Реферат Изучение звёздного неба на Древнем Востоке. Астрономическая деятельность в древнем мире
Сергей Житомирский
Античная астрономия занимает в истории науки особое место. Именно в Древней Греции были заложены основы современного научного мышления. За семь с половиной столетий от Фалеса и Анаксимандра, сделавших первые шаги в осмыслении Вселенной, до Клавдия Птолемея, создавшего математическую теорию движения светил, античные учёные прошли огромный путь, на котором у них не было предшественников. Астрономы античности использовали данные, полученные задолго до них в Вавилоне. Однако для их обработки они создали совершенно новые математические методы, которые были взяты на вооружение средневековыми арабскими, а позднее и европейскими астрономами.
Вселенная в традиционной греческой мифологии
Как представляли себе мир греки в VIII в. до н. э., можно судить по поэме фиванского поэта Гесиода «Теогония» (О происхождении богов). Рассказ о возникновении мира он начинает так
Прежде всего во вселенной
Хаос зародился, а следом
Широкогрудая Гея, всеобщий приют
безопасный... Гея - Земля - родила себе
равное ширью Звёздное небо, Урана, чтоб точно
покрыл её всюду.
Небо утверждено на плоской Земле. На чём же тогда держится сама Земля? А ни на чём. Оказывается, под ней простирается огромное пустое пространство - Тартар, ставший тюрьмой для титанов, побеждённых богами.
Подземь их сбросили столь глубоко, сколь далёко до неба, Ибо настолько от нас отстоит
многосумрачный Тартар. Если бы, медную взяв наковальню,
метнуть её с неба, В девять дней и ночей до земли бы
она долетела, Если бы, медную взяв наковальню,
с земли её сбросить, В девять дней и ночей долетела б до Тартара тяжесть.
В представлениях древних греков Вселенная разделялась Землёй на светлую и тёмную части: верхняя была небом, а в нижней царил Эреб - подземный мрак. Считалось, что туда не заглядывает Солнце. Днём оно объезжает небо на колеснице, а ночью плывёт в золотой чаше по окружающему Землю океану к месту восхода. Конечно, такая картина мира не слишком подходила для объяснения движений небесных светил; впрочем, она для этого и не предназначалась.
Календарь и звёзды
В Древней Греции, как и в странах Востока, в качестве религиозного и гражданского использовался лунно-солнечный календарь. В нём начало каждого календарного месяца должно было располагаться как можно ближе к новолунию, а средняя продолжительность календарного года по возможности соответствовать промежутку времени между весенними равноденствиями («тропический год», как его называют сегодня). При этом месяцы по 30 и 29 дней чередовались. Но 12 лунных месяцев примерно на треть месяца короче года. Поэтому, чтобы выполнить второе требование, время от времени приходилось прибегать к интеркаляциям - добавлять в отдельные годы дополнительный, тринадцатый, месяц.
Вставки делались нерегулярно правительством каждого полиса -города-государства. Для этого назначались специальные лица, которые следили за величиной отставания календарного года от солнечного. В разделённой на мелкие государства Греции календари имели местное значение - одних названий месяцев в греческом мире существовало около 400. Математик и музыковед Аристоксен (354–300 до н. э.) писал о календарном беспорядке: «Десятый день месяца у коринфян - это пятый у афинян и восьмой у кого-нибудь ещё».
Простой и точный, 19-летний цикл, использовавшийся ещё в Вавилоне, предложил в 433 г. до н. э. афинский астроном Метон. Этот цикл предусматривал вставку семи дополнительных месяцев за 19 лет; его ошибка не превышала двух часов за один цикл.
Земледельцы, связанные с сезонными работами, издревле пользовались ещё и звёздным календарём, который не зависел от сложных движений Солнца и Луны. Гесиод в поэме «Труды и дни», указывая своему брату Персу время проведения сельскохозяйственных работ, отмечает их не по лунно-солнечному календарю, а по звёздам:
Лишь на востоке начнут восходить Атлантиды Плеяды, Жать поспешай, а начнут заходить - за сев принимайся. Вот высоко средь неба уж Сириус
встал с Орионом, Уж начинает Заря розоперстая
видеть Арктура, Режь, о Перс, и домой уноси
виноградные гроздья.
Таким образом, хорошее знание звёздного неба, которым в современном мире мало кто может похвастаться, древним грекам было необходимо и, очевидно, широко распространено. По-видимому, этой науке детей учили в семьях с раннего возраста.
Лунно-солнечный календарь использовался и в Риме. Но здесь царил ещё больший «календарный произвол». Длина и начало года зависели от понтификов (от лат. pontifices), римских жрецов, которые нередко пользовались своим правом в корыстных целях. Такое положение не могло удовлетворить огромную империю, в которую стремительно превращалось Римское государство. В 46 г. до н. э. Юлий Цезарь (100–44 до н. э.), исполнявший обязанности не только главы государства, но и верховного жреца, провёл календарную реформу. Новый календарь по его поручению разработал александрийский математик и астроном Созиген, по происхождению грек. За основу он взял египетский, чисто солнечный, календарь. Отказ от учёта лунных фаз позволил сделать календарь достаточно простым и точным. Этот календарь, названный юлианским, использовался в христианском мире до введения в католических странах в XVI в. уточнённого григорианского календаря. Летосчисление по юлианскому календарю началось в 45 г. до н. э. На 1 января перенесли начало года (раньше первым месяцем был март). В благодарность за введение календаря сенат постановил переименовать месяц квинтилис (пятый), в котором родился Цезарь, в юлиус - наш июль. В 8 г. н. э. в честь следующего императора, Октавиана Августа, месяц сек-стилис (шестой), был переименован в августус. Когда Тиберию, третьему принцепсу (императору), сенаторы предложили назвать его именем месяц септембр (седьмой), он будто бы отказался, ответив: «А что будет делать тринадцатый принцепс».
Новый календарь оказался чисто гражданским, религиозные праздники в силу традиции по-прежнему справлялись в соответствии с фазами Луны. И в настоящее время праздник Пасхи согласовывается с лунным календарём, причём для расчёта его даты используется цикл, предложенный ещё Метоном.
