Номер 4, страница 66 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова, Сокольский

4. Способы счета времени. Календарь.

Счет времени — одна из древнейших потребностей человечества, возникшая из необходимости планировать сельскохозяйственные работы, проводить религиозные обряды и ориентироваться в природных циклах. Основу для счета времени дали периодические астрономические явления.

Основные способы счета времени

В основе всех систем счета времени лежат три естественных, астрономически обусловленных периода:

• Сутки — период обращения Земли вокруг своей оси. Это самая основная и очевидная единица времени, связанная со сменой дня и ночи.
• Синодический месяц — период смены лунных фаз (от новолуния до новолуния). Его продолжительность составляет примерно $29.53$ суток. Этот цикл легко наблюдаем и лег в основу понятия "месяц".
• Тропический год — период обращения Земли вокруг Солнца, который определяет смену времен года. Его продолжительность составляет примерно $365.2422$ суток.

Главная сложность при создании точной системы счета времени (календаря) заключается в том, что эти три периода несоизмеримы, то есть их длительности не соотносятся друг с другом как целые числа. Например, тропический год не содержит целого числа суток и не содержит целого числа лунных месяцев.

Календарь и его типы

Календарь — это система счисления больших промежутков времени, основанная на периодичности видимых движений небесных тел. В зависимости от того, какой астрономический цикл положен в основу, календари делятся на три основных типа:

1. Лунные календари. Основаны исключительно на продолжительности синодического месяца. Год в таком календаре состоит обычно из 12 лунных месяцев. Продолжительность лунного года составляет $12 \times 29.53 \approx 354$ дня, что примерно на 11 дней короче солнечного года. Из-за этого начало года и месяцы в лунном календаре постоянно смещаются относительно сезонов. Классическим примером является исламский календарь.
2. Лунно-солнечные календари. В таких календарях стремятся согласовать продолжительность года с солнечным годом, а продолжительность месяцев — с лунными фазами. Для этого периодически вставляется дополнительный, 13-й месяц. Это позволяет привязать начало года к определенному сезону. Примерами являются еврейский и китайский календари.
3. Солнечные календари. Цель таких календарей — максимально точно соответствовать продолжительности тропического года, чтобы обеспечить совпадение календарных дат с сезонами. В них длительность месяцев не связана с фазами Луны. Современный гражданский календарь является солнечным.

Развитие солнечных календарей

Юлианский календарь

Введен в Римской республике Юлием Цезарем с 1 января 45 года до н.э. В его основу была положена средняя продолжительность года, равная $365.25$ суток. Для компенсации дробной части было введено понятие високосного года: каждый четвертый год содержит 366 дней (добавляется день 29 февраля), а остальные три — по 365 дней.

Средняя продолжительность года в юлианском календаре: $ (3 \times 365 + 366) / 4 = 365.25 $ суток.

Однако тропический год короче юлианского на $365.25 - 365.2422 = 0.0078$ суток. Эта небольшая разница приводила к накоплению ошибки: за 128 лет календарь "убегал" вперед на 1 сутки. К XVI веку дата весеннего равноденствия, важная для расчета Пасхи, сместилась с 21 марта на 11 марта.

Григорианский календарь (новый стиль)

Для исправления накопившейся ошибки и повышения точности календаря в 1582 году папа римский Григорий XIII провел реформу. Были приняты следующие изменения:

1. Счет дней был сдвинут на 10 суток вперед (после четверга 4 октября 1582 года наступила пятница 15 октября).
2. Было изменено правило високосных лет для будущих столетий.

Правило високосного года в григорианском календаре:

• Год является високосным, если его номер кратен 4.
• Исключение: Год, номер которого кратен 100, не является високосным.
• Исключение из исключения: Если номер года кратен 400, он все равно является високосным.

Таким образом, годы 1700, 1800, 1900 не были високосными, а 1600 и 2000 — были. За 400 лет в григорианском календаре 97 високосных годов (а не 100, как в юлианском). Средняя продолжительность года составляет:

$ (400 \times 365 + 97) / 400 = 365.2425 $ суток.

Эта величина очень близка к продолжительности тропического года ($365.2422$ суток). Ошибка в 1 сутки накапливается примерно за 3300 лет. Григорианский календарь сегодня является международным стандартом.

Ответ: Способы счета времени исторически основывались на наблюдении за циклическими астрономическими явлениями: сменой дня и ночи (сутки), сменой фаз Луны (месяц) и сменой времен года (год). Календари являются системами, созданными для упорядочивания этих циклов. Основные типы календарей — лунные, лунно-солнечные и солнечные — являются разными подходами к решению проблемы несоизмеримости длительности суток, лунного месяца и солнечного года. Наиболее распространенным в мире является григорианский календарь — усовершенствованная версия юлианского солнечного календаря, который с высокой точностью синхронизирован с тропическим годом за счет сложной системы високосных лет.