Небесный диск из Небры (Германия, XVII в. до н. э.)
Периодические изменения на небе известны с древнейших времён:
- Смена дня и ночи.
- Смена фаз луны.
- Смена времён года.
Древнейшими астрономическими изобретениями были гномон (шест для измерения высоты Солнца по длине тени) и календарь[3]. Позже появились угломерные инструменты различных систем.
Шумер и Вавилон
Шумеро-аккадское государство Вавилон существовало со II тыс. до н. э. по VI век до н. э.[8] (в последние десятилетия им правили халдеи, а в VI веке до н. э. страной завладела Персия).Жрецы-вавилоняне оставили множество астрономических таблиц[8]. Они же выделили основные созвездия и зодиак[8], ввели деление полного угла на 360°[9], развили тригонометрию[9].
Во II тыс. до н. э. у шумеров появился лунный календарь[8], усовершенствованный в I тыс. до н. э. Год состоял из 12 синодических месяцев — шесть по 29 дней и шесть по 30 дней, всего 354 дня[9]. Сначала для согласования с солнечным годом (продолжительность которого они определили в
дней) делали вставку 13-го месяца, но потом перестали это делать.[9]Обработав свои таблицы наблюдений, жрецы открыли многие законы движения планет, Луны и Солнца, смогли предсказывать затмения[9]. В 450 году до н. э. вавилоняне уже знали «метонов цикл» (235 месяцев с большой точностью совпадают с 19 солнечными годами)[9]. Впрочем, китайцы открыли его ещё раньше.
Вероятно, именно в Вавилоне появилась семидневная неделя (каждый день был посвящён одному из 7 светил).
Древний Египет
Разливы Нила происходят в начале лета, и как раз на это время приходится первый восход ярчайшей звезды неба — Сириуса, по-египетски называемого «Сотис». До этого момента Сириус не виден. Наверное, поэтому «сотический» календарь употреблялся в Египте наряду с гражданским. Сотический год — это период между двумя гелиактическими восходами Сириуса, то есть он совпадал с сидерическим годом, а гражданский год состоял из 12 месяцев по 30 дней плюс пять дополнительных суток, всего 365 дней[7].Недель сначала не было, месяц делился на 3 декады. Употреблялся в Египте и лунный календарь с метоновым циклом, согласованный с гражданским. Позже под влиянием Вавилона появилась семидневная неделя. Сутки делились на 24 часа, которые сначала были неравными (отдельно для светлого и тёмного времени суток), но в конце IV века до н. э. приобрели современный вид. В Египте, в отличие от Вавилона, использовалась десятичная система, но в сутках, кроме 10 светлых часов, они выделяли ещё по часу на переходные периоды, поэтому и получилось 12 часов; то же для тёмного времени суток[3].
Степень развития египетской математики и астрономии неясна. Документов на эту тему почти нет, но эллины высоко ценили египетских астрономов и учились у них.
Астрология появилась не в Египте[источник не указан 478 дней], но гадание по Луне и планетам использовалось там весьма широко.
Египетская система мира, по описанию Гераклида Понтийского (IV век до н. э.), была геоцентрической, но Меркурий и Венера обращаются вокруг Солнца (хотя вместе с ним — и вокруг Земли). Верхние планеты (которые можно наблюдать в противостоянии Солнцу) считались в Древнем Египте воплощениями бога Хора, нижние же планеты египтяне принимали за одну, не делая между ними различий[3]. Египтяне, делили небо на созвездия. Свидетельством этого могут служить упоминания в текстах, а также рисунки на потолках храмов и гробниц. Всего созвездий в Древнем Египте было известно 45. К примеру, упоминается созвездие Мес (видимо, Большая Медведица); созвездие АН в виде фигуры с головой сокола, пронзающей копьём созвездие Мес[3].
