Какие планеты были известны в древней греции. Возникновение астрономии как науки и ее развитие. Астрономия в Древней Индии

Астрономия Древней Греции

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

Введение

Историография древнегреческой астрономии

За небольшими исключениями , до нас не дошли специальные труды античных астрономов, и мы можем восстанавливать их достижения в основном на основании сочинений философов, не всегда имевших адекватное представление о тонкостях научных теорий и к тому же далеко не всегда являвшихся современниками научных достижений, о которых они пишут в своих книгах. Часто при реконструкции истории античной астрономии используются труды астрономов средневековой Индии , поскольку, как полагает большинство современных исследователей, индийская средневековая астрономия в значительной мере базируется на греческой астрономии доптолемеева (и даже догиппархова) периода . Тем не менее, у современных историков пока ещё нет однозначного представления о том, как происходило развитие древнегреческой астрономии.

Традиционная версия античной астрономии делает основной упор на объяснение иррегулярности планетных движений в рамках геоцентрической системы мира . Считается, что большую роль в развитии астрономии сыграли досократики , сформулировавшие представление о природе как о самостоятельном бытии и тем самым давшие философское обоснование поискам внутренних закономерностей жизни природы. Однако ключевой фигурой при этом оказывается Платон (V-IV вв. до н. э.), который поставил перед математиками задачу выразить видимые сложные движения планет (включая попятные движения) как результат сложения нескольких простых движений, в качестве которых представлялись равномерные движения по кругу. В обосновании этой программы большую роль сыграло учение Аристотеля . Первой попыткой решить «задачу Платона» стала теория гомоцентрических сфер Евдокса , за которой последовала теория эпициклов Аполлония Пергского . При этом ученые не столько стремились объяснять небесные явления, сколько рассматривали их как повод для абстрактных геометрических задач и философских спекуляций . Соответственно, астрономы практически не занимались развитием методики наблюдений и созданием теорий, способных предсказывать те или иные небесные явления. В этом, как считают, греки сильно уступали вавилонянам , которые с давних пор изучали закономерности движения небесных тел. Согласно этой точке зрения, решительный перелом в античной астрономии произошёл только после того, как в их руки попали результаты наблюдений вавилонских астрономов (что случилось благодаря завоеваниям Александра Македонского). Только тогда греки почувствовали вкус к пристальному наблюдению звёздного неба и применению геометрии к вычислению положений светил. Первым на этот путь, как считается, вступил Гиппарх (вторая половина II в. до н. э.), построивший первые модели движения Солнца и Луны, не только удовлетворяющие требованиям философов, но и объясняющие данные наблюдений. С этой целью он разработал новый математический аппарат - тригонометрию . Кульминацией античной астрономии явилось создание птолемеевой теории движения планет (II в. н. э.).

Согласно альтернативной точке зрения, проблема построения планетной теории вообще не входила в число основных задач древнегреческих астрономов. По мнению сторонников этого подхода, в течение длительного времени греки либо вообще не знали о попятных движениях планет, либо не придавали этому особого значения . Главной задачей астрономов была разработка календаря и методов определения времени по звёздам . Основополагающая роль при этом приписывается Евдоксу , но не столько как создателю теории гомоцентрических сфер, сколько как разработчику концепции небесной сферы . По сравнению со сторонниками предыдущей точки зрения, ещё более фундаментальной оказывается роль Гиппарха и особенно Птолемея , поскольку задача построения теории видимых движений светил на основании наблюдательных данных связывается именно с этими астрономами.

Наконец, существует и третья точка зрения, являющаяся, в некотором смысле, противоположной второй. Развитие математической астрономии её сторонники связывают с пифагорейцами , которым приписывается и создание концепции небесной сферы, и постановка задачи построения теории попятных движений, и даже первая теория эпициклов . Сторонники этой точки зрения оспаривают тезис о неэмпирическом характере астрономии догиппархова периода, указывая на высокую точность астрономических наблюдений астрономов III века до н. э. и использование этих данных Гиппархом для построения своих теорий движения Солнца и Луны , широкое использование в космологии спекуляций о ненаблюдаемости параллаксов планет и звёзд ; некоторые результаты наблюдений греческих астрономов оказались доступными их вавилонским коллегам . Основы тригонометрии как математического фундамента астрономии также были заложены астрономами III века до н. э. Значительным стимулом для развития античной астрономии явилось создание в III веке до н. э. Аристархом Самосским гелиоцентрической системы мира и её последующая разработка , в том числе с точки зрения динамики движения планет . Гелиоцентризм при этом считается хорошо укоренённым в античной науке, а отказ от него связывается с вненаучными, в частности религиозными и политическими, факторами.

Научный метод древнегреческой астрономии

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

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

Периодизация

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

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

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

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

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

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

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

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

Источники

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

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

Досократики, Платон

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

Стремление дать причинное объяснение явлений природы было сильной стороной ионийцев. В настоящем состоянии мира они увидели результат действия физических сил, а не мифических богов и чудовищ . Ионийцы полагали небесные светила объектами, в принципе, той же природы, что и земные камни, движением которых управляют те же силы, что действуют на Земле. Cуточное вращение небосвода они считали реликтом изначального вихревого движения, охватывавшего всю материю Вселенной. Философы-ионийцы были первыми, кого назвали физиками. Однако недостатком учений ионийских натурфилософов была попытка создать физику без математики. Ионийцы не увидели геометрическую основу Космоса .

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

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

Аристотель

Сильные стороны этих двух исследовательских программ, ионийской и пифагорейской, дополняли друг друга. Попыткой их синтеза может рассматриваться учение Аристотеля из Стагира . Аристотель разделил Вселенную на две радикально различные части, нижнюю и верхнюю (подлунную и надлунную области, соответственно). Подлунная (т.е. более близкая к центру Вселенной) область напоминает построения философов-ионийцев доатомистического периода: она состоит из четырех элементов - земли, воды, воздуха, огня. Это область изменчивого, непостоянного, преходящего - того, что не может быть описано на языке математики. Напротив, надлунная область - это область вечного и неизменного, в целом соответствующая пифагорейско-платоновскому идеалу совершенной гармонии. Её составляет эфир - особый вид материи, не встречающейся на Земле.

Хотя Аристотель не называл небесные светила богами, он полагал их имеющими божественную природу, поскольку для составляющего их элемента, эфира , характерно равномерное движение по окружности вокруг центра мира; это движение является вечным, поскольку на окружности нет никаких граничных точек .

Практическая астрономия

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

Об астрономических инструментах греков классического периода практически ничего неизвестно. Про Анаксимандра Милетского сообщали, что для распознавания равноденствий и солнцестояний он использовал гномон - древнейший астрономический инструмент, представляющий собой вертикально расположенный стержень. Евдоксу приписывают и изобретение «паука» - основного конструктивного элемента астролябии .

Сферические солнечные часы

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

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

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

Объяснение астрономических явлений и природы небесных тел

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

Большое внимание греческих учёных привлекали кометы . Пифагорейцы считали их разновидностью планет. Такого же мнения придерживался и Гиппократ Хиосский , полагавший также, что хвост принадлежит не самой комете, а иногда приобретается в её блужданиях в пространстве. Эти мнения были отвергнуты Аристотелем , который считал кометы (как и метеоры) воспламенением воздуха в верхней части подлунного мира. Причина этих воспламенений заключается в неоднородности окружающего Землю воздуха, наличия в нём легко воспламеняющихся включений, которые вспыхивают из-за передачи тепла от вращающегося над подлунным миром эфира .

