Феликс Зигель - Астрономы наблюдают

• Название: Астрономы наблюдают
• Автор: Феликс Зигель
• Издательство: Наука
• Жанр: Научпоп
• Год: 1985

Автор в доступной, увлекательной форме рассказывает о том, как астрономы наблюдают небо (с древности до наших дней). Читатель познакомится с главными инструментами астрономов в прошлом и настоящем. Он узнает о радиотелескопах и новых технических средствах исследования невидимых космических излучений. В книге уделено внимание жизнеописанию великих астрономов-наблюдателей — творцов астрономической техники. Новое издание книги дополнено рассказом о перспективах наземной астрономии.

Для самого широкого круга читателей, интересующихся астрономией и ее историей.

---

Как же внешне выглядели древние обсерватории?

Древние обсерватории

Для того чтобы подметить первое появление Сириуса в лучах утренней зари, никаких специальных зданий типа современных обсерваторий, разумеется, не требуется. Нужен лишь открытый горизонт и чистое, ясное небо. Поэтому древние египетские жрецы, бывшие одновременно и первыми астрономами, вели астрономические наблюдения с подножья пирамид или с оснований исполинских каменных сфинксов, как это изображено на широко известной в популярной астрономической литературе картинке. Позже для астрономических наблюдений во многих странах и восточного и западного полушарий использовались плоские площадки на вершинах пирамид (например, у древних ацтеков) или башен.

Первые астрономические обсерватории возникли, по-видимому, в Китае. В период династии Чжоу (с XII века до н. э.) просвещение в Китае стало широко распространяться и в городе Чжоугун (современная провинция Хэнань) правитель У-Ван построил большую обсерваторию. Ныне от этой обсерватории остались частично разрушенный старинный гномон и сравнительно невысокая башня с площадкой наверху, предназначенной для размещения переносных угломерных инструментов.

Древние китайские астрономы ввели в употребление астрономически обоснованные солнечный и лунный календари. Были составлены звездные каталоги, изготовлены звездные глобусы, введены многочисленные созвездия, в том числе и 28 зодиакальных. Астрономы древнего Китая аккуратно регистрировали вспышки новых звезд и появление ярких комет, причем эти наблюдения ценны и для современной астрономии. Первый звездный каталог, содержащий сведения о 800 звездах, появился в Китае еще в IV веке до нашей эры и, судя по всему, был первым в мире звездным каталогом. Позже знаменитый астроном древнего Китая Чжан Хэн (78 — 139 гг. н. э.) разделил звездное небо на 124 созвездия, причем подсчитал, что общее количество хорошо видимых в Китае звезд близко к 1500. Из них 320 звездам Чжан Хэн дал собственные имена.

Этот великий астроном сконструировал множество астрономических приборов, в том числе армиллярную сферу, приводимую во вращение специальным гидромеханическим механизмом. Рядом со сферой стояло искусственное дерево-календарь, с которого ежедневно падало по одному листу. В конце месяца упавшие листья снова водворялись на дерево.

Особое внимание китайские астрономы уделяли предвычислению солнечных и лунных затмений. В ту пору считалось, что эти «небесные знамения» грозят несчастьем и правителям и простому люду. Предсказание затмений рассматривалось как важнейшая государственная служба. В книге «Шу-Кинг» рассказывается о солнечном затмении, наступившем в 2137 году до н. э. и не предсказанном заранее придворными астрономами. По поводу этого происшествия в названной выше книге говорится, что «господа Хи и Хо забыли о добродетели, предались непомерному пьянству, запустили свои обязанности и оказались ниже своего ранга. Они впервые нарушили счет времени по светилам. В последний осенний месяц, в первый его день Солнце и Луна, вопреки вычислениям, сошлись в созвездии Фанг. Слепых известил барабан, бережливые люди были охвачены смятением, народ бежал.

А господа Хи и Хо находились при своей должности: они ничего не слышали и не видели». Возникшая во время затмения паника обошлась Хи и Хо очень дорого — по приказу правителя им отрубили головы.

Астрономы древнего Китая первыми в мире открыли пятна на Солнце. По этому поводу в 28 году до н. э. в одной из китайских летописей сделана следующая запись: «В марте первого года Хэ-Пин взошло желтое Солнце и посередине его имеется темное пятно величиной с монету». Солнечные пятна много раз видели и позже, причем в те моменты, когда на Солнце можно было смотреть невооруженным глазом, то есть при восходе или заходе, а также в те моменты, когда Солнце закрыто легкой пеленой облаков.

