История астрономии отличается от истории других естественных наук прежде всего
своей особой древностью. В далеком прошлом, когда из практических навыков,
накопленных в повседневной жизни и деятельности, еще не сформировалось
никаких систематических знаний по физике и химии, астрономия уже была
высокоразвитой наукой.
На протяжении всех этих столетий учение о звездах было существенной частью
философско-религиозного мировоззрения, являвшегося отражением
общественной жизни. История астрономии явилась развитием того представления,
которое человечество составило себе о мире.

Астрономия в Древнем Китае
Древнейший период развития китайской цивилизации относится ко времени царств Шан и Чжоу.
Потребности повседневной жизни, развитие земледелия, ремесла побуждали древних китайцев
изучать явления природы и накапливать первичные научные знания. Подобные знания, в частности,
математические и астрономические, уже существовали в период Шан (Инь). Об этом
свидетельствуют как литературные памятники, так и надписи на костях. Предания, вошедшие в «Шу
цзин», рассказывают о том, что уже в древнейшие времена было известно деление года на
четыре сезона. Путем постоянных наблюдений китайские астрономы установили, что картина
звездного неба, если ее наблюдать изо дня в день в одно и то же время суток, меняется. Они
подметили закономерность в появлении на небесном своде определенных звезд и созвездий и
временем наступления того или иного сельскохозяйственного
сезона года. В 104 г. до н. э. в Китае была созвана обширная
конференция астрономов, посвященная вопросу улучшения
действовавшей в то время календарной системы «Чжуань-сюй
ли. После оживленной дискуссии на конференции была
принята официальная календарная система «Тайчу ли»,
названная так в честь императора Тай-чу.

Астрономия в Древнем Египте
Египетскую астрономию создала необходимость вычислять периоды разлива Нила. Год
исчислялся по звезде Сириус, утреннее появление которой после
временной невидимости совпадало с ежегодным наступлением
половодья. Большим достижением древних египтян было составление довольно точного календаря. Год состоял из 3 сезонов, каждый
сезон – из 4 месяцев, каждый месяц – из 30 дней (трех декад по 10
дней). К последнему месяцу прибавляли 5 добавочных дней, что
позволяло совмещать календарный и астрономический год (365
дней). Начало года совпадало с подъемом воды в Ниле, то есть с
19 июля, днем восхода самой яркой звезды – Сириуса. Сутки делили на 24 часа, хотя величина часа была не одинаковой, как сейчас,
а колебалась, в зависимости от времени года (летом дневные
часы были длинными, ночные – короткими, зимой – наоборот).
Египтяне хорошо изучили видимое простым глазом звездное небо,
они различали неподвижные звезды и блуждающие планеты.
Звезды были объединены в созвездия и получили имена тех животных, контуры которых, по мнению жрецов, они напоминали («бык»,
«скорпион», «крокодил» и др.).

Астрономия в Древней Индии
Сведения по астрономии можно найти в имеющей религиознофилософское направление ведической литературе, относящейся ко
II–I тысячелетию до н.э. Там содержатся, в частности, сведения о
солнечных затмениях, интеркаляциях с помощью тринадцатого
месяца, список накшатр – лунных стоянок; наконец,
космогонические гимны, посвященные богине Земли, прославление
Солнца, олицетворение времени как начальной мощи, также имеют
определенное отношение к астрономии. Сведения о планетах
упоминаются в тех разделах ведической литературы, которые
посвящены астрологии. Семь адитья, упомянутые в «Ригведе», можно
трактовать как Солнце, Луну и пять известных в древности планет –
Марс, Меркурий, Юпитер, Венера, Сатурн. В отличие от вавилонских
и древнекитайских астрономов, ученые Индии практически не
интересовались изучением звезд как таковых и не составляли
звездных каталогов. Их интерес к звездам в основном
сосредотачивался на тех созвездиях, которые лежали н эклиптике или
вблизи нее. Выбором подходящих звезд и созвездий они смогли
получить звездную систему для обозначения пути Солнца и Луны. Эта
система среди индийцев получила название «системы накшатры»,
среди китайцев – «системы сю», среди арабов – «системы
маназилей». Следующие сведения по индийской астрономии
относятся к первым векам нашей эры.

Астрономия в Древней Греции
Астрономические знания, накопленные в Египте и Вавилоне заимствовали
древние греки. В VI в. до н. э. греческий философ Гераклит высказал
мысль, что Вселенная всегда была, есть и будет, что в ней нет ничего
неизменного – все движется, изменяется, развивается. В конце VI в. до н. э.
Пифагор впервые высказал предположение, что Земля имеет форму
шара. Позднее, в IV в. до н. э. Аристотель при помощи остроумных
соображений доказал шарообразность Земли. Живший в III в. до н. э.
Аристарх Самосский полагал, что Земля обращается вокруг Солнца.
Расстояние от Земли до Солнца он определил в 600 диаметров Земли (в 20
раз меньше действительного). Однако это расстояние Аристарх считал
ничтожным по сравнению с расстоянием от Земли до звезд. В конце IV в. до
н. э. после походов и завоеваний Александра Македонского греческая
культура проникла во все страны Ближнего Востока. Возникший в Египте
город Александрия стал крупнейшим культурным центром. Во II в. до н. э.
великий александрийский астроном Гиппарх, используя уже накопленные
наблюдения, составил каталог более, чем 1000 звезд с довольно точным
определением их положения на небе. Во II в. до н. э. александрийский
астроном Птолемей выдвинул свою систему мира, позднее названной
геоцентрической: неподвижная Земля в ней была расположена в центре
Вселенной.

Астрономия в Древнем Вавилоне
Вавилонская культура – одна из древнейших культур на земном шаре – восходит своими корнями к IV
тысячелетию до н. э. Древнейшими очагами этой культуры были города Шумера и Аккада, а также Элама,
издавна связанного с Двуречьем. Вавилонская культура оказала большое влияние на развитие древних народов
Передней Азии и античного мира. Одним из наиболее значительных достижений шумерийского народа было
изобретение письменности, появившейся в середине IV тысячелетия до н.э. Именно письменность позволила
установить связь не только между современниками, но даже между людьми различных поколений, а также
передать потомству важнейшие достижения культуры. О значительном развитии астрономии говорят данные,
фиксирующие моменты восхода, захода и кульминации различных звезд, а также умение вычислять промежутки
времени, их разделяющие. В VIII–VI вв. вавилонские жрецы и астрономы накопили большое количество знаний,
имели представление о процессии (предварения равноденствий) и даже предсказывали затмения. Некоторые
наблюдения и знания в области астрономии позволили построить особый календарь, отчасти основанный на
лунных фазах. Основными календарными единицами счета времени были сутки, лунный месяц и год. Сутки
делились на три стража ночи и три стража дня. Одновременно с этим сутки делились на 12 часов, а час – на 30
минут, что соответствует шестеричной системе счисления, лежавшей в основе вавилонской математики,
астрономии и календаря. Очевидно, и в календаре отразилось стремление разделить сутки, год и круг на 12
больших и 360 малых частей.

Астрономия Древней Греции - астрономические познания и взгляды тех людей, которые писали на древнегреческом языке, независимо от географического региона: сама Эллада , эллинизированные монархии Востока, Рим или ранняя Византия . Древнегреческая астрономия является одним из важнейших этапов развития не только астрономии как таковой, но и науки вообще. В трудах древнегреческих учёных находятся истоки многих идей, лежащих в основании науки Нового времени. Между современной и древнегреческой астрономией существует отношение преемственности, в то время как наука других древних цивилизаций оказала влияние на современную только при посредничестве греков.

Научный метод древнегреческой астрономии

Главным достижением астрономии древних греков следует считать геометризацию Вселенной, что включает в себя не только систематическое использование геометрических конструкций для представления небесных явлений, но и строгое логическое доказательство утверждений по образцу евклидовой геометрии.

Доминирующей методологией в античной астрономии была идеология «спасения явлений»: необходимо найти такую комбинацию равномерных круговых движений, с помощью которых может быть смоделирована любая неравномерность видимого движения светил. «Спасение явлений» мыслилось греками как чисто математическая задача, и не предполагалось, что найденная комбинация равномерных круговых движений имеет какое-либо отношение к физической реальности. Задачей физики считался поиск ответа на вопрос «Почему?», то есть установление истинной природы небесных объектов и причин их движений исходя из рассмотрения их субстанции и действующих во Вселенной сил; применение математики при этом не считалось необходимым.

Периодизация

Историю древнегреческой астрономии можно условно разделить на четыре периода, ассоциируемых с различными этапами развития античного общества:

• Донаучный период (до VI века до н. э.): становление полисной структуры в Элладе;
• Классический период (VI-IV века до н. э.): рассвет древнегреческого полиса ;
• Эллинистический период (III-II века до н. э.): рассвет крупных монархических держав, возникших на обломках империи Александра Македонского ; с точки зрения науки особую роль играет птолемеевский Египет со столицей в Александрии ;
• Период упадка (I век до н. э. - I век н. э.), ассоциируемый с постепенным угасанием эллинистических держав и усилением влияния Рима ;
• Имперский период (II-V века н. э.): объединение всего Средиземноморья, включая Грецию и Египет, под властью Римской империи .

Эта периодизация является достаточно схематичной. В ряде случаев трудно установить принадлежность того или иного достижения к тому или иному периоду. Так, хотя общий характер астрономии и науки вообще в классический и эллинистический период выглядит достаточно различным, в целом развитие в VI-II веках до н. э. представляется более-менее непрерывным. С другой стороны, ряд достижений науки последнего, имперского периода (особенно в области астрономического приборостроения и, возможно, теории) являются ни чем иным, как повторением успехов, достигнутых астрономами эллинистической эпохи.

Донаучный период (до VI века до н. э.)

Представление об астрономических познаниях греков этого периода дают поэмы Гомера и Гесиода : там упоминается ряд звёзд и созвездий, приводятся практические советы по использованию небесных светил для навигации и для определения сезонов года. Космологические представления этого периода целиком заимствовались из мифов : Земля считается плоской, а небосвод - твёрдой чашей, опирающейся на Землю.

Вместе с тем, согласно мнению некоторых историков науки, членам одного из эллинских религиозно-философских союзов того времени (орфикам) были известны и некоторые специальные астрономические понятия (например, представления о некоторых небесных кругах) . С этим мнением, однако, не согласно большинство исследователей.

Классический период (с VI - по IV век до н. э.)

Главными действующими лицами этого периода являются философы, интуитивно нащупывающие то, что впоследствии будет названо научным методом познания. Одновременно проводятся первые специализированные астрономические наблюдения, развивается теория и практика календаря; в основу астрономии впервые полагается геометрия, вводится ряд абстрактных понятий математической астрономии; делаются попытки отыскать в движении светил физические закономерности. Получили научное объяснение ряд астрономических явлений, доказана шарообразность Земли. Вместе с тем, связь между астрономическим наблюдениями и теорией ещё недостаточно прочна, слишком велика доля спекуляций, основанных на сугубо эстетических соображениях.

Источники

До нас дошли только два специализированных астрономических труда этого периода, трактаты О вращающейся сфере и О восходе и заходе звёзд Автолика из Питаны - учебники по сферической астрономии, написанные в самом конце этого периода, около 310 года до н. э. К ним примыкает также поэма Феномены Арата из Сол (написанная, впрочем, в первой половине III века до н. э.), где содержится описание древнегреческих созвездий (поэтическое переложение не дошедших до нас трудов Евдокса Книдского (IV век до н. э.) .

Вопросы астрономического характера часто затрагиваются в трудах древнегреческих философов: некоторых диалогах Платона (особенно Тимей , а также Государство , Федон , Законы , Послезаконие ), трактатах Аристотеля (особенно О Небе , а также Метеорологика , Физика , Метафизика ). Труды философов более раннего времени (досократиков) до нас дошли только в очень отрывочном виде через вторые, а то и третьи руки.