По мнению Аристотеля, ту же природу имеет и Млечный Путь ; вся разница в том, что в случае комет и метеоров свечение возникает из-за нагрева воздуха одной конкретной звездой, в то время как Млечный Путь возникает из-за нагрева воздуха всей надлунной областью . Некоторые пифагорейцы вместе с Энопидом Хиосским считали Млечный Путь выжженной траекторией, по которому некогда обращалось Солнце. Анаксагор полагал Млечный Путь кажущимся скоплением звёзд, находящимся в том месте, где на небосвод падает земная тень. Совершенно правильную точку зрения высказал Демокрит , который полагал, что Млечный Путь - это совместное свечение многих расположенных рядом звёзд.

Математическая астрономия

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

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

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

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

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

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

Астрономия становится точной наукой. Важнейшими задачами астрономов становятся: (1) установление масштабов мира исходя из теорем геометрии и данных астрономических наблюдений, а также (2) построение обладающих предсказательной силой геометрических теорий движения небесных тел. Высокого уровня достигает методика астрономических наблюдений. Объединение античного мира Александром Македонским делает возможным обогащение астрономии Греции за счёт достижений вавилонских астрономов. Вместе с тем, углубляется разрыв между целями астрономии и физики, не столь очевидный в предыдущем периоде.

В течение большей части эллинистического периода у греков не прослеживается влияние астрологии на развитие астрономии .

Источники

До нас дошло шесть трудов астрономов этого периода:

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

Философский фундамент астрономии

Эллинистический период отмечен возникновенем новых философских школ, две из которых (эпикурейцев и стоиков) сыграли заметную роль в развитии космологии.

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

Однако обычно открытие прецессии приписывается Гиппарху , который показал перемещение точек равноденствия среди звёзд в результате сопоставления координат некоторых звёзд, измеренных Тимохарисом и им самим. По Гиппарху, угловая скорость движения точек равноденствия составляет 1° в столетие. Такое же значение следует из величин звёздного и тропического года по Аристарху , восстановленного из Ватиканских манускриптов (на самом деле, величина прецессии составляет 1° за 72 года).

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

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

Экваториальное кольцо.

Астрономические инструменты. Вероятно, для наблюдения положения ночных светил использовалась диоптра , а для наблюдения Солнца - полуденный круг; весьма вероятно также использование астролябии (изобретение которой иногда приписывается Гиппарху ) и армиллярной сферы . По словам Птолемея , для определения моментов равноденствий Гиппарх использовал экваториальное кольцо.

Космология

Получив поддержку со стороны стоиков , геоцентрическая система мира продолжала оставаться основной космологической системой в эллинистический период. Сочинение по сферической астрономии, написанное Евклидом в начале III веке до н. э., также основано на геоцентрической точке зрения. Однако в первой половине этого столетия Аристарх Самосский предложил альтернативную, гелиоцентрическую систему мира , согласно которой

• Солнце и звезды неподвижны,
• Солнце расположено в центре мира,
• Земля обращается вокруг Солнца за год и вокруг оси за сутки.

Исходя из гелиоцентрической системы и ненаблюдаемости годичных параллаксов звёзд, Аристарх сделал пионерский вывод, что расстояние от Земли до Солнца пренебрежимо мало по сравнению с расстоянием от Солнца до звёзд. Этот вывод с достаточной долей симпатии приводит Архимед в своём сочинении Исчисление песчинок (одном из основных источников нашей информации о гипотезе Аристарха), что можно считать косвенным признанием гелиоцентрической космологии сиракузским учёным . Возможно, в других своих трудах Архимед развивал иную модель устройства Вселенной, в которой Меркурий и Венера, а также Марс обращаются вокруг Солнца, которое, в свою очередь, движется вокруг Земли (при этом путь Марса вокруг Солнца охватывает Землю) .

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

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

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

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

Теории движения небесных тел

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

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

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

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

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

Прямоугольный треугольник Аристарха: взаимное расположение Солнца, Луны и Земли во время квадратуры

Главные успехи в развитии математического аппарата эллинистической астрономии были связаны с развитием тригонометрии . Необходимостью в развитии тригонометрии на плоскости была связана с потребностью в решении астрономических задач двух видов:

• Определение расстояний до небесных тел (начиная по меньшей мере с Аристарха Самосского , занимавшегося проблемой определения расстояний и размеров Солнца и Луны),
• Определение параметров системы эпициклов и/или эксцентров, представляющих движение светила в пространстве (согласно широко распространённому мнению, эта проблема впервые была сформулирована и решена Гиппархом при определении элементов орбит Солнца и Луны; возможно, аналогичными задачами занимались и астрономы более раннего времени, но результаты их трудов до нас не дошли).

В обоих случаях астрономам требовалось вычислять стороны прямоугольных треугольников при известных значениях двух его сторон и одного из улов (определённого исходя из данных астрономических наблюдений на земной поверхности). Первым дошедшим до нас сочинением, где ставилась и решалась эта математическая задача, был трактат Аристарха Самосского О величинах и расстояниях Солнца и Луны . В прямоугольном треугольнике, образованном Солнцем, Луной и Землёй во время квадратуры, требовалось вычислить величину гипотенузы (расстояние от Земли до Солнца) через катет (расстояние от Земли до Луны) при известном значении прилежащего угла (87°), что эквивалентно вычислению значения sin 3°. По оценке Аристарха , эта величина лежит в промежутке от 1/20 до 1/18. Попутно он доказал, в современных терминах, неравенство (содержащееся также в Исчислении песчинок Архимеда).

Историки не пришли к консенсусу насчет степени развития у астрономов эллинистического периода геометрии небесной сферы . Некоторые исследователи приводят доводы, что по меньшей мере во времена Гиппарха для записи результатов астрономических наблюдений использовалась эклиптическая или экваториальная система координат . Возможно, тогда были известны и некоторые теоремы сферической тригонометрии , которые могли использоваться для составления звёздных каталогов и в геодезии .

В работе Гиппарха содержится также признаки знакомства со стереографической проекцией , используемой при конструировании астролябий . Открытие стереографической проекции приписывается Аполлонию Пергскому ; во всяком случае, он доказал важную теорему, лежащую в её основе .

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

В этот период активность в области астрономической науки близка к нулю, зато вовсю цветёт пришедшая из Вавилона астрология . Как свидетельствуют многочисленные папирусы эллинистического Египта того периода, гороскопы составлялись не на основе геометрических теорий, разработанных греческими астрономами предшествующего периода, а на основе гораздо более примитивных арифметических схем вавилонских астрономов . Во II в. до н.э. возникло синтетическое учение, включавшее в себя вавилонскую астрологию, физику Аристотеля и учение стоиков о симпатической связи всего сущего, развитое Посидонием Апамейским . Его частью было представление об обусловленности земных явлений вращением небесных сфер: поскольку «подлунный» мир постоянно находится в состоянии вечного становления, в то время как «надлунный» мир находится в неизменном состоянии, второй является источником всех изменений, происходящих в первом .

