Астрономический календарь

Один сугубо отрицательный герой романа Ю.Семенова «Семнадцать мгновений весны» сказал как-то другому столь же отрицательному герою, что каждое утро смотрит на календарь. Действительно, многие люди начинают день с того, что смотрят на календарь. Никакие наши планы не обходятся без изучения этой таблицы с цифрами. Но многие ли знают, почему календарь именно такой? Почему во всех месяцах, кроме февраля постоянное, но неравное число дней? Почему в феврале их то 28, то 29? Почему мы празднуем некоторые праздники дважды, Новый год и Старый Новый год? Откуда, наконец, взялось само слово «календарь»?

Давным-давно человек заметил цикличность многих явлений природы. Солнце, поднявшись над горизонтом, не остается висеть над головой, а опускается на западной стороне неба, чтобы вновь подняться через какое-то время на востоке. То же происходит с Луной. Долгие теплые летние дни сменяются короткими и холодными зимними, и обратно. Наблюдаемые в природе периодические явления послужили основой для счета времени.

Какие периоды наиболее популярны? Прежде всего, это сутки, определяемые сменой дня и ночи. Сейчас нам известно, что смена эта обусловлена вращением Земли вокруг своей оси. Об этом вращении и связанном с ним измерении времени я более подробно расскажу отдельно. Для исчисления больших промежутков времени сутки малопригодны, как неудобны сантиметры для измерения расстояния между городами. Нужна бoльшая единица. Таковыми стали период смены фаз Луны – месяц, и период смены сезонов – год. Месяц обусловлен вращением Луны вокруг Земли, а год – вращением Земли вокруг Солнца. Разумеется, мелкие и крупные единицы нужно было соотнести друг с другом, т.е. привести в единую систему. Такая система, а также правила ее применения для измерения большим промежутков времени, стала называться календарем.

Слово «календарь» имеет экономическое происхождение. В Древнем Риме год делился на десять месяцев. Первый день каждого месяца назвался календами, от слова «calendarium» – долговая книга. В этот день должники обязаны были платить проценты по долгам. То же слово дало название системе счета времени. Интересно, что римляне считали дни обратным счетом, как студенты до сессии. «Когда это было?» — Спрашивал римлянин, и получал ответ: «За шесть дней до мартовских календ». В греческом календаре календ не было, поэтому расхожее выражение «до греческих календ» означает просто «никогда».

Период обращения Земли вокруг Солнца был определен еще в древности. Тогда же было установлено, что год содержит нецелое число суток. Современное значение продолжительности года – 365,2422 средних солнечных суток. Очевидно, пользоваться в хронологических целях таким годом неудобно. Но если положить календарный год равным, скажем, 365 дней, то скоро мы увидим, что сезоны «убегают» от календаря. Если первого марта когда-то начиналась весна, то менее чем за четыреста лет эта дата придется на середину зимы. Еще большие неудобства. Решить проблему можно, если сделать в разные годы разное число дней, а дни эти распределить таким образом, чтобы в среднем за большое число лет продолжительность календарного года была близка к астрономическому.

Я все время говорю про год. Но в основе календаря может лежать и меньшая единица – месяц. Так было принято в арабских странах. Так принято в некоторых этих странах и сейчас, например, в Саудовской Аравии. И не стоит называть лунный календарь

мусульманским. Он возник задолго до появления ислама. Календарь назван лунным, так как основной его период – смена фаз Луны (синодический месяц). От новолуния до новолуния проходит в среднем 29,53058812 суток. Я сказал «в среднем», так как этот период испытывает небольшие вариации, вызванные неравномерностью движения Луны по орбите. Опять получаем ту же проблему: это число нецелое. Значит, лунный календарь также будет содержать разное число дней в разных периодах, а его создатель должен выбрать такое чередование месяцев, чтобы в среднем за много циклов продолжительность календарного месяца приближалась к астрономическому прообразу. Задача эта чисто арифметическая. Сейчас мы рассмотрим некоторые решения этой проблемы, найденные в разное время разными людьми. Начнем с лунного календаря, но основное внимание уделим применяемому в Европе солнечному.

