Солнечные часы, — с устройством которых читатель, без сомнения, знаком, — пригодны только в дневные часы. Между тем, надобность в определении времени без помощи часов, карманных или стенных, возникает иной раз и ночью, — в походе, например, или на экскурсии. Незаменимую услугу могут оказать в подобных случаях так называемые "звездные часы".
Если о солнечных часах знают вce, то звездные известны, кажется, одним лишь астрономам. Между тем, устройство этих часов несравненно проще, чем солнечных. В сущности, звездные часы никакого "устройства" и не имеют: они извечно устроены на небе; надо лишь научиться читать их показания. А для этого достаточно уметь находить на небе яркие звезды главных созвездий.
Циферблатом звездным часам служит само небо. В отличие от циферблата карманных и стенных часов, он не остается неподвижным, а сам вращается. Стрелка же звездных часов (здесь имеются не две, а только одна стрелка, показывающая часы) напротив, неподвижна. Это, конечно, не вносит большого осложнения: не все ли равно — стрелка ли обходит циферблат, или циферблат вращается под неподвижной стрелкой?
На вращающемся куполе звездного неба есть в каждом полушарии одна неподвижная точка — та, вокруг которой этот купол вращается: полюс мира. Близ этой точки в северном полушарии имеется, по счастью, довольно яркая звезда — последняя в хвосте Малой Медведицы. Звезда эта называется Полярной. Разыскание полюса в северном полушарии не составляет поэтому никакого труда. Найдя его, вы будете иметь одну опорную точку, отмечающую положение стрелки звездных часов. Другой опорной точкой является та, которая расположена отвесно над головой наблюдателя — зенит. Вообразите линию, проходящую по небу через зенит и Полярную звезду: эта дуга, называемая небесным меридианом данного места, и будет неподвижной стрелкой звездных часов. Особенность меридиана та, что он делит ровно пополам пути всех светил в их суточном движении по небу. Проходя через меридиан с востока на запад (астрономы говорят — "кульминируя"), светила занимают на небе самое высокое положение.
Чтобы без всяких приборов правильно наметить на небе положение меридиана, надо, глядя на Полярную звезду, держать голову возможно прямее, и, исходя из этого положения — медленно откинуть ее сначала назад, а потом наклонить вперед. При этих движениях головы взгляд ваш, обращенный вперед, начертит на небе меридиан, т.-е. "стрелку" звездных часов.
Итак, стрелка найдена, циферблат имеется. Как же пользоваться часами? Как читать их показания? Чтобы научиться этому, надо, прежде всего, поближе познакомиться с особенностями вращения небесного циферблата. Он совершает полный оборот не в 24 часа, а в 23 ч. 56 м.; такова продолжительность так называемых "звездных суток".
Звездные часы ежедневно уходят вперед примерно на 4 минуты по сравнению с местным гражданским временем. В течение месяца звездные часы обгоняют местные гражданские на 4 × 30 = 120 минут, т.-е. на 2 часа, а в течение года — на 24 часа. Значит, один раз в год показания обоих часов должны совпадать. Астрономы принимают за начало счета звездного времени момент весеннего равноденствия: полдень 21 марта считается нолем звездного времени. Значит, 21 апреля бывает по звездным часам на 2 часа больше, чем по гражданским; 21 мая — на 4 часа больше, 21 июня — на 6 час. больше, и т. д. Не трудно составить табличку разницы (приблизительной) между звездным и местным гражданским временем:
| 21 | марта........ | 0 | час. | 21 | сентября........ | 12 | час. |
| "" | апреля........ | 2 | "" | "" | октября........ | 14 | "" |
| "" | мая........ | 4 | "" | "" | ноября........ | 16 | "" |
| "" | июня........ | 6 | "" | "" | декабря........ | 18 | "" |
| "" | июля........ | 8 | "" | "" | января........ | 20 | "" |
| "" | августа........ | 10 | "" | "" | февраля........ | 22 | "" |
Разметить циферблат звездных часов всего удобнее 21 марта, когда показания их совпадают с показаниями гражданских. Если 21 марта заметить, в котором часу по гражданскому времени проходят через меридиан определенные яркие звезды, то тем самым будут намечены цифры на небесном циферблате. Если, например, мы установили, что 21 марта Сириус кульминирует около 7 часов, то значит, звезда эта отвечает цифре 7 звездного циферблата. Те звезды, которые к вечеру 21 марта окажутся уже по ту сторону меридиана, т.-е. уже кульминировали, можно подстеречь 21 сентября, — но тогда к замеченным моментам времени надо будет прибавить по 12 часов.
Таким способом получены следующие метки на звездном циферблате (значение их в большинстве случаев округлено):
| 0 часов | — | Альфа Андромеды. Бета Кассиопеи (передняя — в направлении суточного движения — звезда этого созвездия). |
| 1 час | — | Бета Андромеды (средняя звезда созвездия). |
| 2 часа | — | Гамма Андромеды (задняя звезда созвездия). |
| 3 часа | — | Альголь (бета Персея). Альфа Кита. |
| 3¾ часа | — | Плеяды. |
| 4½ часа | — | Альдебаран (альфа Тельца). |
| 5¼ часа | — | Ригель (бета Ориона). Капелла (альфа Возничего). |
| 5¾ часа | — | Бетейгейза (альфа Ориона). |
| 6¾ часа | — | Сириус (альфа Б. Пса). |
| 7½ часа | — | Кастор (альфа Близенцов). |
| 8 часов | — | Регул (альфа Льва). |
| 11 часов | — | Альфа Большой Медведицы. |
| 12 часов | — | Дельта Больщой Медведицы. |
| 13¾ часа | — | Зета Большой Медведицы. |
| 14¼ часа | — | Арктур (альфа Волопаса). |
| 15½ часа | — | Жемчужина (Гемма Сев. Венца). |
| 16½ часа | — | Антарес (альфа Скорпиона). |
| 18½ часа | — | Вега (альфа Лиры). |
| 19¾ часа | — | Атаир (альфа Орла). |
| 20½ часа | — | Денеб (альфа Лебедя). |
| 23 часа | — | Фомальгаут (альфа Ю. Рыбы). |
(Знакомые с геометрией звездного неба понимают, конечно, что приведенные числа — ни что иное, как "прямые восхождения" перечисленных звезд).
Пользуясь этим циферблатом, надо иметь в виду разницу между "международным" временем, по которому мы живем, и местным средним солнечным временем. На меридиане Ленинграда оба времени совпадают, потому что ленинградское среднее солнечное время есть "главное" время второго пояса. Но в Москве, например, разница составляет полчаса, и ее необходимо принимать в расчет.
После этих предварительных объяснений способ пользования звездными часами можно объяснить очень кратко — на двух примерах.
1. В окрестностях Ленинграда 15 мая "стрелка" звездных часов показывает на Арктур (т.-е. эта звезда в данный момент проходит через небесный меридиан). Который час?
Рассуждаем так. Если бы наблюдение сделано было 21 марта, Арктур проходил бы через меридиан через 14¼ часов после полудня,. т.-е. в 2¼ ч. ночи по местному среднему солнечному времени. За время с 21 марта по 15 мая, т.-е. за 54 дня, звездные часы ушли вперед, по сравнению с местными гражданскими на 4 × 54 = 216 минут. Значит, в момент наблюдения было не 2¼ ч. ночи, а меньше на 216 минут, или на 3½ часа. Другими словами, было без четверти 11.
2. В окрестностях Москвы 4 октября "стрелка" звездных часов показывала на Капеллу. Который час?
Расчет ведем, как и в предыдущем случае, но принимаем во внимание, что местное время Москвы опережает международное на полчаса. 21 марта Капелла, согласно нашей разметке, кульминирует в 5¼ часа пополудни. За 6 месяцев и 13 суток, протекшие с 21 марта до 4 октября, звездное время обогнало среднее солнечное на 12 час. 52 мин. (12¾ ч.). Значит 4 октября Капелла проходит через меридиан на 12¾ ч. раньше чем 5¼ часа, т.-е. в 4½ часа утра по среднему солнечному времени, или в 4 часа по международному. Итак, в момент наблюдения было 4 часа утра.