Текст книги "Астрономия"

Сергей Афонькин
Астрономия

Предисловие

Подняв глаза к ночному небу, мы видим почти то же, что видели люди несколько тысячелетий назад. Серебрится серп или диск луны, вокруг тысячи мерцающих звезд, между которыми порой блеснет тонкий росчерк. Глядя на этот след «падающей звезды», многие люди, отдавая дань традиции, загадывают желание. При этом они даже не задумаются, что видели вовсе не звезду, сорвавшуюся со своего привычного места на твердом своде небес, а метеорит, прилетевший к нам из глубин космоса.

За несколько последних столетий представления людей об устройстве звездного мира в корне изменились. Наша планета перестала быть центром мироздания. Солнце превратилось в рядовую звезду, расположенную на периферии галактики. Сама наша галактика стала одним из многих подобных звездных скоплений космоса. Все эти удивительные открытия стали возможными благодаря работе астрономов. Именно их наблюдения, исследования, догадки и доказательства меняли картину мира в головах людей. Порой новые идеи с трудом пробивали себе дорогу и даже ставили под угрозу саму жизнь творцов. Об удивительных людях, посвятивших себя астрономии, и о различных небесных объектах и рассказывает эта книга. Возможно, она немного изменит и ваше представление о небе.

Трудолюбивый Гиппарх

Наверняка сотни тысяч людей задавались простым вопросом: сколько на небе звезд? Сосчитать точно непросто. Одной ночи наверняка не хватит. Да и как считать, чтобы не запутаться? Верный способ – определять координаты звезд на воображаемой звездной сфере. Одним из первых исследователей неба, который всерьез занялся этой работой, был древнегреческий ученый Гиппарх.

Он родился во II веке до нашей эры в Малой Азии, в городке Никея (теперь это турецкий город Изник). Отсюда прозвище – Гиппарх Никейский. Большую часть своей жизни он проработал на острове Родос. «Трудолюбцем» его назвал другой великий астроном, живший на три столетия позже, – Птолемей. О нем мы еще поговорим.

Возможно, в наши дни Гиппарха назвали бы трудоголиком. Он исследовал положение на небе 850 звезд и составил первый в истории Европы звездный каталог. К сожалению, до наших дней он не сохранился – сгорел вместе с другими рукописями во время пожара знаменитой Александрийской библиотеки. Мы знаем о существовании этого каталога лишь по пересказам астрономов более поздних времен. О частной жизни Гиппарха вообще мало что известно. Достоверного его портрета не сохранилось. Обычно иллюстраторы изображают его типичным ученым греком – высокий лоб с залысинами, окладистая борода. Мы не знаем, чем он зарабатывал себе на хлеб насущный, был ли высокороден или выбился в знаменитые ученые лишь силой своего ума.

А ум у Гиппарха был довольно острый. Именно Гиппарх придумал координатную сетку. Параллели и меридианы – его изобретение. Он разбил все звезды на группы по величине светимости. Самые яркие были первой величины, самые тусклые – шестой. Новшество оказалось удачным. Современные астрономы до сих пор пользуются понятием «звездная величина». Гиппарх определил, что «небесная сфера» медленно изменяет свое положение относительно экватора. Теперь астрономы называют это явление прецессией, и мы знаем, что оно связано с тем, что изменяет свое положение земная ось.

Гиппарх ошибся всего на несколько минут, определяя длительность года

Используя данные о солнечных затмениях, он определил (и довольно точно) расстояние от Земли до Луны. К тому же он работал над теорией движения Солнца и Луны. Это теперь, когда ребенку уже в детстве рассказывают, что наша планета движется вокруг Солнца по вытянутой орбите, а Луна вращается вокруг Земли, все вроде бы понятно. А в античности было очень непросто объяснить, почему Солнце и Луна выделывают на небе такие сложные пируэты, а траектории планет порой напоминают петли. Гиппарх предполагал, что планеты двигаются по кругу (эпициклу), но центр этого круга в свою очередь двигается по другому кругу – деференту. В результате и получается сложная траектория. Конечно, он заблуждался, однако попробуйте придумать нечто подобное, просто фиксируя положение светил на небе!

Гиппарх определил длительность года и ошибся всего на несколько минут. Такая точность кажется невероятной, учитывая, что в его распоряжении были самые простые угломерные инструменты. До изобретения телескопа оставалось еще семнадцать веков!

Без измерений, проведенных Гиппархом, вряд ли вскоре возникла бы знаменитая птолемеевская картина мира. Сейчас мы поговорим о ней.

Учебник астрономии на полтора тысячелетия

В наши дни исследования идут стремительной чередой, а в прошлом от одного важного научного события до другого порой проходили века. Начатое Гиппархом дело каталогизации звезд через два с половиной столетия было продолжено другим древнегреческим ученым – Клавдием Птолемеем. На одной из гравюр, выполненных в XVI веке, он изображен с витыми усами и прямоугольной бородой, в роскошном бархатном камзоле и в большой шляпе, напоминающей берет художника. Вряд ли в реальной жизни Птолемей выглядел именно так. Он жил во II веке нашей эры и работал в жаркой Александрии – городе, основанном Александром Македонским. Это был знаменитый научный центр того времени. Достаточно сказать, что библиотека Александрии насчитывала около 700 тысяч рукописных документов. Среди них были и сочинения Гиппарха. Птолемей этим богатством пользовался.

Александр Македонский – основатель Александрии

Если бы Птолемей жил в наши дни, его наверняка назвали бы энциклопедистом. Есть такой тип исследователей, которые собирают и обобщают ранее полученные данные. Таким был и Птолемей. Он оставил после себя обширную «Географию». По сути, это был первый атлас мира, включавший карты Европы, Африки и Азии, а также более 8 тысяч различных мест: островов, гор, рек и городов. Взглянув на составленную Птолемеем сводную карту мира, просвещенные люди того времени могли наглядно представить границы и формы всех обитаемых земель. Разумеется, в этом атласе было много ошибок, отсутствовали открытые много позже Америка с Австралией. Однако недооценить «Географию» Птолемея трудно.

Александрия – город на берегу Средиземного моря

Похожую работу Птолемей проделал с астрономическими знаниями. В результате на свет появился грандиозный труд. Ученый назвал его «Большое построение». Позже арабские переписчики заменили «большое» на «величайшее» – Аль Магисте. Поэтому в историю эта рукопись вошла как «Альмагест».

Она включала каталог 1022 звезд, обширные сведения из области астрономии, а также объяснения движения Солнца, Луны и пяти известных Птолемею планет. Он развил идеи Гиппарха о сложных траекториях (помните эпициклы и деференты?), что позволило предсказывать, пусть и не совсем точно, положения светил и планет в будущем. В результате геоцентрическая система мира, в центре которой находилась неподвижная Земля, почти на полтора тысячелетия стала единственно верной для тысяч ученых. Веками «Альмагест» был настоящим учебником европейских астрономов, их настольной книгой.

Клавдий Птолемей – великий астроном и географ древности

Они внесли немалый вклад в развитие астрономии:

Иоганн Стабия

Конрад Хейнфонель

Альбрехт Дюрер

Кстати, в XV веке «Альмагест» перевели с греческого на латынь. С этим переводом в Нюрнберге познакомился знаменитый художник и гравер Альбрехт Дюрер. В 1515 г. с помощью Иоганна Стабия и Конрада Хейнфонеля он создал первую печатную карту неба с фигурами нанесенных на нее созвездий. Ее издание было бы невозможным без труда Птолемея.

Поскольку геоцентрическая гипотеза оказалась не отвечающей действительности, не все в предсказаниях Птолемея было гладко. Некоторые данные не укладывались в стройную картину движения планет по круговым орбитам. Говорят, Птолемей даже рискнул подправить кое-какие результаты измерений, считая их ошибочными. Для современных ученых такие действия неприемлемы. Однако вряд ли Птолемей сознательно шел на обман. Он был уверен в своей системе и получал истинное наслаждение от занятий астрономией. Незадолго до своей кончины он писал: «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».

Трагедия Улугбека

В 1941 году, по мистическому совпадению за день до нападения фашистов на СССР, советские ученые вскрыли склеп под мавзолеем Тамерлана в Самарканде, чтобы восстановить внешний облик этого завоевателя Азии. Строительство мавзолея началось в 1403 г. после внезапной смерти Мухаммеда – любимого внука Тамерлана и его наследника. Завершил возведение постройки другой его внук по прозвищу Улугбек – Великий князь. Его останки покоились рядом. Голова лежала отдельно от тела, третий шейный позвонок вместе с челюстью были рассечены мечом. Улугбек был предательски убит, и немаловажную роль в этой трагедии сыграло его увлечение астрономией.

Улугбек родился в конце марта 1394 года в военном обозе во время очередного похода Тамерлана. Суровый полководец по-своему взялся за воспитание внука и постоянно возил его с собой по просторам Азии. Так Улугбек увидел мир: Индию, Малую Азию, Сирию. Особо сильное впечатление на него произвела астрономическая обсерватория в городе Мераге (теперь это территория Ирана). В то время она была крупнейшей в арабском мире, который уже познакомился с птолемеевским «Альмагестом». Это сочинение перевел в XI веке на арабский язык великий энциклопедист Аль-Бируни.

Тамерлан – суровый воин, дед ученого Улугбека

Улугбек «заболел» астрономией. Легенда утверждает, что составленный для него гороскоп предрекал насильственную смерть, и только потому Улугбек стремился уточнить положения звезд на небосводе. Просто чтобы проверить точность предсказания. Однако это не так. Астрономия была лишь частью знаний о мире, а энциклопедист Улугбек в течение всей своей жизни расширял эти знания. Он обладал феноменальной памятью. Говорят, однажды, уже под конец жизни, надиктовал потерянный список собственных охотничьих трофеев, включавший сотни наименований. Рукопись потом нашлась. Оба списка почти совпали.

Улугбек создавал медресе – своеобразные университеты исламского мира. Над входом одной из них в Бухаре сохранилась надпись: «Стремление к знанию есть обязанность каждого мусульманина и мусульманки».

В 1406 году Тамерлан умер, и через три года его власть в полной мере оказалась в руках Улугбека. Он воспользовался этим «административным ресурсом» по-своему: стал превращать Самарканд в интеллектуальный центр своего ханства. В 1417 году, собрав своеобразный ученый совет из сотни ведущих исламских ученых и архитекторов, Улугбек начал строительство грандиозной астрономической обсерватории высотой с трехэтажный дом. Внутри находился огромный угломер-секстант. Он был так велик, что его нижняя часть располагалась в подвале обсерватории, в специальной широкой, облицованной мрамором траншее.

Абд ал-Латиф считал, что не дело правителей заниматься астрономией

В результате многолетней работы обсерватории Улугбека был составлен зидж – каталог звездного неба с описанием положения 1018 звезд. Были сделаны другие важнейшие измерения. Достаточно сказать, что продолжительность года была установлена с ошибкой всего в минуту!

Улугбек был прекрасным ученым, но недостаточно жестким правителем, чтобы надежно удерживать власть в своих руках. Ее захватил его сын Абд ал-Латиф, представивший увлечение отца астрономией как ересь. Через некоторое время под Самаркандом войска Улугбека потерпели поражение. Сдавшись на милость победителя, он отправился в Мекку. Караван паломников вскоре догнали посланцы Абд ал-Латифа… Отцеубийца пережил Улугбека всего на восемь месяцев и лишился жизни в результате заговора. Обсерватория Улугбека проработала еще около 20 лет, а затем прекратила свое существование и была постепенно разрушена.

Улугбек – властитель и ученый

Просвещенный исламский мир справедливо считает Улугбека шахидом, то есть мучеником, погибшим за веру. Все правильно. Улугбек верил в силу знаний и поплатился за это жизнью.

Главные созвездия Северного неба

Исследования астрономов Античности и Средневековья позволили произвести своеобразную «каталогизацию» звезд Северного полушария. Однако еще в далекой древности люди выделяли среди тысяч звезд созвездия, которые помогали морякам и путешественникам ориентироваться в дороге, а земледельцам – определять время сева и уборки урожая.

Было замечено, что Луна в своем движении по ночному небу проходит лишь через определенные созвездия. При этом в каждый период года данная фаза Луны наблюдается в одном и том же участке неба. Известно, что Луна светит отраженным светом Солнца. Поэтому по положению на небе полной Луны нетрудно определить путь, который проходит среди созвездий и наше главное светило. Уже во II веке до нашей эры этот путь Солнца был известен вышеупомянутому греческому ученому Гиппарху.

Линию движения Солнца по небосклону назвали эклиптикой (от гр. ekleipsis – «затмение») и разделили ее на 12 равных отрезков – по числу месяцев в году. Каждому сектору, занимающему в плоскости эклиптики ровно 30°, был присвоен символ ближайшего к нему созвездия.

Все такие созвездия, за исключением одного (Весы), изображают фигуры людей, животных или мифических существ, поэтому полосу на небе, в пределах которой находятся данные созвездия, назвали Зодиаком (zodiakos kyklos – «звериный круг» в переводе с греческого). За исходную точку зодиакального круга было принято положение Солнца в момент весеннего равноденствия – 21 марта. Кроме Весов, к зодиакальным относятся созвездия Овна, Тельца, Близнецов, Рака, Льва, Девы, Скорпиона, Стрельца, Козерога, Водолея и Рыб, имеющие соответствующие символы.

О других созвездиях упоминал в VII веке до нашей эры еще сказитель Гомер. Их можно разглядеть на небесной сфере, которую держит на своих плечах титан Атлас. Согласно древнегреческим мифам, небесная сфера с созвездиями была изобретена мудрым кентавром Хироном, который создал ее для аргонавтов. Среди этих созвездий были Большая и Малая Медведицы, Волопас, Кассиопея, Цефей и Андромеда. Имеет смысл поговорить о них подробнее.

Древнегреческий сказитель Гомер

Титан Атлас

Большая и Малая Медведицы (Ursa Major и Ursa Minor)

Семь ярких звезд Большой Медведицы образуют знаменитый ковш. Прямая линия, проведенная через его край, противоположный ручке, указывает на Полярную звезду, расположенную в ручке ковша Малой Медведицы. У всех звезд ковша Большой Медведицы есть свои имена. Дубхе (α) в переводе с арабского означает «медведь», Мерак (β) – «поясница», Фекда (γ) – «бедро», Мегрец (δ) – «корень» (начало хвоста), Мицар (δ) – «набедренная повязка», Бенетнаш (η) – «хозяин». Перевод названия звезды Алиот (ε) не ясен. Со временем положение этих звезд на небе меняется, поэтому сто тысяч лет назад очертания ковша выглядели иначе, чем в наши дни. Рядом со звездой Мицар (второй в ручке ковша Большой Медведицы) расположена звезда Алькор. Человек с хорошим зрением способен заметить ее без бинокля. Большая Медведица – третье по размерам созвездие северного неба, оно кульминирует, то есть проходит через небесный меридиан, на небе в полночь в марте–мае. Малая Медведица кульминирует в начале июня.

Древние греки связывали два этих созвездия с мифом о нимфе Каллисто – дочери Ликаона, царя Аркадии. Юная красавица увлекалась охотой и нередко сопровождала богиню Артемиду. Однажды Зевс заметил Каллисто. Приняв облик Артемиды, он приблизился к дочери царя Аркадии. В результате встречи с Зевсом у Каллисто родился мальчик Аркад. Узнав об этой истории, ревнивая Гера превратила Каллисто в медведицу. Пришлось Зевсу поручить воспитание своего сына Майе – дочери титана Атланта. Аркад подрос и однажды встретил в лесу грузную медведицу. Он уже собирался пустить в нее стрелу, не догадываясь, что перед ним его мать в зверином облике. Однако всевидящий Зевс не допустил гибели бывшей возлюбленной. Он протянул с небес божественную руку, ухватил медведицу за хвост и вытянул ее на небо. За долгие годы скитаний медведица прибавила в весе, поэтому ее хвост при этом вытянулся.

Согласно одной из версий мифа, Малая Медведица олицетворяет собой сына Каллисто Аркада. По другой версии, это верная служанка Каллисто, также превращенная Герой в медведицу и попавшая позже на небо. Наконец, существует миф, согласно которому маленького Зевса, кроме козы Амалфеи, выкармливали в детстве две медведицы – Мелисса и Гелис. Они-то и попали благодаря этому на небо в виде созвездий.

Аркад и медведица

Дракон (Draco)

Созвездие Дракона протянулось между Большой и Малой Медведицами длинной лентой, состоящей более чем из 80 звезд, едва заметных даже в ясные и безлунные ночи. Если мысленно соединить самые яркие звезды этого созвездия, возникнет длинная ломаная линия. Она заканчивается трапецией, образованной четырьмя звездами, лежащими к северо-востоку от Веги. Три звезды символически изображают голову дракона. Самая яркая звезда созвездия – Тубан («дракон» в переводе с арабского). С 3700 по 1500 г. до н. э. именно она была Полярной звездой, однако ось вращения Земли сместилась и теперь указывает в другую точку неба. Пройдут тысячи лет, и звезда Тубан снова станет Полярной. Вблизи звезды β Дракона находится радиант метеорного потока (Дракониды), который можно наблюдать ежегодно 8–10 октября. На небе Дракон вьет свои кольца между созвездий Цефея, Лебедя, Геркулеса и Волопаса.

Дракон в древнегреческих мифах часто играл роль неусыпного стража, охранявшего сокровища. Не случайно в средних широтах Дракон – одно из незаходящих созвездий, как бы стерегущее всех остальных обитателей небесного свода.

Одним из драконов, о котором рассказывают мифы Древней Греции, был Ладон. Он обитал на самом краю земли, где великан Атлант держал на своих плечах небесную сферу. По велению богини Геры Ладон стерег яблоню, чьи плоды даровали вечную молодость. Этого дракона убил Геракл, совершая свой одиннадцатый подвиг. Другого дракона, посланного на землю богом войны Аресом, одолел легендарный Кадм – брат похищенной Зевсом Европы. Зубы этого дракона пришлось посеять на поле герою Язону, отправившемуся на поиски золотого руна. Из зубов выросли воины, которые благодаря уловке Язона, бросившего в них камень, перебили друг друга в схватке. Третий дракон охранял руно, за которым приплыл Язон со своими товарищами аргонавтами. Его усыпила помогавшая Язону колдунья Медея, призвав на помощь бога сна Гипноса. Наконец, известен миф о разгневанной богине Афине, бросившей в небо одного из исполинских змеев, который осмелился вступить в борьбу с богами Олимпа. Возможно, одного из этих чудищ и изображает созвездие Дракона.

Дракон, стерегущий яблоню

Волопас (Bootes)

Волопас входит в число самых больших созвездий северного неба. Он включает 149 звезд, видимых невооруженным глазом; половина из них на широте Москвы никогда не заходит за горизонт. Рядом с Волопасом расположены созвездия Дракона, Большой Медведицы, Гончих Псов, Девы, Змеи и Геркулеса. В средних широтах созвездие Волопаса лучше всего наблюдать в теплое время года. Его самая яркая звезда Арктур (в переводе с греческого «страж медведя») является одной из ярчайших звезд, расположенных к северу от небесного экватора. Вместе с несколькими менее яркими звездами Арктур образует фигуру, напоминающую очертаниями воздушного змея. Шумеры связывали созвездие Волопаса с фигурой «небесного пастуха».

В Древней Греции образ небесного погонщика волов был связан с мифом об Икарии и его дочери Эригоне. Легенда рассказывает, как в ответ на гостеприимство, оказанное земледельцем Икарием богу виноделия Дионису, тот подарил ему кожаные мехи и рассказал, что следует делать с виноградными гроздьями, чтобы получить из них душистое вино. Вскоре поля, которые возделывал Икарий, зазеленели от лозы, рост которой благословлял сам Дионис. Когда у дочери Икария Эригоны родился сын, счастливый дед дал своему внуку имя Стафил – то есть «гроздь». Всякий, кто пробовал вино Икария, становился веселым, забывая земные заботы. Однажды Икарий угостил своим вином пастухов, которые раньше никогда не пробовали этого напитка. Захмелев и подумав, что отравлены, они убили Икария, а его тело спрятали в горах. Долго искала безутешная Эригона своего пропавшего отца. Однажды она взяла с собой собаку Майру, и та помогла своей хозяйке отыскать убитого Икария. Когда от отчаяния Эригона наложила на себя руки, бог Дионис поместил ее, Икария и Майру на небо. Теперь они сияют по ночам в виде созвездий Волопаса, Девы и Большого Пса.

Винодел Икарий и его дочь Эригона