Философский фундамент астрономии

В этот период выработались два принципиально различных философских подхода в науке вообще и астрономии в частности. Первый из них зародился в Ионии и поэтому может быть назван ионийским. Для него характерны попытки найти материальную первооснову бытия, изменением которой философы надеялись объяснить все многообразие природы. В движении небесных тел эти философы пытались увидеть проявления тех же сил, что действуют и на Земле. Первоначально ионийское направление было представлено философами города Милета Фалесом , Анаксимандром и Анаксименом . Этот подход нашёл своих сторонников и в других частях Эллады. К числу ионийцев относится Анаксагор из Клазомен, значительную часть жизни проведший в Афинах , в значительной мере уроженец Сицилии Эмпедокл из Акраганта . Своей вершины ионийский подход достиг в трудах античных атомистов: Левкиппа (родом, возможно, также из Милета) и Демокрита из Абдер, явившихся предтечами механистической философии.

Стремление дать причинное объяснение явлений природы было сильной стороной ионийцев. В настоящем состоянии мира они увидели результат эволюции под действием физических сил без привлечения мифических богов и чудовищ. Они были первыми, кого назвали физиками. Однако недостатком учений ионийских натурфилософов была попытка создать физику без математики. Ионийцы не увидели геометрическую основу Космоса.

Второе направление ранней греческой философии можно назвать италийским, поскольку оно получило первоначальное развитие в греческих колониях италийского полуострова. Его основоположник Пифагор основал знаменитый религиозно-философский союз, представители которого, в отличие от ионийцев, видели основу мира в математической гармонии, точнее, в гармонии чисел, стремясь при этом к единению науки и религии. Небесные светила они считали богами. Это обосновывалось следующим образом: боги - это совершенный разум, для них характерен наиболее совершенный вид движения; таковым является движение по окружности, поскольку оно вечное, не имеет ни начала, ни конца и все время переходит само в себя. Как показывают астрономические наблюдения, небесные тела движутся по окружностям, следовательно, они являются богами. Наследником пифагорейцев был великий афинский философ Платон , который полагал весь Космос созданным идеальным божеством по своему образу и подобию. Хотя пифагорейцы и Платон верили в божественность небесных светил, для них не была характерна вера в астрологию: известен крайне скептический отзыв о ней Евдокса , ученика Платона и последователя философии пифагорейцев.

Стремление поисков математических закономерностей в природе было сильной стороной италийцев. Характерная для италийцев страсть к идеальным геометрическим фигурам позволила им первыми предположить, что Земля и небесные тела имеют форму шара и открыть дорогу к приложению математических методов к познанию природы. Однако полагая небесные тела божествами, они практически полностью изгнали с небес физические силы.

Файл:Stagirit world colour.gif

Структура Вселенной по Аристотелю. Цифрами обозначены сферы: земли (1), воды (2), воздуха (3), огня (4), эфира (5), Перводвигатель (6). Масштаб не соблюдён

Сильные стороны этих двух исследовательских программ, ионийской и пифагорейской, дополняли друг друга. Попытку их синтеза предпринял Аристотель из Стагира. Важнейшим принципом основанной им школы, Ликея , было наблюдение за природой. В значительной степени Аристотелю мы обязаны важнейшим требованием к научной теории: теория должна быть логичной, согласной сама с собой, и вместе с тем она должна соответствовать данным наблюдений. Однако аристотелев синтез ионийского и италийского оказался в значительной мере неудачным. Аристотель как бы рассёк Вселенную по вертикали. Верхняя часть, надлунный мир, в целом соответствовал пифагорейско-платоновскому идеалу совершенной гармонии. Хотя Аристотель не называл небесные светила богами, он полагал их имеющими божественную природу, будучи состоящими из совершенной материи - эфира , для которого характерен наиболее совершенный вид движения - вечное неизменное движение по кругу. Теория подлунного мира, наоборот, напоминает построения философов-ионийцев (доатомистического периода) с их отказом от применения математики к поискам природных закономерностей. Для подлунного мира было характерно движение по вертикальным прямым линиям; такое движение должно иметь начало и конец, что соответствует бренности всего земного.

Практическая астрономия

До нас дошла только фрагментарная информация о методах и результатах наблюдений астрономов классического периода. Исходя из доступных источников, можно предположить, что одним из основных объектов их внимания являлись восходы звёзд, поскольку результаты таких наблюдений можно было использовать для определения времени ночью. Трактат с данными таких наблюдений составил Евдокс Книдский (вторая половина IV века до н. э.); поэт Арат облёк трактат Евдокса в поэтическую форму.

Для исчисления времени днём, по всей видимости, часто использовались солнечные часы . Сначала были изобретены сферические солнечные часы, как наиболее простые. Усовершенствований конструкции солнечных часов также приписывалось Евдокс . Вероятно, это было изобретение одной из разновидностей плоских солнечных часов.

Философы-ионийцы полагали, что движением небесных светил управляют силы, аналогичные тем, что действуют в земном масштабе. Так, Эмпедокл , Анаксагор , Демокрит полагали, что небесные тела не падают на Землю, поскольку их удерживает центробежная сила . Италийцы (пифагорейцы и Платон) считали, что светила, будучи богами, движутся сами по себе, как живые существа. Аристотель полагал, что небесные тела переносятся в своём движении твёрдыми небесными сферам, к которым они прикреплены.

Среди философов были значительные разногласия насчёт того, что находится вне Космоса. Некоторые философы считали, что там располагается бесконечное пустое пространство; по мнению Аристотеля , вне Космоса нет ничего, даже пространства; атомисты Левкипп , Демокрит и их сторонники полагали, что за нашим миром (ограниченным сферой неподвижных звёзд) находятся другие миры. Наиболее близкими к современным были взгляды Гераклида Понтийского , согласно которому неподвижные звёзды - это и есть другие миры, располагающиеся в бесконечном пространстве.

Объяснение астрономических явлений и природы небесных тел

Классический период характеризуется широким распространением спекуляций о природе небесных тел. Анаксагор из Клазомен (V век до н. э.) первым предположил, что Луна светит отражённым светом Солнца и на этой основе впервые в истории дал правильное объяснение природы лунных фаз и солнечных и лунных затмений. Солнце Анаксагор считал гигантским камнем (величиной с Пелопонесс), раскалённым за счёт трения о воздух (за что философ чуть было не подвергся смертной казни, поскольку эта гипотеза была сочтена противоречащей государственной религии). Эмпедокл полагал Солнце не самостоятельным объектом, а отражением на небосводе Земли, освящённой небесным огнём. Пифагореец Филолай полагал, что Солнце является прозрачным сферическим телом, светящееся потому, что она преломляет свет небесного огня; то, что мы видим в качестве дневного светила, это изображение, получающееся в атмосфере Земли. Некоторые философы (Парменид , Эмпедокл) полагали, что яркость дневного неба обусловлена тем, что небосвод состоит из двух полусфер, светлой и тёмной, период обращений которых вокруг Земли составляет сутки, как и период обращения Солнца.

Большое внимание греческих учёных привлекали кометы . Пифагорейцы считали их разновидностью планет. Эти мнения были отвергнуты Аристотелем , который считал кометы (как и метеоры) воспламенением воздуха в верхней части подлунного мира. Причина этих воспламенений заключается в неоднородности окружающего Землю воздуха, наличия в нём легко воспламеняющихся включений, которые вспыхивают из-за передачи тепла от вращающегося над подлунным миром эфира. По мнению Аристотеля, ту же природу имеет и Млечный Путь ; вся разница в том, что в случае комет и метеоров свечение возникает из-за нагрева воздуха одной конкретной звездой, в то время как Млечный Путь возникает из-за нагрева воздуха всей надлунной областью. Некоторые пифагорейцы вместе с Энопидом Хиосским считали Млечный Путь выжженной траекторией, по которому некогда обращалось Солнце. Анаксагор полагал Млечный Путь кажущимся скоплением звёзд, находящимся в том месте, где на небосвод падает земная тень. Совершенно правильную точку зрения высказал Демокрит , который полагал, что Млечный Путь - это совместное свечение многих расположенных рядом звёзд.

Математическая астрономия

Главным достижением математической астрономии рассматриваемого периода является концепция небесной сферы . Вероятно, изначально это было чисто умозрительное представление, основанное на соображениях эстетики. Однако позднее было осознано, что явления восхода и захода светил, их кульминации действительно происходят таким образом, будто бы звезды были жёстко скреплены со сферическим небосводом, вращающимся вокруг наклонённой к земной поверхности оси. Таким образом естественно объяснялись основные особенности движений звёзд: каждая звезда всегда восходит в одной и той же точке горизонта, разные звезды за одно и то же время проходят по небу разные дуги, причём чем ближе звезда к полюсу мира, тем меньшую дугу она проходит за одно и то же время. Необходимым этапом работы по созданию этой теории должно было стать осознание того, что размер Земли неизмеримо мал по сравнению с размером небесной сферы, что давало возможность пренебрегать суточными параллаксами звёзд. До нас не дошли имена людей, совершивших эту важнейшую интеллектуальную революцию; скорее всего, они принадлежали к пифагорейской школе. Наиболее раннее дошедшие до нас руководство по сферической астрономии принадлежат Автолику из Питаны (около 310 г. до н. э.). Там доказано, в частности, что точки вращающейся сферы, не лежащие на её оси, при равномерном вращении описывают параллельные круги, перпендикулярные оси, причём за равное время все точки поверхности описывают подобные дуги.

Другим важнейшим достижением математической астрономии классической Греции является введение представления об эклиптике - большом круге, наклонённым по отношению к небесному экватору, по которому совершает своё движение среди звёзд Солнце. Вероятно, это представление было введено знаменитым геометром Энопидом Хиосским, который также сделал и первую попытку измерения наклона эклиптики к экватору (24°).

В основу геометрических теорий движения небесных тел древнегреческие астрономы положили следующий принцип: движение каждой планеты, Солнца и Луны является комбинацией равномерных круговых движений. Этот принцип, предложенный Платоном или ещё пифагорейцами , исходит из представления о небесных телах как о божествах, которым может быть присущ только самый совершенный вид движения - равномерное движение по окружности. Как считается, первую теорию движения небесных тел, основанной на этом принципе, предложил Евдокс Книдский . Это была теория гомоцентрических сфер - разновидность геоцентрической системы мира, в которой небесные тела считаются жёстко прикреплёнными к комбинации скреплённых между собой жёстких сфер с общим центром. Усовершенствованием этой теории занимался Каллипп из Кизика , а Аристотель положил её в основу своей космологической системы. Теория гомоцентрических сфер была впоследствии оставлена, так предполагает неизменность расстояний от светил до Земли (каждое из светил движется по сфере, центр которой совпадает с центром Земли). Однако к концу классического периода уже было накоплено значительное количество свидетельств, что расстояния небесных тел от Земли на самом деле меняются: значительные изменения блеска некоторых планет, непостоянство углового диаметра Луны, наличие наряду с полными и кольцеобразных солнечных затмений.

Файл:Eudoxus planets3.PNG

Система из четырёх концентрических сфер, использовавшаяся для моделирования движения планет в теории Евдокса. Цифрами обозначены сферы, отвечавшие за суточное вращение небосвода (1), за движение вдоль эклиптики (2), за попятные движения планеты (3 и 4). T - Земля, пунктирная линия изображает эклиптику (экватор второй сферы).

Эллинистический период (III-II века до н. э.)

Важнейшую организующую роль в науке этого периода играет Александрийская библиотека и Мусейон. Хотя в начале эллинистического периода возникли две новые философские школы, стоиков и эпикурейцев , научная астрономия уже достигла уровня, который позволил ей развиваться практически не испытывая влияния со стороны тех или иных философских доктрин (не исключено, однако, что религиозные предрассудки, увязанные с философией стоицизма, оказали негативное влияние на распространение гелиоцентрической системы: см. ниже пример Клеанфа).

