Жак Поль – Вселенная с нуля. От Большого взрыва до абсолютной пустоты (страница 26)

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 Сильвестр II, известный активным продвижением арабских цифр в христианском мире, вновь познакомил западный мир с астролябией.

☛ СМ. ТАКЖЕ

В Александрийской школе (–240)

«Альмагест» Птолемея (150)

Смерть Гипатии (415)

150

«Альмагест» Птолемея

В «Альмагесте» греческий астроном Клавдий Птолемей описал геоцентрическую систему, которая объясняла ретроградное движение планет с помощью теории эпициклов.

Клавдий Птолемей родился около 90 года в Птолемаиде, одном из трех греческих городов древнего Египта. Этот город располагался на месте нынешнего Эль-Манша и был основан Птолемеем I как столица Фиваиды, вместо Фив. Однако большую часть своей жизни Клавдий Птолемей провел в Александрии, изучая наследие Гиппарха, преданным последователем которого он был. Птолемей стал автором многочисленных трудов в весьма разных областях знаний: астрономии, астрологии, географии, математике, музыке и оптике. Два его труда сильно повлияли на исламское и европейское культурные сообщества. Это «География», единственный трактат античных времен, который дошел до нас полностью – в основном, благодаря его переводам на арабский, прославившим его под арабским именем «Аль-Маджести», то есть «Великолепный». В этом трактате Птолемей обобщил астрономические представления предыдущих восьми веков и выдвинул геоцентрическую модель мироздания, в которой блуждающие звезды вращались вокруг Земли, расположенной в центре Вселенной. Оставалось только объяснить периодическое ретроградное движение некоторых из этих звезд. Птолемей выдвинул гипотезу, что каждая планета описывает при движении еще и небольшую окружность, «эпицикл», центр же этой окружности в свою очередь вращается вокруг Земли по большой окружности, названной им «деферентом».

Птолемей не использовал идею Аристотеля, согласно которой звезды располагались на поверхности прозрачной сферы. Он считал, что «звезды движутся в совершенном флюиде, не оказывающем никакого сопротивления их движению». Мы не знаем, было ли это предвидение, близкое к понятию вакуума, собственной идеей Птолемея, однако он явно полагал, что деференты и эпициклы не имеют материальной природы. Некоторые историки науки допускают, что теорию эпициклов Птолемея породило именно желание сделать расчеты более удобными, а вовсе не вера в материальную реальность системы. Однако только труды Коперника и создание гелиоцентрической системы позволили понять, что внешние планеты движутся по своим орбитам медленнее, чем Земля по своей: наша планета просто их постоянно догоняет и перегоняет, создавая иллюзию их обратного движения.

☛ СМ. ТАКЖЕ

В Александрийской школе (–240)

Новые перспективы (1543)

415

Смерть Гипатии