Византийские записи солнечных затмений позволили уточнить измерения вращения Земли

Записи солнечных затмений полуторатысячелетней давности позволили ученым уточнить измерения изменения вращения Земли.

Кропотливый анализ исторических документов Византийской империи позволил ученым определить время и местоположение пяти солнечных затмений. Результаты, хотя и согласуются с предыдущими выводами, накладывают новые, более жесткие ограничения на переменную скорость вращения Земли, давая нам лучшее понимание того, как наша планета меняется со временем.

Продолжительность дня кажется довольно надежной, неизменной метрикой. Двадцать четыре часа в сутках: 86 400 секунд. Именно столько отсчитывают все наши часы день за днем. Это ритм, в котором мы живем. Но это небольшая иллюзия.

Скорость вращения нашей планеты замедляется и ускоряется под влиянием множества факторов, как под ногами, так и над головой.

Рассмотрим долгосрочную тенденцию, согласно которой наши дни постепенно становятся все длиннее. На основании ископаемых останков ученые пришли к выводу, что 1,4 миллиарда лет назад продолжительность дня составляла всего 18 часов, а 70 миллионов лет назад она была на полчаса короче, чем сегодня. Похоже, что мы получаем 1,8 миллисекунды в столетие.

А еще есть странные шестилетние колебания: ученые выяснили, что земные сутки подвергаются колебаниям времени плюс-минус 0,2 секунды каждые шесть лет или около того.

Похоже, что колебание оси вращения Земли способно порождать аномалии, такие как необычно короткий день, зафиксированный в прошлом году. Просто для чего-то другого.

От активности ядра, атмосферного сопротивления до расширяющейся орбиты Луны, ряд факторов может влиять на фактическую продолжительность земных дней.

Расхождение между общепринятой продолжительностью дня, на которую мы все переводим часы (универсальное время, или UT), и стандартизированной метрикой, точно отсчитываемой атомными часами (земное время, или TT) - самыми точными приборами для измерения времени, которые у нас есть, - это измерение, известное как ΔT (дельта-T).

ΔT становится действительно важным, когда речь идет о солнечных затмениях. Это происходит потому, что положения Солнца и Луны рассчитываются и прогнозируются с помощью TT, но тень Луны будет падать на планету, работающую по UT. Поэтому вам нужно знать разницу между этими двумя временами, чтобы предсказать, откуда на Земле будет видно затмение.

Но это работает и в обратную сторону! Если у вас есть точное время и местоположение солнечного затмения, вы можете вычислить ΔT. Ученые смогли определить ΔT по историческим записям из Китая, Европы и Ближнего Востока.

Теперь трое ученых, Хисаси Хаякава из Университета Нагои, Кодзи Мурата из Университета Цукубы и Мицуру Сома из Национальной астрономической обсерватории Японии, изучили исторические документы Византийской империи, чтобы сделать то же самое.

Это необходимо для того, чтобы заполнить существенный пробел: с четвертого по седьмой век нашей эры существует скудный перечень записей о солнечных затмениях. Это сложная работа. Часто в записи не включаются детали, которые важны для современных исследований. Но исследователи смогли определить пять солнечных затмений по записям, которые ранее не анализировались.

"Хотя оригинальные свидетельства очевидцев этого периода в основном утрачены, цитаты, переводы и т.д., записанные более поздними поколениями, дают ценную информацию", - говорит Мурата.

"В дополнение к надежной информации о местоположении и времени, нам нужно было подтверждение тотальности затмения: дневная темнота до такой степени, что на небе появились звезды. Мы смогли определить вероятное время и местоположение пяти полных солнечных затмений с IV по VII век в регионе Восточного Средиземноморья - в 346, 418, 484, 601 и 693 годах н.э.".

Значения ΔT, которые команда смогла вывести из этих результатов, в основном совпадали с предыдущими оценками.

Однако были и некоторые сюрпризы. На основании отчета о затмении, произошедшем 19 июля 418 года н.э., исследователи определили место наблюдения за полнотой затмения как Константинополь.

Автор, историк Филосторгий, так описывает затмение: "Когда Феодосий [император Феодосий II] достиг отрочества, девятнадцатого июля, примерно в восьмом часу, Солнце было так полностью затмлено, что появились звезды".

Филосторгий жил в Константинополе примерно с 394 года до своей смерти в 439 году. Поэтому наиболее вероятно, что он наблюдал солнечное затмение оттуда. Предыдущая модель ΔT для этого времени поместила бы Константинополь за пределы пути тотальности затмения - поэтому запись позволила команде скорректировать ΔT для этого времени.

Другие записи также показывают небольшие корректировки.

"Наши новые ΔTданные заполняют значительный пробел и показывают, что ΔTмаржа для 5 века должна быть пересмотрена в сторону увеличения, а для 6 и 7 веков - в сторону уменьшения", - говорит Мурата.

Хотя эти изменения могут показаться незначительными, они имеют значительные последствия. Они накладывают более жесткие ограничения на изменчивость вращения Земли на столетних временных масштабах и могут послужить основой для будущих исследований других геофизических явлений, таких как моделирование недр планеты и долгосрочные изменения уровня моря.