Астрономия становится точной наукой. Важнейшими задачами астрономов становятся: (1) установление масштабов мира исходя из теорем геометрии и данных астрономических наблюдений, а также (2) построение обладающих предсказательной силой геометрических теорией движения небесных тел. Высокого уровня достигает методика астрономических наблюдений. Объединение античного мира Александром Македонским делает возможным обогащение астрономии Греции за счёт достижений вавилонских астрономов. Вместе с тем, углубляется разрыв между астрономией и физикой, не столь очевидный в предыдущем периоде, а к его концу большое распространение в эллинистическом мире получает пришедшая из Вавилона астрология .

Источники

До нас дошло шесть трудов астрономов этого периода:

Достижения этого периода положены в основу двух элементарных учебников астрономии Гемина (I век до н. э.) и Клеомед (время жизни неизвестно, скорее всего между I веком до н. э. и II веком н. э.), известных под названием Введение в явления . О работах Гиппарха рассказывает Клавдий Птолемей в своём фундаментальном труде - Альмагесте (2-я половина II века н. э.). Кроме того, различные аспекты астрономии и космологии эллинистического периода освещаются в ряде комментаторских работ более поздних периодов.

Практическая астрономия

Древнегреческие солнечные часы

С целью усовершенствования календаря учёные эллинистической эпохи производили наблюдения солнцестояний и равноденствий: длина тропического года равна промежутку времени между двумя солнцестояниями или равноденствиями, делённому на полное число лет. Они понимали, что точность вычисления тем выше, чем больше промежуток между используемыми событиями. Наблюдениями такого рода занимались, в частности, Аристарх Самосский , Архимед Сиракузский , Гиппарх Никейский и ряд других астрономов, имена которых неизвестны.

Работу по определению звёздных координат продолжил во второй половине II века до н. э. Гиппарх , составивший первый в Европе звёздный каталог, включивший точные значения координат около тысячи звёзд. Этот каталог до нас не дошёл, но не исключено, что каталог из птолемеева Альмагеста почти целиком является каталогом Гиппарха с пересчитанными за счёт прецессии координатами. При составлении своего каталога Гиппарх впервые ввёл понятие звёздных величин .

Во второй половине III века до н. э. александрийские астрономы также производили наблюдения положений планет. В их числе были Тимохарис а также астрономы, чьи имена нам неизвестны (все что мы об них знаем, это то, что для датировки своих наблюдений они использовали зодиакальный календарь Дионисия). Побудительные мотивы александрийских наблюдений не вполне ясны .

С целью определения географической широты в различных городах проводились наблюдения высоты Солнца во время солнцестояний. При этом достигалась точность порядка нескольких угловых минут, максимально достижимая невооружённым глазом .Для определения долготы использовались наблюдения лунных затмений (разность долгот между двумя пунктами равна разности местного времени, когда произошло затмение).

Экваториальное кольцо.

Какие инструменты использовались в ходе этих работ, с достоверностью неизвестно. Вероятно, для наблюдения ночных светил использовалась диоптра, а для наблюдения Солнца - полуденный круг; весьма вероятно также использование астролябии и армиллярной сферы . По словам Птолемея , для определения моментов равноденствий Гиппарх использовал экваториальное кольцо.

Большинство историков науки полагает, что гелиоцентрическая гипотеза не получила сколько-нибудь значительной поддержки со стороны современников Аристарха и астрономов более позднего времени. Некоторые исследователи, однако, приводят ряд косвенных свидетельств о широкой поддержке гелиоцентризма античными астрономами . Тем не менее, известно имя только одного сторонника гелиоцентрической системы: вавилонянин Селевк , 1-я половина II века до н. э.

Есть основания полагать, что оценки расстояний до небесных тел исходя из ненаблюдаемости их суточных параллаксов делали и другие астрономы ; следует напомнить также вывод Аристарха о громадной удалённости звёзд, сделанный исходя из гелиоцентрической системы и ненаблюдаемости годичных параллаксов звёзд.

Определением расстояний до небесных светил занимались также Аполлоний Пергский и Архимед , однако об использованных ими методах ничего не известно. В одной из недавних попыток реконструкций работы Архимеда сделан вывод, что полученное им расстояние до Луны составляет около 62 радиусов Земли и довольно точно измерил относительные расстояния от Солнца до планет Меркурия, Венеры и Марса (основываясь при этом на модели, в которой эти планеты обращаются вокруг Солнца и вместе с ним - вокруг Земли) .

К этому следует добавить определение радиуса Земли Эратосфеном . С этой целью он измерил зенитное расстояние Солнца в полдень дня летнего солнцестояния в Александрии , получив результат 1/50 полного круга. Далее, Эратосфену было известно, что в городе Сиене в этот день Солнце находится точно в зените, то есть Сиен находится на тропике. Полагая эти города лежащими точно на одном меридиане и принимая расстояние между ними равными 5000 стадиев , а также считая лучи Солнца параллельными, Эратосфен получил длину земной окружности равной 250000 стадиев. Впоследствии Эратосфен увеличил эту величину до значения 252000 стадиев, более удобного для практических расчётов. Точность результата Эратосфена трудно оценить, поскольку величина использованного им стадия неизвестна. В большинстве современных работ стадий Эратосфена принимается равным 157,5 метров или 185 метров . Тогда его результат для длины земной окружности, в переводе на наши единицы измерения, окажется равным, соответственно, 39690 км (всего на 0,7 % меньше истинного значения), или 46620 км (на 17 % больше истинного значения).

Теории движения небесных тел

Файл:Deferent.gif

Эпицикл и деферент

В рассматриваемый период были созданы новые геометрические теории движения Солнца, Луны и планет, в основу которых был положен принцип, согласно которому движение всех небесных тел является комбинацией равномерных круговых движений. Однако этот принцип выступал не в виде теории гомоцентрических сфер , как в науке предшествующего периода, а в виде теории эпициклов , согласно которому само светило совершает равномерное движение по малому кругу (эпициклу), центр которого равномерно перемещается вокруг Земли по большому кругу (деференту). Основы этой теории, как считается, заложил Аполлоний Пергский , живший в конце III - начале II века до н. э.

Файл:Hipparchus excentre.gif

Движение Солнца в теории Гиппарха. O - центр орбиты Солнца, T - Земля

Ряд теорий движения Солнца и Луны построил Гиппарх . Согласно его теории Солнца, периоды движений по эпициклу и деференту одинаковы и равны одному году, их направления противоположны, в результате чего Солнце равномерно описывает в пространстве окружность (эксцентр), центр которой не совпадает с центром Земли. Это позволило объяснить неравномерность видимого движения Солнца по эклиптике. Параметры теории (отношение расстояний между центрами Земли и эксцентра, направление линии апсид) были определены из наблюдений. Аналогичная теория была создана для Луны, однако в предположении, что скорости движения Луны по деференту и эпициклу не совпадают. Эти теории позволили осуществлять предсказания затмений с точностью, недоступной более ранним астрономам.

Другие астрономы занимались созданием теорий движения планет. Трудность заключалась в том, что в движении планет имелись неравномерности двух видов:

• неравенство относительно Солнца: у внешних планет - наличие попятных движений, когда планета наблюдается вблизи противостояния с Солнцем; у внутренних планет - попятные движения и «привязанность» этих планет к Солнцу;
• зодиакальное неравенство: зависимость величины дуг попятных движений и расстояний между дугами от знака зодиака.

Для объяснения этих неравенств астрономы эпохи эллинизма привлекали сочетание движений по эксцентрическим кругам и эпициклам. Эти попытки были раскритикованы Гиппархом , который, однако, не предложил никакой альтернативы, ограничившись систематизацией доступных в его время данных наблюдений .

Период упадка (I век до н. э. - I век н. э.)

В этот период активность в области астрономической науки близка к нулю, зато вовсю цветёт астрология . Как свидетельствуют многочисленные папирусы эллинистического Египта того периода, гороскопы составлялись не на основе геометрических теорий, разработанных греческими астрономами предшествующего периода, а на основе гораздо более примитивных арифметических схем вавилонских астрономов . Философы занимаются главным образом разработкой фундамента астрологии с позиций мистики .

Тем не менее, какой-то элементарный уровень астрономических знаний сохраняется, свидетельством чего является дошедший до нас добротный учебник астрономии Введение в явления Гемина (I век до н. э.). Сохранялась и связанная с астрономией технология, наглядным свидетельством которой является механизм из Антикиферы - калькулятор астрономических явлений, созданный в I веке до н. э.

Заслуживающим упоминания учёным этого периода является склонный к мистицизму философ Посидоний , бывший скорее эклектиком и подражателем учёных более раннего периода, чем оригинальным исследователем.

Имперский период (II-V века н. э.)

Астрономия постепенно возрождается, но с заметной примесью астрологии. В этот период создаются ряд обобщающих астрономических трудов. Однако новый рассвет стремительно сменяется застоем и затем новым кризисом, на этот раз ещё более глубоким, связанным с общим упадком культуры в период крушения Римской империи, а также с радикальным пересмотром ценностей античной цивилизации, произведённым ранним христианством.

Источники

Вопросы астрономии рассматриваются также в ряде трудов комментаторского характера, написанных в этот период (авторы: Теон Смирнский , II век н. э., Симпликий , V век н. э., Прокл , V век н. э., Цензорин , III век н. э. и др.). Отрывочные сведения по истории античной астрономии содержатся также в трудах энциклопедиста Плиния Старшего , философов Цицерона , Сенеки , Лукреция , Прокла архитектора Витрувия , географа Страбона , астролога Манилия . Некоторые астрономические вопросы рассматриваются в трудах механика Герона Александрийского (II век н. э.)

Практическая астрономия

Задачей планетных наблюдений рассматриваемого периода является обеспечение численным материалом теорий движения планет, Солнца и Луны. С этой целью производили свои наблюдения Менелай , Клавдий Птолемей и другие астрономы (по вопросу подлинности наблюдений Птолемея ведётся напряжённая дискуссия ). В случае Солнца, основные усилия астрономов по прежнему были направлены на точную фиксацию моментов равноденствий и солнцестояний. В случае Луны, наблюдались затмения (фиксировался точный момент наибольшей фазы и положение Луны среди звёзд), а также моменты квадратур. Для внутренних планет (Меркурия и Венеры), основной интерес представляли наибольшие элонгации, когда эти планеты находятся на наибольшем угловом расстоянии от Солнца. У внешних планет особый упор делался на фиксировании моментов противостояний с Солнцем и их наблюдении в промежуточные моменты времени, а также на изучении их попятных движений. Большое внимание астрономов привлекали также такие редкие явления, как соединения планет с Луной, звёздами и друг с другом.

Производились также наблюдения координат звёзд. Птолемей приводит в Альмагесте звёздный каталог, где, по его утверждению, каждую звезду он наблюдал самостоятельно. Не исключено, однако, что этот каталог почти целиком является каталогом Гиппарха с пересчитанными за счёт прецессии координатами звёзд.

Ещё один древнеримский автор Манилий (I век н. э.) приводит мнение, что Солнце периодически притягивает кометы к себе и затем заставляет их удаляться, как и планеты Меркурий и Венера. Манилий также свидетельствует, что в начале нашей эры все ещё жива была точка зрения, что Млечный Путь является совместным свечением многих звёзд, расположенных недалеко друг от друга.

Теории движения небесных тел

Хотя теория движения Солнца, Луны и планет развивалась начиная ещё с эллинистического периода, первая дошедшая до нас теория представлена в Альмагесте Птолемея . Движение всех небесных тел представлено в виде комбинации нескольких движений по большим и малым кругам (эпициклам, деферентам, эксцентрам). Солнечная теория Птолемея полностью совпадает с теорией Гиппарха , о которой мы знаем только из Альмагеста . Значительные новшества содержатся в лунной теории Птолемея, где впервые учтён и смоделирован новый вид неравномерности в движении естественного спутника - эвекция. Недостатком этой теории является преувеличение интервала изменения расстояния от Земли до Луны - почти в два раза, что должно отражаться в изменении углового диаметра Луны, что не наблюдается в реальности.