Несмотря на отсутствие развития науки, существенной деградации также не происходит, свидетельством чего является дошедшие до нас добротных учебника Введение в явления Гемина (I век до н. э.) и Сферика Феодосия Вифинского (II или I век до н. э.). Последний является промежуточным по уровню между аналогичными трудами ранних авторов (Автолика и Евклида) и более поздним трактатом "Сферика" Менелая (I в. н.э.). Также до нас дошли ещё два небольших сочинения Феодосия: О жилищах , где приведено описание звёздного неба с точки зрения наблюдателей, находящихся на разных географических широтах, и О днях и ночах , где рассматривается движение Солнца вдоль эклиптики. Сохранялась и связанная с астрономией технология, на основе которой был создан механизм из Антикиферы - калькулятор астрономических явлений, созданный в I веке до н. э.

Имперский период (II-V века н. э.)

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

Источники

Вопросы астрономии рассматриваются также в ряде трудов комментаторского характера, написанных в этот период (авторы: Теон Смирнский , II век н. э., Симпликий , V век н. э., Цензорин , III век н. э. , Папп Александрийский , III или IV век н. э., Теон Александрийский , IV век н. э., Прокл , V век н. э. и др.). Некоторые астрономические вопросы рассматриваются также в трудах энциклопедиста Плиния Старшего , философов Цицерона , Сенеки , Лукреция , архитектора Витрувия , географа Страбона , астрологов Манилия и Веттия Валента , механика Герона Александрийского , богослова Синезия Киренского .

Практическая астрономия

Трикветрум Клавдия Птолемея (из книги 1544 г.)

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

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

Последние астрономические наблюдения в античности были произведены в конце V века Проклом и его учениками Гелиодором и Аммонием .

Математический аппарат астрономии

Продолжалось развитие тригонометрии. Менелай Александрийский (около 100 года н. э.) написал монографию Сферика в трёх книгах. В первой книге он изложил теорию сферических треугольников , аналогичную теории Евклида о плоских треугольниках, изложенную в I книге Начал . Кроме того, Менелай доказал теорему, для которой нет евклидового аналога: два сферических треугольника конгруэнтны (совместимы), если соответствующие углы равны. Другая его теорема утверждает, что сумма углов сферического треугольника всегда больше 180°. Вторая книга Сферики излагает применение сферической геометрии к астрономии. Третья книга содержит «теорему Менелая », известную также как «правило шести величин».

Самой значимой тригонометрической работой античности является птолемеев Альмагест . Книга содержит новые таблицы хорд. Для их вычислении хорд использовал (в главе X) теорему Птолемея (известную, впрочем, ещё Архимеду), которая утверждает: сумма произведений длин противоположных сторон выпуклого вписанного в круг четырёхугольника равна произведению длин его диагоналей. Из этой теоремы нетрудно вывести две формулы для синуса и косинуса суммы углов и ещё две для синуса и косинуса разности углов. Позднее Птолемей приводит аналог формулы синуса половинного угла для хорд.

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

Космология и физика неба

В теории Птолемея предполагался следующий порядок следования светил с увеличением расстояния от Земли: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, неподвижные звезды. При этом среднее расстояние от Земли росло с ростом периода обращения среди звёзд; по прежнему оставалась нерешённой проблема Меркурия и Венеры, у которых этот период равен солнечному (Птолемей не приводит достаточно убедительных аргументов, почему он помещает эти проблемы «ниже» Солнца, просто ссылаясь на мнение учёных более раннего периода). Все звезды считались находящимися на одной и той же сфере - сфере неподвижных звёзд. Для объяснения прецессии он был вынужден добавить ещё одну сферу, которая находится выше сферы неподвижных звёзд.

Эпицикл и деферент согласно теории вложенных сфер.

В теории эпициклов, в том числе у Птолемея , расстояние от планет до Земли менялось. Физическую картину, которая может стоять за этой теорией, описал Теон Смирнский (конец I - начало II века н. э.) в дошедшем до нас сочинении Математические понятия, полезные для чтения Платона . Это теория вложенных сфер, основные положения которой сводится к следующему. Представим себе две сделанные из твёрдого материала концентрические сферы, между которыми помещена маленькая сфера. Среднее арифметическое радиусов больших сфер является радиусом деферента, а радиус малой сферы - радиусом эпицикла. Вращение двух больших сфер заставит маленькую сферу вращаться между ними. Если поместить на экватор малой сферы планету, то её движение будет в точности таким, как в теории эпициклов; таким образом, эпицикл является экватором малой сферы.

Этой теории, с некоторыми модификациями, придерживался и Птолемей . Она описана в его труде Планетные гипотезы . Там отмечается, в частности, что максимальное расстояние до каждой из планет равно минимальному расстоянию до планеты, следующей за ней, то есть максимальное расстояние до Луны равно минимальному расстоянию до Меркурия и т. д. Максимальное расстояние до Луны Птолемей смог оценить с помощью метода, аналогичного методу Аристарха : 64 радиуса Земли. Это дало ему масштаб всей Вселенной. В результате вышло, что звезды расположены на расстоянии около 20 тысяч радиусов Земли. Птолемей также сделал попытку оценить размеры планет. В результате случайной компенсации ряда ошибок Земля у него оказалась средним по размерам телом Вселенной, а звезды имеющими примерно тот же размер, что и Солнце.

По мнению Птолемея, совокупность эфирных сфер, принадлежащих каждой из планет - это разумное одушевленное существо, где сама планета выполняет роль мозгового центра; исходящие от него импульсы (эманации) приводят в движение сферы, которые, в свою очередь, переносят планету. Птолемей приводит следующую аналогию: мозг птицы посылает в её тело сигналы, заставляющие двигаться крылья, несущие птицу по воздуху. При этом Птолемей отвергает точку зрения зрения Аристотеля о Перводвигателе как причине движения планет: небесные сферы совершают движения по своей воле, и только самая внешняя из них приводится в движение Перводвигателем .

В позднюю античность (начиная со II века н. э.) отмечается существенный рост влияния физики Аристотеля . Был составлен ряд комментариев к произведениям Аристотеля (Созиген , II в. н. э., Александр Афродисийский , конец II - начало III века н. э., Симпликий , VI в.). Наблюдается возрождение интереса к теории гомоцентрических сфер и попытки согласовать теорию эпициклов с физикой Аристотеля . Вместе с тем, некоторые философы выражали достаточно критическое отношение к тем или иным постулатам Аристотеля, особенно к его мнению о существовании пятого элемента - эфира (Ксенарх , I в. н. э., Прокл Диадох , V в., Иоанн Филопон , VI в.). Проклу принадлежат также и ряд критических замечания в адрес теории эпициклов.

Развивались также взгляды, выходящие за рамки геоцентризма. Так, Птолемей дискутирует с некоторыми учёными (не называя их по имени), которые предполагают суточное вращение Земли. Латинский автор V в. н. э. Марциан Капелла в сочинении Брак Меркурия и филологии описывает систему, в которой Солнце обращается по окружности вокруг Земли, а Меркурий и Венера - вокруг Солнца.

