144 (Історія астрономії)

Стародавній період

Небесний диск з Небри (Німеччина, XVII ст. до н. е.)

Астрономічна діяльність простежується в джерелах принаймні з IV тис. до н. е., а, швидше за все, почалася набагато раніше. Окремі особливості мегалітичних споруд і навіть наскальних малюнків первісних людей тлумачаться як астрономічні. У фольклорі також безліч подібних мотивів.

Стоунхендж

Річна зміна положення Сонця на небі відзначена в Біблії. У Ветхому Заповіті в книзі Іова сказано: Чи «давав ти коли в житті своєму наказу утру і чи указував зорі місце її» (38.12). Тут мовиться, що ранок наступає не в один і той же час, і зоря, тобто місце, де сходить Сонце, теж міняє своє положення щодо сторін горизонту. В книзі Іова відображені і інші астрономічні пізнання її авторів: Чи «можеш ти зв'язати вузол Хима і дозволити узи Кесиль?» (38.31). «переводиться» це так: Чи «можеш зв'язати вузол у Плеяд і розв'язати його у Оріона? Чи можеш ти вивести зодіакальні сузір'я і Ведмедицю з дітьми її водити?». Ймовірно, записано це було на початку I тисячоліття до н. э., але тут відобразилися і більш стародавні представлення кочівників, коли семітські племена ще блукали з своїми стадами по аравійському півострову.

Спостерігаючи періодичні зміни на небесній сфері (світил, що рухаються, комет, метеорів і т. д.), люди помітили їх зв'язок із зміною сезонів на Землі. Це наштовхнуло на думку, що небесні рухи пов'язані і з іншими земними явищами - впливають на земну історію або передбачають найважливіші події - народження царів, війни, голод, епідемії і ін. Довір'я до астрологічних фантазій значно сприяло розвитку наукової астрономії, оскільки інакше обгрунтувати властям практичну користь від наглядів за небом було б нелегко.

Якнайдавнішими астрономічними винаходами були гномон (жердина для вимірювання висоти Сонця по довжині тіні) і календар. Пізніше з'явилися кутоміри різних систем.

Шумер і Вавілон

Шумеро-аккадська держава Вавілон існувала з II тис. до н.е. по VI ст. до н.е. (в останні десятиріччя їм правили халдеї, а в VI столітті до н.е. країною заволоділа Персія).

Жерці-вавілоняни залишили безліч астрономічних таблиць. Вони ж виділили основні сузір'я і зодіак, ввели розподіл повного кута на 360°, розвинули тригонометрію.

В II тис. до н.е. у шумерів з'явився місячний календар, вдосконалений в I тис. до н.е. Рік складався з 12 синодичних місяців - шість по 29 днів і шість по 30 днів, всього 354 дні. Спочатку для узгодження з сонячним роком робили вставку 13-го місяця, але потім перестали.

Обробивши свої таблиці наглядів, жерці відкрили багато законів руху планет, Місяці і Сонця, змогли передбачати затьмарення. В 450 році до н.е. вавілоняни вже знали «метонов цикл» (235 місяців з великою точністю співпадають з 19 сонячними роками). Втім, китайці відкрили його ще раніше.

Ймовірно, саме у Вавілоні з'явився семиденний тиждень (щодня був присвячений одному з 7 світил).

Давній Єгипет

Розливи Нила відбуваються на початку літа, і якраз на цей час доводиться перший схід найяскравішої зірки неба - Сиріусу, по-єгипетськи званого «Сотіс». До цього моменту Сиріус не видний. Напевно, тому «сотичний» календар вживався в Єгипті разом з цивільним. Сотічеській рік - це період між двома геліактичним сходом Сиріусу, тобто він співпадав з сидеричним роком, а цивільний рік складався з 12 місяців по 30 днів плюс п'ять додаткових діб, всього 365 днів.

Тижнів спочатку не було, місяць ділився на 3 декади. Вживався в Єгипті і місячний календар з метоновым циклом, злагоджений з цивільним. Пізніше під впливом Вавілона з'явився семиденний тиждень.

Доба ділилася на 24 години, які спочатку були нерівними (окремо для світлого і темного часу доби), але в кінці IV століття до н.е. придбали сучасний вигляд. В Єгипті, на відміну від Вавілона, використовувалася десяткова система, але в добі, окрім 10 світлих годин, вони виділяли ще по годині на перехідні періоди, тому і вийшло 12 годин; те ж для темного часу доби.

Ступінь розвитку єгипетської математики і астрономії неясний. Документів на цю тему майже немає, але елліни високо цінували єгипетських астрономів і вчилися у них.

Астрологія з'явилася не в Єгипті, але ворожіння по Місяцю і планетам використовувалося там вельми широко.