Для рассмотрения календарной проблемы с достаточной точностью можно принять синодический месяц равным 29,53059 средних солнечных суток. Поэтому календарный месяц будет содержать либо 29, либо 30 суток. Продолжительность лунного календарного года тогда получится равной 12*29,53059 = 354,36706 суток. Можно принять, что год состоит из 354 суток: из шести полных месяцев по 30 дней и шести пустых по 29. А чтобы начало месяца как можно точнее совпадало с новолунием, эти месяцы должны чередоваться. Например, все нечетные месяцы будут по 30 дней, а четные – по 29. Однако, календарный год оказывается на 0,36706 суток короче астрономического, состоящего из 12 синодических месяцев. За три года ошибка составит уже больше суток. Таким образом, уже в четвертом от начала счета году новолуния будут приходиться не на первые, а на вторые сутки месяцев, через восемь лет – не третьи и т.д. А это значит, что календарь надо время от времени исправлять: примерно каждые три года делать вставку одного дня. Обычный год в 354 дня тогда можно назвать простым, а в 355 дней – продолженным, или високосным (термин происходит от латинского bis sextum – второй шестой, дополнительный день в римском календаре помещали после шестого дня до мартовских календ). Мы приходим таким образом к следующей задаче построения лунного календаря: найти такой порядок чередования простых и високосных лунных годов, чтобы начало каждого календарного месяца не отодвигалось заметно от новолуния. Ее решение начинается с поиска такого целого числа лунных лет, за которое набегает какое-то целое (точнее, почти целое) число вставных дней. Это легко сделать с помощью подходящих дробей. Я не буду здесь приводить подробные математические выкладки. Их можно найти в книге Климишина в списке в конце статьи. Сообщу лишь результаты. Дробную часть лунного года 0,36706 суток можно записать в виде простой дроби 36706/100000. Идеальный вариант – распределить 36706 «лишних» дней среди 100000 календарных лет. Но на такой долгий период строить календарь никто не решился. На практике пользовались такими приближениями к числу 0,36706: 3/8 и 11/30. В первом случае на протяжении восьми лет делается вставка трех дней. За восьмилетний календарный цикл остается ошибка в -0,0635 дней. Во втором случае за 30 лет добавляется 11 вставных дней. Остается ошибка 0,0118 суток за цикл, что дает сдвиг на один день вперед за 1/0,0118?30 ? 2500 лунных лет. Первый цикл из-за географического района применения получил название «турецкий», второй по той же причине – «арабский». Имена людей, их предложивших, к сожалению, за давностью лет утеряны.

Перейдем теперь к солнечному календарю. В его основе – тропический год, т.е. период обращения Земли по орбите относительно точки весеннего равноденствия. Именно этот период определяет смену сезонов. Он равен 365,24220 средних солнечных суток. Очевидно, календарный год будет содержать либо 365, либо 366 дней. Для распределения вставных лет по календарному циклу следует приблизить дробь 0,24220 какой-нибудь простой дробью с небольшим знаменателем. При этом, как и в случае лунного календаря, знаменатель определяет длительность цикла в годах, а числитель – число вставных дней.

Среди возможных вариантов в разное время предлагались такие: 1/4, 8/33, 31/128, 97/400. Первый вариант содержит один продолженный год на три обычных и называется юлианским календарем. Он был введен в употребление римским императором Юлием Цезарем по предложению александрийского философа Созигена. Ошибка юлианского календаря составляет 0,0078 суток в год, что приводит к разнице в одни сутки за 128 лет.

Цикл в 33 лет с 8 високосными годами разработал персидский ученый, поэт и государственный деятель Омар Хайям (ок. 1048-1123). Он же ввел его своей властью в Персии в 1079 году. Только в XIX в. почти современный Иран отказался от него в пользу лунного календаря. Високосными годами в персидском календаре были 3-й, 7-й, 11-й, 15-й, 20-й, 24-й, 28-й и 32-й годы цикла. Период в 128 лет с 31 ставным днем предложил в 1864 году немецкий астроном Медлер, профессор Дерптского университета. Этот проект никогда не обсуждался на государственном уровне.

Больше повезло проекту итальянца Луиджи Лиллио (1520-1576). Для исправления большой ошибки юлианского календаря (1 день за 128 лет) он предложил простое правило, о котором я скажу ниже. Проект был представлен Папе Григорию XIII, им одобрен и введен в действие во всех католических странах в 1582 году. По имени Папы календарь стал называться григорианским. Он оказался столь удобным из-за простых правил чередования лет, что в настоящее время стал применяться повсеместно. В соответствии с величиной дробной части года 97/400 = 0,2425, ошибка в один день накапливается за 1/(0,2425-0,2422) = 3333 года.

Рассмотрим подробнее этот календарь, раз уж мы пользуемся именно им. Расскажу прежде о его истории. Волею императора Юлия Цезаря (100-44 гг. до н.э.) с 46 г. до н.э. во всей Римской империи применялся юлианский календарь. Кроме того, что через каждые три года по 365 дней добавлялся один високосный год, в календаре использовался отличный от традиционного римского счет дней и месяцев. Каждый нечетный месяц содержал 31 день, каждый четный – 30 дней. Февраль в простом году имел 29 дней, в високосном – 30. Почему именно февраль? Дело в том, что началом года в рисмком календаре было 1 марта. А февраль, таким образом, был последним месяцем года. Логично было добавить вставной день именно последним в году. Счет же по юлианскому календарю начался с 1 января 45 г. до н.э. В этот день должны были вступить в должность вновь избранные консулы, что и послужило поводом объявить его началом отсчета. Позже римский месяц Квинтилис был переименован в Юлиус (июль) для увековечения памяти убитого в 46 г. императора.