Фалес и предсказание затмения
Фалёс (конец VII - середина VI в. до н. э.) жил в греческом торговом городе Милете, расположенном в Малой Азии. С античных времён историки называют Фалеса «отцом философии». К сожалению, его сочинения до нас не дошли. Известно лишь, что он стремился найти естественные причины явлений, считал началом всего воду и сравнивал Землю с куском дерева, плавающим в воде.
Геродот, рассказывая о войне восточных государств Лидии и Мидии, сообщал: «Так с переменным успехом продолжалась эта война, и на шестой год во время одной битвы день превратился в ночь. Это солнечное затмение предсказал ионянам Фалес Милетский и даже точно определил заранее год, в который оно наступит. Когда лидийцы и мидяне увидели, что день обратился в ночь, то поспешно заключили мир».
Это затмение, согласно современным расчётам, произошло 28 мая 585 г. до н. э. Чтобы установить периодичность затмений, вавилонским астрологам потребовалось не одно столетие. Вряд ли Фалес мог обладать достаточными данными, чтобы сделать предсказание самостоятельно.
Ещё большую пользу астрономии Фалес принёс как математик. По-видимому, он первым пришёл к мысли о необходимости поиска математических доказательств. Он, например, доказывал теорему о равенстве углов при основании равнобедренного треугольника, т. е. вещи, на первый взгляд очевидные. Ему важен был не сам результат, а принцип логического построения. Для астрономии весьма существенно и то, что Фалес стал основоположником геометрического изучения углов.
Фалес мог бы первым сказать: «Не знающий математики да не входит в храм астрономии».
Анаксиманар
Анаксимандр Милетский (около 610 - после 547 до н. э.) был учеником и родственником Фалеса. Как и его учитель, он занимался не только науками, но также делами общественными и торговыми. Его книги «О природе» и «Сферы» не сохранились, и об их содержании мы знаем по пересказам читавших. Мир Анаксимандра необычен. Небесные светила учёный считал не отдельными телами, а окошками в непрозрачных оболочках, скрывающих огонь. Земля, по его мысли, имела вид части колонны, на поверхности которой, плоской или круглой, живут люди. Она парит в центре мира, ни на что не опираясь. Окружают Землю исполинские трубчатые кольца-торы, наполненные огнём. В самом близком кольце, где огня немного, имеются небольшие отверстия - - планеты. Во втором кольце с более сильным огнём находится одно большое отверстие - Луна. Оно может частично или полностью перекрываться (так философ объяснял смену лунных фаз и затмения светила). Гигантское отверстие размером с Землю есть и в третьем, дальнем, кольце. Сквозь него сияет самый сильный огонь - Солнце. Возможно, Вселенную Анаксимандра замыкала полная сфера с россыпью отверстий, через которые проглядывал огонь, окружавший её. Эти-то отверстия люди и называли «неподвижными звёздами». Неподвижны они, естественно, только относительно друг друга. Эта первая в истории астрономии геоцентрическая модель Вселенной с жёсткими орбитами светил, охватывающими Землю, позволяла понять геометрию движений Солнца, Луны и звёзд.
Анаксимандр стремился не только геометрически точно описать мир, но и понять его происхождение. Философ считал началом всего существующего апейрон - «беспредельное»: «некая природа бесконечного, из которой рождаются небосводы и находящиеся в них космосы». Вселенная, по Анаксимандру, развивается сама по себе, без вмешательства олимпийских богов.
Возникновение Вселенной философ представлял себе примерно так: апейрон порождает враждующие стихии - «горячее» и «холодное». Их материальное воплощение - огонь и вода. Противоборство стихий в возникшем космическом вихре привело к появлению и разделению веществ. В центре вихря оказалось «холодное» - Земля, окружённая водой и воздухом, а снаружи - огонь. Под действием огня верхние слои воздушной оболочки превратились в твёрдую кору. Эту сферу затвердевшего аэра (воздуха) стали распирать пары кипящего земного океана. Оболочка не выдержала и раздулась, «оторвалась», как сказано в одном из источников. При этом она должна была оттеснить основную массу огня за пределы нашего мира. Так возникла сфера неподвижных звёзд, а самими звёздами стали поры во внешней оболочке.
Истоки астрономии теряются в глубине веков. Ее начатки возникли у всех цивилизованных народов древности. Первые астрономические сведения о смене времен года и периодичности солнечных и лунных затмений были известны еще более четырех тысячелетий назад в Древнем Китае, другой родиной первых астрономических знаний в ту же эпоху были страны Ближнего Востока и Египет.Подобно другим наукам, астрономия развивалась в значительной мере благодаря запросам человеческой практики. Развитие астрономии было обусловлено потребностями сельскохозяйственного производства - необходимостью счета времени и правильно го предсказания начала соответствующих сезонов сельскохозяйственных работ, разливов рек и т.д. Прокладка караванных путей, военные походы, сезонные перемещения кочевых племен, мореплавание - все это побуждало искать способы ориентирования по Солнцу и звездам. Постепенно возрастающие требования к точности предсказания календарных сроков и определения местоположения на земной поверхности привели к созданию простейших угломерных астрономических инструментов.
В века, предшествующие началу нашей эры, вместе с развитием математики, прежде всего геометрии, получила развитие и астрономия. Наиболее существенные результаты в астрономии были получены древнегреческими астрономами. На базе геоцентрической системы мира ими были разработаны теории видимых движений планет, Луны и Солнца. Большой вклад в эту теорию был сделан Гиппархом (II в. до н.э.), а последняя, наиболее совершенная теория была создана Птолемеем (II в. н.э.).
В пору средневекового мракобесия в Европе науки пришли в полный упадок. В эти мрачные времена римская церковь придала учению Птолемея откровенно реакционную, теологическую окраску. Прогресс наук стал невозможен.
Лишь арабские и среднеазиатские астрономы в период, предшествующий эпохе Возрождения, смогли добиться значительных успехов. Прогрессировала техника астрономических наблюдений, предвычислялись и корректировались таблицы видимых планетных движений. Исключительных результатов добились среднеазиатские ученые Бируни (973-1048), Улугбек (1394-1449) и другие.
