Рис. 7. Горизонтальные солнечные часы.

Итак, наши часы идут не по истинному Солнцу, которое светит на небе, а по так называемому среднему Солнцу, по воображаемой точке, вроде точки весеннего равноденствия. Это воображаемое солнце совершает годичный оборот по звёздному небу во столько же времени, как настоящее Солнце. Но при этом оно движется по экватору и совершенно равномерно.

Когда наше воображаемое солнце стоит на небе прямо на юге (в кульминации), то считается 12 часов «среднего» солнечного времени. Этот «средний полдень» вообще не совпадает с истинным полднем, который указывается солнечными часами.

Промежуток времени между двумя кульминациями этого среднего Солнца называется средними солнечными сутками; длина его всегда одна и та же, ровно 24 часа. Части, на которые разделены средние солнечные сутки, то-есть часы, минуты и секунды среднего времени, и есть те самые единицы времени, по которым мы живём.

Воображаемое среднее солнце может проходить через меридиан то раньше, то позже истинного Солнца. Поэтому «среднее» время бывает то впереди, то позади «истинного». Разница между истинным и средним временем называется уравнением времени. Она оказывается довольно большой; хотя истинные сутки бывают длиннее или короче средних суток самое большее на 20–30 секунд, но с каждым днём разница накопляется и по истечении месяцев выражается уже минутами.

Уравнение времени в течение года непрерывно изменяется. Четыре раза в год оно обращается в нуль и четыре раза достигает максимума, как видно из следующей таблички (уравнение времени имеет знак +, когда истинное время впереди среднего, и знак —, когда истинное время позади).

Таким образом, Солнце бывает в меридиане большею частью не в 12 часов по среднему времени. Например, в начале ноября Солнце проходит через меридиан приблизительно в 12 часов без четверти, а в начале февраля— в четверть первого. Если бы мы захотели определить среднее солнечное время по солнечным часам, то уравнение времени необходимо было бы принять во внимание. Оно даётся в астрономических календарях на каждый день.

Уравнением времени объясняются два странных явления суточного движения. Возьмём пример из календаря на 1946 год: 7 ноября восход Солнца в Москве показан в 7 часов 18 минут, заход — в 16 часов 9 минут. Значит, от восхода до полудня (то-есть до 12 часов) проходит 4 часа 42 минуты, а от полудня до захода — только 4 часа 9 минут. Как это может быть? Дело в том, что восходит и заходит истинное Солнце, а через меридиан в 12 часов проходит среднее солнце; истинное же Солнце проходит через меридиан в 11 часов 44 минуты. Это будет момент истинного полдня; он и приходится точно посредине дня (если учитывать ещё секунды).

Разберём ещё вопрос: с какого числа день зимой начинает прибывать? Самый короткий день бывает 22 декабря; казалось бы, что с этого числа день и должен начать прибывать; при этом утренняя и вечерняя прибыль должна быть одинакова, то-есть восход Солнца с каждым днём будет наступать всё раньше, а заход на столько же позже. Но в действительности, как это знают многие, «день начинает прибывать с вечера». В Астрономическом календаре на 1946 год для Москвы самый ранний заход показан с 12 по 18 декабря: в течение этой недели Солнце заходит всё в один и тот же час — в 15 часов 25 минут; 19 декабря оно заходит уже в 15 часов 26 минут, 22 — в 15 часов 27 минут и т. д. Таким образом, прибыль дня с вечера начинается за три дня до солнцестояния, когда самый короткий день ещё не наступил. Но эта прибыль только кажущаяся; с утра день всё это время ещё убывает: 19 декабря восход Солнца показан в 8 часов 28 минут, а 21 — в 8 часов 30 минут; словом, на сколько день прибывает с вечера, на столько же он убывает с утра. Если пренебречь секундами, то в течение недели с 18 по 24 декабря дни по календарю имеют одну и ту же длину (всего 6 часов 57 минут), и только 25 декабря прибыль доходит до целой минуты: в этот день восход показан в 8 часов 31 минуту, а заход в 15 часов 29 минут. Но уравнение времени в течение этой недели изменяемся на три минуты: 18 декабря истинный полдень наступает по календарю в 11 часов 56 1/2 минут, а 24 декабря в 11 часов 59 1/2 минут. Это передвижение полдня и сказывается на моментах восхода и захода Солнца. Без него эти моменты в течение недели приходились бы почти в точности на одни и те же часы.

Среднее солнечное время называется ещё гражданским временем, то-есть временем, по которому живёт население. Но теперь с этим временем имеют дело только астрономы, а в гражданской жизни оно не употребляется с 1919 года. Тем не менее, его надо знать, чтобы было понятно то время, по которому мы живём теперь. Время это называется поясным временем. К описанию его мы и переходим.

Нa разных меридианах Земли в один и тот же момент часы показывают разное время. Когда в Ленинграде полдень, то полдень будет и на всём ленинградском географическом меридиане, то-есть во всех местах, лежащих от Ленинграда прямо на север и прямо на юг (например, в Киеве). На меридианах же, лежащих восточнее, полдень уже был: ведь Земля вращается с запада на восток, и эти меридианы таким образом раньше прошли под Солнцем. Так как Земля делает полный оборот на 360 градусов в 24 часа, то в 1 час она поворачивается на 15 градусов. Следовательно, меридиан, лежащий к востоку от ленинградского на 15 градусов, прошёл прямо под Солнцем ровно на час раньше; час тому назад там был полдень (12 часов), а теперь, очевидно, уже час дня (13 часов).

На меридиане, удалённом от ленинградского на 30 градусов к востоку, теперь 2 часа дня (или 14 часов) и т. д.; на каждый градус долготы будет 4 минуты разницы. По этому правилу легко подсчитать, что, например, во Владивостоке, который лежит восточнее Ленинграда на 101 1/2 градусов, часы впереди ленинградских на 6 часов 46 минут, и зимой там день уже клонится к концу, когда в Ленинграде Солнце ещё только восходит.

К западу от ленинградского меридиана будет обратное; так, в Лондоне время позади ленинградского на 2 часа 1 минуту, в Нью-Йорке — почти на 7 часов, а в Сан-Франциско — на 10 часов слишком.

Вот это обстоятельство, что в каждом месте существует своё особое, «местное» время, оказалось чрезвычайно неудобным в век железных дорог и телеграфа. Поэтому разные страны постепенно стали вводить на всей своей территории единое время, обычно время столицы или же время на меридиане своей главной обсерватории. Так, по всей Англии ещё с середины прошлого века был введён счёт времени по меридиану Гринвича (обсерватория близ Лондона); во Франции было введено парижское время, которое на 9 минут 21 секунду впереди гринвичского, в Италии — римское (на 50 минут впереди). В этих сравнительно небольших странах разница между столичным и местным временем невелика, и поэтому часы в каждом городе пришлось переставить при проведении реформы на немного минут. Таким образом был уничтожен различный счёт времени внутри одной страны, но разница между временами разных государств осталась, и при растущем оживлении международных сношений она стала чувствоваться всё сильнее. Кроме того, такое введение единого времени для целого государства неудобно для стран, имеющих большое протяжение с востока на запад, как наш Союз ССР и США. Несмотря на это, в России ещё до революции было введено единое время, именно петербургское (точнее говоря, время Пулковской обсерватории), но только для железных дорог. Оно было на 28 минут 58 секунд позади московского (то-есть времени Московской университетской обсерватории). Для общественной жизни всей страны это время неудобно, так как его разница с местным временем на Дальнем Востоке доходит до 10 часов.