Наконец, в сочинениях ряда авторов той эпохи описаны представления, которые предвосхитили идеи учёных Нового времени. Так, один из участников диалога Плутарха О лике, видимом на диске Луны утверждает, что Луна не падает на Землю из-за действия центробежной силы (подобно предметам, вложенным в пращу), «ведь каждый предмет увлекается естественным ему движением, если его не отклоняет в сторону какая иная сила». В том же диалоге отмечается, что тяготение свойственно не только Земле, но и небесным телам, включая Солнце. Мотивом могла быть аналогия между формой небесных тел и Земли: все эти объекты имеют форму шара, а раз шарообразность Земли связана с её собственной гравитацией, то логично предположить, что и шарообразность других тел во Вселенной связана с той же причиной.

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.

Согласитесь, сегодня человек, в какой бы самой отдаленной области науки или народного хозяйства он ни работал, должен иметь представления, хотя бы общее, о нашей Солнечной системе, звездах и современных достижениях астрономии.

Человечеству еще не ясны те условия, которые привели к формированию разнообразных природных комплексов, в том числе благоприятствовавших зарождению и развитию жизни на Земле. На большинство этих вопросов отвечает наука астрономия. В этом докладе речь пойдет о зарождении этой древней науки, ее практической значимости.

Я выбрал эту тему потому, что загадочный мир образования звезд и планет с давних времен притягивал к себе внимание людей. Эта тема была актуальна на протяжении тысячелетий и лишь в последние 10 лет были получены достоверные сведения о наличии планет и планетных систем и у других звезд. Познание планет и планетных систем приведет человечество и к решению другой глобальной проблемы - существование жизни на планетах, а это предстоит решить человечеству только в третьем тысячелетии.

Задачами работы являются: изучить историю возникновения астрономии, проследить этапы ее становления; познакомиться с первыми учеными-астрономами; узнать и описать первые древнейшие обсерватории, составить сравнительную таблицу длины звездного дня.

В этом году мы в школе впервые стали изучать историю нашей земли, планет и звезд. Этот предмет очень заинтересовал меня, и поэтому я обратился к этой теме.

При написании работы использован материал энциклопедий, астрономических сайтов Интернета, астрономических словарей, периодической печати.

Структура работы: в первой части рассматриваются вопросы зарождения астрономии и ее первоначальное значение; во второй части – поднимаются вопросы строительства древнейших обсерваторий.

1. Астрономия как наука, ее первоначальное значение.

Астрономия - наиболее древняя среди естественных наук, в переводе с греческого (греч. αστροννομος , от αστρον - звезда, νομος - закон) наука о расположении, строении, свойствах, происхождении, движении и развитии космических тел (звезд, планет, метеоритов и т. п.) образованных ими систем (звездные скопления, галактики и т. п.) и всей Вселенной в целом. Один из выдающихся астрономов античности - Птолемей, автор энциклопедии древней астрономии, "Альмагеста", - так объяснял причины побуждения к занятиям астрономией, которую он считал частью математики: "Только математика. доставляет своим воспитанникам прочное и надежное знание. В этом также причина, заставляющая нас заниматься со всем усердием этой превосходной наукой. в особенности той ее ветвью, которая касается знания божественных небесных светил. Поскольку одна только эта наука посвящена изучению вечно неизменного мира"

Астрономия, как и все другие науки, возникла из практических потребностей человека. О связи наблюдений небесных светил с практической жизнью и об их влиянии на общественные процессы писал и Коперник: «. необходимость вычислять периоды повышения и спада воды в Ниле создала египетскую астрономию, а вместе с тем господство касты жрецов как руководителей земледелия». Обычно называют две причины возникновения этой науки: необходимость ориентироваться на местности и регламентация сельскохозяйственных работ. 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 па ночном небе определенных звезд. Дальнейшее развитие человеческого общества вызвало потребность в измерении времени и в летосчислении (составлении календарей). В древности и средние века не одно только чисто научное любопытство побуждало производить вычисления, копирование, исправления астрономических таблиц, но прежде всего тот факт, что они были необходимы для астрологии. Вкладывая большие суммы в построение обсерваторий и точных инструментов, власти ожидали отдачи не только в виде славы покровителей науки, но также в виде астрологических предсказаний. Первые записи астрономических наблюдений, подлинность которых несомненна, относятся к VIII в. до н. э.

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. Астрономические познания были характерны для многих древних народов.

2. Астрономия в Древнем Египте.

Известно, что еще за 3 тысячи лет до н. э. египтяне уже изобрели египетские календари: лунно-звёздный - религиозный и схематический - гражданский.

Обитатели долины Нила, где нет настоящей зимы, делили год на три сезона, которые зависели от поведения реки. С Нила, от которого зависела вся жизнь египтян, и началась астрономия этой древней цивилизации.

К тому времени в Египте существовал лунный календарь из 12 месяцев по 29 или 30 дней - от новолуния до новолуния. Чтобы его месяцы соответствовали сезонам года, раз в два-три года приходилось добавлять тринадцатый месяц. Сириус "помогал" определять время вставки этого месяца. Такой "наблюдательный" календарь с нерегулярным добавлением месяца плохо подходил для государства, где существовали строгий учёт и порядок. Поэтому для административных и гражданских нужд был введён так называемый схематический календарь. В нём год делился на 12 месяцев по 30 дней с добавлением в конце года дополнительных пяти дней.

В Древнем Египте существовала сложная мифология с множеством богов. Астрономические представления египтян были тесно связаны с ней.

В Карнаке, около Фив, были найдены самые древние египетские водяные часы. Они изготовлены в ХIV в. до н. э. Главными солнечными часами в Египте были, конечно, обелиски, посвящённые Солнцу-Ра. Такой астрономический прибор в виде вертикального столба называется гномон. Древние египтяне, как и все народы, делили небо на созвездия. Всего их известно 45. Планеты египтянам были известны с давних времён. Казалось бы, египетская астрономия не может похвастаться особыми достижениями. Египтяне, оседлый народ, живший в неширокой речной долине, не нуждались в астрономических методах ориентирования. Сроки сельскохозяйственных работ египтянам подсказывала река, и достаточно было установить момент начала её разлива, чтобы, не глядя на небо, знать, что будет дальше. Жрецы наблюдали звёзды в основном для измерения ночного времени, а писцы ввели упрощённый календарь, который не был привязан к сезонам и как бы пренебрегал астрономией. Тем не менее, именно на египетской земле, в Александрии, работали позднее греческие учёные, заложившие основы современной астрономии. Здесь трудились Аристарх Самосский, Тимохарис, Эратосфен, именно здесь написал свой знаменитый астрономический труд Клавдий Птолемей. Схематический календарь не следовал за сезонами, однако он послужил идеальной равномерной шкалой для определения интервалов между затмениями, наблюдавшимися через много лет одно после другого. Именно этим календарём пользовался в своих расчётах Птолемей, а позже и сам Коперник

3. Астрономические познания майя.