Надо отметить, что римские жрецы не сильно разбирались в математике и астрономии. Работ Созигена они не читали. Поэтому календарь несколько раз претерпевал изменения, объяснить которые разумно невозможно. Например, после смерти Цезаря високосным годом стали считать не каждый четвертый, а каждый третий год. Только в 9-ом г. до н.э. император Август исправил ошибку.

В 324 году римский император Константин (тот самый, в честь которого был назван город Константинополь) объявил во всей империи христианство государственной религией. Через год он созвал в г. Никее (ныне г. Извик в Турции) собор, на котором предполагалось установить даты основных христианских праздников, в частности, Пасхи. Вопрос о Пасхе имел большое значение, так как чуть ли не каждая община выбирала эту дату самостоятельно. Надо сказать, что единообразие не установлено до сих пор. Мы знаем, например, католическую, иудейскую, армянскую, православную и др. Пасхи. К сожалению, не могу изложить здесь интереснейшую историю происхождения и датировки этого праздника. По-видимому, Никейский собор так и не смог прийти к однозначному

выводу о дате Пасхи. Текст его решения, если и был вообще написан, не сохранился. У историков нет преобладающего мнения о том, когда возникло нынешнее правило. Один из средневековых авторов писал, что для определения даты Пасхи применяются четыре правила: праздновать ее только после весеннего равноденствия, не праздновать в один день с иудеями, праздновать не только после равноденствия, но и после первого за равноденствием полнолуния и, наконец, праздновать в первый день седьмицы (в воскресенье). Первые два правила содержаться в писаном Апостольском своде, происхождение двух других неизвестно.

Почему я здесь обсуждаю Пасху? Потому что для правильного определения ее даты – первое воскресенье после первого полнолуния после весеннего равноденствия – нужно было либо вести непрерывные астрономические наблюдения, либо изложить известные уже тогда астрономам особенности движения Луны и Солнца, обуславливающие и равноденствие, и полнолуние, в виде четких правил определения даты в конкретном календаре. Второй путь оказался более практичным. А избранным календарем стал применяемый тогда в Римской империи юлианский календарь.

Итак, празднование важнейшего христианского праздника было привязано к юлианскому календарю. А календарь этот, как мы видели, очень неточный. За 128 лет накапливается ошибка в одни сутки. Поскольку юлианский год длиннее тропического, то прохождение Солнца через точку весеннего равноденствия сдвигается на все более раннюю дату. Если во время Никейского собора равноденствие приходилось на 21 марта, то к середине XVI в. оно сдвинулось на 10 дней назад и приходилось на 11 марта. Если полнолуние случалось в период с 11 до 21 марта, то весенним оно не считалось, и дата Пасхи отсчитывалась от следующего, почти тридцать дней спустя. В результате типично весенний праздник ощутимо сдвигался в сторону лета. Луиджи Лиллио правильно определил причины этого явления и предложил удачную поправку. 24 февраля 1582 года Григорий XIII издал предписании (буллу), которая начиналась словами «Inter gravissimas» («Среди важнейших…»). Угрожая всем несогласным отлучением от церкви, Папа предписывал «касательно месяца октября текущего 1582 г., чтобы десять дней, от третьего дня перед нонами (5 октября) до кануна ид (14 октября) включительно, были изъяты». Таким приемом весеннее равноденствие возвращалось на свое место, 21 марта. На будущее, чтобы исключить накопление ошибок, предписывалось не считать високосными те столетние годы, чисто столетий которых не делится без остатка на 4. Так, год 1600 является високосным и в прежнем юлианском, и в новом календаре. А вот високосные по юлианскому счету годы 1700, 1800 и 1900 в новом календаре были обыкновенными. За 400 лет изымались три «лишних» дня.

Григорианский календарь завоевал признание в некатолических странах не сразу. Вера среди людей часто пересиливает и здравый смысл, и реалии природы. Те страны, которые считали свою веру «более правильной», чем католическая, не приняли реформу теологическим соображениям. Тем не менее, к настоящему времени только Русская Православная Церковь упорно не желает считаться с астрономическими явлениями и настаивает на употреблении прежнего юлианского календаря. Насколько мне известно, в Государственной думе нашлись особо «православные» депутаты, предложившие законопроект об отречении от «вредного» западного календаря и возвращении на «правильный» юлианский. Словно никто не знает, что вводил этот «православный» календарь отнюдь не православный и даже вообще не христианин Юлий Цезарь! Остается заметить, что в России григорианский календарь (новый стиль) был установлен Декретом СНК РСФСР «О введении в Российской республике западноевропейского календаря» 24 января 1918 года. К этому моменту расхождение между старым и новым стилем достигло

уже 13 суток. Поэтому декретом было предписано днем «после 31 января… считать не 1 февраля, а 14 февраля».