Рост точности наблюдений, накопление богатого наблюдательного материала о видимом движении планет поставили перед учеными сложнейшую задачу - ревизию теории движения планет, созданной Птолемеем, и построение новой теории. Развитию астрономии вместе с другими науками способствовало изменение социально-экономических условий в странах Европы. Развитие в недрах феодализма капиталистических производственных отношений создало условия для активизации научных исследований. Великие географические открытия, развитие мореплавания и торгового судоходства требовали форсированной разработки способов морской навигации, а значит, и астрономии. Надежная морская навигация была невозможна без точной теории движения планет, так как по их положению определяли координаты кораблей в открытом море.
Революционным был, опубликованный в 1543 г. многолетний труд выдающегося польского ученого Николая Коперника (1473-1543). Коперник отказался от птолемеевой геоцентрической системы мира и в основу своей теории положил гелиоцентрическую систему, поместив Солнце в центр мира. Этот смелый шаг имел значение, далеко выходящее за пределы астрономии и физики. Это был вызов церковному мировоззрению. Коперникова гелиоцентрическая теория активнейшим образом служила утверждению материалистического мировоззрения.
Гелиоцентрическая система мира Коперника явилась краеугольным камнем астрономии. Уже в самом начале XVII в. на ее основе Иоганн Кеплер (1571-1630), обрабатывая многолетние наблюдения планет, проведенные датским астрономом Тихо Браге (1546-1601), установил три закона планетных движений, имеющие не только кинематический, но и динамический характер. С открытием Исааком Ньютоном (1643-1727) аксиом динамики и закона тяготения динамическая астрономия (небесная механика) начала свое бурное развитие.
Небесная механика привлекла к себе внимание многих выдающихся математиков мира. Исключительный вклад в небесную механику внесли французские математики, в частности Лагранж (1736-1813) и Лаплас (1749-1827), заложившие основы современных теорий движения больших планет и Луны. Во второй половине XIX в. были созданы достаточно точные теории движения больших планет, а открытие Нептуна в 1846 г. на основе математических расчетов французского ученого У. Леверье (1811-1877) явилось торжеством небесной механики, утвердившей за ней славу одной из самых надежных наук.
Параллельно с небесной механикой быстрыми темпами развивалась и наблюдательная астрономия. Современные ее методы берут свое начало от Галилея (1564-1642), который первым использовал зрительную трубу в качестве телескопа (1610) и тем самым стимулировал как телескопостроение, так и создание астрономического приборостроения вообще. В первые же годы телескопических наблюдений, выполненных Галилеем и его современниками, удалось обнаружить много неизвестных ранее явлений. Открытие Галилеем спутников Юпитера служило убедительнейшим свидетельством в пользу гелиоцентрической системы Коперника. Земля оказалась окончательно низведенной с ее «геоцентрического пьедестала». Изучение поверхности Луны, обнаружение фаз Венеры, разложение Млечного Пути на отдельные звезды - все это лишало Землю ореола уникальности и идеальности и ставило ее в один ряд с другими небесными телами.
Много ценных наблюдений было выполнено на грани XVIII и XIX вв. В это время благодаря совершенствованию телескопов резко возросла их разрешающая способность и улучшилось качество изображений. Астрономы, и прежде всего английский астроном В. Гершель (1738-1822), смогли проникнуть в глубь Вселенной и положить начало изучению звездного мира. Началось систематическое исследование распределения звезд в пространстве, были открыты и исследовались звездные скопления и туманности, кратные и переменные звезды.
Девятнадцатый век стал веком торжества небесной механики и физики небесных тел. В середине XIX в. астрономия взяла на свое вооружение фотографию и спектральный анализ. С этих пор зародилась астрофизика, и началось изучение физических процессов на небесных телах.
К началу второй четверти XX в. выяснилось, что звезды входят в состав грандиозной звездной системы - Галактики, а спиральные туманности представляют собой аналогичные звездные системы, находящиеся за пределами Галактики. Было обнаружено явление разбегания галактик, что указывало на расширение видимой части Вселенной - Метагалактики.
С течением времени астрономы не только совершенствовали приемники излучения небесных светил, но и подвергали анализу все новые и новые участки их спектров. В 30-х гг. XX в. благодаря применению кварцевой оптики стало возможным изучать ультрафиолетовое излучение небесных объектов, а в 40-х гг. XX в. исследование было распространено на радиодиапазон. Возник раздел астрофизики - радиоастрономия. Благодаря радиоастрономии были обнаружены новые необычные классы небесных тел - квазары, пульсары, специфическое микроволновое радиоизлучение, не связанное ни с одним известным небесным телом, приходящее на Землю со всех направлений, похожее на излучение абсолютно черного тела с температурой около 3 К и получившее название фонового реликтового излучения.
1957 г. открыл новый этап в развитии астрономии. Запуск в нашей стране первых искусственных спутников и последовавшее освоение межпланетного пространства с помощью космических аппаратов привели не просто к техническому перевооружению астрономии, но и к превращению ее из науки наблюдательной в науку экспериментальную. В наши дни астрономические инструменты вынесены за пределы земной атмосферы, и она более не препятствует исследованию излучения небесных светил во всех диапазонах спектра. С космических аппаратов были обнаружены новые типы небесных тел - рентгеновские и инфракрасные звезды, существенно исследованы быстрые заряженные частицы, приходящие из глубин Вселенной, - космические лучи.
Посадка космических аппаратов на Луну, доставка лунного грунта на Землю, первая высадка людей на Луну, посадка спускаемых аппаратов на поверхности Венеры и Марса, пролеты космических аппаратов вблизи Юпитера и Сатурна и их спутников вот далеко не полный перечень тех космических экспериментов, осуществленных за последнее пол века в СССР и США, которые привели к революции в астрономических методах исследования Вселенной.
Современный период развития исследования космоса связан с запуском многоразовых ракетоносителей SpaceX американского бизнесмена Илона Маска.