Для майя (начало цивилизации майя датируется II тысячелетием до н. э.) астрономия была не абстрактной наукой. В условиях тропиков, где нет резко обозначенных природой времен года, и долгота дня и ночи остается почти неизменной, астрономия служила практическим целям. Благодаря своим астрономическим познаниям жрецы сумели высчитать продолжительность солнечного года: 365,2420 дня! Иными словами, календарь, которым пользовались древние майя, точнее нашего современного на 0,0001 дня! Год делился на восемнадцать месяцев; каждый соответствовал определенным сельскохозяйственным работам: подысканию нового участка, рубке леса, его выжиганию, посеву ранних и поздних сортов кукурузы, сгибанию початков, чтобы защитить их от дождя и птиц, сбору урожая и даже уборке зерен в хранилища. Летосчисление майя велось с некой мифической нулевой даты. Она соответствует, как высчитали современные ученые, 5041 738 году до нашей эры! Известна также начальная дата хронологии майя, но и ее, несомненно, также следует отнести к числу легендарных - это 3113 год до нашей эры. С годами календарь майя становился все сложнее и сложнее. Все больше и больше терял он свое первоначальное значение практического пособия по сельскому хозяйству, пока, наконец, не превратился в руках жрецов в грозный и весьма действенный инструмент мрачной и жестокой религии.

4. Развитие астрономии на Среднем Востоке (Древний Китай).

Большую роль играет происхождение древней китайской астрономии, лежащей в основе астрономических познаний всего Дальнего Востока. В Древнем Китае за 2 тысячи лет до н. э. видимые движения Солнца и Луны были настолько хорошо изучены, что китайские астрономы могли предсказывать наступление солнечных и лунных затмений. В развитии древнекитайской астрономии наблюдается плавный эволюционный ход. Ход этот можно разбить на такие периоды:

1) Введение солнечного календаря во времена легендарного императора Яо, правление которого китайцы относят к XXIV в. до н. э.

2) Введение системы 28 лунных станций (домов), примерно, в начале Чжоуской династии, т. е. в XIII в. до н. э.

3) Введение гномона ту-гуй, около середины периода, охватываемого Весенними и осенними записями для наблюдения точной эпохи солнцестояния.

4) Выработка твердой календарной системы Календаря Чжуаньюй (Чжуань-юй ли) в это время; наблюдение за 5 планетами; основание теории Пяти стихий (У-син шо): дерево (му), огонь (хо), земля (ту), металл (цзинь), вода (шуй), соединение которых обуславливает все в космосе. Начало систематических наблюдений над звездами.

5) Принятие первой официальной системы - Великого первого календаря (Тай-чу ли) в 104 г. до н. э. Это была первая система, официально признанная китайским правительством.

5. Развитие астрономии в Древней Греции.

В Древней Греции астрономия была уже одной из наиболее развитых наук. Для объяснения видимых движений планет греческие астрономы, крупнейший из них Гиппарх Никейский (II в. до н. э.), создали геометрическую теорию эпициклов, которая легла в основу геоцентрической системы мира Птолемея (II в. н. э.). Будучи принципиально неверной, система Птолемея тем не менее позволяла предвычислять приближенные положения планет на небе и потому удовлетворяла, до известной степени, практическим запросам в течение нескольких веков. Гиппарх составил первый в Европе звёздный каталог, включивший точные значения координат около тысячи звёзд. Системой мира Птолемея завершается этап развития древнегреческой астрономии. Развитие феодализма и распространение христианской религии повлекли за собой значительный упадок естественных наук, и развитие астрономии в Европе затормозилось на многие столетия. В эпоху мрачного средневековья астрономы занимались лишь наблюдениями видимых движений планет и согласованием этих наблюдений с принятой геоцентрической системой Птолемея.

Рациональное развитие в этот период астрономия получила лишь у арабов и народов Средней Азии и Кавказа, в трудах выдающихся астрономов того времени - Аль-Баттани (850-929 гг.), Бируни (973-1048 гг.), Улугбека (1394-1449 гг.) и др.

В период возникновения и становления капитализма в Европе, который пришел на смену феодальному обществу, началось дальнейшее развитие астрономии. Особенно быстро она развивалась в эпоху великих географических открытий (XV-XVI вв.). Нарождавшийся новый класс буржуазии был заинтересован в эксплуатации новых земель и снаряжал многочисленные экспедиции для их открытия. Но далекие путешествия через океан требовали более точных и более простых методов ориентировки и исчисления времени, чем те, которые могла обеспечить система Птолемея. Развитие торговли и мореплавания настоятельно требовало совершенствования астрономических знаний и, в частности, теории движения планет. Развитие производительных сил и требования практики, с одной стороны, и накопленный наблюдательный материал, - с другой, подготовили почву для революции в астрономии, которую и произвел великий польский ученый Николай Коперник (1473-1543), разработавший свою гелиоцентрическую систему мира, опубликованную в год его смерти.

III. Древнейшие обсерватории мира.

Стоунхендж - «висячие камни».

«Восьмое чудо света» Стоунхендж был возведен на рубеже каменного и бронзового веков, за несколько столетий до падения гомеровской Трои. Период ее постройки в настоящее время установлен радиоуглеродным методом из анализа сожженных при захоронении человеческих останков.

Астроному Джеральду Хокинсу удалось установить назначение Стоунхенджа. Стоунхендж настолько стар, что уже в эпоху античности его истинная история была забыта. Греческие и римские авторы о нем почти не упоминают. Кто же построил Стоунхендж? Стоунхендж был построен в период между 1900 и 1600 годами до н. э. , примерно на тысячу лет позже египетских пирамид и за несколько столетий до падения Трои. Он воздвигался в три этапа. Первое строительство, следы которого можно обнаружить, было начато около 1900 года до н. э. , когда на исходе каменного века люди вырыли большой кольцевой ров, выбрасывая землю двумя валами по обе его стороны. Внутри, по периметру вала, первые строители вырыли кольцо из 56 «лунок Обри». Внешний вал, теперь уже почти исчезнувший, имел форму почти правильного круга диаметром 115 метров. Прямо от внутреннего края рва поднимался самый внушительный меловой компонент раннего Стоунхенджа - внутренний вал. Эта ослепительно белая насыпь образовывала в окружность диаметром 100 метров. Сооруженный из твердого мела, он и сейчас хорошо заметен. Вход был ориентирован так, что человек, стоящий в центре круга и смотрящий через входной разрыв, утром дня летнего солнцестояния увидел бы, как солнце встает чуть левее Пяточного камня. Этот камень - возможно, самый первый большой камень, который ранние строители установили в Стоунхендже,- имеет длину 6 метров, ширину 2,4 м и толщину 2,1 метр; на 1,2 м он закопан в землю, и оценивается в 35 тонн. Около 1750 года до н. э. начался второй этап строительства Стоунхенджа. Новые строители установили первый ансамбль «больших камней». По меньшей мере 82 голубых камня были установлены двумя небольшими концентрическими кругами на расстоянии 1,8 м друг от друга и около 10,5 м от внутреннего кольца. Двойной круг голубых камней, по-видимому, должен был слагаться из радиально расходящихся лучей, включающий каждый по два камня. В 1700 году до н. э. в Британии начинается бронзовый век, а вместе с ним и третий этап строительства Стоунхенджа. Последними строителями, двойной круг, начатый во второй период, но незавершенный, был разобран. Голубые камни заменили на большие сарсеновые валуны, числом 81 или больше. В этот период был построен, по всей видимости, овал из 20 голубых камней внутри сарсеновой подковы. Может быть, тогда же был поставлен «Алтарный» камень, который был уникален по своему минералогическому составу. Кроме того, они установили кольцо из голубых камней между сарсеновой подковой и сарсеновым кольцом. И на этом постройка завершилась.

Многие люди задумывались над астрономическим значением Стоунхенджа, но не могли сказать по этому поводу ничего определенного. Например, в 1740 году Джон Вуд предположил, что Стоунхендж был «храмом друидов, посвященным Луне». В 1792 году человек, о котором известно только то, что он называл себя Уолтайр, утверждал, что Стоунхендж представлял собой «огромный теодолит для наблюдения за движением небесных тел и был воздвигнут по крайней мере 17 тысяч лет назад». В 1961 году Дж. Хокинс пришел к выводу, что «проблема Стоунхенджа заслуживает того, чтобы призвать на помощь вычислительную машину». Прежде всего, программисты Шошана Розенталь и Джули Коул взяли карту Стоунхенджа и поместили ее в автоматическую измерительную машину «Оскар». После «проверки» выяснилось, что основные и часто повторяющиеся направления Стоунхенджа указывали на Солнце и Луну. После того, как установили, что строители сориентировали Стоунхендж по Солнцу и Луне с таким искусством, последовательностью и упорством, естественно возникает вопрос: «Зачем?» Дж. Хокинс считает, что солнечно-лунные направления в Стоунхендже были установлены и отмечены по двум, а может быть, по четырем причинам:

1) они служили календарем, особенно полезным для предсказания времени начала сева;

2) они способствовали установлению и сохранения власти жрецов;

3) они служили для предсказания затмений Луны и Солнца.

Пользуясь ими для отсчета лет, жрецы Стоунхенджа могли следить за движением Луны и тем самым предсказывать «опасные» периоды, когда могли происходить наиболее эффектные затмения Луны и Солнца.

В 2004 г. во время археологических раскопок в Великобритании обнаружены останки строителей Стоунхенджа с радиоактивными зубами. Скелеты семерых мужчин, которым около 4300 лет, были найдены во время строительных работ недалеко от построек Стоунхенджа. После длительных исследований, британские археологи объявили, что именно эти люди принимали участие в строительстве знаменитого культового сооружения и были захоронены около 4300 лет назад вместе с глиняными сосудами и наконечниками стрел. Это четверо братьев и трое их детей. В то время как ученые все еще продолжают спорить, являлся ли Стоунхендж культовой постройкой или древней обсерваторией, уже найден ответ на вопрос о том, откуда взялись двадцатиметровые каменные глыбы сооружения. Самые необычные из них, так называемые "синие камни", были привезены с холмов Презели, которые находятся в 250 км от Стоунхенджа в Уэльсе - местность с наиболее высокой природной радиоактивностью. Ученые исследовали их зубную эмаль и обнаружили в ней большое количество радиоактивного стронция. Во время роста зубов в них накапливается своего рода химический отпечаток окружающей среды.

Древнейшие обсерватории Китая.

Китайские археологи обнаружили древнейшую в мире астрономическую обсерваторию, возраст которой оценивается в 4300 лет. С ее помощью можно было определить смену времен года с точностью до суток. Древнее сооружение найдено в северной провинции Шаньси на месте поселения Таосы, существовавшего между 2600 и 1600 годами до нашей эры. Раскопки на археологической площадке, ведущиеся на площади около 3 млн кв метров близ города Линьфэнь, открыли взору ученых некое подобие британского "Стоунхенджа": 13 каменных колонн 4-метровой высоты, расположенных на определенном расстоянии друг от друга вдоль полуокружности радиусом 40 метров. Как сообщил Хи Ну, исследователь из Института археологии при Академии общественных наук Китая, эта обсерватория по меньшей мере на 2000 лет старше аналогичного сооружения народа майя в Центральной Америке. По его словам, это сооружение, построенное на закате примитивного общества, "служило не только для астрономических наблюдений, но и совершения жертвенных обрядов" .

Еще одна древняя обсерватория в Китае расположена в юго-западной части моста Цзяньгомэнь города Пекин. Древняя обсерватория была построена при династии Мин (примерно в 1442 году до н. э.) и является одной из самых древних обсерваторий в мире. Древняя обсерватория также известна целостным сооружением, прекрасным прибором высокой точности, продолжительной историей и особенным местонахождением, играет важную роль в обмене восточной и западной культуры всего мира. В династии Мин древняя обсерватория Пекина названа «Гуансинтай» (площадка для наблюдения за звёздами)

На площадке установлена простая сфера, армиллярная сфера, небесный глобус и другие крупные астрологические приборы, также гномон и клепсидра.

Высота корпуса обсерватории – около 14 метров. Длина её площадки с севера на юг – 20,4 метра, а с запада на восток - 23,9 метра, там установили 8 астрологических приборов, которые были произведены при династии Цин.

До 1929 года, Древняя обсерватория служила местом для астрономических наблюдений на протяжении 500 лет, она считается самой давней обсерваторией, где сохранились непрерывные наблюдения проводимые в тот период.

Обсерватория Улугбека.

Развитие астрономии на Среднем Востоке связано со становлением Арабского Халифата в VII - VIII вв. Как и во всех других государствах астрономия использовалась сначала чисто в практических целях и использовалась для строительства многочисленных мечетей, где требовалось определения "киблы" - направления на Мекку, куда мусульмане направляли свои взоры во время молитвы. Однако бурное развитие и расширение государств требовало всё более глубоких знаний математики и астрономии, вследствие чего начали создаваться астрономические обсерватории, в которых работали квалифицированные астрономы и математики, и уже в IX-XI вв. уровень астрономических исследований на Среднем Востоке достиг больших высот. Именно здесь творили выдающиеся энциклопедисты: Мухаммед бин-Муса ал-Хорезми (Алгоритми) (780-850 гг.) в Багдадской обсерватории, Абу-Райхан ал-Бируни (973-1048 гг.), Абу-Али ибн-Сино (980-1037 гг.), ас-Суфи, Омар Хайям (1040-1123 гг.) в Исфаганской обсерватории и Насир-ад-дин Туси (1201-1274 гг.) в Мерагской обсерватории. На этом прочном фундаменте и возникла в начале XV века самаркандская астрономическая школа, идейным и научным вдохновителем которой был Улугбек. Судьба предназначала ему участь наследника престола великой империи, а природный талант, ум и целеустремлённость открыли путь к научному подвигу. Султан Мухаммед Тарагай Улугбек, сын Шахруха, родился 22 марта 1394 года в военном обозе своего знаменитого деда Амира Темура во время стоянки в городе Султании (ныне это территория Ирана). Ещё совсем ребёнком Улугбек сопровождал своего знаменитого деда Тимура в его завоевательных, опустошительных походах. Улугбек побывал в Армении, Афганистане, сопровождал Тимура в походе на Индию и Китай. Наукой Улугбек начал увлекаться ещё в молодости. Большую часть своего времени он проводил в богатейшей библиотеке, где были сосредоточены книги, собранные его дедом и отцом со всего света. Улугбек любил поэзию и историю. Учителями Улугбека были выдающиеся учёные, которыми славился двор Тимура, и среди них - математик и астроном Казы-заде Руми. Он показал девятилетнему Улугбеку руины знаменитой обсерватории в Мараге, возможно, именно это и стало причиной того, что основное внимание Улугбек уделял занятиям астрономией. Главным детищем Улугбека, а может быть и главной целью его жизни, стала обсерватория, которая была построена в 1428-29 годах (832 год хиджры) на скалистом холме у подножия возвышенности Кухак (современный Чупан-Ата) на берегу арыка Обирахмат и представляла собой трёхэтажное здание, покрытое прекрасными изразцами. Ещё до начала строительства для астрономических наблюдений были созданы астролябия с диаметром в один газ (равный 62 см) и звездный глобус. На стене своего дворца Улугбек установил солнечные часы. Круглое здание обсерватории имело в диаметре 46,4 метра, высоту не менее 30 метров и вмещало грандиозный инструмент - квадрант, на котором производились наблюдения за Солнцем, Луной и другими планетами небесного свода. В 60-х годах ХХ-го века архитектор В. А. Нильсен попытался воспроизвести внешний вид обсерватории, каким он представлялся в эпоху Улугбека. План самого здания был весьма сложным, в нём присутствовали большие залы, комнаты, коридоры. Научный труд Улугбека "Новые гураганские астрономические таблицы" явился выдающимся вкладом в сокровищницу мировой астрономической науки. Среди многочисленных астрономических таблиц Улугбека большой интерес представляет таблица географических координат 683 различных городов не только Средней Азии, но России, Армении, Ирана, Ирака и даже Испании. В основе астрономических работ Улугбека лежит геоцентризм, что является вполне закономерным явлением для средневековой эпохи. С поразительной точностью произведено вычисление длины звёздного года. По данным Улугбека, звёздный год равен 365 дням 6 часам 10 минутам 8 секундам, а истинная длина звёздного года (по современным данным) составляет 365 дней 6 часов 9 минут 9,6 секунды. Таким образом, ошибка, допущенная в то время, составляет менее одной минуты.

Звездный каталог самаркандских астрономов был вторым после каталога Гиппарха, составленного за 17 столетий до этого. Звёздные таблицы Улугбека остались последним словом средневековой астрономии и высшей ступенью, которой могла достичь астрономическая наука до изобретения телескопа. Вот сколь велико значение многолетних кропотливых научных исследований самаркандских астрономов XIII века. Результаты их научных достижений оказали огромное влияние на развитие науки на Западе и Востоке, в том числе на развитие науки в Индии и Китае.

Древняя обсерватория Европы.

Обсерватория, найденная в небольшом местечке под название Гозек недалеко от города Галле в федеральной земле Саксония-Анхальт является своего рода европейским Стоунхенджем. Это земляное сооружение представляло собой площадку диаметром 75 метров, где располагались два деревянных ограждения круглой формы. В трех местах в ограждениях были сделаны проходы - ворота к солнцу. 21 декабря, в день зимнего солнцестояния, внутри сооружения можно было наблюдать причудливую игру солнечного света. На восходе солнечный свет попадал точно в восточные ворота, а на закате солнца - непосредственно в ворота западные. Данная конструкция свидетельствует о том, что уже за 5000 лет до рождества Христова люди пытались найти на небосводе точки отсчета, чтобы определять годичные циклы. До сих пор ученые не подозревали, что доисторические земледельцы были на такое способны. Но гозекская обсерватория использовалась не только для наблюдения за звездами и определения времен года для нужд сельского хозяйства. Сооружение было и культовым местом, поскольку в те времена люди почитали созвездия как богов. Данная обсерватория положила начало созданию целой серии аналогичных сооружений в Европе в период неолита и бронзового века.

В Башкирии обнаружена древнейшая евразийская обсерватория.

Челябинские ученые пришли к выводу, что близ поселка Ахуново Учалинского района Башкирии была расположена древняя обсерватория Евразии. Мегалитический памятник Ахуново был обнаружен еще в 1996 году, но раскопки завершились только в этом году. В результате комплекса археоастрономических работ установлено, что мегалитический комплекс был сооружен в древности как астрономическая обсерватория. Наблюдения с его помощью восходов и заходов Солнца позволяют вести систематический календарь, содержащий ключевые астрономические даты: дни летнего и зимнего солнцестояния. По совокупности археологических и археоастрономических данных можно предположить, что он был построен в III тыс. до н. э. , однако эта гипотеза нуждается в дополнительной проверке. В 70 метрах от мегалитического комплекса обнаружено поселение эпохи поздней бронзы.

Рязанский Стоунхендж.

Два года назад российский археолог Илья Ахмедов сделал сенсационное открытие. В непосредственной близи от городища Старой Рязани в местечке Спасская Лука было найдено древнее сооружение, схожее по строению с английским Стоунхенджем. Его возраст оценен в 4 тысячи лет. Однако в отличие от своего британского собрата, Рязанский Стоунхендж оказался меньшим в размерах, к тому же не каменным, а деревянным. Но, по словам Ахмедова, и английская обсерватория первоначально также была из дерева

В течение последующих двух лет подобные открытия происходили почти на всей территории Евразии. Урал, Байкал, Чувашия, Башкирия, Карелия, Якутия, Адыгея, Армения, Казахстан, Таджикистан, Германия, Австрия Словакия – далеко не полная география древних обсерваторий. Причем делали открытия не исследователи-дилетанты, а ученые мужи. Естественно, каждый ученый считал своим долгом подчеркнуть, что открытая им обсерватория как минимум на тысячу лет старше знаменитых «висячих камней» в Англии. Работы археологов продолжаются.

Может быть в ближайшие годы нас ждут новые сенсации.

Заключение.

Познать историю нашей Земли, Вселенной, больше узнать о звездах, затмениях, планетах человечеству хотелось с самого его появления. Еще задолго до возникновения науки астрономии человек замечал различные природные явления, как то: затмение солнца, движение планет, он задумывался, почему наступают разливы рек.

К моменту возникновения науки астрономии древние люди накопили богатый практический опыт в познании мира. Астрономия, как и все другие науки, возникла из практических потребностей человека.

Обычно называют две причины возникновения этой науки: необходимость ориентироваться на местности и регламентация сельскохозяйственных работ. Кроме того, вкладывая большие суммы в построение обсерваторий и точных инструментов, власти ожидали отдачи не только в виде славы покровителей науки, но также в виде астрологических предсказаний.

Первые записи астрономических наблюдений, подлинность которых несомненна, относятся к VIII в. до н. э.

Знаниями в области астрономии активно пользовались жрецы, желая распространять свою власть на верующих.

Древним культовым сооружением древности являлись обсерватории. Люди наблюдали за восходом и закатом солнца, пытались вычислить длину звездного дня и года, составляли календари, вели записи за наступлением затмений.

Все эти знания использовались ими в практических целях вплоть до наступления эпохи Средневековья, когда новые открытия, сделанные астрономами позволили изменить представление человека о положении Земли.

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.

«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.

В тех местах на Земле, где зародились древнейшие цивилизации, сохранилось множество письменных документов, из которых видно, что с появлением письменности стала развиваться и астрономия. Наличие письменности позволяло астрономам надежнее сохранять свои наблюдения и знания об окружающем их мире. Письменная история астрономии берет начало в III-II тысячелетиях до н. э.

Поначалу развивалась наблюдательная астрономия, которая рассматривалась как часть астрологии. Для того чтобы получать более точные сведения о передвижениях небесных тел, человек придумал гномон и астрономический календарь. Креме этого, к древнейшим астрономическим инструментам относятся устройства типа отвеса с подвижней линейкой. Их направляли на Солнце для определения углового расстояния от зенита.

Накопление наблюдений и сведений о закономерностях небесных явлений привело к развитию новой науки, причем в разных странах обращали внимание на различные астрономические явления. Люди решали одни и те же задачи, описывали движения светил. Но главным было все-таки социально-экономическое различие, другой уклад жизни общества. Наиболее крупные государства (Вавилон, Египет, Китай) имели развитые торговые и государственные связи. Благодаря этому в области науки у них существовало взаимное влияние.

Государство Вавилон возникло на берегах Евфрата примерно во II тысячелетии до н. э. Согласно письменным источникам, вавилоняне уже в те времена систематически вели наблюдение за небом. Поначалу они просто фиксировали небесные явления, которые воспринимались ими как астральные божества. И только в VII веке до н. э. получила бурное развитие вавилонская математическая астрономия. Она при помощи необычных моделей и методов описывала движение светил. Прежде всего, вавилонянами была выделена на небе Луна, затем Сириус, Орион и Плеяды. Все эти звезды описаны на глиняных табличках, относящихся ко II тысячелетию до н. э. В это же время в Вавилоне появилась официальная должность придворного астронома. Он наблюдал и записывал наиболее важные изменения и явления на небе.

Систематизировав все астрономические записи, вавилоняне изобрели лунный календарь. Немного позднее он был усовершенствован. В календаре было 12 синодических лунных месяцев по 29 и 30 дней поровну, год равнялся 354 дням. Вавилонянам был известен и солнечный год. Для того чтобы согласовать с этим годом лунный календарь, они от случая к случаю делали вставки 13-го месяца.

Начиная с 763 года до н. э. вавилоняне составили практически полный список затмений. Впоследствии эти записи использовал Птолемей. Вставки в календарь, предсказание затмений и другие нужды — все это потребовало развития математики. Достижения вавилонян в математике были очень высокими. Они были знакомы со стереометрией, задолго до греков сформулировали теорему, которая сейчас называется «теорема Пифагора». В IV веке до н. э. в Вавилоне была изобретена эклиптическая система небесных координат. Там же астрономы составили таблицы лунных эфемерид, точно показывавших положение Луны.

Государство Египет, как полагают историки, существовало уже в IV тысячелетии до н. э. Побудительным мотивом интереса египтян к изучению неба стало, скорее всего, сельское хозяйство, полностью зависели от разливов Нила. Разливы происходили строго периодично, в определенный сезон, и египтяне сразу подметили их связь с полуденной высотой Солнца. Поэтому они и стали поклоняться Солнцу как главному богу Ра.

В Египте установилась власть фараонов, которых простые люди обожествляли. Фараоны учредили должность придворного астронома и тщательно следили за развитием этой науки, которая имела не только прикладные, но и хозяйственные и социально-политические цели. Кроме этого, астрономией занимались жрецы и специальные чиновники, которые вели записи.

Согласно египетскому мифу, Солнце возникло из цветка лотоса, который, в свею очередь, появился из первичного водяного хаоса. Практически с самого начала зарождения цивилизации у египтян существовала религиозно-мифологическая картина мира, имеющая астрономическую основу. По их мнению, Земля является центром Вселенной, вокруг которого вращаются все светила. А Меркурий и Венера обращаются еще и вокруг Солнца.

Поздняя астрономия получила в наследство от египтян 365-дневный календарь без вставок. Он использовался европейскими астрономами до XVI века.

Астрономия как наука была известна и в Китае. Примерно во II-I тысячелетии до н. э. китайскими астрономами небо было разделено на 28 участков-созвездий, в которых двигались Солнце, Луна и планеты. Потом они выделили Млечный Путь, назвав его явлением неизвестной природы. Самый ранний звездный каталог, включающий свыше 800 звезд, был составлен Гань Гуном и Ши Шэнем приблизительно в 355 году до н. э. Это примерно на сто лет раньше Тимохариса и Аристилла в Греции. Немного позднее знаменитый китайский астроном Чжан Хэн поделил небо на 124 созвездия и зафиксировал около 2,5 тысячи видимых звезд.

С III века до н. э. в Китае пользовались солнечными и водяными часами. Все астрономические наблюдения велись со специальных площадок-обсерваторий.

Как и у других народов древности, общие представления китайцев о Вселенной имели мифологическую основу. Центром мира у них считалась Китайская империя («Поднебесная, или Серединная, империя»). Вообще, история космогонических представлений древних китайцев дошла до настоящего времени в хрониках ранних династий. В это время было создано учение о пяти земных первоэлементах-стихиях. Это вода, огонь, металл, дерево, земля. Число стихий связано с древним делением на пять сторон света, а также соответствует числу подвижных звезд-планет. Символически это можно представить в сочетаниях: вода — Меркурий — север, огонь— Марс— юг, металл — Венера — запад, дерево — Юпитер— восток, земля — Сатурн — центр. Кроме этого, существовал еще и шестой элемент — ци (воздух, эфир).

В VIII-VII веках до н. э. возникла идея всеобщего изменения в природе и зарождения самой Вселенной. Считалось, что она появилась в результате борьбы двух противоположных начал — положительного, светлого, активного, мужского (ян) и отрицательного, темного, пассивного, женского (инь).

В связи с тем что Китай со временем стал замкнутой страной, развитие наук, в том числе и астрономии, затормозилось.

Не меньший интерес вызывает и Индия. Самыми древними источниками, рассказывающими об астрономических занятиях древних индийцев, считаются печати с изображениями на космогонические мифологические темы (которые датируются III тысячелетием до н. э.). Содержащиеся на них короткие надписи не расшифрованы и по сей день. Печати относятся к индской цивилизации, главными городами которой являлись Хараппа, Мохенджо-Даро, Калибанган. К XVII-XVI векам центры индской культуры были значительно ослаблены землетрясениями и внутренними противоречиями, а затем окончательно разрушены ариями и индо-ираноязычными племенами, давшими начало нынешнему населению Индии.

Документов об астрономических наблюдениях периода индской культуры сохранилось очень немного, но по ним все же можно понять, как складывались представления древних индусов о Вселенной. Первыми объектами исследования были Солнце и Лука. Как и у других древних народов, астрономическими изысканиями занимались жрецы, которые и составили впоследствии календарь. В нем начиная с VI века до н. э. в названиях дней семидневной недели были использованы имена семи подвижных светил: первый день Луны, второй — Марса, третий — Меркурия, четвертый — Юпитера, пятый — Венеры, шестой — Сатурна, седьмой — Солнца. Некоторое сходство с египетским календарем придавало деление месяца на две половины. В древнеиндийской астрономии это были светлая и темная половины.

На представление древних греков о Вселенной большое влияние оказали более ранние культуры: египетская, щумеро-вавилонская и, вероятно, древнеиндийская. Греция имела связи с Египтом, Вавилоном, с государствами Ближнего Востока.

Астрономическими наблюдениями занимались многие греческие философы и астрономы. Из поэм Гесиода и Гомера известно, что древним грекам были знакомы многие созвездия. Они даже создали практически о каждом из них свею легенду.