Вселенная с нуля. От Большого взрыва до абсолютной пустоты - Жак Поль
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Принимая во внимание, что, когда Луна находится в своей первой четверти, Солнце, Земля и Луна образуют вершины прямоугольного треугольника, Аристарх определил, что расстояние Земля – Солнце в девятнадцать раз больше, чем расстояние Земля – Луна (на самом деле – в четыреста раз). Измерения Аристарха, несмотря на грубые ошибки, позволили ему впервые построить гелиоцентрическую систему мира. По его мнению, маленькие блуждающие звезды должны были бы вращаться вокруг больших. Он поставил Солнце в центр мироздания и описал два вида вращения Земли – вокруг своей оси и вокруг Солнца. Согласно этой гипотезе, звезды должны быть видимы с Земли под разными углами в зависимости от времени года. Аристарх пришел к выводу, что эта угловая разница – параллакс – существует на самом деле, но наблюдать ее невозможно из-за слишком большого расстояния, отделяющего нас от звезд. И на этот раз он был абсолютно прав!
В 240 году до нашей эры, по просьбе Птолемея III, Александрийскую библиотеку возглавил Эратосфен. Он изучал астрономию, математику, географию, и его вклад в астрономию был весьма значителен: таблицы затмений, каталог звезд из шестисот семидесяти пяти объектов, измерение наклона эклиптики к экватору…
Основной труд Эратосфена был посвящен измерению окружности Земли чисто геометрическими методами. Мыслитель знал, что в полдень, в день летнего солнцестояния, когда Солнце стоит в самой высокой точке, оно освещает дно очень глубокого колодца, вырытого в Сиене (сегодня это Асуан, на юге Египта); значит, Солнце находилось на одной вертикали с Сиеной. Эратосфен заметил, что в тот же день и в тот же час в Александрии у обелиска была небольшая тень; значит, Солнце не находилось на одной вертикали с Александрией.
Допустив, что Солнце все-таки достаточно далеко от Земли, чтобы его лучи можно было принять за параллельные, Эратосфен пришел к выводу, что именно сферическая форма Земли создает разницу между нулевым наклоном в Сиене и тем, что он измерил в Александрии (семь целых и две десятых градуса). С помощью простой тригонометрии и знания расстояния между городами, давно измеренного караванами (пять тысяч стадий), Эратосфен вычислил, что окружность Земли равна двумстам пятидесяти тысячам стадий. Египетская стадия равнялась примерно сто пятидесяти семи метрам, и, таким образом, окружность Земли по Эратосфену, вычисленная им за двести сорок лет до нашей эры, отличалась от современных данных менее, чем на два процента. Потрясающая точность для того времени!
Эратосфен создал также знаменитую карту мира древних греков – Ойкумену. Он точно так же, как столетием раньше Аристотель, полагал, что она представляет собой остров, окруженный океаном, на шарообразной Земле. Картография Ойкумены Птолемея, приведенная им в его «Географии»[3], более трех веков спустя, была вдохновлена трудами Эратосфена.
☛ СМ. ТАКЖЕ
Труды Гиппарха (–150).
«Альмагест» Птолемея (150)
Смерть Гипатии (415)
– 150
Труды Гиппарха
Гиппарх Никейский использовал данные наблюдений, собранные халдейскими астрономами для построения количественных моделей движения Луны и Солнца. Затмение из небесного знамения превратилось в объяснимый наукой феномен.
Гиппарх родился примерно в 190 году до нашей эры в Никее, в Вифинии (ныне это город Изник на западе Турции) и умер в возрасте семидесяти лет на острове Родос. Учился он в Александрийской школе, как и многие другие ученые, и совершил важнейшие открытия античных времен. Он стал первым греком, обобщившим данные наблюдений халдейских астрономов из Вавилонии, накопленные в течение предшествующих веков; он предложил точные модели движения Луны и Солнца. Гиппарх использовал еще одно важное достижение ученых Вавилона: для тригонометрических вычислений он использовал окружность, разделенную на триста шестьдесят частей. Ученый стал автором первой тригонометрической таблицы, которая позволила ему решать задачи с треугольниками. Благодаря этим таблицам и знаниям о движении Луны и Солнца он стал, несомненно, первым в истории ученым, создавшим надежную модель для предсказаний солнечных затмений.
Лунное затмение происходит, когда Земля выстраивается в одну линию с Солнцем и Луной, а солнечное – когда Луна оказывается между Солнцем и Землей. Если бы плоскость лунной орбиты вокруг Земли совпадала с земной орбитой вокруг Солнца, солнечные затмения происходили бы каждое новолуние. Но небольшой угол между плоскостями орбит (в пять градусов) является причиной того, что солнечное затмение происходит только тогда, когда Луна, выстроившись на одной линии с Солнцем, пересекает плоскость орбиты вращения Земли вокруг Солнца, названной «плоскостью эклиптики». По причине постоянного изменения расстояний между Землей и Солнцем и между Луной и Землей лунный диск кажется то больше солнечного (полное затмение), то меньше (кольцеобразные затмения).
Гиппарх был автором первого известного каталога звезд, но наибольшую известность ему принесло открытие прецессии равноденствий. Во время одного из лунных затмений, случившегося во время весеннего равноденствия, Гиппарх заметил, что расположение Луны относительно звезд сместилось по сравнению с аналогичным затмением, наблюдавшимся на сто пятьдесят лет раньше. Уже задолго до этого вавилонские астрономы, известные высокой точностью наблюдений, придавали большую важность точке равноденствия – точке на небе, в которой Солнце находится в день весеннего равноденствия. Она одновременно является и точкой пересечения эклиптики и небесного экватора. Но именно Гиппарх первый строго описал это явление, показав, что точка равноденствия смещается от года к году, точнее на один градус за семьдесят два года.
Это смещение – результат изменения направления оси вращения Земли – оси, соединяющей ее полюса. Под влиянием приливных сил, порождаемых Луной и Солнцем и действующих на земной шар, ось вращения планеты описывает конус, как юла. Это медленное движение земной оси увлекает за собой плоскость экватора и, соответственно, точку равноденствия, которая ежегодно смещается относительно прошлого положения. Из-за этого движения, названного прецессией равноденствий, точка равноденствия совершает полный ретроградный оборот по небесному своду за неполные двадцать шесть тысяч лет.
Небесные полюсы – точки на небесном своде, через которые проходит ось вращения Земли. Медленное движение этой оси влечет за собой смену положения полюсов относительно звезд, считавшихся неподвижно закрепленными на небесном своде. Таким образом, Северный полюс постепенно приближался к ярким звездам, как будто специально предназначенным для того, чтобы указывать на север. В наши дни эта роль досталась самой яркой звезде Малой Медведицы – Полярной.
Гиппарху, который поселился на острове Родос, приписывают также изобретение астролябии, прибора, позволяющего измерить высоту звезд над горизонтом. Конструкция астролябии основывалась на принципе стереографической проекции, которым мы тоже обязаны Гиппарху. Три столетия спустя греческий астроном Клавдий Птолемей предложил первые технические усовершенствования астролябии. Благодаря греческим и латинским источникам, содержащим описание инструмента, арабские астрономы смогли создать свои астролябии, содержавшие дальнейшие улучшения. И уже в конце Х века, познакомившись в Испании с многочисленными арабскими рукописями на эту тему, Герберт д’Ориллак, будущий Папа
