Владимир Сурдин - Вселенная в вопросах и ответах. Задачи и тесты по астрономии и космонавтике

На Земле солнечные часы остановиться не могут: солнце непрерывно перемещается по небосводу, а значит, и тень от гномона тоже перемещается по циферблату часов. Правда, можно вообразить ситуацию, когда солнечные часы «практически» остановятся. Например, горизонтальные солнечные часы на экваторе в дни весеннего и осеннего равноденствий. В эти дни солнце движется практически по экватору. Поэтому тень от вертикального гномона не будет менять свой азимут, а лишь будет укорачиваться и удлиняться. А в местный солнечный полдень она вообще исчезнет!

Другая ситуация — это солнечные часы на планете, обращающейся вокруг своей звезды по круговой орбите и синхронно вращающейся вокруг своей оси. Среди экзопланет таких немало, но в Солнечной системе подобных нет. У нас много синхронно вращающихся тел среди спутников планет, но ни одна планета синхронно не обращается вокруг Солнца. Ближе всех к этому состоянию Меркурий, у которого суточное вращение находится в резонансе 3:2 с орбитальным обращением: за время трех оборотов вокруг оси он совершает два оборота вокруг Солнца. Но вот что любопытно: Меркурий движется по заметно вытянутой орбите, поэтому в области перигелия угловая скорость его орбитального движения возрастает и сравнивается с угловой скоростью суточного вращения. В эти периоды Солнце на небосводе Меркурия действительно останавливается! Замирает и тень на циферблате солнечных часов.

Возможно, действие нашего анекдота происходило на Меркурии?

Если часы с 12-часовым циферблатом, то стрелки переводить, как правило, вообще не надо, поскольку «на той стороне Земли», т. е. в точках, отстоящих по долготе на 180°, поясное время различается на 12 часов. Это в идеале. Но все же нужно учитывать местные особенности, поскольку границы часовых зон часто проводят по государственным и административным границам, которые могут значительно отличаться от астрономических. К тому же в некоторых странах есть свои «национальные особенности» счета времени. Например, в России это декретное время, опережающее поясное на час. Китай вообще не признает часовых поясов: вся страна живет по пекинскому времени. В некоторых мусульманских странах время отличается от всемирного (UTC) не на целое число часов ( N ), как предписывает традиция часовых поясов, а на N часов 30 минут и даже на N часов 45 минут!

Но даже если с часовыми поясами все в порядке и вам не нужно переводить стрелки на своих часах с 12-часовым циферблатом, все же нужно помнить, что при таком перелете вы попадаете в другую половину суток. Если самолет вылетел из Восточного полушария, то при достижении Северного полюса следует считать время на 12 часов меньше, а если из западного, то на 12 часов больше.

Замечание относительно 12-часового циферблата сделано потому, что не только на цифровых часах нередко используется 24-часовая индикация, но и на аналоговых часах она тоже встречается (см. задачу 6.1 «24 часа»).

Долготой дня считается промежуток времени между моментами появления и исчезновения за горизонтом не центра солнечного диска, а его верхнего края. С учетом углового радиуса Солнца (16′) и атмосферной рефракции у горизонта (35′), приподнимающей изображение Солнца на небе Земли, это делает восход на 5 минут раньше, а заход на 5 минут позже, увеличивая продолжительность дня на 10 минут в день формального равноденствия.

Поскольку в современном летосчислении не было нулевого года, то полные века истекают 31 декабря **00 г., а новый век начинается 1 января **01 г. Соответственно, новое тысячелетие начинается 1 января *001 г. Значит, началом XXI века, а с ним и третьего тысячелетия, следует считать 1 января 2001 г. Тем не менее большинство людей праздновали 1 января 2000 г. как начало нового века и тысячелетия.

Действительно, полная мощность энерговыделения у Солнца чрезвычайно высока — около 4 · 10 26Вт. Астрономы называют это светимостью Солнца, поскольку бо́льшая часть этой энергии испускается в оптическом диапазоне, т. е. в виде света. А ведь никакая бабушка столько энергии не излучает и в темноте не светится! Однако речь шла об эффективности генерации энергии, поэтому студент решил проверить, какова мощность Солнца в расчете на единицу его массы. Как известно, масса нашего светила около 2 · 10 30кг. Следовательно, Солнце генерирует энергию в количестве 2 · 10 −4Вт/кг.

А человек?

Заглянув в справочник по физиологии человека, студент узнал, что в состоянии абсолютного покоя, например во сне, человеческое тело выделяет тепло в количестве 50÷60 Вт. В состоянии бодрствования, сидя за столом, — около 100 Вт. При быстрой ходьбе — 150÷200 Вт. При интенсивной физической работе — около 300 Вт. А при крайнем напряжении сил (работа кузнеца-молотобойца, схватка боксеров) — около 500÷700 Вт. Бабушка у студента была небольшая, весила около 60 кг и не способна была работать в кузнице или боксировать на ринге. Обычно она работала на кухне за столом или неспешно ходила в магазин за продуктами. Поэтому студент решил, что средняя мощность бабушки составляет около 120 Вт (на языке автомобилистов это 0,16 лошадиной силы). Таким образом, удельное энерговыделение бабушки составляет 2 Вт/кг. То есть в 10 000 раз больше, чем у Солнца! Аспирант оказался прав.

Продолжая свои изыскания, студент выяснил, что с такой же эффективностью, как Солнце, выделяет тепло куча прелых листьев. Решив проверить это, студент вышел на улицу и быстро нашел то, что искал. Был конец сентября, и дворники сметали в кучи мокрые опавшие листья, которые потихоньку гнили на ветру. Засунув руку в кучу листьев, студент почувствовал, что там немного теплее, чем снаружи. Но это были не те миллионы градусов, при которых протекают термоядерные реакции, и кучи листьев не светились, как маленькие солнышки. И тем не менее расчет был верным; просто дворники были недостаточно расторопными. Если бы они собрали из прелых листьев огромную кучу с массой как у Солнца, то она и засветилась бы как Солнце! А если такую же кучу сложить из бабушек…

«Впрочем, — подумал студент, — даже одна моя бабушка — это настоящее маленькое солнышко. От нее в доме всем теплее и светлее на душе».