Roky jsou různé. Jsme zvyklí počítat 365 dní v roce, ale rok, který odpovídá změně ročních období (slunečních nebo tropických) od roku 2000, trvá o něco déle - 365, 2 421 897 dní. Pro pohodlí, dokonce i za Julia Caesara, jednou za čtyři roky v únoru začali vkládat další den. Bez toho by se roční období v kalendáři plazilo dozadu a přes 100 let se posunulo o 24–25 dní. Výsledkem je, že za pouhá čtyři století by se prosinec stal posledním letním měsícem od prvního zimního měsíce.
Díky reformě Julia Caesara se průměrná délka kalendářního roku zvýšila na 365,25 dne, což je mnohem blíže tropickému roku. Rozdíl 0, 00781 dní nebo 11, 2 minut se však postupně kumuloval: každých 128 let byl juliánský kalendář jeden den za cyklem střídání ročních období.
Jednoduše řečeno: juliánský kalendář více odpovídá přírodním cyklům, ale rok v průměru je o něco delší, než je nutné.
V roce 1582, kdy se směna rozrostla na deset dní, papež Řehoř XIII. Schválil reformu kalendáře. Výsledkem bylo, že „extra“přestupné roky byly za 400 let třikrát přeskočeny. Podle tohoto nového stylu je průměrná délka kalendářního roku přes 400 let 365 2425 dní, což se liší od tropického roku pouze o 27 s, a denní (86, 4 tisíce s) odchylka se hromadí pouze přes 3223 let.
Nový styl nebyl okamžitě přijat a ne všude. Například ruská pravoslavná církev stále slaví svátky podle juliánského kalendáře. Pokud se nic nezmění, pak se ve XXII. Století ortodoxní Vánoce „přesunou“na 8. ledna. Zdá se, že taková vzdálená změna nyní nestojí za pozornost. O to více je zarážející, že v 16. století nebyl problém kalendáře zavržen, ale brán a řešen natolik, že celý svět toto řešení používá dodnes. Lidé věděli, jak myslet na stupnici staletí!
Jednoduše řečeno: gregoriánský kalendář má o něco méně (3%) přestupných let než juliánský kalendář, takže se ještě více shoduje s přirozenými cykly, ale stále není dokonalý.
Úkoly pro potomky
Vezměme si příklad těchto reformátorů a uvidíme, kdy budeme potřebovat nové změny. Prvním bodem je 4800, asi 3200 let po gregoriánské reformě. Podle nového stylu by měl být letošní rok přestupný, stejně jako všechny roky, které jsou dělitelné 400. Ale jednou za 3200 let se musí toto pravidlo odchýlit, aby se kompenzovala nahromaděná odchylka. „Nejnovější“styl představí přestupné roky takto:
- je -li číslo roku dělitelné čtyřmi, pak se jedná o přestupný rok;
- ale pokud zároveň končí dvěma nulami, tak ne;
- ale pokud je zároveň dělitelné 400, pak je to skok;
- ale pokud je dělitelný 3200, tak ne.
Zde první pravidlo odpovídá juliánskému kalendáři, další dvě - gregoriánské reformě a čtvrté činí průměrnou délku kalendářního roku (přes 3200 let) rovnou 365 2421875 dnů. To se liší jen o 0,19 s od tropického roku a nyní bude denní korekce potřeba až po půl milionu let.
Jednoduše řečeno: aby byl kalendář přesnější, musíte každých 3200 let odebrat ještě jeden „extra“přestupný rok.
Mnohem dříve se však setkáme s vlivem účinků, kterých si v době papeže Řehoře ani nebyl vědom.
Až do 20. století používaly časové služby jako referenci období rotace Země kolem své osy. Ale už v 19. století se vědělo, že je nestálý. Jak se vrchol dříve nebo později zastaví, Země zpomalí, i když nezažije tření v podpěře (nemá oporu) a odporu vzduchu.
Hlavním důvodem zpomalení rotace planety jsou slapové síly. Gravitace měsíce vytváří na Zemi dva přílivové hrby. Když se mořská přílivová vlna pohybující se s Měsícem dostane na pobřeží, dodá jí to část hybnosti a Zemi trochu zpomalí. A tak dvakrát denně. Síla přílivu navíc působí na tloušťku planety, a proto kůra každý den stoupá a klesá o několik desítek centimetrů. Vnitřní tření hornin, které tyto pohyby doprovází, také spotřebovává energii rotace Země.
Nakonec planeta dodává energii samotnému Měsíci. Země se otáčí rychleji, než obíhá Měsíc. Z tohoto důvodu je přílivová vlna mírně před naším satelitem a táhne ji nejen dolů, ale také dopředu, to znamená, že zrychluje. A během zrychlování jde satelit na vyšší oběžnou dráhu - Měsíc se od nás vzdaluje asi o 3,3 cm za rok a rotace Země se podle toho zpomaluje.