План:
Введение………………………………………………………… ……………….2
1. Возникновение и основные этапы развития астрономии. Ее значение для человека……………… …………………………………………………………...3
2. Астрономия в Древнем Вавилоне………………………………………….…5
3. Астрономия в Древнем Египте………………………………………………..7
4. Астрономия в Древней Греции…………………………………… …………..8
5. Астрономия в Древней Индии……………………………………… ……….11
6. Астрономия в Древнем Китае……………………………………………..…14
Заключение…………………………………………………… ………………….18Список используемой литературы……………………………………………... 20
Введение
Звездное небо,
Луна, Солнце во все времена занимало воображение
людей. Это всё интересовало древних людей
не меньше, чем небесные тела интересуют
нас сегодня. Отличие в том, что мы довольно
много знаем о Солнце, Луне и звездах, а
древние люди не знали ничего. Конечно,
знаний наших пока недостаточно, чтобы
в полной мере постичь тайны устройства
Вселенной. Но можно представить, какой
мистический трепет внушали небесные
явления на заре цивилизации. Метеорный
поток воспринимался людьми как предвестник
катастроф и несчастий, солнечное затмение
- как конец света. Недаром небесные тела
окружены множеством мифов, а само Солнце
в верованиях древних отождествлялось
с образом главного божества (например,
у египтян - Ра).,
Самые ранние представления людей о нем сохранились в сказках и легендах. Прошли века и тысячелетия, прежде чем возникла и получила глубокое обоснование и развитие наука о Вселенной, раскрывшая нам замечательную простату, удивительный порядок мироздания. Недаром еще в древней Греции ее называли Космосом, а это слово первоначально означало «порядок» и «красоту».
Начало серьезного изучения звездного неба и возникновение астрономии как науки относится к концу шестого - началу пятого тысячелетия до нашей эры. Известно, что древние шумеры дали названия множеству известных нам созвездий и впервые определили круг знаков Зодиака.Целью данной работы является изучение Древних цивилизаций, таких как
Древний Вавилон, Египет, Греция, Индия и Китай.
В ходе исследования была использована научная и историческая литература.
1. Возникновение и основные этапы развития астрономии. Ее значение для человека
Самые ранние представления людей о звёздном небе сохранились в сказках и легендах. Прошли века и тысячелетия, прежде чем возникла и получила глубокое обоснование и развитие наука о Вселенной, раскрывшая нам замечательную простату, удивительный порядок мироздания. Недаром еще в древней Греции ее называли Космосом, а это слово первоначально означало «порядок» и «красоту».
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.
Начало серьезного изучения звездного неба и возникновение астрономии как науки относится к концу шестого - началу пятого тысячелетия до нашей эры. Известно, что древние шумеры дали названия множеству известных нам созвездий и впервые определили круг знаков Зодиака. Шумеры относятся к древнейшей культуре Древнего Вавилона и дают начало представлений о звёздном небе.
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 он 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°12 " , что составляет 1/50 окружности.Это ему удалось сделать при помощи прибора, называемого скафисом. Скафис 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 стоит 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.
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. 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.
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 перед самым появлением Солнца утром на горизонте . ) восходом Сириуса, халдейские жрецы – гелиактическим восходом Капеллы (Возничего), то у древних китайцев мы можем проследить смену нескольких «чэн»: звезды «Дахо» (Антарес, 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».
и т.д.................
Аристарх (около 310-250 гг. - III в. до н. э.) родился на острове Самос. Он был учеником физика Стратона из Лампсака. Его учитель принадлежал к школе Аристотеля и в конце жизни даже руководил Ликеем. Он был одним из основателей знаменитой Александрийской библиотеки и Мусейона - главного научного центра поздней античности. По-видимому, здесь, среди первого поколения учёных Александрии, учился и работал Аристарх.
Всё это, однако, не объясняет личности Аристарха, которая кажется совершенно выпадающей из своей эпохи. До него теории неба строились чисто умозрительно, на основе философских аргументов. Иначе и быть не могло, поскольку небо рассматривалось как мир идеального, вечного, божественного. Аристарх же попытался определить расстояния до небесных тел с помощью наблюдений. Когда у него это получилось, он сделал второй шаг, к которому не были готовы ни его современники, ни учёные много веков позднее.
Как Аристарх решил первую задачу, известно точно. Единственная сохранившаяся его книга «О размерах Солнца и Луны и расстояниях до них» как раз посвящена этой проблеме. Сначала Аристарх определил, во сколько раз Солнце дальше Луны. Для этого он измерил угол между Луной, находившейся в фазе четверти, и Солнцем (это можно сделать при заходе или восходе Солнца, когда Луна иногда видна одновременно с ним). Если, по словам Аристарха, «Луна кажется нам рассечённой пополам», угол, имеющий Луну своей вершиной, прямой. Аристарх измерил угол между Луной и Солнцем, в вершине которого находилась Земля. Он получился у него равным 87° (в действительности 89° 5 2"). В прямоугольном треугольнике с таким углом гипотенуза (расстояние от Земли до Солнца) в 19 раз длиннее катета (расстояния до Луны). Для знающих тригонометрию отметим, что 1/19 к cos 87°. На этом выводе - Солнце в 19 раз дальше Луны - Аристарх и остановился.
На самом деле Солнце дальше в 400 раз, однако с инструментами того времени найти верное значение было невозможно. Аристарх знал, что видимые диски Солнца и Луны примерно одинаковы. Он сам наблюдал солнечное затмение, когда диск Луны полностью закрыл диск Солнца. Но если видимые диски равны, а расстояние до Солнца в 19 раз больше, чем расстояние до Луны, то диаметр Солнца в 19 раз больше диаметра Луны. Теперь осталось главное: сравнить Солнце и Луну с самой Землёй. Вершиной научной смелости тогда была идея, что Солнце очень велико, возможно даже почти так же велико, как вся Греция. Наблюдая лунные затмения, когда Луна проходит через тень Земли, Аристарх установил, что диаметр Луны в два раза меньше земной тени. С помощью довольно хитроумных рассуждений он доказал, что Луна меньше Земли в 3 раза. Но Солнце больше Луны в 19 раз, а значит, её диаметр в 6 с лишним раз больше земного.(в действительности в 109 раз). Главным в работе Аристарха был не результат, а сам факт выполнения, доказавший, что недостижимый мир небесных тел может быть познан с помощью измерений и расчётов.
