаете гравитацию, тем медленнее движется время. Например, по мере приближения к центру Земли сила тяжести возрастает. Время течет медленнее для ваших ног, чем для головы. Опять же, этот эффект был измерен. В 2010 году физики из Национального института стандартов и технологий США разместили двое атомных часов на полках, одна из которых на 33 сантиметра выше другой, и измерили разницу в скорости их тиканья. Часы, находившиеся на полке ниже, тикали медленнее, потому что они немного сильнее были подвержены гравитации.

Заключение

Итак, можно сделать вывод, что в данной теме не всё так однозначно, как выглядит сначала. Будем надеяться, что наука в ближайшем будущем прольёт свет на некоторые вопросы и мы сможем использовать их на практике.

Библиография

1. С. Хокинг «Краткая история времени»
2. Диалог Платона «Тимей»
3. Аристотель «Физика» (Главы 10-11)
4. Аврелий Августин «Исповедь» (Книга 11 Главы 4-31)
5. https://www.iers.org/IERS/EN/Home/home_node.html
6. https://medn.ru/statyi/Aleksandrijskijkalendar.html
7. http://lunnyikalendar.ru/chto-takoe-lunnyj-kalendar
8. http://voshod-solnca.ru/articles/григорианский-календарь.html
9. http://fb.ru/article/131989/chem-grigorianskiy-kalendar-otlichaetsya-ot-yulianskogo-yulianskiy-kalendar-v-rossii
10. http://spacegid.com/chto-takoe-vremya.html
11. https://youtu.be/G0-M3gQZDEw
12. https://youtu.be/4gubSy8LfhQ
13. https://youtu.be/AH6rQb7JIUA
14. https://studfiles.net/preview/1079727/
15. https://incroyable1982.livejournal.com/16137.html
16. http://o-planete.ru/plan-i-karta/liniya-peremen-dat.html
17. http://fb.ru/article/205487/chto-takoe-liniya-peremenyi-dat
18. http://fb.ru/article/228636/teoriya-otnositelnosti---chto-eto-takoe-postulatyi-teorii-otnositelnosti-vremya-i-prostranstvo-v-teorii-otnositelnosti

Приложение

Результаты опроса шестых и десятых классов

Названия месяцев в Юлианском календаре

Линия перемены дат

Рецензия

Работа, учащийся 10 «А» класса – Кузьменко Екатерины на тему «Летоисчисление» выполнена в полном объёме, объединяет два предмета – астрономию и физику. Екатерина самостоятельно выбрала тему, которая мало кому известна и сумела показать своей работой, что существует множество книг, статей, которые раскрывают всю полноту движения Земли и привела несколько примеров, убеждающих, что можно путешествовать во времени, включая теорию относительности Эйнштейна. В полном объёме приведены разновидности календарей и их использование.

Работу можно использовать на уроках географии, физики, астрономии в старших классах и на окружающем мире в младших классах.

/Никитченко Т. М./