– 150

Труды Гиппарха

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.

150

«Альмагест» Птолемея

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.