Древний Китай
Из стран Восточной Азии наибольшее развитие древняя астрономия в получила в Китае[10]. Уже во время легендарной династии Ся (конец III — начало II тыс. до н. э.) в Китае были две должности придворных астрономов. По легенде, в 2137 г. до н. э. были казнены астрономы Хо и Хи, не сумевшие предсказать затмение. Много астрономических сведений содержится в памятнике китайской литературы «Ши цзин» («Книга песен») (~VI век до н. э.)[11]. Примерно в это же время китайцы уточнили продолжительность солнечного года (365,25 дней)[10]. Соответственно небесный круг делили на 365,25 градусов или на 28 созвездий (по движению Луны)[10].Обсерватории появились в XII веке до н. э.[12]. Но гораздо раньше китайские астрологи прилежно регистрировали все необычные события на небе (затмения, кометы — «звёзды-метлы», метеорные потоки, новые звёзды). Первая запись о появлении кометы относится к 631 г. до н. э.[13], о лунном затмении — к 1137 г. до н. э., о солнечном — к 1328 году до н. э.[14], первый метеорный поток описан в 687 г. до н. э.[15][16]. Самое раннее однозначно идентифицируемое сообщение о комете Галлея датируется 240 г. до н. э. Возможно, что наблюдавшаяся комета 466 г. до н. э. также являются появлением кометы Галлея. Начиная с 87 г. до н. э. [13] отмечены все последующие появления. В 301 г. впервые замечены пятна на Солнце[11]; позже они регистрировались неоднократно.
Из других достижений китайской астрономии отметим правильное объяснение причины солнечных и лунных затмений, открытие неравномерности движения Луны[14], измерение сидерического периода сначала для Юпитера (12 лет, точное значение: 11.86), а с III века до н. э. — и для всех прочих планет, как сидерические, так и синодические, с хорошей точностью.
Календарей в Китае было множество[17]. К VI веку до н. э. был открыт метонов цикл и утвердился лунно-солнечный календарь[17]. Начало года — день зимнего солнцестояния, начало месяца — новолуние. Сутки делились на 12 часов (названия которых использовались и как названия месяцев) или на 100 частей[17].
Календарные реформы в Китае проводились постоянно. Годы объединялись в 60-летний цикл: каждый год посвящался одному из 12 животных (Зодиака) и одной из 5 стихий: вода, огонь, металл, дерево, земля[17]. Каждой стихии соответствовала одна из планет; имелась и шестая — первичная — стихия «ци» (эфир). Позже ци делили на несколько видов: инь-ци и ян-ци, и другие, согласовывая с учением Лао Цзы (VI век до н. э.)[17].
Индия
В V веке н. э. астроном и математик Ариабхата высказал догадку, что планеты вращаются вокруг своей оси. Он также правильно объяснил причины солнечных и лунных затмений и предсказал несколько предстоящих затмений. Его взгляды вызвали негодование правоверных индуистов, к которым присоединился даже Брахмагупта:[19]
Последователи Ариабхаты говорят, что Земля движется, а небо покоится. Но в их опровержение было сказано, что если бы это было так, то камни и деревья упали бы с Земли… Среди людей есть такие, которые думают, что затмения вызываются не Головой [дракона Раху]. Это абсурдное мнение, ибо это она вызывает затмения, и большинство жителей мира говорят, что именно она вызывает их. В Ведах, которые есть Слово Божие, из уст Брахмы говорится, что Голова вызывает затмения. Напротив того, Ариабхата, идя наперекор всем, из вражды к упомянутым священным словам утверждает, что затмение вызывается не Головой, а только Луной и тенью Земли… Эти авторы должны подчиниться большинству, ибо всё, что есть в Ведах — священно.Хотя после мусульманского завоевания (XI век) наука в Индии пришла в упадок, некоторые крупные научные достижения принадлежат в XII веке Бхаскара II.
Империя инков
Первостепенным небесным объектом считался Млечный Путь («Майю» — Река), на котором или вблизи которого расположены все более мелкие значимые объекты. Положения Майю в периоды, когда в результате вращения земли ось Млечного Пути максимально отклоняется в ту и в другую сторону от линии Север—Юг, отмечают границы, членящие мир на четыре сектора[21]. На земле примерно под тем же углом пересекаются две центральные улицы селения (и продолжающие их дороги) и оросительные каналы[22].
Инки знали различие между звёздами (кечуа Quyllur) и планетами (кечуа Hatun quyllur). Точно известно, что они наблюдали Венеру (Ч’аска), Юпитер (Пирва) и Сатурн (Хауча)[23], о наблюдении ими Меркурия и Марса достоверных сведений нет. Инкские названия планет дают основания полагать, что астрономам инков были известны Галилеевы спутники Юпитера и обусловленная атмосферой нечёткость краёв диска Венеры.