Теория бисекции эксцентриситета. Точки на окружности показывают положения планеты через равные промежутки времени. O - центр деферента, T - Земля, E - точка экванта , A - апогей деферента, P - перигей деферента, S - планета, C - средняя планета (центр эпицикла)

Наиболее интересной является планетная теория Птолемея (теория бисекции эксцентриситета): каждая из планет (кроме Меркурия) равномерно движется по малому кругу (эпициклу), центр которого совершает движение по большому кругу (деференту), причём Земля смещена относительно центра деферента; самое главное, и угловая, и линейная скорость центра эпицикла меняется при движении по деференту, причём это движение выглядело бы равномерным при наблюдении из некоторой точки (экванта), так что отрезок, соединяющий Землю и эквант делится центром деферента пополам. Эта теория позволяла с большой точностью смоделировать зодиакальное неравенство в движении планет.

Был ли автором теории бисекции эксцентриситета сам Птолемей, неизвестно. По мнению Ван дер Вардена , находящему поддержку в ряде недавних исследований, её истоки следует искать в не дошедших до нас работах учёных более раннего времени .

Параметры движения планет по эпициклам и деферентам были определены из наблюдений (хотя до сих пор неясно, не были ли эти наблюдения сфальцифицированы). Точность птолемеевской модели движения Сатурна составляет около 1/2°, Юпитера - около 10" и Марса - более 1°. В случае Венеры и особенно Меркурия ошибки могут доходить до нескольких градусов.

Несмотря на несомненный успех теории экванта с точки зрения предвычисления положений планет, большинство астрономов более позднего времени (Средневековья ,

Значение древнегреческой астрономии для развития науки

Главными заслугами древнегреческой астрономии можно назвать следующие:

• геометризация Вселенной: за наблюдаемыми на небе явлениями греки видели процессы, происходящие в трёхмерном пространстве;
• последовательно логическая методология;
• разработка важнейших угломерных астрономических приборов;
• введение основных понятий сферической астрономии и развитие сферической тригонометрии;
• открытие шарообразности Земли;
• объяснение природы ряда важнейших астрономических явлений;
• открытие неизвестных ранее явлений (например, прецессия , эвекция);
• вычисление расстояния от Земли до Луны;
• установление малости Земли (и даже, среди гелиоцентристов, малости расстояния от Земли до Солнца) по сравнению с расстоянием до звёзд;
• Аристарх Самосский, «О размерах и взаимных расстояниях Солнца и Луны» Online . Русский перевод входит в статью И. Н. Веселовского «Аристарх Самосский - Коперник античного мира», Историко-астрономические исследования, Вып. VII, 1961 (см. стр. с.20-46).
• Гесиод, «Труды и дни» (содержит древнейшие в греческой литературе упоминания некоторых созвездия). Из сб.: Гесиод, Полное собрание текстов, М., Лабиринт, 2001. Online
• Гигин, «Астрономия», Санкт-Петербург, Изд-во Алетейя, 1997. Online
• «Небо, наука, поэзия. Античные авторы о небесных светилах, об их именах, восходах, заходах и приметах погоды», М., МГУ, 1997. Online
• С. В. Житомирский, «Античная астрономия и орфизм», М., Янус-К, 2001.
• Н. И. Идельсон, «Этюды по истории небесной механики», М., Наука, 1975. Online
• И. А. Климишин, «Астрономия вчера и сегодня», Киев, Наукова Думка, 1977.
• Г. П. Матвиевская, «Сферика и сферическая тригонометрия в древности и на средневековом востоке», Развитие методов астрономических исследований, Вып.8, Москва-Ленинград, 1979. Online
• О. Нейгебауер, «Точные науки в древности», М., Наука, 1968. Online
• Р. Ньютон, «Преступление Клав­дия Птолемея», М., Наука, 1985. Online
• А. Паннекук, «История астрономии», М., Наука, 1966.
• И. Д. Рожанский, «Развитие естествознания в эпоху античности. Ранняя греческая наука о природе», М., Наука, 1979.
• И. Д. Рожанский, «История естествознания в эпоху эллинизма и Римской империи», М., Наука, 1988.
• С. И. Селешников, «История календаря и хронология», М., Наука, 1977.
• П. Таннери, «Первые шаги древнегреческой науки», СПб, 1902.
• Ю. В. Чайковский, «Доплатонова астрономия и Коперник», Историко-астрономические исследования, вып. XXX, М., Наука, 2005, с. 159-200.
• A. Aaboe, «Scientific Astronomy in Antiquity», Phil. Trans. R. Soc. Lond. A, V. 276, pp. 21-42, 1974.
• E.J. Aiton, «Celestial spheres and circles», History of Science, Vol. 19, pp. 76-114, 1981. Online
• J. Christianidis, D. Dialetis and K. Gavroglu, «Having a Knack for the Non-intuitive: Aristarchus’s Heliocentrism through Archimedes’s Geocentrism», History of Science, V. 40, Part 2, No. 128, June 2002, 147-168.
• D.R. Dicks, «Early greek astronomy to Aristotle», Cornell Univ. Press: Ithaca, New York.
• J.L.E. Dreyer, «History of the planetary systems from Thales to Kepler», Cambridge University Press, 1906. PDF
• D. Duke, «The Equant in India: The Mathematical Basis of Ancient Indian Planetary Models», Arch. Hist. Exact Sci., V.59, pp. 563-576, 2005.
• J. Dutka, «Eratosthenes" measurement of the Earth reconsidered», Arch. Hist. Exact Sci., 46, pp. 55-66, 1993. Online
• D. Engels, «The length of Eratosthenes" stade», American J. of Philology, V. 106, pp. 298-311, 1985.
• J. Evans, «The history and practice of ancient astronomy», New York: Oxford University Press, 1998.
• J. Evans, «The material culture of Greek astronomy», Journal of the History of Astronomy, V. 30, pp. 238-307, 1999. Online
• A. Gregory, «Plato and Aristotle on eclipses», Journal of the History of Astronomy, V. 31, pp. 245-259, 2000. Online
• T.L. Heath, «Aristarchus of Samos, the ancient Copernicus: a history of Greek astronomy to Aristarchus», Oxford, Clarendon, 1913; reprinted New York, Dover, 1981. PDF
• B.R. Goldstein and A.C. Bowen, «A new view of early Greek astronomy», Isis, V.74(273), pp. 330-340, 1983.
• B.R. Goldstein and A.C. Bowen, «The introduction of dated observations and precise measurement in Greek astronomy», Arch. Hist. Exact Sci., V.43(2), pp. 93-132, 1991.
• A. Jones, «The adaptation of Babylonian methods in Greek numerical astronomy», Isis, V.82(313), pp. 441-453, 1991.
• A. Jones, «Ptolemy’s Ancient Planetary Observations», Annals of science, Vol. 63, No. 3, July 2006, 255-290.
• W.R. Knorr, «Plato and Eudoxus on planetary motions», Journal of the History of Astronomy, V.21, pp. 314-329, 1990. Online
• Y. Maeyama, «Ancient stellar observations: Timocharis, Aristyllus, Hipparchus, Ptolemy - the dates and accuracies», Centaurus, V.27(3-4), pp. 280-310, 1984.
• O. Neugebauer, «The History of Ancient Astronomy: Problems and Methods», Journal of Near Eastern Studies, V.4, No.1, pp. 1-38, 1945. Part 1 Part 2
• O. Neugebauer, «Mathematical methods in ancient astronomy», Bull. Amer. Math. Soc. Volume 54, Number 11, Part 1 (1948), 1013-1041. PDF
• D. Pingree, «On the Greek Origin of the Indian Planetary Model Employing a Double Epicycle», Journal for the History of Astronomy, Vol. 2, pp. 80-85, 1971. Online
• D. Rawlins, «Ancient geodesy: achievements and corruption», Vistas in astronomy, Vol. 28, pp. 255-268, 1985.
• D. Rawlins, «Ancient Heliocentrists, Ptolemy, and the equant», American Journal of Physics, V.55, pp. 235-239, 1987. Online
• D. Rawlins, «Hipparchos" ultimate solar orbit», DIO, V. 1.1, pp. 49-66, 1991. Сайт журнала
• D. Rawlins, «Continued-Fraction Decipherment: Ancestry of Ancient Yearlengths and pre-Hipparchan Precession», DIO, V. 9.1, 1999. Сайт журнала
• D. Rawlins, «Aristarchos and the „Babylonian“ System B Month», DIO, V. 11.1, 2002. Сайт журнала
• D. Rawlins, Aristarchos Unbound: Ancient Vision, DIO, V.14, 2008.
• L. Russo, «The astronomy of Hipparchus and his time: A study based on pre-ptolemaic sources», Vistas in astronomy, V. 38, Pt 2, pp. 207-248, 1994.
• L. Russo, «The forgotten revolution: how science was born in 300 BC and why it had to be reborn», Berlin: Springer 2004.
• N.M. Swerdlow, «Hipparchus on the distance of the sun», Centaurus, V. 14, pp. 287-305, 1969.
• H. Thurston, «Greek mathematical astronomy reconsidered», Isis, V.93, pp. 58-69, 2002.
• H. Thurston, «Early astronomy», New York, Springer-Verlag: 1994.
• G.J. Toomer, «Hipparchus on the distances of the Sun and Moon», Arch. Hist. Exact Sci., 14, pp. 126-142, 1974. Online
• B.L. van der Waerden, The Earliest Form of the Epicycle Theory, Journal of the History of Astronomy, Vol. 5, p.175-185, 1974. Online
• B.L. van der Waerden, «On the motion of the planets according to Heraclides of Pontus», Arch. Internat. Hist. Sci., V. 28(103), pp. 167-182, 1978. Русский перевод
• B.L. van der Waerden, «The Motion of Venus, Mercury and the Sun in Early Greek Astronomy», Archive for History of Exact Sciences, Volume 26(2), pp. 99-113, 1982. Online
• B.L. van der Waerden, «Greek astronomical calendars. III. The calendar of Dionysios», Arch. Hist. Exact Sci., V.29(2), pp. 125-130, 1984. Online
• B.L. van der Waerden, «The heliocentric system in Greek, Persian and Hindu astronomy», in «From deferent to equant: A Volume of Studies in the History of Science in the Ancient and Medieval Near East in Honor of E.S. Kennedy», Annals of the New York Academy of Sciences, Volume 500, June 1987, 525-545.

В древности астрономия получила наибольшее развитие среди всех прочих наук. Одна из причин этого заключалась в том, что астрономические явления проще для понимания, чем явления, наблюдаемые на поверхности Земли. Хотя древние не знали этого, тогда, как и теперь, Земля и другие планеты двигались вокруг Солнца по орбитам, близким к круговым, примерно с постоянной скоростью, под воздействием единственной силы – гравитации, а также вращались вокруг своих осей, в общем, с постоянными скоростями. Все это справедливо и по отношению к движению Луны вокруг Земли. В результате Солнце, Луна и планеты кажутся с Земли движущимися упорядоченным и предсказуемым образом, и их движение можно изучать с достаточной точностью.

Другая причина была в том, что в древности астрономия имела практическое значение, в отличии от физики. Как использовали астрономические знания, мы увидим в главе 6.

В главе 7 мы рассмотрим то, что стало, несмотря на неточности, триумфом науки эпохи эллинизма: успешное измерение размеров Солнца, Луны и Земли, а также расстояний от Земли до Солнца и Луны. Глава 8 посвящена задачам анализа и предсказания видимого движения планет – проблеме, которая оставалась до конца не решенной астрономами и в Средних веках и решение которой в конечном итоге породило современную науку.

6. Практическая польза астрономии{69}

Даже в доисторические времена люди, должно быть, ориентировались по небу как по компасу, часам и календарю. Трудно не заметить, что солнце встает каждое утро примерно в одной и той же стороне света; что можно определить, скоро ли наступит ночь, глядя, как высоко солнце над горизонтом, и что теплая погода наступает в то время года, когда дни длиннее.

Известно, что звезды стали использовать для подобных целей довольно рано. Около III тыс. до н. э. древние египтяне знали, что разлив Нила – важнейшее событие для сельского хозяйства – совпадает с днем гелиакического восхода звезды Сириус. Это тот день в году, когда Сириус в первый раз становится виден в лучах зари перед восходом солнца; в предшествующие дни он вообще не виден, а в последующие дни появляется на небе все раньше и раньше, задолго до рассвета. В VI в. до н. э. Гомер в своей поэме сравнивает Ахилла с Сириусом, который виднеется высоко в небе на исходе лета:

Словно звезда, что под осень с лучами огнистыми всходит

И, между звезд неисчетных горящая в сумраках ночи

(Псом Ориона ее нарицают сыны человеков),

Всех светозарнее блещет, но знаменьем грозным бывает;

Злые она огневицы наносит смертным несчастным…{70}

Позже поэт Гесиод в поэме «Труды и дни» советовал земледельцам собирать виноград в дни гелиакического восхода Арктура; пахать следовало в дни так называемого космического захода звездного скопления Плеяды. Так называется день в году, когда это скопление в первый раз садится за горизонт в последние минуты перед восходом солнца; до этого солнце уже успевает подняться, когда Плеяды еще высоко на небе, а после этого дня они заходят раньше, чем встает солнце. После Гесиода календари, называемые «парапегма», в которых для каждого дня давались моменты восхода и захода хорошо заметных звезд, получили широкое распространение в древнегреческих городах‑государствах, которые не имели другого общепринятого способа отмечать дни.

Наблюдая темными ночами звездное небо, не засвеченное огнями современных городов, жители цивилизаций древности ясно видели, что за рядом исключений, о которых мы скажем позже, звезды не меняют своего взаимного расположения. Поэтому созвездия не изменяются из ночи в ночь и из года в год. Но при этом весь свод этих «неподвижных» звезд каждую ночь поворачивается с востока на запад вокруг особой точки на небе, указывающей точно на север, которую назвали северным полюсом мира. В терминах нашего дня это та точка, куда направлена ось вращения Земли, если продлить ее из северного полюса Земли в небо.

Эти наблюдения сделали звезды с древнейших времен полезными для моряков, которые по ним определяли расположение сторон света ночью. Гомер описывает, как Одиссей по дороге домой в Итаку был пленен нимфой Калипсо на ее острове в западном Средиземноморье и оставался в плену, пока Зевс не приказал ей отпустить путешественника. Напутствуя Одиссея, Калипсо советует ему ориентироваться по звездам:

Руль обращая, он бодрствовал; сон на него не спускался

Очи, и их не сводил […] с Медведицы, в людях еще Колесницы

Имя носящей и близ Ориона свершающей вечно

Круг свой, себя никогда не купая в водах океана.

С нею богиня богинь повелела ему неусыпно

Путь соглашать свой, ее оставляя по левую руку{71} .

Медведица – это, конечно же, созвездие Большой Медведицы, также известное древним грекам под названием Колесница. Она располагается недалеко от северного полюса мира. По этой причине на широтах Средиземноморья Большая Медведица никогда не заходит («… себя никогда не купая в водах океана», как выразился Гомер) и всегда видна ночью в более или менее северном направлении. Держа Медведицу по левому борту, Одиссей мог постоянно сохранять курс на восток, в Итаку.

Некоторые древнегреческие наблюдатели поняли, что среди созвездий есть и более удобные ориентиры. В биографии Александра Великого, созданной Луцием Флавием Аррианом, упоминается, что, хотя большинство мореходов предпочитало определять север по Большой Медведице, финикийцы, настоящие морские волки Древнего мира, с этой целью пользовались созвездием Малой Медведицы – не таким ярким, как Большая Медведица, но ближе расположенным на небе к полюсу мира. Поэт Каллимах из Кирены, чьи слова приводит Диоген Лаэртский{72} , заявлял, что способ искать полюс мира по Малой Медведице придумал еще Фалес.

Солнце тоже совершает днем видимый путь по небу с востока на запад, двигаясь вокруг северного полюса мира. Конечно, днем звезды обычно не видны, но, по всей видимости, Гераклит{73} и, возможно, его предшественники поняли, что их свет теряется в сиянии солнца. Некоторые звезды можно видеть незадолго до рассвета или вскоре после заката солнца, когда его положение на небесной сфере очевидно. Положение этих звезд в течение года меняется, и отсюда ясно, что Солнце не находится в одной и той же точке по отношению к звездам. Точнее, как было хорошо известно еще в древнем Вавилоне и Индии, вдобавок к видимому ежедневному вращению с востока на запад вместе со всеми звездами, Солнце также совершает оборот за год в обратную сторону, с запада на восток, вдоль пути, известного как зодиак, на котором расположены традиционные зодиакальные созвездия: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей и Рыбы. Как мы увидим, Луна и планеты тоже перемещаются по этим созвездиям, хотя и не по одинаковым путям. Тот путь, который проделывает через них именно Солнце, называется эклиптикой .

Поняв, что такое зодиакальные созвездия, легко определить, где сейчас находится Солнце среди звезд. Надо лишь посмотреть, какое из созвездий зодиака видно выше всех на небе в полночь; Солнце будет находиться в том созвездии, которое напротив данного. Утверждают, что Фалес рассчитал, что один полный оборот Солнца по зодиаку занимает 365 дней.

Наблюдающий с Земли может полагать, что звезды расположены на твердой сфере, окружающей Землю, полюс мира которой расположен над северным полюсом Земли. Но зодиак не совпадает с экватором этой сферы. Анаксимандру приписывается открытие того, что зодиак располагается под углом 23,5° по отношению к небесному экватору, причем созвездия Рак и Близнецы находятся ближе всего к северному полюсу мира, а Козерог и Стрелец – дальше всего от него. Сейчас мы знаем, что этот наклон, обуславливающий смену времен года, существует потому, что ось вращения Земли не перпендикулярна плоскости орбиты Земли вокруг Солнца, которая, в свою очередь, довольно точно совпадает с той плоскостью, в которой движутся почти все тела Солнечной системы. Отклонение земной оси от перпендикуляра составляет угол в 23,5°. Когда в Северном полушарии лето, солнце находится в той стороне, куда наклонен северный полюс Земли, а когда зима – в противоположной.

Астрономия как точная наука началась с применения устройства, известного как гномон, с помощью которого стало возможным измерять видимое движение солнца по небу. Епископ Евсевий Кесарийский в IV в. писал, что гномон изобрел Анаксимандр, но Геродот приписывал заслугу его создания вавилонянам. Это всего лишь стержень, вертикально установленный на освещаемой солнцем плоской площадке. С помощью гномона можно точно сказать, когда наступает полдень, – в этот момент солнце стоит на небе выше всего, поэтому гномон отбрасывает самую короткую тень. В любом месте земли к северу от тропиков в полдень солнце расположено точно на юге, и значит, тень от гномона указывает в этот момент точно на север. Зная это, легко разметить площадку по тени гномона, нанеся на нее направления на все стороны света, и она станет служить компасом. Также гномон может работать как календарь. Весной и летом солнце восходит немного севернее точки востока на горизонте, а осенью и зимой – южнее нее. Когда тень гномона на рассвете показывает точно на запад, солнце встает точно на востоке, и значит, сегодня день одного из двух равноденствий: или весеннего, когда зима сменяется весной, или осеннего, когда лето оканчивается и приходит осень. В день летнего солнцестояния тень гномона в полдень самая короткая, в день зимнего – соответственно, самая длинная. Солнечные часы похожи на гномон, но устроены иначе – их стержень параллелен оси Земли, а не вертикальной линии, и тень от стержня каждый день, в одно и то же время указывает в одном и том же направлении. Поэтому солнечные часы, собственно, и есть часы, но их нельзя использовать как календарь.

Гномон – прекрасный пример важной связи между наукой и техникой: техническое приспособление, придуманное с практической целью, которое дает возможность совершать научные открытия. С помощью гномона стал доступным точный подсчет дней в каждом из времен года – промежуток времени от одного равноденствия до солнцестояния и затем до следующего равноденствия. Так, Евктемон, живший в Афинах современник Сократа, открыл, что длительности времен года не совпадают в точности. Это оказалось неожиданным, если считать, что Солнце движется вокруг Земли (или Земля вокруг Солнца) по правильной окружности с Землей (или Солнцем) в центре с постоянной скоростью. Исходя из этого предположения, все времена года должны быть строго одинаковой длины. Веками астрономы пытались понять причину их фактического неравенства, но правильное объяснение этой и других аномалий появилось лишь в XVII в., когда Иоганн Кеплер понял, что Земля обращается вокруг Солнца по орбите, которая является не кругом, а эллипсом, и Солнце расположено не в его центре, а смещено в точку, которая называется фокусом. При этом движение Земли то ускоряется, то замедляется по мере приближения или удаления от Солнца.

Луна для земного наблюдателя тоже вращается вместе со звездным небом каждую ночь с востока на запад вокруг северного полюса мира и так же, как Солнце, медленно движется по зодиакальному кругу с запада на восток, но ее полный оборот по отношению к звездам, «на фоне» которых он происходит, занимает чуть больше 27 суток, а не год. Поскольку для наблюдателя Солнце движется по зодиаку в ту же сторону, что и Луна, но медленнее, проходит около 29,5 суток между моментами, когда Луна оказывается в том же положении по отношению к Солнцу (на самом деле 29 суток 12 часов 44 минуты и 3 секунды). Так как фазы Луны зависят от взаимного расположения Солнца и Луны, именно этот интервал в 29,5 суток и есть лунный месяц{74} , то есть время, проходящее от одного новолуния до другого. Давно было замечено, что лунные затмения происходят в фазе полнолуния и их цикл повторяется каждые 18 лет, когда видимый путь Луны на фоне звезд пересекается с путем Солнца{75} .

В некотором отношении Луна более удобна для календаря, чем Солнце. Наблюдая фазу Луны в какую‑либо ночь, можно приблизительно сказать, сколько дней прошло с момента последнего новолуния, и это гораздо более точный способ, чем пытаться определять время года, просто глядя на солнце. Поэтому лунные календари были очень распространены в Древнем мире и до сих пор находят применение – например, таков исламский религиозный календарь. Но, само собой, для того, чтобы строить планы в сельском хозяйстве, мореходстве или военном деле, надо уметь предугадывать смену времен года, а она происходит под влиянием Солнца. К сожалению, в году не целое число лунных месяцев – год примерно на 11 суток длиннее, чем 12 полных лунных месяцев, и по этой причине дата любого солнцестояния или равноденствия не может оставаться одной и той же в календаре, основанном на смене фаз Луны.

Другая известная сложность заключается в том, что сам год занимает не целое число суток. Во времена Юлия Цезаря было принято считать каждый четвертый год високосным. Но это не решило проблему полностью, поскольку год длится не в точности 365 суток с четвертью, а на 11 минут дольше.

История помнит бессчетные попытки создать календарь, который учитывал бы все указанные сложности – их было так много, что нет смысла говорить здесь обо всех. Фундаментальный вклад в решение этого вопроса сделал в 432 г. до н. э. афинянин Метон, который, возможно, был коллегой Евктемона. Используя, вероятно, вавилонские астрономические хроники, Метон определил, что 19 лет точно соответствуют 235 лунным месяцам. Погрешность составляет лишь 2 часа. Поэтому можно создать календарь, но не на один год, а на 19 лет, в котором и время года, и фаза Луны окажутся точно определенными для каждого дня. Дни календаря будут повторяться каждые 19 лет. Но поскольку 19 лет почти точно равняются 235 лунным месяцам, этот промежуток на треть суток короче, чем ровно 6940 дней, и по этой причине Метон предписал каждые несколько 19‑летних циклов выбрасывать один день из календаря.

Усилия астрономов согласовать солнечные и лунные календари хорошо иллюстрирует определение дня Пасхи. Никейский собор в 325 г. объявил, что Пасху следует праздновать каждый год в воскресенье после первого полнолуния, следующего за весенним равноденствием. В период правления императора Феодосия I Великого было установлено законом, что празднование Пасхи в неправильный день строго карается. К несчастью, точная дата наблюдения весеннего равноденствия не всегда одна и та же в различных точках земли{76} . Чтобы избежать ужасных последствий от того, что кто‑то где‑то отмечает Пасху не в тот день, возникла необходимость назначить какой‑то из дней точным днем весеннего равноденствия, а также договориться, когда именно случается следующее за ним полнолуние. Римско‑католическая церковь в позднеантичный период стала пользоваться для этого Метоновым циклом, в то время как монашеские ордена Ирландии приняли за основу более ранний иудейский 84‑летний цикл. Вспыхнувшая в XVII в. борьба между миссионерами Рима и монахами Ирландии за контроль над английской церковью была в основном спровоцирована спором из‑за точной даты Пасхи.

До наступления Нового времени создание календарей было одним из основных занятий астрономов. В итоге в 1582 г. был создан и при покровительстве папы Григория XIII введен в употребление общепринятый в наши дни календарь. Для определения дня Пасхи теперь считается, что весеннее равноденствие всегда происходит 21 марта, но только это 21 марта по григорианскому календарю в западном мире и тот же день, но по юлианскому календарю, в странах, исповедующих православие. В результате в разных частях мира Пасху празднуют в разные дни.

Хотя астрономия была полезной наукой уже в Классическую эпоху Эллады, на Платона это не производило никакого впечатления. В диалоге «Государство» есть иллюстрирующее его точку зрения место в разговоре Сократа с его оппонентом Главконом. Сократ утверждает, что астрономия должна быть обязательным предметом, которому надо обучать будущих царей‑философов. Главкон легко соглашается с ним: «По‑моему, да, потому что внимательные наблюдения за сменой времен года, месяцев и лет пригодны не только для земледелия и мореплавания, но не меньше и для руководства военными действиями». Однако Сократ объявляет эту точку зрения наивной. Для него смысл астрономии заключается в том, что «… в науках этих очищается и вновь оживает некое орудие души каждого человека, которое другие занятия губят и делают слепым, а между тем сохранить его в целости более ценно, чем иметь тысячу глаз, ведь только при его помощи можно увидеть истину»{77} . Такое интеллектуальное высокомерие было менее характерно для александрийской школы, чем для афинской, но даже в работах, к примеру, философа Филона Александрийского в I в. отмечается, что «воспринимаемое умом всегда выше всего того, что воспринимается и видится чувствами»{78} . К счастью, хотя бы и под давлением практической необходимости, астрономы постепенно отучились полагаться на один лишь собственный интеллект.

Введение

1. Возникновение и основные этапы развития астрономии. Ее значение для человека.

5. Астрономия в Древней Индии

6. Астрономия в Древнем Китае

Заключение
Литература

Введение

История астрономии отличается от истории других естественных наук прежде всего своей особой древностью. В далеком прошлом, когда из практических навыков, накопленных в повседневной жизни и деятельности, еще не сформировалось никаких систематических знаний по физике и химии, астрономия уже была высокоразвитой наукой.

Эта древность и определяет то особое место, которое астрономия занимает в истории человеческой культуры. Другие области естествознания развились в науки только за последние столетия, и этот процесс протекал главным образом в стенах университетов и лабораторий, куда лишь изредка проникал шум бурь политической и общественной жизни. В противоположность этому астрономия уже в древности выступала как наука, как система теоретических знаний, которая значительно превосходила практические потребности людей и стала важным фактором в их идейной борьбе.

История астрономии совпадает с процессом развития человечества, начиная с самого возникновения цивилизации, и относится главным образом к тому времени, когда общество и личность, труд и обряд, наука и религия в основном еще составляли единое неразделимое целое.

На протяжении всех этих столетий учение о звездах было существенной частью философско-религиозного мировоззрения, являвшегося отражением общественной жизни.

Если современный физик оглянется на своих предшественников, стоявших первыми у основания здания науки, он найдет таких же людей, как и он сам, с аналогичными представлениями об эксперименте и теории, о причине и следствии. Если же астроном посмотрит назад, на своих предшественников, он обнаружит вавилонских жрецов и прорицателей, греческих философов, мусульманских властителей, средневековых монахов, дворян и духовных лиц эпохи Возрождения и так далее, до тех пор, пока в лице ученых XVII и XVIII вв. не встретит своих собратьев по профессии.

Для всех них астрономия была не ограниченной отраслью науки, а учением о мире, тесно связанным с их мыслями и чувствами, со всем их мировоззрением в целом. Работу этих ученых вдохновляли не сложившиеся по традиции задачи профессиональной гильдии, а глубочайшие проблемы человечества и всего мира.

История астрономии явилась развитием того представления, которое человечество составило себе о мире.

1. Возникновение и основные этапы развития астрономии. Ее значение для человека

Астрономия является одной из древнейших наук. Первые записи астрономических наблюдений, подлинность которых несомненна, относятся к VIII в. до н.э. Однако известно, что еще за 3 тысячи лет до н.э. египетские жрецы подметили, что разливы Нила, регулировавшие экономическую жизнь страны, наступают вскоре после того, как перед восходом Солнца на востоке появляется самая яркая из звезд, Сириус, скрывавшаяся до этого около двух месяцев в лучах Солнца. Из этих наблюдений египетские жрецы довольно точно определили продолжительность тропического года.

В Древнем Китае за 2 тысячи лет до н.э. видимые движения Солнца и Луны были настолько хорошо изучены, что китайские астрономы могли предсказывать солнечные и лунные затмения.

Астрономия возникла из практических потребностей человека. Кочевым племенам первобытного общества нужно было ориентироваться при своих странствиях, и они научились это делать по Солнцу, Луне и звездам. Первобытный земледелец должен был при полевых работах учитывать наступление различных сезонов года, и он заметил, что смена времен года связана с полуденной высотой Солнца, с появлением на ночном небе определенных звезд. Дальнейшее развитие человеческого общества вызвало потребность в измерении времени и в летоисчислении (составлении календарей).

Все это могли дать и давали наблюдения над движением небесных светил, которые велись в начале без всяких инструментов, были не очень точными, но вполне удовлетворяли практические нужды того времени. Из таких наблюдений и возникла наука о небесных телах – астрономия.

С развитием человеческого общества перед астрономией выдвигались все новые и новые задачи, для решения которых нужны были более совершенные способы наблюдений и более точные методы расчетов. Постепенно стали создаваться простейшие астрономические инструменты и разрабатываться математические методы обработки наблюдений.

В Древней Греции астрономия была уже одной из наиболее развитых наук. Для объяснения видимых движений планет греческие астрономы, крупнейший из них Гиппарх (II в. до н.э.), создали геометрическую теорию эпициклов, которая легла в основу геоцентрической системы мира Птолемея (II в. до н.э.). Будучи принципиально неверной, система Птолемея, тем не менее, позволяла вычислять приближенные положения планет на небе и потому удовлетворяла, до известной степени, практическим запросам человека в течение нескольких веков.

Системой мира Птолемея завершается этап развития древнегреческой астрономии.

В средние века наибольшего развития астрономия достигла в странах Средней Азии и Кавказа, в трудах выдающихся астрономов того времени – Аль-Баттани (850–929 гг.), Бируни (973–1048 гг.), Улугбека (1394–1449) и др.

Правитель Самарканда Улугбек, будучи просвещенным государственным деятелем и крупным астрономом, привлекая в Самарканд ученых, выстроил для них грандиозную обсерваторию. Таких крупных обсерваторий не было нигде ни до Улугбека, ни долгое время после него. Самым замечательным из трудов самаркандских астрономов были "Звездные таблицы" – каталог, содержащий точные положения на небе 1018 звезд. Он долго оставался самым полным и самым точным: европейские астрономы переиздавали его еще спустя два века. Не меньшей точностью отличались и таблицы движений планет.

В период возникновения и становления капитализма, пришедшего на смену феодальному обществу, в Европе началось дальнейшее развитие астрономии. Особенно быстро она развивалась в эпоху великих географических открытий (XV–XVI вв.).

Развитие производительных сил и требование практики, с одной стороны, и накопленный наблюдательный материал – с другой, подготовили почву для революции в астрономии, которую и произвел польский ученый Николай Коперник (1473–1543), разработавший свою гелиоцентрическую систему мира, опубликованную за год до его смерти.

Учение Коперника явилось началом нового этапа в развитии астрономии. Кеплером в 1609–1618 гг. были открыты законы движения планет, а в 1687 г. Ньютон опубликовал закон всемирного тяготения.

Новая астрономия получила возможность изучать не только видимые, но и действительные движения небесных тел. Ее многочисленные и блестящие успехи в этой области увенчались в середине XIX в. открытием планеты Нептун, а в наше время – расчетом орбит искусственных небесных тел.

Следующий, очень важный этап в развитии астрономии начался сравнительно недавно – с середины XIX в., когда возник спектральный анализ и в астрономии стала применяться фотография. Эти методы дали возможность астрономам начать изучение физической природы небесных тел и значительно расширить границы исследуемого пространства. Возникла астрофизика, получившая особенно большое развитие в XX в. В 40-х годах XX в. стала развиваться радиоастрономия, а в 1957 г. было положено начало качественно новым методам исследований, основанным на использовании искусственных небесных тел, что в дальнейшем привело к возникновению фактически нового раздела астрофизики – рентгеновской астрономии.

Запуск искусственного спутника Земли (1957 г., СССР), космических станций (1958 г., СССР), первые полеты человека в космос (1961 г., СССР), первая высадка людей на Луну (1969 г., США) – эпохальные события для всего человечества. За ними последовала доставка на Землю лунного грунта, посадка спускаемых аппаратов на поверхность Венеры и Марса, посылка автоматических межпланетных станций к более далеким планетам Солнечной системы. Исследование Вселенной продолжается.

2. Астрономия в Древнем Вавилоне

Вавилонская культура – одна из древнейших культур на земном шаре – восходит своими корнями к IV тысячелетию до н. э. Древнейшими очагами этой культуры были города Шумера и Аккада, а также Элама, издавна связанного с Двуречьем. Вавилонская культура оказала большое влияние на развитие древних народов Передней Азии и античного мира. Одним из наиболее значительных достижений шумерийского народа было изобретение письменности, появившейся в середине IV тысячелетия до н.э. Именно письменность позволила установить связь не только между современниками, но даже между людьми различных поколений, а также передать потомству важнейшие достижения культуры.

Развитие хозяйственной жизни, главным образом земледелия, приводило к необходимости установления календарных систем, которые возникли уже в шумерийскую эпоху. Для создания календаря надо было иметь некоторые знания в области астрономии. Древнейшие обсерватории устраивались обычно на верхней площадке храмовых башен (зиккуратов), развалины которых были найдены в Уре, Уруке и Ниппуре. Вавилонские жрецы умели отличать звезды от планет, которым были даны особые названия. Сохранились перечни звезд, которые были распределены по отдельным созвездиям. Была установлена эклиптика (годичный путь Солнца по небесной сфере), которую разделили на 12 частей и соответственно на 12 зодиакальных созвездий, многие названия которых (Близнецы, Рак, Скорпион, Лев, Весы и т. д.) сохранились до наших дней. В различных документах регистрировали наблюдения над планетами, звездами, кометами, метеорами, солнечными и лунными затмениями.

О значительном развитии астрономии говорят данные, фиксирующие моменты восхода, захода и кульминации различных звезд, а также умение вычислять промежутки времени, их разделяющие.

В VIII–VI вв. вавилонские жрецы и астрономы накопили большое количество знаний, имели представление о процессии (предварения равноденствий) и даже предсказывали затмения.

Некоторые наблюдения и знания в области астрономии позволили построить особый календарь, отчасти основанный на лунных фазах. Основными календарными единицами счета времени были сутки, лунный месяц и год. Сутки делились на три стража ночи и три стража дня. Одновременно с этим сутки делились на 12 часов, а час – на 30 минут, что соответствует шестеричной системе счисления, лежавшей в основе вавилонской математики, астрономии и календаря. Очевидно, и в календаре отразилось стремление разделить сутки, год и круг на 12 больших и 360 малых частей.

Начало каждого лунного месяца и его продолжительность определялись каждый раз специальными астрономическими наблюдениями, так как начало каждого месяца должно было совпадать с новолунием. Различие между календарным и тропическим годом исправлялось при помощи вставочного месяца, что устанавливалось распоряжением государственной власти.

3. Астрономия в Древнем Египте

Египетскую астрономию создала необходимость вычислять периоды разлива Нила. Год исчислялся по звезде Сириус, утреннее появление которой после временной невидимости совпадало с ежегодным наступлением половодья. Большим достижением древних египтян было составление довольно точного календаря. Год состоял из 3 сезонов, каждый сезон – из 4 месяцев, каждый месяц – из 30 дней (трех декад по 10 дней). К последнему месяцу прибавляли 5 добавочных дней, что позволяло совмещать календарный и астрономический год (365 дней). Начало года совпадало с подъемом воды в Ниле, то есть с 19 июля, днем восхода самой яркой звезды – Сириуса. Сутки делили на 24 часа, хотя величина часа была не одинаковой, как сейчас, а колебалась, в зависимости от времени года (летом дневные часы были длинными, ночные – короткими, зимой – наоборот). Египтяне хорошо изучили видимое простым глазом звездное небо, они различали неподвижные звезды и блуждающие планеты. Звезды были объединены в созвездия и получили имена тех животных, контуры которых, по мнению жрецов, они напоминали («бык», «скорпион», «крокодил» и др.).

Постоянные наблюдения над небесными светилами дали возможность установить своеобразную карту звездного неба. Такие звездные карты сохранились на потолках храмов и гробниц. В гробнице архитектора и вельможи времени XVIII династии Сенмута изображена интересная астрономическая карта. В центральной ее части можно различить созвездия Большой и Малой Медведицы и известной египтянам Полярной Звезды. В южной части неба изображены Орион и Сириус (Сотис) в виде символических фигур, как обычно изображали созвездия и звезды египетские художники.

Замечательные звездные карты и таблицы расположения звезд сохранились и на потолках царских гробниц XIX и XX династий. При помощи таких таблиц расположения звезд, пользуясь пассажным, визирным инструментом, два египетских наблюдателя, сидящие в направлении меридиана, определяли время ночью. Днем для определения времени пользовались солнечными и водяными часами (позднейшая клепсидра). Древними картами расположения звезд пользовались и позднее, в греко-римскую эпоху; такие карты сохранились в храмах этого времени в Эдфу и Дендера.

К периоду Нового царства относится изложение догадки о том, что соответствующие созвездия находятся на небе и днем; они невидимы только потому, что тогда на небе находится Солнце.

4. Астрономия в Древней Греции

Астрономические знания, накопленные в Египте и Вавилоне заимствовали древние греки. В VI в. до н. э. греческий философ Гераклит высказал мысль, что Вселенная всегда была, есть и будет, что в ней нет ничего неизменного – все движется, изменяется, развивается. В конце VI в. до н. э. Пифагор впервые высказал предположение, что Земля имеет форму шара. Позднее, в IV в. до н. э. Аристотель при помощи остроумных соображений доказал шарообразность Земли. Он утверждал, что лунные затмения происходят, когда Луна попадает в тень, отбрасываемую Землей. На диске Луны мы видим край земной тени всегда круглым. И сама Луна имеет выпуклую, скорее всего, шарообразную форму.

В то же время Аристотель считал Землю центром Вселенной, вокруг которой обращаются все небесные тела. Вселенная, по мнению Аристотеля, имеет конечные размеры – ее как бы замыкает сфера звезд. Своим авторитетом, который и в древности, и в средние века считался непререкаемым, Аристотель закрепил на много веков ложное мнение, что Земля – неподвижный центр Вселенной. И все-таки, не все ученые поддерживали точку зрения Аристотеля по этому вопросу.

Живший в III в. до н. э. Аристарх Самосский полагал, что Земля обращается вокруг Солнца. Расстояние от Земли до Солнца он определил в 600 диаметров Земли (в 20 раз меньше действительного). Однако это расстояние Аристарх считал ничтожным по сравнению с расстоянием от Земли до звезд.

Эти гениальные мысли Аристарха, через много веков подтвержденные открытием Коперника, не были поняты современниками. Аристарха обвинили в безбожии и осудили на изгнание, а его правильные догадки были забыты.

В конце IV в. до н. э. после походов и завоеваний Александра Македонского греческая культура проникла во все страны Ближнего Востока. Возникший в Египте город Александрия стал крупнейшим культурным центром.

В Александрийской академии, объединившей ученых того времени, в течение нескольких веков велись астрономические наблюдения уже при помощи угломерных инструментов. В III в. до н. э. александрийский ученый Эратосфен впервые определил размеры земного шара. Вот как о это сделал. Было известно, что в день летнего солнцестояния в полдень Солнце освещает дно глубоких колодцев в г. Сиена (теперь Асуан), т.е. бывает в зените. В Александрии же в этот день Солнце не доходит до зенита. Эратосфен измерил, насколько полуденное Солнце в Александрии отклонено от зенита, и получил величину, равную 7°12ў, что составляет 1/50 окружности (рис. 1). Это ему удалось сделать при помощи прибора, называемого скафисом. Скафис (рис. 2) представляет собой чашу в форме полушария. В центре ее отвесно укреплялась игла. Тень от иглы падала на внутреннюю поверхность скафиса. Для измерения отклонения Солнца от зенита (в градусах) на внутренней поверхности скафиса проводились окружности, помеченные числами. Если, например, тень доходила до окружности, помеченной числом 40, Солнце стояло на 40° ниже зенита. Построив чертеж, Эратосфен правильно заключил, что Александрия отстоит от Сиены на 1/50 окружности Земли. Чтобы узнать окружность Земли, оставалось измерить расстояние от Александрии до Сиены и умножить его на 50. Это расстояние было определено по числу дней, которые тратили караваны верблюдов на переход между городами.

Рис.1. Схема направления солнечных лучей: в Сиене они падают вертикально, в Александрии – под углом 7°12”.

Рис. 2. Скафис – древний прибор для определения высоты Солнца над горизонтом (в разрезе).

Размеры земли, определенные Эратосфеном (средний радиус Земли у него получился равным 6290 км – в переводе на современные единицы измерения) близки к тем, которые определены точными приборами в наше время.

Во II в. до н. э. великий александрийский астроном Гиппарх, используя уже накопленные наблюдения, составил каталог более, чем 1000 звезд с довольно точным определением их положения на небе. Гиппарх разделил звезды на группы и к каждой из них отнес звезды примерно одинакового блеска. Звезды с наибольшим блеском он назвал звездами первой величины, звезды с несколько меньшим блеском – звездами второй величины и т.д. Гиппарх правильно определил размеры Луны и ее расстояние от Земли. Он вывел продолжительность года с очень малой ошибкой – только на 6 минут. Позднее, в I в. до н. э., александрийские астрономы участвовали в реформе календаря, предпринятой Юлием Цезарем. Этой реформой был введен календарь, действовавший в Западной Европе до XVI – XVII вв., а в нашей стране – до 1917 года.

Гиппарх и другие астрономы его времени много внимания уделял наблюдениям за движением планет. Эти движения представлялись им крайне запутанными. В самом деле, направление движения планет по небу как будто периодически меняется – планеты как бы описывают в небе петли. Эта кажущаяся сложность в движении планет вызывается движением Земли вокруг Солнца – ведь мы наблюдаем планеты с Земли, которая сама движется. И когда Земля «догоняет» другую планету, то кажется, что планета как бы останавливается, а потом движется назад. Но древние астрономы, считавшие Землю неподвижной, думали, что планеты действительно совершают такие сложные движения вокруг Земли.

Во II в. до н. э. александрийский астроном Птолемей выдвинул свою систему мира, позднее названной геоцентрической: неподвижная Земля в ней была расположена в центре Вселенной. Вокруг Земли, по Птолемею, движутся (в порядке удаленности от Земли) Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, звезды (рис.3). Но если движение Луны, Солнца, звезд правильное, круговое, то движение планет гораздо сложнее. Каждая из планет, по мнению Птолемея, движется не вокруг Земли, а вокруг некоторой точки. Точка эта, в свою очередь, движется по кругу, в центре которого находится Земля. Круг, описываемый планетой вокруг точки, Птолемей назвал эпициклом, а круг, по которому движется точка относительно Земли – деферентом.

Система мира Аристотеля-Птолемея казалась правдоподобной. Она давала возможность заранее вычислять движение планет на будущее время – это было необходимо для ориентировки в пути во время путешествий и для календаря. Геоцентрическую систему признавали почти полторы тысячи лет!

Рис. 3. Система мира по Птолемею.

5. Астрономия в Древней Индии

Наиболее ранние сведения о естественнонаучных знаниях индийцев относятся к эпохе Индской цивилизации, датирующейся III тысячелетием до н.э. До нас дошли краткие записи, сделанные на печатях и амулетах и значительно реже на орудиях и оружии. Как правило, крупные города Индии располагались или на берегу океана, или вдоль побережья больших судоходных рек. Для ориентации при передвижении судов в океане требовалось изучать небесные тела и созвездия. Другим побудительным мотивом развития астрономии была потребность измерять интервалы времени.

Вследствие общности черт древнеиндийской цивилизации с древнейшими культурами Вавилона и Египта и наличия между ними контактов, хотя и не регулярных, можно полагать, что ряд астрономических явлений, известных в Вавилоне и Египте, был также известен в Индии.

Сведения по астрономии можно найти в имеющей религиозно-философское направление ведической литературе, относящейся ко II–I тысячелетию до н.э. Там содержатся, в частности, сведения о солнечных затмениях, интеркаляциях с помощью тринадцатого месяца, список накшатр – лунных стоянок; наконец, космогонические гимны, посвященные богине Земли, прославление Солнца, олицетворение времени как начальной мощи, также имеют определенное отношение к астрономии.

В ведическую эпоху Вселенная считалась разделенной на три различные части – региона: Земля, небесный свод и небо. Каждый регион в свою очередь также делился на три части. Солнце во время своего прохождения через Вселенную освещает все эти регионы и их составляющие. Эти идеи неоднократно выражались в гимнах и строфах «Ригведы» – самой ранней по времени составления.

В ведической литературе встречается упоминание о месяце – одной из ранних естественных единиц времени, промежутке между последовательными полнолуниями или новолуниями. Месяц делился на две части, две естественные половины: светлая половина – шукла – от полнолуния до новолуния, и темная половина – кришна – от полнолуния до новолуния. Первоначально лунный синодический месяц определялся в 30 дней, затем он был более точно вычислен в 29,5 дней. Звездный месяц был больше 27, но меньше 28 дней, что нашло свое дальнейшее выражение в системе накшатр – 27 или 28 лунных стоянок.

Сведения о планетах упоминаются в тех разделах ведической литературы, которые посвящены астрологии. Семь адитья, упомянутые в «Ригведе», можно трактовать как Солнце, Луну и пять известных в древности планет – Марс, Меркурий, Юпитер, Венера, Сатурн.

Звезды уже давно использовались для ориентировки в пространстве и во времени. Тщательные наблюдения показали, что расположение звезд в один и тот же час ночи со временем года постепенно изменяется. Постепенно то же самое расположение звезд наступает раньше; самые западные звезды исчезают в вечерних сумраках, а на рассвете на восточном горизонте появляются новые звезды, восходя все раньше с каждым последующим месяцем. Это утреннее появление и вечернее исчезновение, определяемое годичным движением Солнца по эклиптике, повторяется каждый год в одну и ту же дату. поэтому было очень удобно использовать звездные явления для фиксирования дат солнечного года.

В отличие от вавилонских и древнекитайских астрономов, ученые Индии практически не интересовались изучением звезд как таковых и не составляли звездных каталогов. Их интерес к звездам в основном сосредотачивался на тех созвездиях, которые лежали н эклиптике или вблизи нее. Выбором подходящих звезд и созвездий они смогли получить звездную систему для обозначения пути Солнца и Луны. Эта система среди индийцев получила название «системы накшатры», среди китайцев – «системы сю», среди арабов – «системы маназилей».

Самые ранние сведения о накшатрах встречаются в «Ригведе», где термин «накшатра» употребляется как для обозначения звезд, так и для обозначения лунных стоянок. Лунные стоянки представляли собой небольшие группы звезд, удаленные друг от друга примерно на 13°, так что Луна при своем движении по небесной сфере каждую следующую ночь оказывалась в следующей группе.

Полный список накшатр впервые появился в «Черной Яджурведе» и «Атхарваведе», которые были составлены позднее «Ригведы». Древнеиндийские системы накшатр соответствуют лунным стоянкам, приведенным в современных звездных каталогах.

Так, 1-я накшатра «Ашвини» соответствует звездам b и g созвездия Овен; 2-я, «Бхарани» – части созвездия Овен; 3-я, «Криттика» – созвездию Плеяды; 4-я, «Рохини» – части созвездия Телец; 5-я, «Мригаширша» – части созвездия Орион и т.д.

В ведической литературе приводится следущее деление дня: 1 сутки состоят из 30 мухурта, мухурта в свою очередь делится на кшипру, этархи, идани; каждая единица меньше предыдущей в 15 раз.

Таким образом, 1 мухурта = 48 минутам, 1 кшипра = 3,2 минуты; 1 этархи = 12,8 секунды, 1 идани = 0,85 секунды.

Продолжительность года чаще всего составляла 360 дней, которые делили на 12 месяцев. Поскольку это на несколько дней меньше истинного года, к одному или нескольким месяцам прибавляли 5-6 дней или через несколько лет добавляли тринадцатый, так называемый интеркаляционный месяц.

Следующие сведения по индийской астрономии относятся к первым векам нашей эры. Сохранились несколько трактатов, а также сочинение «Ариабхатийа» крупнейшего индийского математика и астронома Ариабхаты I , родившегося в 476 г. В своем сочинении Ариабхата высказал гениальную догадку: ежедневное вращение небес – только кажущееся вследствие вращения Земли вокруг своей оси. Это было чрезвычайно смелой гипотезой, которая не была принята последующими индийскими астрономами.

6. Астрономия в Древнем Китае

Древнейший период развития китайской цивилизации относится ко времени царств Шан и Чжоу. Потребности повседневной жизни, развитие земледелия, ремесла побуждали древних китайцев изучать явления природы и накапливать первичные научные знания. Подобные знания, в частности, математические и астрономические, уже существовали в период Шан (Инь). Об этом свидетельствуют как литературные памятники, так и надписи на костях. Предания, вошедшие в «Шу цзин», рассказывают о том, что уже в древнейшие времена было известно деление года на четыре сезона. Путем постоянных наблюдений китайские астрономы установили, что картина звездного неба, если ее наблюдать изо дня в день в одно и то же время суток, меняется. Они подметили закономерность в появлении на небесном своде определенных звезд и созвездий и временем наступления того или иного сельскохозяйственного сезона года.

Установив эту закономерность, они в дальнейшем уже могли сказать земледельцу, что тот или иной сельскохозяйственный сезон начинается тогда, когда на горизонте появится определенная звезда или созвездие. Такие выдающиеся ориентировочные светила (по-китайски называемые «чэн») наблюдались астрономами древности в вечернее время суток сразу же после захода Солнца или в утреннее, перед самым восходом его.

Нужно отметить, что если египтяне для своей календарной системы пользовались гелиактическим восходом Сириуса (a Большого Пса) , халдейские жрецы – гелиактическим восходом Капеллы (a Возничего), то у древних китайцев мы можем проследить смену нескольких «чэн»: звезды «Дахо» (Антарес, a Скорпиона); созвездия «Цан» (Орион); созвездия «Бэй доу» – «Северный ковш» (Большая Медведица). Эти «чэн», как явствует из китайских источников, употреблялись во времена, предшествующие Чжоуской эпохе, т.е. ранее XII в. до н.э. В известных комментариях к книге «Чуньцю», составленных в III в. до н.э., есть такая фраза: «Дахо является великим ориентировочным светилом; Цан является великим ориентировочным светилом, и «самое северное» [Большая Медведица] тоже является великим ориентировочным светилом».

С древних времен в Китае год делился на четыре сезона. Очень важным было наблюдение акронического восхода «Огненной звезды» (Антарес). Ее восход происходил около момента весеннего равноденствия. За ее появлением на небесном своде следили астрономы и извещали жителей о наступлении весны.

Существует легенда, что император Яо приказал своим ученым составить календарь, которым могли бы пользоваться все жители страны. Для сбора сведений и производства необходимых астрономических наблюдений за Солнцем, Луной, пятью планетами и звездами в разных местах государства он послал четырех своих высших чиновников, ведавших при дворе астрономическими работами, братьев Си и братьев Хэ, в четырех направлениях: на север, юг, восток и запад. В книге «Шуцзин» глава «Яодянь» («Устав владыки Яо») в записи, описывающий период времени между 2109 и 2068 гг. до н.э. говорится: «владыка Яо приказывает своим астрономам Си и Хо поехать на окраины страны на восток, юг, запад и север для определения по звездному небу четырех времен года, а именно весеннего и осеннего равноденствий и зимнего и летнего солнцестояний. Далее Яо указывает, что продолжительность года равна 366 дням и дает распоряжение пользоваться методом «вставочной тринадцатой Луны» для «правильности календаря».

Календарь, связанный с сезонами, определяемыми по движению Солнца, являлся солнечным календарем, он был удобен для земледельца. Продолжительность тропического года китайцы знали уже в глубокой древности. В «Яодянь» говорится: «широко известно, что три сотни дней и шесть декад и шесть дней составляют полный год».

Вместе с тем в Китае, да, очевидно, не только в Китае, а почти у всех народов на известной стадии развития, с незапамятных времен находился в употреблении календарь, связанный со счетом дней по фазам Луны. Древнекитайские астрономы установили, что период от новолуния до следующего новолуния (синодический месяц) равняется примерно двадцати девяти с половиной дням.

Трудность сочетания солнечного и лунного календарей состоит в том, что продолжительность тропического года и синодического месяца несоизмеримы. Поэтому для их сочетания применялся вставной месяц. В «Яодянь» сказано: «четыре времени года сочетаются вставным месяцем».

В книге «Кайюаньчжандан» и в книге «Ханьшу» – летописи династии Хань (206 г до н.э. – 220 г н.э.) имеется упоминание о шести календарях, составленных во времена полулегендарных императоров: Хуан-ди (2696–2597 гг. до н.э.), Чжуан-сюй (2518–2435 гг. до н.э.), в эпоху Ся (2205–1766 гг. до н.э.), а также во времена династий Инь (1766–1050 гг. до н.э.), Чжоу (1050–247 гг. до н.э.) и государства Лу (VII в. до н.э.)

Таким образом, можно сказать, что календарь в Китае зародился в самые древнейшие времена, вероятно, во II–III тысячелетиях до н.э.

В 104 г. до н. э. в Китае была созвана обширная конференция астрономов, посвященная вопросу улучшения действовавшей в то время календарной системы «Чжуань-сюй ли. После оживленной дискуссии на конференции была принята официальная календарная система «Тайчу ли», названная так в честь императора Тай-чу.

Следует сказать, что если календари эпох Инь и Чжоу давали только сведения о том, какой день следует считать началом года, как распределяются дни по месяцам, каким образом вставляется добавочный месяц или день, то календарь «Тайчу ли» помимо указанных сведений содержал данные о продолжительности года и отдельных сельскохозяйственных сезонов, о моментах новолуния и полнолуния, о продолжительности каждого месяца в году, о моментах затмений Луны, сведения о пяти планетах.

Были вычислены и моменты затмений Солнца, но так как люди в древности боялись этого явления, то данные о затмении Солнца в текст календаря, который получил широкое распространение, не были включены. В календаре были указаны также «удачные дни», когда небесные тела, по мнению астрономов, расположены благоприятно для свершения или начала тех или иных дел.

Календарь «Тайчу ли» был первой официальной календарной системой, принятой китайским правительством.

Заключение

Астрономические явления вошли в быт древнего человека как часть окружающей его среды, тесно связанной со всей его деятельностью. Наука началась не с абстрактного стремления к истине и знанию; она возникла как часть жизни, вызванная зарождением социальных потребностей.

Кочевникам, рыбакам, торговцам-путешественникам необходимо было ориентироваться в пространстве. Для этой цели они использовали небесные тела: днем – Солнце, ночью – звезды. Таким образом пробудился их интерес к звездам.

Вторым побудительным мотивом, приведшим к тщательному наблюдению небесных явлений, была потребность измерять интервалы времени. Старейшим практическим применением астрономии, помимо навигации, был счет времени, из которого позднее развилась наука. Периоды Солнца и Луны (т.е. год и месяц) являются естественными единицами счета времени.

Кочевые народы регулируют свой календарь целиком по синодическому периоду 29 1/2 дней, через который фазы Луны повторяются. Луна стала одним из наиболее важных объектов естественного окружения человека. Это послужило основой для установления культа Луны, поклонению ей как живому существу, которое своим возрастанием и убыванием регулировало время.

Лунный период является самой древней календарной единицей. Но даже при чисто лунном счете такой важный период природы, как год, проявляется уже в самом факте существования двенадцати месяцев и двенадцати последовательных названий месяцев, указывающих на их сезонный характер: месяц дождей, месяц молодых животных, месяц сева или жатвы. Постепенно развивается тенденция к более близкому согласованию лунного и солнечного счета.

Земледельческие народы, по характеру своей работы тесно связаны с солнечным годом. Сама природа как бы навязывает его народам, живущим в высоких широтах.

Большинство земледельческих народов используют в своих календарях как месяц, так и год. Здесь, однако, возникают затруднения, потому что даты полнолуния и новолуния смещаются в солнечном году относительно календарных дат, так что фазы Луны не могут указать определенной сезонной даты. Лучшее решение в этом случае дают звезды, движение которых уже было известно, поскольку их использовали для ориентировки в пространстве и во времени.

Необходимость разделять и регулировать время разными путями приводили различные первобытные народы к наблюдению небесных тел и, следовательно, к началу астрономического знания. Из этих истоков на заре цивилизации и возникла наука, прежде всего среди народов наиболее древней культуры – на Востоке.

Литература

1. Авдиев В. И. История Древнего Востока. – М.: Высшая школа, 1970.

2. Арманд Д. Л. Как впервые измерили окружность Земли. Детская энциклопедия. В 12 т. Т 1. Земля. – М.: Просвещение, 1966.

3. Бакулин П. И., Кононович Э. В., Мороз В. И. Курс общей астрономии. – М.: Наука, 1977.

4. Володарский А. И. Астрономия древней Индии. Историко-астрономические исследования. Вып. XII. – М.: Наука, 1975.

5. Всемирная история. В 10 т. Т. 1. М.: Гос. изд. политической литературы, 1956.

6. Завельский Ф. С. Время и его измерение. М.: Наука, 1977.

7. История Древнего Востока. – М.: Высшая школа, 1988.

8. Нейгебауэр О. Точные науки в древности. – М., 1968.

9. Паннекук А. История астрономии. – М.: Физматгиз, 1966.

10. Перель Ю. Г. Астрономия в древности. Детская энциклопедия. В 12 т. Т 2. Мир небесных тел. – М.: Просвещение, 1966.

11. Селешников С. И. История календаря и хронология. – М.: Наука, 1970.

12. Старцев П. А. О китайском календаре. Историко-астрономические исследования. Вып. XII. – М.: Наука, 1975.

Восходом перед самым появлением Солнца утром на горизонте.

Одна из книг, описывающих историю Китая с древнейших времен до эпохи Тан (618-910 гг.)

Зернаев А., Оренбург