Výsledkem je, že v důsledku měsíčních a v menší míře slunečních přílivů se doba rotace Země prodlužuje v průměru o 1,7 ms za století (odhady se pohybují od 1,4 do 2,3 ms, v závislosti na počtu staletí, během nichž se provádí průměrování). Tato hodnota se zdá být zanedbatelná, ale pouze pokud nebereme v úvahu, že je přidána ke každé revoluci Země. Pokud porovnáme rotaci Země v naší době a před 100 lety, pak nyní Země zaostává asi o 0,6 s za rok.
Toto sekulární zpomalení rotace Země je překryto srovnatelnou velikostí a někdy i významnějšími periodickými a nepravidelnými výkyvy. Jejich příčinami jsou sezónní cirkulace atmosféry a přerozdělování vodních mas, zemětřesení a sopečné erupce, tání ledovců a následné pozvednutí zemské kůry, změny sluneční aktivity a procesy v hlubokém nitru Země.
Aby bylo možné sladit astronomický čas, určený rotací Země, s nejpřesnějšími hodinami, které máme k dispozici - atomovými, Mezinárodní služba pro rotaci Země někdy vloží do účtu času „skok“sekundy (sekunda koordinace). Toto rozhodnutí se provádí „v manuálním režimu“podle aktuálních údajů. Druhý z koordinace se přidá buď 31. prosince těsně před novoroční půlnocí, a poté by měly správné hodiny ukazovat 23:59:60, nebo současně 30. června. To bylo naposledy provedeno v prosinci 2016.
Jednoduše řečeno: Země se otáčí kolem své osy proměnlivou rychlostí, takže někdy musíte k času přidat vteřinu; v průměru se to dělá o něco častěji než každé dva roky.
Za miliony let …
A přesto po dlouhou dobu délka dne neustále roste. Za zhruba 35 tisíc let se prodlouží zhruba o půl sekundy, z čehož se během 400 let přidá celý den - potřeba skokových 400 let zmizí. Z našeho „nejnovějšího“kalendáře budete muset přejít na zjednodušenou gregoriánštinu, to znamená, že všechny roky budou přestupné, jejichž číslo je dělitelné čtyřmi a nekončí dvěma nulami. Navíc se to může stát ještě dříve, protože spolu s prodloužením dne v naší epochě (o interval ± 10 tisíc let) se také zkrátí doba trvání tropického roku - asi o půl sekundy za století. Pokud bude tento trend pokračovat, bude nutné zjednodušený kalendář přepnout za pouhých 15–20 tisíc let.
Jednoduše řečeno: den se prodlužuje a tropický („přirozený“) rok je naopak kratší, takže za desítky tisíc let bude každý čtvrtý rok přestupný, kromě jednoho na samém konci roku. století.
Asi po půl milionu let budou přestupné roky potřeba pouze jednou za pět let a do té doby se den prodlouží o 5–10 s. Konečně, asi za 2–4 miliony let, potřeba přestupných let úplně zmizí: revoluce kolem Slunce bude trvat přesně 365 dní. Je pravda, že tyto dny budou téměř o minutu delší než ty moderní. Naposledy se taková celočíselná náhoda odehrála asi před 10 miliony let, kdy byl den o tři minuty kratší a za rok jich bylo 366.
Jednoduše řečeno: den se ještě prodlouží a tropický („přirozený“) rok bude kratší, proto po stovkách tisíc let bude potřeba přestupný rok jednou za pět, ne za čtyři roky; za několik milionů let přestupné roky nebudou vůbec potřeba.
Bohužel v časových intervalech desítek milionů let a více není možné předpovědět změny v délce roku, protože není možné přesně vypočítat pohyb všech planet ve sluneční soustavě a jejich vzájemné gravitační poruchy (jiné faktory, například pokles hmotnosti Slunce, hrají nevýznamnou roli). Při absenci přesných modelů se obecně uznává, že rok nezaznamenává významné změny ve velkých časových intervalech, jinak by byl patrný ve skalách - análech dřívějších dob.
Otázka rychlosti, s jakou se rotace Země ve vzdálené minulosti zpomalila, zatímco neexistuje ani přesná odpověď, výzkum pokračuje. To do značné míry závisí na vývoji systému Země-Měsíc. V minulosti byl Měsíc blíže, což znamená, že příliv a odliv byly silnější.
Podle jednoho nedávného odhadu se za posledních 1,5 miliardy let rok snížil zhruba o 100 dní, což znamená, že pokud by dinosauři používali kalendář, museli by přestupné roky zadávat a rušit desetkrát. Budeme to mít také, pokud budeme žít na Zemi po srovnatelnou dobu.