Измерения велись по размещенным на холмах и пригорках возле Куско столбам или камням: два на Восток от города, и два — на Запад. Через них выходило и садилось солнце, когда оно достигало Тропика Рака и Козерога. Два камня, по которым определялось начало зимы, назывались Пукуй-Суканка; два других, обозначавших начало лета, назывались Чирав(?)-Суканка[24].
У Хосе де Акосты упоминается о 12 столбах. Он их называет Succanga[25]. Антонио де ла Каланча приводит сведения о 8 столбах с восточной стороны и 8 столбах с западной[26].
Похоже, что уже в середине XVI века, после завоевания испанцами, эти столбы в Куско были заброшены и наблюдение за ними прекратилось или ослабевало.
Центральная Америка
Цивилизация майя (II—X век н. э.) придавала астрономическим знаниям очень большое значение, что доказывают многочисленные археологические раскопки на местах городов этой цивилизации[27]. Древние астрономы майя умели предсказывать затмения, и очень тщательно наблюдали за различными, наиболее хорошо видимыми астрономическими объектами, такими как Плеяды, Меркурий, Венера, Марс и [[Юпитер (планета)|Юпитер]][27]. Остатки городов и храмов-обсерваторий выглядят впечатляюще. К сожалению, сохранились только 4 рукописи разного возраста и тексты на стелах.Майя с большой точностью определили синодические периоды всех 5 планет (особо почиталась Венера), придумали очень точный календарь[27]. Месяц майя содержал 20 дней, а неделя — 13. Начало календарной эры отнесено к 5041738 году до н. э., хотя хронология своего народа велась с 3113 г. до н. э.[27]
Другие страны
Древняя Греция
Полюс мира в это время уже ушёл от Альфы Дракона, но ещё не придвинулся к Полярной[30]; может быть, поэтому в Одиссее ни разу не упоминается направление на север.
Пифагорейцы предложили пироцентрическую модель Вселенной, в которой звёзды, Солнце, Луна и шесть планет обращаются вокруг Центрального Огня (Гестии)[31]. Чтобы всего получилось священное число — десять — сфер, шестой планетой объявили Противоземлю (Антихтон)[31]. Как Солнце, так и Луна, по этой теории, светили отражённым светом Гестии. Это была первая математическая система мира — у остальных древних космогонистов работало скорее воображение, чем логика.
Расстояния между сферами светил у пифагорейцев соответствовали музыкальным интервалам в гамме; при вращении их звучит «музыка сфер», неслышимая нами. Пифагорейцы считали Землю шарообразной и вращающейся, отчего и происходит смена дня и ночи[31]. Впрочем, отдельные пифагорейцы (Аристарх Самосский и др.) придерживались гелиоцентрической системы[31]. У пифагорейцев возникло впервые и понятие эфира[32], но чаще всего этим словом обозначался воздух. Только Платон обособил эфир как отдельную стихию.
Платон, ученик Сократа, уже не сомневался в шарообразности Земли (даже Демокрит считал её диском). По Платону, Космос не вечен, так как всё, что ощущается, есть вещь, а вещи старятся и умирают. Более того, само Время родилось вместе с Космосом. Далеко идущие последствия имел призыв Платона к астрономам разложить неравномерные движения светил на «совершенные» движения по окружностям[33].
На этот призыв откликнулся Евдокс Книдский, учитель Архимеда и сам ученик египетских жрецов. В своих (не сохранившихся) сочинениях он изложил кинематическую схему движения планет с несколькими наложенными круговыми движениями, всего по 27 сферам[34]. Правда, согласие с наблюдениями для Марса было плохим. Дело в том, что орбита Марса заметно отличается от круговой, так что траектория и скорость движения планеты по небу меняются в широких пределах. Евдокс также составил звёздный каталог[35][36].