В эпоху средневековья китайские астрономы совершенствовали астрономические инструменты, главным образом армиллы и небесные глобусы. С помощью сложных водяных механизмов сферы и глобусы приводились в медленное вращение, совершая полный оборот за сутки. По их поверхности перемещались в соответствующем темпе шарики, изображавшие Луну и Солнце. Глобусы и сферы соединялись с часами, колокола которых звонили каждые четверть часа.

Вместе с усовершенствованием инструментов строятся и новые обсерватории. В V веке н. э. возникла обсерватория в Нанкине, а в XII веке н. э. положено начало Пекинской обсерватории. Эта последняя, ныне превращенная в музей, располагается на древней городской стене и к ней ведет длинная пологая лестница (рис. 7).

Рис. 7. Древняя Пекинская обсерватория.

Рассмотрите внимательно оборудование Пекинской обсерватории, характерное для всех древних обсерваторий вообще. Здесь на обширной, огороженной барьером наблюдательной площадке собраны почти все типы древних угломерных инструментов — армиллярные сферы, квадрант, гномоны, секстант. Были также на Пекинской обсерватории и небесные глобусы и клепсидры разных типов. Словом, Пекинская обсерватория одна из очень немногих сохранившихся до наших времен типичных древних обсерваторий. Подобные обсерватории были и в других культурных странах древнего мира.

Гиппарх и Птолемей

Уже в древности среди астрономов наметились два типа ученых — наблюдателей и теоретиков. Первые из них прославились многочисленными и очень точными (разумеется, по тем временам) астрономическими наблюдениями. В процессе этих наблюдений они неизбежно открывали новые, порою необыкновенные и трудно объяснимые космические явления. Астрономам-теоретикам и в древности и теперь приходится решать сложную задачу — теоретически осмыслить то новое, что открыто в Природе, и, если удастся, построить достаточно общую теорию, объясняющую большой класс явлений. Конечно, разделение на практиков-наблюдателей и теоретиков-вычислителей несколько условно. Иногда в одном лице сочетается и то и другое. Но такие случаи все же были исключением. Два знаменитых астронома древности Гиппарх и Птолемей являют собой два типа астрономов — величайшего наблюдателя древности и блестящего теоретика, создавшего весьма общую теоретическую схему, которой пользовалась наука на протяжении почти пятнадцати веков.

О жизни Гиппарха известно очень мало. Родился он в Никее и большую часть жизни провел на острове Родос, где и построил себе обсерваторию. Вероятно, ему приходилось бывать и в Александрии — крупнейшем культурном центре древнего мира. Расцвет творческой деятельности Гиппарха захватил середину II века до нашей эры. Лишь одно и притом второстепенное его сочинение дошло до нас. Об остальных главных трудах Гиппарха мы знаем лишь по изложению этих трудов в более поздних сочинениях других авторов.

Гиппарха справедливо считают изобретателем сферической тригонометрии, формулами которой ему приходилось пользоваться для пересчета экваториальных координат светил в эклиптикальные. Гиппарх был отличным вычислителем — об этом свидетельствуют его таблицы движения Солнца и Луны. Однако важнейшие заслуги Гиппарха относятся к области практической, наблюдательной астрономии. Он пользовался уже знакомыми нам угломерными инструментами, но довел технику наблюдений до такого совершенства, при котором положения светил определялись им с ошибкой, не превосходящей одной минуты дуги.

Сегодня мы в полной мере можем оценить трудность тех задач, которые поставил перед собой и успешно решил Гиппарх. Ему удалось подметить неравномерное движение Солнца по эклиптике — «отражение» неравномерного обращения Земли вокруг Солнца. Гиппарх же, считая Землю центром Вселенной, объяснил обнаруженные им неравномерности тем, что центр круговой орбиты Солнца не совпадает с центром Земли. Тогда при таком эксцентричном положении Земли наблюдателю будет казаться, что в удаленных от него частях орбиты Солнце движется медленнее, а в более близких — быстрее, хотя на самом деле движение Солнца совершенно равномерно. На основе этого остроумного, хотя и неверного по существу, объяснения Гиппарх и составил свои солнечные таблицы, по которым можно было узнать положение Солнца на эклиптике для любого момента времени.

Подобное объяснение Гиппарх пытался дать и движениям Луны. Но эти движения гораздо сложнее солнечных. Как мы теперь знаем, благодаря возмущениям со стороны Солнца, Земли и планет лунная орбита непрерывно меняет свою форму и положение в пространстве. К этому добавляется и неравномерное движение Луны по орбите, сильно осложненное влиянием тяготения Земли. Можно лишь поражаться, что Гиппарху удалось подметить важнейшие из лунных неравенств, то есть неправильностей в очень сложном движении Луны.