Обсуждая разницу в стилях, я считаю себя обязанным рассказать о некоторых заблуждениях, с этим связанных. Нужно четко понимать, что разница не остается постоянной, она растет со временем. К моменту реформы в 1582 году ошибка юлианского календаря была равна 10 суткам. Ближайший столетний год – 1600 – был високосным по обоим календарям, а следующий – 1700 – только по юлианскому (17 не делится на 4). Поэтому в XVIII в. разница возросла до 11 суток. Еще через 100 лет она стала равна 12 суткам. Наконец, с 1900 года и по сей день составляет 13 суток. Эта разница не изменилась в 2000 году, поскольку этот год, как и 1600, был високосным по обоим календарям. То, что в настоящее время разница составляет 13 суток, приводит недалеких людей к ложным выводам. Пересчитывая даты событий из одного календаря в другой, нужно применять разницу на момент события. Это легко понять, если только представить себе, что оба календаря сотни лет существовали параллельно. Когда скончался А.С. Пушкин? По старому стилю это произошло 29 января 1837 года. Но в то время в Западной Европе пользовались григорианским календарем. Какой день был на календаре французов в тот день? Разница в XIX в. составляла 12 дней. Следовательно, на листке у французов было написано «10 февраля». В 1918 году Россия не изобрела новый календарь, она присоединилась к уже существующему, по которому Пушкин умер 10 февраля. Каким местом думают те, которые прибавляют к дате по старому стилю 13 дней? Дата событий может быть разной в разных календарях, но не может же она менять со временем в одном и том же календаре!

Или возьмем Татьянин день, якобы 25 января. Иначе его называют днем студентов, поскольку в этот день состоялось открытие Московского университета. На самом деле, ни к Татьяне, ни к студентам дата 25 января отношения не имеет. Мученица Татиана жила в III в. (266-235 гг.). В то время не было григорианского календаря, поэтому как перенести дату того времени в новый календарь – это вопрос соглашения. День Татьяны в России отмечали 12 января (по старому стилю, разумеется), в этот день в 1755 году императрица подписала указ о создании Московского университета. Какая дата была у «григорианских» французов в тот день? Правильно, 23 января: в XVIII в., как я объяснил выше, разница составляла 11 дней. Кому пришло в голову прибавлять 13 дней? И что делать в таком случае после 2100 года, когда разница достигнет 14 дней?

Для тех, кто еще не понял, могу посоветовать такой прием. Нарисуйте на бумаге две параллельные шкалы. Это будут «нити времени». Время всюду одинаково, но измеряем мы его разными единицами. На одной шкале нанесите даты юлианского календаря, на другой – григорианского. Разумеется, с учетом правильного сдвига на каждый момент. Предположим, что происходит событие. Поставьте точку между шкалами – это наше событие. Проведите через нее прямую перпендикулярно шкалам. Пересечение с первой шкалой даст нам дату по старому стилю, со второй – по новому. В дальнейшем годовщина события отмечается в каждом календаре через целое число лет по этому же календарю. Момент события от календаря не зависит, а вот понятие «годовщина» предполагает целое число лет по определенному календарю. Разные календари – разные (возможно) моменты годовщин. Просто потому, что некоторые годы в этих календарях имеют разную продолжительность. Надеюсь, теперь нетрудно ответить на вопрос, когда нам отмечать день рождения И. Ньютона? В его метрике стоит дата 25 декабря 1642 года. Нужно помнить, что Англия – страна не католическая – приняла григорианский календарь только в 1752 году. Правильный ответ: 4 января.

В этой маленькой статье я кратко осветил астрономические основы календарей и происхождение современного григорианского календаря. За бортом остались такие интересные вопросы, как греческие и египетские календари, летоисчисление майя и древнего Китая, лунно-солнечный еврейский календарь и календари древней Руси и Шумера. Я умолчал о проектах реформы календаря и ее перспективах. О происхождении семидневной недели также не сказано ни слова. Из великого множества календарных заблуждений разобрал только одно. Ничего не упомянул о популярных в свое время «вечных» календарях. Наконец, выбор начала летоисчисления, нуль-пункта нашей шкалы времени, я тоже не обсуждал. Все это заслуживает отдельного разговора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *