• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
16 сентября
Иван Лавренов
1
2 708

Солнечные затмения в Византии помогли уточнить неравномерность вращения Земли

5.0

Исследуя византийские летописи, ученые нашли упоминания полных солнечных затмений, происходивших «не совсем» в расчетных местах. Анализ отклонений позволил уточнить неравномерность вращения Земли вокруг своей оси.

Художественное изображение солнечного затмения
© The New York Public Library Digital Collections

Солнечные затмения славятся своей предсказуемостью. Благодаря астрономам наблюдатели точно знают расположение полос полных затмений, которые обычно имеет всего пару сотен километров в ширину. Стоит промахнуться — и вместо незабываемого зрелища ночного неба, в котором висит черный диск, обрамленный солнечной короной, наблюдатель увидит гораздо менее впечатляющее частное солнечное затмение.

Регулярность движения небесных тел позволяет рассчитывать солнечные затмения на многие сотни лет вперед и назад. Например, 16 октября 2126 года и 4 мая 2972 года центр лунной тени пройдет через Москву. Но оказывается, точность этих предсказаний не абсолютна: если про первую дату еще можно говорить с уверенностью, то второе затмение может обойти нас стороной (если Москва не вырастет в несколько раз).

Положения планет, их спутников и космических аппаратов астрономы знают и рассчитывают с фантастической точностью — откуда же берется неопределенность? Дело во вращении Земли вокруг своей оси. О разнообразных причинах его неравномерности мы недавно выпускали подробный материал, а здесь расскажем о них кратко.

В природе нет постоянных величин, кроме фундаментальных физических констант и их производных, — есть недостаточная точность измерения. С появлением атомных часов от эталона времени, основанного на сутках, пришлось отказаться: их длина подвержена как хорошо предсказуемым регулярным сдвигам, так и хаотическим колебаниям.

К первым относится влияние лунных приливов, которое увеличивает длину суток на 1,7 — 2,3 миллисекунды за столетие (величина зависит от метода расчета, некоторые подробности можно найти здесь). Хаотические колебания вызваны перераспределениями массы относительно оси вращения Земли: воздушными и океаническими течениями, сейсмическими и многими другими явлениями. Если часть массы отодвигается от оси, например при таянии полярных ледяных щитов, Земля замедляет свое вращение, как балерина, раскинувшая руки, и наоборот.

Вековое замедление вращения Земли вызывает отклонение земного времени от всемирного. Первое определяется, собственно, по земному вращению, а второе — по атомным часам: в сутках всегда ровно 86400 эталонных секунд. Это отклонение растет пропорционально квадрату прошедшего времени, и за две тысячи лет оно достигает примерно пары часов. Суммарный «набег» от хаотических отклонений тоже возрастает с увеличением интервала времени — на долгих промежутках становится заметным вклад все более «медленных» процессов на поверхности Земли и в ее недрах.

График отклонения земного времени от всемирного (по вертикали, в секундах) за период с 720 года до н.э. по 1567 год н.э. Линии отмечают усредненные значения, а символы - результаты вычислений по известным источникам и свидетельствам, собранным на 2016 год.
График отклонения земного времени от всемирного (по вертикали, в секундах) за период с 720 года до н.э. по 1567 год н.э. Линии отмечают значения, усредненные по разным методикам, а символы – результаты вычислений по известным источникам и свидетельствам, собранным на 2016 год. / © https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.2016.0404

Воссоздать историю суточного вращения Земли помогают исторические свидетельства о полных солнечных затмениях. Ширина лунной тени обычно составляет пару сотен километров, а линейная скорость вращения земной поверхности достигает почти полукилометра в секунду. Если Земля к моменту затмения «не довернется» всего на десять минут, полоса целиком сместится в сторону от расчетного положения.

Исследуя античные и средневековые свидетельства о солнечных затмениях, астрономы реконструировали вращение Земли за последние три тысячи лет, но в этой «летописи» оставался пробел раннего Средневековья, из которого сохранилось слишком мало летописных свидетельств. В 1000 году суммарное отклонение составляло пол-часа, на рубеже новой эры — целых три часа, а в промежутке между этими датами, благодаря неизвестному вкладу случайных колебаний, оно могло составлять и час, и все два.

Влияние вращения Земли на траекторию солнечного затмения. Положение лунной тени в пространстве остается неизменным, но ее путь по земной поверхности зависит от неопределенности вращения. Сдвиг направлен на восток, если вращение было ускорено, и на запад, если замедлено. / © https://studme.org/htm/img/33/1867/75.png

Ученые из университета Цукубы во главе с Хисаши Хаякавой (Hisashi Hayakawa) восполнили этот пробел, проанализировав византийские летописи с четвертого по седьмой века нашей эры. Полный текст их работы, со сканами и расшифровками оригиналов летописей, находится в открытом доступе. В летописях удалось отыскать свидетельства о полных солнечных затмениях 346, 418, 484, 601 и 693 годов, и одно из них стало особенно показательным.

Современные расчеты предсказывали лишь частное затмение в столице Византии — Константинополе —в 418 году, но летописец Филосторгий утверждает, что в тот день стало темно, как ночью, и в небе были видны звезды. Другие летописи позволили воссоздать полную картину: в пятом веке замедление вращение Земли чуть снизило свой темп, а в последующие два века — наоборот, ускорилось. Благодаря этому затмение в Константинополе действительно оказалось полным.

Полоса солнечного затмения в Константинополе 19 июля 418 года, рассчитанная по предыдущим данным, и по новой модели, учитывающей дополнительное опережение вращения Земли. / © https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1538-3873/ac6b56/pdf

Вероятнее всего, такие долговременные колебания темпа замедления вращения Земли связаны с «неторопливыми» процессами: таянием ледников или изменениями в режиме циркуляции расплавленного железа в земном ядре.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 10:39
Сергей Васильев

Моделирование указало, как менялся путь формирования и распада суперконтинентов на протяжении истории Земли. Это позволило ученым предсказать, как и где образуется следующий из них, снова объединив практически всю сушу планеты.

Вчера, 11:40
Редакция

Итальянский ботаник Стефано Манкузо — о преимуществах естественных отношений и о том, что бывает, когда люди нарушают хрупкое равновесие между биологическими видами. Naked Science печатает отрывок из книги Манкузо La nazione delle piante («Нация растений»).

30 сентября
Василий Парфенов

В конце сентября, по не установленным пока причинам, возникли утечки на газопроводах «Северный поток». Многие издания и пользователи интернета уже подробно проанализировали (и продолжают обсуждать), каковы политические и экономические последствия этого инцидента. В свою очередь, Naked Science постарается оценить, чем обернется происшествие с точки зрения безопасности судоходства и экологии, а также есть ли шанс на восстановление подводных трубопроводов.

Позавчера, 10:39
Сергей Васильев

Моделирование указало, как менялся путь формирования и распада суперконтинентов на протяжении истории Земли. Это позволило ученым предсказать, как и где образуется следующий из них, снова объединив практически всю сушу планеты.

30 сентября
Василий Парфенов

В конце сентября, по не установленным пока причинам, возникли утечки на газопроводах «Северный поток». Многие издания и пользователи интернета уже подробно проанализировали (и продолжают обсуждать), каковы политические и экономические последствия этого инцидента. В свою очередь, Naked Science постарается оценить, чем обернется происшествие с точки зрения безопасности судоходства и экологии, а также есть ли шанс на восстановление подводных трубопроводов.

Вчера, 11:40
Редакция

Итальянский ботаник Стефано Манкузо — о преимуществах естественных отношений и о том, что бывает, когда люди нарушают хрупкое равновесие между биологическими видами. Naked Science печатает отрывок из книги Манкузо La nazione delle piante («Нация растений»).

16 сентября
Алиса Гаджиева

Геродот в своей «Истории» утверждал, что блоки для пирамиды Хеопса и соседних пирамид доставляли по воде. Но сегодня от Нила до пирамид слишком далеко. Исследование кернов, взятых в пойме реки, позволило понять, как именно решался сложнейший вопрос транспортировки такого строительного материала.

15 сентября
Никита Логинов

Светодиоды потребляют намного меньше энергии, чем традиционные газоразрядные лампы, что должно сократить парниковые выбросы. Но при этом светодиодное освещение угрожает здоровью жителей и разрушает местные экосистемы в городах и селах.

6 сентября
Александр Березин

Нашей планете 4,5 миллиарда лет, и 539 миллионов лет на ней тянется эра «явной жизни» (фанерозой) — то есть такой, когда на планете есть крупные, высокоорганизованные животные. Сам собой возникает вопрос: быть может, среди них был разум?

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

2 недели назад
-
0
+
Несмотря на то, что восточные ромеи знали и использовали юлианский календарь, летописцы из духоскрепных патриотических соображений все даты приводили в громоздкой, неудобной и не очень точной системе индиктов.
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: