Природа боится пустоты - Дмитрий Александрович Фёдоров

Звездный каталог Гиппарха. Продолжительность года. Прецессия

Если говорить о других астрономических достижениях Гиппарха, то величайшим из них, бесспорно, является звездный каталог, в котором указаны небесные координаты более 800 звезд. К этому моменту ученые Александрии уже полтора века вели точнейшие наблюдения и накопили немало данных, но когда в 134 году до нашей эры в созвездии Скорпиона вспыхнула новая звезда, Гиппарх понял, что необходимо детально описать надлунный мир, в котором, как оказалось, тоже возможны изменения. Положение и яркость каждой звезды требовалось тщательно зафиксировать, чтобы мудрецы будущего могли безошибочно определить, не появилось ли на небесах новое светило, не исчезло ли какое-либо из старых, не изменилась ли их светимость, не переместились ли они в другое место. Последний момент особо важен, поскольку Гиппарх, очевидно, допускал возможность движения отдельных звезд, что несовместимо с античным представлением об их жестком закреплении на особой сфере.

До недавнего времени считалось, что звездный каталог Гиппарха утерян (хотя и предполагалось, что Птолемей полностью скопировал его себе, добавив лишь некоторое число новых данных), однако в 2022 году часть текста удалось восстановить со средневековой христианской рукописи, которая была написана поверх смытого каталога.

Также Гиппарх определил продолжительность тропического (солнечного) года в 365+1/4-1/300 суток, что всего на 6 минут длиннее истинного значения (такого, каким оно было во II веке до нашей эры, поскольку эта величина постепенно меняется). Данный результат, вероятно, был получен исходя из промежутка времени между двумя летними солнцестояниями, одно из которых в 280 году до нашей эры наблюдал Аристарх (или его ученики) в Александрии, а другое — сам Гиппарх на Родосе в 135 году до нашей эры. Впрочем, вполне убедительна и такая версия, что Гиппарх просто подставил в метонов цикл (235 лунных месяцев равны 19 солнечным годам) продолжительность лунного месяца в 29 дней 31'50''08'''20'''' (в шестидесятеричной системе счисления), которую позаимствовал у вавилонских астрономов.

Одновременно с этим Гиппарх установил, что продолжительность сидерического года составляет 365+1/4+1/144 суток, то есть он на 14,8 минут длиннее тропического (эта величина очень близка к истине). Иными словами, когда Земля сделает полный оборот вокруг Солнца, наблюдатель увидит его, а также звезды в другом месте неба, и причиной этого явления является прецессия Земли.

На этом моменте следует остановиться подробнее. Измерения Гиппарха оказались столь точны, что он обратил внимание на одно незамеченное прежде явление. Небесная долгота (или прямое восхождение, то есть длина дуги небесного экватора от точки весеннего равноденствия до небесного меридиана, на котором находится наблюдаемый объект) звезды Спики — самой яркой в созвездии Девы — на целых 2° отличалась от той, которую полтора века назад зафиксировал александрийский астроном Тимохарис. При этом положение Спики относительно других звезд осталось прежним, а, значит, переместилось именно положение Солнца во время равноденствия. Предположение о собственном движении звезд пришлось отвергнуть, поскольку их широты за прошедшие века никак не поменялись, то есть смещение произошло строго вокруг земной оси (конечно, это могло означать как смещение Солнца, так и звездой сферы, либо их совместные движения, но для земного наблюдателя тут нет никакой разницы).

Несложно посчитать, что следовало из полученных данных: точка равноденствия смещается на 1° за 75 лет, а полный круг по зодиаку она совершает за 75·360 = 27 000 лет. Истинное значение составляет примерно 25 776 лет (1° примерно за 72 года), и можно лишь восхищаться тем, насколько точным оказался прогноз Гиппарха касательно события, которое занимает десятки тысяч лет. Впрочем, механизм данного явления был тогда совершенно непонятен, и оставался таковым до работ Исаака Ньютона. На самом же деле равноденствия происходят в те дни, когда отрезок Земля-Солнце перпендикулярен земной оси, но поскольку Земля полагалась неподвижной, то едва ли кто-нибудь в античности мог предположить, что земная ось медленно прецессирует, отчего ее направление постоянно изменяется, и равноденствие каждый раз наступает чуть раньше, чем в предшествующий год.

Любопытно также, что именно из-за прецессии точек равноденствия мореходам во времена Гиппарха приходилось определять направление на север приближенно по созвездиям Большой и Малой Медведицы, а не по Полярной звезде, поскольку она располагалась достаточно далеко от полюса мира. Две тысячи лет назад земная ось еще не была направлена на Полярную звезду, хотя и сейчас их совпадение, разумеется, не абсолютно, поскольку нет никакого закона природы, предписывающего какой-либо звезде совпадать с осями вращения планет.

Промежуточные итоги развития греческой астрономии

Со времен примерно соответствующих жизни Платона шарообразность Земли считалась общепризнанной среди всех образованных людей. Исключение составляли разве что последователи школы Эпикура, который отказался практически от всех достижений современной ему натурфилософии, причем в большинстве случаев это было вполне разумно, ибо астрономия была одной из немногих областей знания, где эллины сумели по-настоящему понять некоторые явления природы. Впрочем, знания о небе по большей части использовались для астрологических гаданий и составления гороскопов, так что эпикурейцы в любом случае потеряли немного.

Что же касается основной массы грамотного населения Средиземноморья, которое плохо разбиралось в астрономических премудростях, то для этих людей Земля по-прежнему оставалась плоской. Полагалось вполне достоверным, что в Индии, где Солнце встает, оно кажется в десять или даже в сто раз больше привычного размера. То же самое можно было якобы наблюдать и на западе от Гадеса (Кадиса), где происходили закаты. Опускаясь в океан, Луна и особенно Солнце заставляют воду кипеть, а твердый купол неба не позволяет ветру унести облака прочь в космос. Многие писатели и поэты описывали мир в таком или подобном свете, выдавая народные суеверия и фантазии за точную истину. Даже философы, хоть и приводили вслед за Аристотелем множество доказательств шарообразности Земли, но обычно пренебрегали самым весомым его аргументом о том, что падающая на Луну земная тень неизменно имеет идеально круглые края. Сложно сказать, в чем тут причина: в том, что последующие авторы не понимали данного объяснения (это странно, поскольку оно весьма очевидно), или не считали его убедительным, но в ход обычно шли любые иные доводы — от метафизических до религиозных.

Общий масштаб размеров нашей планеты тоже стал понятен достаточно рано. Аристотель без всяких ссылок на источник приводит длину экватора в 400 000 стадиев, а Архимед, видимо, опираясь на чьи-то ранние и неточные вычисления, снижает ее до 300 000 стадиев. Посидоний придерживался того же мнения, а Эратосфен с помощью достаточно точных расчетов уменьшил эту цифру до 252 000 стадиев. Хотя все эти результаты являются несколько завышенными, но они, тем не менее, давали довольно верное представление о