По-видимому, всё это и подтолкнуло Аристарха к его великому открытию. Его идея дошла до нас только в пересказе Архимеда. Аристарх догадался, что большое Солнце не может обращаться вокруг маленькой Земли. Вокруг Земли вращается только Луна. Солнце есть центр Вселенной. Вокруг него обращаются и планеты. Эта теория получила название гелиоцентрической. Смену дня и ночи на Земле Аристарх объяснял тем, что Земля вращается вокруг своей оси. Его гелиоцентрическая модель объясняла многое, например заметное изменение блеска Марса. Судя по некоторым данным, Аристарх догадался и о том, что его теория естественно объясняет и петлеобразное движение планет, вызванное обращением Земли вокруг Солнца.
Свои теории Аристарх продумал хорошо. Он учёл, в частности, тот факт, что наблюдатель на движущейся Земле должен заметить изменение положений звёзд - параллактическое смещение. Аристарх объяснял кажущуюся неподвижность звёзд тем, что они очень далеки от Земли, и её орбита бесконечно мала по сравнению с этим расстоянием. Теория Аристарха не могла быть принята его современниками. Слишком многое нужно было менять. Невозможно было поверить, что наша опора не покоится, а вращается и движется и осознать все последствия того факта, что Земля тоже небесное тело, подобное Венере или Марсу. Ведь в этом случае рухнула бы тысячелетняя идея Неба, величественно взирающего на земной мир.
Современники Аристарха отвергли гелиоцентризм. Его обвинили в богохульстве и изгнали из Александрии. Через несколько веков Клавдий Птолемей найдёт убедительные теоретические доводы, опровергающие движение Земли. Потребуется смена эпох, чтобы гелиоцентризм смог войти в сознание людей.
Аристарх сравнивает расстояние до Солнца и Луны
Платон утверждал, что Солнце ровно вдвое дальше от Земли, чем Луна. «Посмотрим, так ли это», - подумал Аристарх и начертил треугольник.
Наблюдатель смотрит с Земли Т на Солнце и Луну. Луна в фазе первой четверти. Это бывает, когда угол TLS прямой. По Платону, TS = 2TL , значит, угол TLS = 60°. Но такого не может быть, ведь во время фазы первой четверти Луна отделена от Солнца примерно на 90°. А если померить точно? Аристарх померил TLS в момент первой четверти и получил угол в 87°.
ГИППАРХ
 |
«Этот Гиппарх, который не может не заслужить достаточной похвалы... более чем кто-либо доказал родство человека со звёздами и то, что наши души являются частью неба... Он решился на дело, смелое даже для
богов, - переписать для потомства звёзды и пересчитать светила... Он определил места и яркость многих звёзд, чтобы можно было разобрать, не исчезают ли они, не появляются ли вновь, не движутся ли они, меняются ли в яркости.
Он оставил потомкам небо в наследство, если найдётся тот, кто примет это наследство» - так писал римский историк и естествоиспытатель Плиний Старший о величайшем астрономе Древней Греции.
Годы рождения и смерти Гиппарха неизвестны. Известно только, что он родился в городе Никее, в Малой Азии.
Большую часть жизни (1б0 - 125 гг. до н. э.) Гиппарх провёл на острове Родос в Эгейском море. Там он построил обсерваторию.
Из трудов Гиппарха почти ничего не сохранилось. До нас дошло лишь одно его сочинение - «Комментарии к Арату и Евдоксу». Другие погибли вместе с Александрийской библиотекой. Она просуществовала более трёх столетий - с конца IV в. до н. э. и до
47 г. до н. э., когда войска Юлия Цезаря взяли Александрию и разграбили библиотеку. В 391 г. н. э. толпа христианских фанатиков сожгла большинство рукописей, чудом уцелевших во время нашествия римлян. Полное уничтожение довершили арабы. Когда в
641 г. войска халифа Омара взяли Александрию, он приказал сжечь все рукописи. Лишь случайно спрятанные или ранее переписанные манускрипты сохранились и позднее попали в Багдад.
Гиппарх занимался систематическими наблюдениями небесных светил. Он первым ввёл географическую сетку координат из меридианов и параллелей, позволявшую определить широту и долготу места на Земле так же, как до того астрономы определяли звёздные координаты (склонение и прямое восхождение} на воображаемой небесной сфере.
Многолетние наблюдения за движением дневного светила позволили Гиппарху проверить утверждения Евктемона (V в. до н. э.) и Каллиппа (IV в. до н. э.) о том, что астрономические времена года имеют неодинаковую продолжительность. Они начинаются в день и даже в момент наступления равноденствия или солнцестояния: весна - с весеннего равноденствия, лето - с летнего солнцестояния и т. д.
Гиппарх обнаружил, что весна длится примерно 94,5 суток, лето -92,5 суток, осень - 88 суток и, наконец, зима продолжается приблизительно 90 суток. Отсюда следовало, что Солнце движется по эклиптике неравномерно - летом медленнее, а зимой быстрее. Это нужно было как-то согласовать с античными представлениями о совершенстве небесных движений: Солнце должно двигаться равномерно и по окружности.
Гиппарх предположил, что Солнце обращается вокруг Земли равномерно и по окружности, но Земля смещена относительно её центра. Такую орбиту Гиппарх назвал эксцентриком, а величину смещения центров (в отношении к радиусу) - эксцентриситетом
. Он нашёл, что для объяснения разной продолжительности времён года надо принять эксцентриситет равным 1/24. Точку орбиты, в которой Солнце находится ближе всего к Земле, Гиппарх назвал перигеем
, а наиболее удалённую точку - апогеем
. Линия, соединяющая перигей и апогей, была названа линией апсид
(от греч. «апсидос» -«свод», «арка»).
В 133 г. до н. э. в созвездии Скорпиона вспыхнула новая звезда. По сообщению Плиния, это событие побудило Гиппарха составить звёздный каталог, чтобы зафиксировать изменения в сфере «неизменных звёзд». Он определил координаты 850 звёзд относительно эклиптики - эклиптические широту и долготу. Одновременно Гиппарх оценивал и блеск звёзд с помощью введённого им понятия звёздной величины
. Самым ярким звёздам он приписал 1-ю звёздную величину, а самым слабым, едва видным, - 6-ю.
Сравнив свои результаты с координатами некоторых звёзд, измеренными Аристилом и Тимохарисом (современниками Аристарха Самосского), Гиппарх обнаружил, что эклиптические долготы увеличились одинаково, а широты не изменились. Из этого он сделал вывод, что дело не в движении самих звёзд, а в медленном смещении небесного экватора.
Так Гиппарх открыл, что небесная сфера кроме суточного движения ещё очень медленно поворачивается вокруг полюса эклиптики относительно экватора (точный период 26 тыс. лет). Это явление он назвал прецессией
(предварением равноденствий).
 |
Гиппарх установил, что плоскость лунной орбиты вокруг Земли наклонена к плоскости эклиптики под углом 5°. Поэтому у Луны изменяется не только эклиптическая широта, но и долгота. Лунная орбита пересекается с плоскостью эклиптики в двух точках - узлах. Затмения могут происходить, только если Луна находится в этих точках своей орбиты. Пронаблюдав в течение своей жизни несколько лунных затмений (они происходят в полнолуние), Гиппарх определил, что синодический месяц (время между двумя полнолуниями) длится 29 суток 12 ч 44 мин 2,5 с. Это значение всего на 0,5 с меньше истинного.
Гиппарх впервые начал широко использовать древние наблюдения вавилонских астрономов. Это позволило ему очень точно определить длину года. В результате своих изысканий он научился предсказывать лунные и солнечные затмения с точностью до одного часа. Попутно он составил первую в истории тригонометрическую таблицу, в которой приводились значения хорд, соответствующие современным синусам.
Гиппарх вторым после Аристарха сумел найти расстояние до Луны, оценив также расстояние до Солнца. Он знал, что во время солнечного затмения 129 г. до н. э. оно было полным в районе Геллеспонта (современные Дарданеллы). В Александрии Луна закрыла лишь 4/5 солнечного диаметра. Иначе говоря, видимое место Луны не совпадало в этих городах на 0,1°. Зная расстояние между городами, Гиппарх легко нашёл расстояние до Луны, используя метод, введённый ещё Фалесом. Он вычислил, что расстояние Земля - Луна составляет около 60 радиусов Земли (результат, очень близкий к действительному). Расстояние Земля - Солнце, по Гиппарху, равно 2 тыс. радиусов Земли.
Гиппарх обнаружил, что наблюдаемые движения планет очень сложны и не описываются простыми геометрическими моделями. Здесь он впервые столкнулся с задачей, разрешить которую был не в силах. Только спустя три века «небесное наследство» великого астронома было принято Птолемеем, который смог построить систему мира, согласующуюся с наблюдателями.
КЛАВДИЙ ПТОЛЕМЕЙ. СОЗДАТЕЛЬ ТЕОРИИ НЕБА
 |
«Пусть никто, глядя на несовершенство наших человеческих изобретений, не считает предложенные здесь гипотезы слишком искусственными. Мы не должны сравнивать человеческое с божественным... Небесные явления нельзя рассматривать с точки зрения того, что мы называем простым и сложным. Ведь у нас всё произвольно и переменно, а у небесных существ всё строго и неизменно».
Этими словами последний из выдающихся греческих учёных Клавдий Птолемей завершает свой астрономический трактат. Они как бы подводят итог античной науки. В них слышны отзвуки её достижений и разочарований. Полтора тысячелетия - до Коперника - они будут звучать в стенах средневековых университетов и повторяться в трудах учёных.
Клавдий Птолемей жил и работал в Александрии, расположенной в устье Нила. Город был основан Александром Македонским. В течение трёх веков здесь была столица государства, в котором правили цари из династии Птолемеев - преемников Александра. В 30 г. до н. э. Египет был завоёван Римом и стал частью Римской империи.
В Александрии жили и работали многие выдающиеся учёные древности: математики Евклид, Эратосфен, Аполлоний Пергский, астрономы Аристилл и Тимохарис. В III в. до н. э. в городе была основана знаменитая Александрийская библиотека, где были собраны все основные научные и литературные сочинения той эпохи - около 700 тыс. папирусных свитков. Этой библиотекой постоянно пользовался и Клавдий Птолемей.
Он жил в пригороде Александрии Канопе, целиком посвятив себя занятиям наукой. Астроном Птолемей не имеет никакого отношения к династии Птолемеев, он просто их тёзка. Точные годы его жизни неизвестны, но по косвенным данным можно установить, что он родился, вероятно, около 100 г. н. э. и умер около 165 г. Зато точно известны даты (и даже часы) его астрономических наблюдений, которые он вёл в течение 15 лет: со 127 по 141 год.
Птолемей поставил перед собой трудную задачу: построить теорию видимого движения по небосводу Солнца, Луны и пяти известных тогда планет. Точность теории должна была позволить вычислять положения этих небесных светил относительно звёзд на много лет вперёд, предсказывать наступление солнечных и лунных затмений.
Для этого нужно было составить основу для отсчёта положений планет - каталог положений неподвижных звёзд. В распоряжении Птолемея был такой каталог, составленный за два с половиной века до него его выдающимся предшественником -древнегреческим астрономом Гиппархом. В этом каталоге было около 850 звёзд.
Птолемей соорудил специальные угломерные инструменты для наблюдений положений звёзд и планет: астролябию
, армиллярную сферу
, трикветр
и некоторые другие. С их помощью он выполнил множество наблюдений и дополнил звёздный каталог Гиппарха, доведя число звёзд до 1022.
Используя наблюдения своих предшественников (от астрономов Древнего Вавилона до Гиппарха), а также собственные наблюдения, Птолемей построил теорию движения Солнца, Луны и планет. В этой теории предполагалось, что все светила движутся вокруг Земли, которая является центром мироздания и имеет шарообразную форму. Чтобы объяснить сложный характер движения планет, Птолемею пришлось ввести комбинацию двух и более круговых движений. В его системе мира вокруг Земли по
большой окружности - деференту
(от лат. deferens - «несущий») - движется не сама планета, а центр некоей другой окружности, называемой эпициклом
(от греч. «эпи» - «над», «киклос» -«круг»), а уже по нему обращается планета. В действительности движение по эпициклу является отражением реального движения Земли вокруг Солнца. Для более точного воспроизведения неравномерности движения планет на эпицикл насаживались ещё меньшие эпициклы.
Птолемею удалось подобрать такие размеры и скорости вращения всех «колёс» своей Вселенной, что описание планетных движений достигло высокой точности. Эта работа потребовала огромной математической интуиции и громадного объёма вычислений.
Он был не вполне удовлетворён своей теорией. Расстояние от Земли до Луны у него сильно (почти вдвое) менялось, что должно было привести к бросающимся в глаза изменениям угловых размеров светила; не были понятны и сильные колебания яркости Марса и т. п. Но лучшего ни он, ни тем более его последователи предложить не могли. Все эти проблемы представлялись Птолемею меньшим злом, чем «нелепое» допущение движения Земли.
 |
После создания «Альмагеста» Птолемей написал небольшое руководство по астрологии - «Тетрабиблос» (Четверокнижие), а затем второе по значению своё произведение - «Географию». В нём он дал описания всех известных тогда стран и координаты (широты и долготы) многих городов. «География» Птолемея также была переведена на многие языки и уже в эпоху книгопечатания выдержала более 40 изданий.
Клавдий Птолемей написал также монографию по оптике и книгу по теории музыки («Гармония»). Ясно, что он был весьма разносторонним учёным.
«Альмагест» и «Географию» относят к числу важнейших книг, созданных за всю историю науки.
Армиллярная сфера.
 |
В результате все предметы, не опирающиеся на Землю, должны казаться совершающими такое же движение в обратном направлении; ни облака, ни другие летающие или парящие объекты никогда не будут видимы движущимися на восток, поскольку движение Земли к востоку будет всегда отбрасывать их... в обратном направлении».
Выбирая между подвижной и неподвижной Землёй, Птолемей, исходя из физики Аристотеля, выбрал неподвижную. По этой же причине он, вероятно, принял и геоцентрическую систему мира.
"Знаю, что я смертен, знаю, что дни мои сочтены; но, когда я в мыслях неустанно и жадно прослеживаю пути светил, тогда я не касаюсь ногами Земли: на пиру Зевса наслаждаюсь амброзией, пищей богов."
(Клавдий Птолемей. «Альмагест».)
«Астрономия древней Греции»
План
I. Вступление
II. Астрономия древних греков
1. На пути к истине, через познание
2. Аристотель и геоцентрическая система мира
3. Тот самый Пифагор
4. Первый гелиоцентрист
5. Труды Александрийских астрономов
6. Аристарх: совершенный метод (истинные его труды и успехи; рассуждения выдающегося ученого; великая теория - неудача, как следствие);
7. “Phaenomena” Евклида и основные элементы небесной сферы
9. Календарь и звезды древней Греции
III. Заключение: роль астрономов древней Греции
Вступление
Оценивая проделанный человечеством путь в поисках истины о Земле, мы вольно или невольно обращаемся к древним грекам. Многое зародилось у них, но и через них немало дошло до нас от других народов. Так распорядилась история: научные представления и территориальные открытия египтян, шумеров и прочих древневосточных народов нередко сохранились лишь в памяти греков, а от них стали известны последующим поколениям. Яркий пример тому - подробные известия о финикийцах, населявших узкую полосу восточного побережья Средиземного моря и в ІІ-І тысячелетиях до н. э. открывших Европу и приморские районы Северо-западной Африки. Страбон, римский ученый и грек по происхождению, в своей семнадцатитомной «Географии» написал: «До настоящего времени эллины многое заимствуют у египетских жрецов и халдеев». А ведь Страбон скептически относился к своим предшественникам, в том числе и к египтянам.
Расцвет греческой цивилизации приходится на период между VI веком до н.э. и серединой II века до н. э. Хронологически он почти совпадает со временем существования классической Греции и эллинизма. Это время с учетом нескольких столетий, когда поднялась, процветала и погибла Римская империя, называется античным Его исходным рубежом принято считать VII-II века до н.э., когда быстро развивались полисы-греческие города-государства. Эта форма государственного устройства стала отличительной чертой греческого мира.
Развитие знаний у греков не имеет аналогов истории того времени. Масштабы постижения наук можно представить хотя бы по тому факту, что менее чем за три столетия (!) прошла свой путь греческая математика – от Пифагора до Евклида, греческая астрономия – от Фалеса до Евклида, греческое естествознание – от Анаксимандра до Аристотеля и Феофраста, греческая география – от Геккатея Милетского до Эратосфена и Гиппарха и т. д..
Открытие новых земель, сухопутные или морские странствия, военные походы, перенаселения в благодатные районы – все это нередко мифологизировалось. В поэмах с присущим грекам художественным мастерством мифическое соседствовало с реальным. В них излагались научные познания, сведения о природе вещей, а также географические данные. Впрочем, последние порой бывает трудно идентифицировать с сегодняшними представлениями. И, тем не менее, они – показатель широких воззрений греков на ойкумену.
Греки уделяли большое внимание конкретному географическому познанию Земли. Даже во время военных походов их не покидало желание записать все то, что видели в покоренных странах. В войсках Александра Македонского выделили даже специальных шагомеров, которые подсчитывали пройденные расстояния, составляли описание маршрутов движения и наносили их на карту. На основе полученных ими данных Дикеарх, ученик знаменитого Аристотеля, составил подробную карту тогдашней по его представлению ойкумены.
Простейшие картографические рисунки были известны еще в первобытном обществе, задолго до появления письменности. Об этом позволяют судить наскальные рисунки. Первые карты появились в Древнем Египте. На глиняных табличках наносились контуры отдельных территорий с обозначением некоторых объектов. Не позднее 1700 года до н. е. египтяне составили карту освоенной двух тысячекилометровой части Нила.
Картографированием местности занимались также вавилоняне, ассирийцы и другие народы Древнего востока…
Какой же виделась Земля? Какое они отводили себе место на ней? Каковы были их представления об ойкумене?
Астрономия древних греков
В греческой науке твердо установилось мнение (с различными, конечно, вариациями), что Земля подобна плоскому или выпуклому диску, окруженному океаном. От этой точки зрения многие греческие мыслители не отказались даже тогда, когда в эпоху Платона и Аристотеля, казалось, возобладали представления о шарообразности Земли. Увы, уже в те далекие времена прогрессивная идея пробивала себе дорогу с большим трудом, требовала от своих сторонников жертв, но, к счастью, тогда еще «не казался ересью талант», а «в аргументах не ходил сапог».
Идея диска (барабана или даже цилиндра) была очень удобна для подтверждения широко распространенного убеждения о срединном положении Эллады. Она же была вполне приемлема для изображения суши, плавающей в океане.
В пределах дискообразной (а позднее шарообразной) Земли выделялась ойкумена. Что по – древнегречески означает вся обитаемая земля, вселенная. Обозначение одним словом двух, казалось бы, разных понятий (для греков тогда они представлялись одно-порядковыми) глубоко симптоматично.
О Пифагоре (VI век до н.э.) сохранилось мало достоверных сведений. Известно, что родился он на острове самос; вероятно, в молодости посетил Милет, где учился у Анаксимандра; может быть, совершил и более далекие путешествия. Уже в зрелом возрасте философ переселился в город Кротон и основал там нечто вроде религиозного одена – Пифагорейское братство, которое распространило свое влияние на многие греческие города Южной Италии. Жизнь братства была окружена тайной. О его основателе Пифагоре ходили легенды, которые, по-видимому, имели под собой какую-то основу: великий ученый был не менее великим политиком и провидцем.
Основой учения Пифагора была вера в переселение душ и гармоничное устройство мира. Он полагал, что душу очищает музыка и умственный труд, поэтому пифагорейцы считали обезательным совершествование в “четырех искусствах” – арифметике, музыке, геометрии и астрономии. Сам Пифагор является основоположником теории чисел, а доказанная им теорема известна сегодня каждому школьнику. И если Анаксагор и Демокрит в своих взглядах на мир развивали идею Анаксимандра о физических причинах природных явлений, то Пифагор разделял его убежденность в математической гармонии космоса.
Пифагорейцы властвовали в греческих городах Италии несколько десятилетий, потом были разгромлены и отошли от политики. Однако многое из того, что вдохнул в них Пифагор, осталось жить и оказало огромное влияние на науку. Сейчас очень трудно отделить вклад самого Пифагора от достижений его последователей. В особенности это относится к астрономии, в которой было выдвинуто несколько принципиально новых идей. О них можно судить по дошедшим до нас скудным сведениям о представлениях поздних пифагорейцев и учениями философов, испытавших влияние идей Пифагора.
Аристотель и первая научная картина мира
Аристотель родился в македонском городе Стагира в семье придворного лекаря. Семнадцатилетниим юношей попадает он в Афины, где становится учеником Академии, основанной философом Платоном.
Сначала система Платона увлекала Аристотеля, но постепенно он пришел к выводу, что взгляды учителя уводят от истины. И тогда Аристотель ушел из Академии, бросив знаменитую фразу: ”Платон мне друг, но истина дороже”. Император Филипп Македонский приглашает Аристотеля стать воспитателем наследника престола. Философ соглашается и три года нетлучно находится возле будущего основателя великой империи Александра Македонского. В шестнадцать лет его ученик возглавил войско отца и, разбив фиванцев в своей первой битве при Херонее, отправился в походы.
Снова Аристотель переезжает в Афины, и в одном из районов, под названием Ликей, открывает школу. Он много пишет. Его сочинения настолько разнообразны, что трудно представить себе Аристотеля одиноким мыслителем. Скорее всего, в эти годы он выступал как глава большой школы, где ученики работали под его руководством, подобно тому как сегодня аспиранты разрабатывают темы, которые предлагают им руководители.
Много внимания уделял греческий философ вопросам строения мира. Аристотель был убежден, что в центре Вселенной, безусловно, находится Земля.
Аристотель пытался все объяснить причинами, которые близки здравому смыслу наблюдателя. Так, наблюдая Луну, он заметил, что в различных фазах она в точности соответствует тому виду, который принимал бы шар, с одной стороны освещаемый Солнцем. Столь же строго и логично было его доказательство шарообразности Земли. Обсудив все возможные причины затмения Луны, Аристотель приходит к выводу, что тень на ее поверхности может принадлежать только Земле. А поскольку тень кругла, то и тело, отбрасывающее её, должно иметь такую же форму. Но Аристотель им не ограничивается. “Почему, - спрашивает он, - когда мы перемещаемся к северу или к югу, созвездия меняют свои положения относительно горизонта?” И тут же отвечает: “Потому, что Земля обладает кривизной ”. Действительно, будь Земля плоской, где бы ни находился наблюдатель, у него над головой сияли бы одни и те же созвездия. Совсем другое дело – на круглой Земле. Здесь у каждого наблюдателя свой горизонт, свой горизонт, своё небо… Однако, признавая шарообразность Земли, Аристотель категорически высказывался против возможности ее обращения вокруг Солнца. “Будь так, - рассуждал он, - нам казалось бы что звезды не находятся неподвижно на небесной сфере, а описывают кружки…” Это было серьезное возражение, пожалуй, самое серьезное, которое удалось устранить лишь много-много веков спустя, в XIX столетии.
Об Аристотеле написано очень много. Авторитет этого философа невероятно высок. И это вполне заслужено. Потому что, несмотря на довольно многочисленные ошибки и заблуждения, в своих сочинениях Аристотель собрал все, чего добился разум за период античной цивилизации. Его сочинения – настоящая энциклопедия современной ему науки.