Аристотель, автор «Физики», тоже был учеником Платона. В его сочинениях было немало рациональных мыслей; он убедительно доказал, что Земля — шар, опираясь на форму тени Земли при лунных затмениях, оценил окружность Земли в 400 000 стадиев, или около 70 000 км — завышено почти вдвое, но для того времени точность неплохая. Но встречаются и множество ошибочных утверждений: разделение земных и небесных законов мира, отрицание пустоты и атомизма, четыре стихии как первоосновы материи плюс небесный эфир[37], противоречивая механика: «стрелу в полёте подталкивает воздух» — даже в Средневековье это нелепое положение высмеивалось (Филопон, Буридан). Метеоры он считал атмосферными явлениями, родственными молнии[38].
Концепции Аристотеля часть философов канонизировала ещё при его жизни, и в дальнейшем многие противоречащие им здравые идеи встречались враждебно — например, гелиоцентризм Аристарха Самосского. Аристарх впервые пытался также измерить расстояние до Солнца и Луны и их диаметры; для Солнца он ошибся на порядок (получилось, что диаметр Солнца в 250 раз больше земного), но до Аристарха все полагали, что Солнце меньше Земли. Именно поэтому он и решил, что в центре мира находится Солнце. Более точные измерения углового диаметра Солнца выполнил Архимед, в его пересказе нам и известны взгляды Аристарха, сочинения которого утрачены.
Эратосфен в 240 г. до н. э. довольно точно измерил длину земной окружности и наклон эклиптики к экватору (т.е наклон земной оси); он также предложил систему високосов, позже названную юлианским календарём.
С III века до н. э. греческая наука усвоила достижения вавилонян, в том числе — в астрономии и математике. Но греки пошли значительно дальше. Около 230 года до н. э. Аполлоний Пергский разработал новый метод представления неравномерного периодического движения через базовую окружность — деферент — и кружащуюся вокруг деферента вторичную окружность — эпицикл; само светило движется по эпициклу. В астрономию этот метод ввёл выдающийся астроном Гиппарх, работавший на Родосе.
Гиппарх открыл отличие тропического и сидерического годов, уточнил длину года (365,25 — 1/300 дней). Методика Аполлония позволила ему построить математическую теорию движения Солнца и Луны. Гиппарх ввёл понятия эксцентриситета орбиты, апогея и перигея, уточнил длительность синодического и сидерического лунных месяцев (с точностью до секунды), средние периоды обращения планет. По таблицам Гиппарха можно было предсказывать солнечные и лунные затмения с неслыханной для того времени точностью — до 1-2 часов. Кстати, именно он ввёл географические координаты — широту и долготу. Но главным результатом Гиппарха стало открытие смещения небесных координат — «предварения равноденствий». Изучив данные наблюдений за 169 лет, он нашёл, что положение Солнца в момент равноденствия сместилось на 2°, или на 47" в год (на самом деле — на 50,3").
В 134 году до н. э. в созвездии Скорпиона появилась новая яркая звезда. Чтобы облегчить слежение за изменениями на небе, Гиппарх составил каталог для 850 звёзд, разбив их на 6 классов по яркости.
46 год до н. э.: введён юлианский календарь, разработанный александрийским астрономом Созигеном по образцу египетского гражданского. Летоисчисление Рима велось от легендарного основания Рима — с 21 апреля 753 года до н. э.
Систему Гиппарха завершил великий александрийский астроном, математик, оптик и географ Клавдий Птолемей. Он значительно усовершенствовал сферическую тригонометрию, составил таблицу синусов (через 0,5°). Но главное его достижение — «Мегале синтаксис» (Большое построение); арабы превратили это название в «Аль Маджисти», отсюда позднейшее «Альмагест». Труд содержит фундаментальное изложение геоцентрической системы мира.
Будучи принципиально неверной, система Птолемея, тем не менее, позволяла с достаточной для того времени точностью предвычислять положения планет на небе и потому удовлетворяла, до известной степени, практическим запросам в течение многих веков.
Системой мира Птолемея завершается этап развития древнегреческой астрономии.
Распространение христианства и развитие феодализма в Средние века привели к потере интереса к естественным наукам, и развитие астрономии в Европе затормозилось на многие столетия.[39]
Следующий период развития астрономии связан с деятельностью учёных стран ислама — ал-Баттани, ал-Бируни, Абу-л-Хасана ибн Юниса, Насир ад-Дина ат-Туси, Улугбека и многих других.
Комментариев нет:
Отправить комментарий