Єгипетська система світу, по опису Геракліда Понтійського (IV ст. до н. э.), була геоцентричною, але Меркурій і Венера звертаються навкруги Сонця (хоча разом з ним - і навкруги Землі).

Стародавній Китай

Найбільший розвиток стародавня астрономія Сходу одержала в Китаї. Вже під час легендарної династії Ця (кінець III - почало II тис. до н. э.) в Китаї були дві посади придворних астрономів. Розвиток китайської астрономії відбувався в тісному спілкуванні з Вавілоном і Єгиптом. Перший астрономічний твір, що дійшов до нас, - «Книга зірок» - з'явилося в IV столітті до н.е. Приблизно в цей же час китайці уточнили тривалість сонячного року (365,25 днів). Відповідно небесний круг ділили на 365,25 градусів або на 28 сузір'їв (по руху Місяця).

Обсерваторії з'явилися в XII столітті до н.е. Але набагато раніше китайські астрологи старанно реєстрували всі незвичайні події на небі (затьмарення, комети - «зірки з мітлою», метеори, нові зірки). Перший запис про появу комети відноситься до 2315 р. до н. э., про місячне затьмарення - до 1137 р. до н. э., про сонячне - до 720 року до н. э., перший метеоритний дощ запротокольований в 687 р. до н.е. найраніше повідомлення про комету Галлея датується 1058 р. до н.е. В записах відзначені майже всі появи комети Галлея, починаючи з 1058 р. до н.е. В 301 р. вперше помічені плями на Сонце; пізніше вони реєструвалися неодноразово.

По легенді, в 2137 р. до н.е. були страчено двох астрономів Хо і Хи, що не зуміли передбачити затьмарення. З III століття до н.е. таких помилок вже не було, передбачалася не тільки дата затьмарення, але і його тип і район нагляду.

Цікаво, що Чумацький шлях у китайців називався саме так (або - Небесною річкою).

З інших досягнень китайської астрономії відзначимо правильне пояснення причини сонячних і місячних затьмарень, відкриття нерівномірності руху Місяця, вимірювання сидеричного періоду спочатку для Юпітера (12 років, точне значення: 11.86), а з III століття до н.е. - і для всіх інших планет, як сидеричні, так і синодичні, з хорошою точністю.

Календарів в Китаї була множина. До VI століття до н.е. був відкритий метонов цикл і затвердився місячно-сонячний календар. Початок року - день зимового сонцестояння, початок місяця - молодик. Доба ділилася на 12 годин (назви яких використовувалися і як назви місяців) або на 100 частин.

Календарні реформи в Китаї проводилися постійно. Роки об'єднувалися в 60-річний цикл: щороку присвячувався одному з 12 тварин (Зодіаку) і однієї з 5 стихій: вода, вогонь, метал, дерево, земля. Кожній стихії відповідала одна з планет; була і шоста - первинна - стихія «ци» (ефір). Пізніше ци ділили на декілька видів: інь-ци і ян-ци, і інші, погоджуючи з навчанням Лао Цзи (VI ст. до н. э.).

Інші країни

У індійців помітних успіхів в астрономії - на відміну від математики - не було; пізніше вони охоче переводили і коментували грецькі твори.

А ось цивілізація майя (II-X століття н. э.) надавала астрономічним знанням величезне значення. Залишки міст і храмів-обсерваторій вражають уяву. На жаль, збереглися тільки 4 рукописи різного віку і тексти на стелах.

Майя з великою точністю визначили синодичні періоди всі 5 планет (особливо почитала Венера), придумали дуже точний календар. Місяць майя містив 20 днів, а тиждень - 13. Початок календарної ери віднесений до 5041738 року до н. э., хоча хронологія свого народу велася з 3113 р. до н.е.

В Європі друїди кельтських племен безумовно володіли якимись астрономічними знаннями; є підстави припускати, що Стоунхендж був не тільки місцем ритуалів, але і обсерваторією. Побудований він був близько 1900-1600 рр. до н.е.

Стародавня Греція - ранній період

Елліни, судячи з усього, ще в гомерівських часів цікавилися астрономією, їх карта неба і багато назв залишилися в сучасній науці. Спочатку знання були неглибокі - наприклад, уранішня і вечірня Венера вважалися різними світилами (Фосфор і Геспер); вже шумери знали, що це одне і те ж світило. Виправлення помилки «роздвоєння Венери» приписують Піфагору і Парменіду.

Полюс світу в цей час вже пішов від Альфи Дракона, але ще не присунувся до Полярної; можливо, тому в Одіссеї жодного разу не згадується напрям на північ.

Піфагорійці запропонували піроцентричну модель Всесвіту, в якому зірки, Сонце, Місяць і шість планет звертаються навкруги Центрального Вогню (Гестії). Щоб всього вийшло священне число - десять - сфер, шостою планетою оголосили Протівоземлю (Антіхтон). Як Сонце, так і Місяць, по цій теорії, світили відображеним світлом Гестії. Це була перша математична система світу - у інших стародавніх космогоністів працювало швидше уява, ніж логіка.

Відстані між сферами світил у піфагорійців відповідали музичним інтервалам в гаммі; при обертанні їх звучить «музика сфер», нечутна нами. Піфагорійці рахували Землю кулястої і обертається, отчого і відбувається зміна дня і ночі. Втім, окремі піфагорійці (Аристарх Самосській і ін.) дотримувалися геліоцентричної системи. У піфагорійців виникло вперше і поняття ефіру, але частіше за все цим словом позначалося повітря. Тільки Платон відособив ефір як окрему стихію.

Платон, учень Сократа, вже не сумнівався в шароподібноті Землі (навіть Демокріт вважав її диском). По Платону, Космос не вічний, оскільки все, що відчувається, є річ, а речі старіють і вмирають. Більш того, сам Час народився разом з Космосом. Наслідки, що далеко йдуть, мав заклик Платона до астрономів розкласти нерівномірні рухи світил на «досконалі» рухи по колах.

На цей заклик відгукнувся Евдокс Кнідській, вчитель Архімеда і сам учень єгипетських жерців. В своїх (що не збереглися) творах він висловив кінематичну схему руху планет з декількома накладеними круговими рухами, всього по 27 сферам. Правда, згода з наглядами для марса була поганою. Річ у тому, що орбіта марса помітно відрізняється від кругової, так що траєкторія і швидкість руху планети по небу міняються в широких межах. Евдокс також склав перший в Європі зоряний каталог.

Аристотель, автор «Фізики», теж був учнем Платона. В його творах було немало раціональних думок; він переконливо довів, що Земля - куля, спираючись на форму тіні Землі при місячних затьмареннях, оцінив коло Землі в 400000 стадій, або близько 70000 км - завищено майже удвічі, але для того часу точність непогана. Але зустрічаються і безліч помилкових тверджень: розділення земних і небесних законів світу, заперечення пустки і атомізму, чотири стихії як першооснови матерії плюс небесний ефір, суперечлива механіка: «стрілу у польоті підштовхує повітря» - навіть в середньовіччі це безглузде положення висміювалося (Філопон, Бурідан). Метеори він вважав атмосферними явищами, спорідненими блискавці.

Стародавня Греція - александрійський період

Концепції Аристотеля частина філософів канонізувала ще при його житті, і надалі багато здорових ідей, що суперечать їм, зустрічалися вороже - наприклад, геліоцентризм Аристарха Самосського. Аристарх вперше намагався також зміряти відстань до Сонця і Місяця і їх діаметри; для Сонця він помилився на порядок (вийшло, що діаметр Сонця в 250 разів більше земного), але до Аристарха всі вважали, що Сонце менше Землі. Саме тому він і вирішив, що в центрі світу знаходиться Сонце. Більш точні вимірювання кутового діаметра Сонця виконав Архімед, в його переказі нам і відомі погляди Аристарха, твори якого втрачені.

Ератосфен в 240 р. до н.е. досить точно зміряв довжину земного кола і нахил екліптики до екватора (т.е нахил земної осі); він також запропонував систему високосів, пізніше названу юліанським календарем.

З III століття до н.е. грецька наука засвоїла досягнення вавілонян, у тому числі - в астрономії і математиці. Але греки пішли значно далі. Біля 230 року до н.е. Аполлоній Пергській розробив новий метод представлення нерівномірного періодичного руху через базове коло - деферент - і вторинне коло, що кружляється навкруги деферента, - епіцикл; саме світило рухається по епіциклу. В астрономію цей метод ввів видатний астроном Гиппарх, що працював на Родосі.

Гиппарх відкрив відмінність тропічного і сидеричного років, уточнив довжину року (365,25 - 1/300 днів). Методика Аполлонія дозволила йому побудувати математичну теорію руху Сонця і Місяця. Гиппарх ввів поняття ексцентриситету орбіти, апогею і перигея, уточнив тривалість синодичного і сидеричного місячних місяців (з точністю до секунди), середні періоди обігу планет. По таблицях Гиппарха можна було передбачати сонячні і місячні затьмарення з нечуваною для того часу точністю - до 1-2 годин. До речі, саме він ввів географічні координати - широту і довготу. Але головним результатом Гиппарха стало відкриття зсуву небесних координат - «передування рівнодень». Вивчивши дані наглядів за 169 років, він знайшов, що положення Сонця у момент рівнодення змістилося на 2°, або на 47" в рік (насправді - на 50,3").