Кого называют отцом греческой астрономии. Астрономия в Древнем Китае. Астрономия в Древнем Вавилоне

Сергей Житомирский

Античная астрономия занимает в истории науки особое место. Именно в Древней Греции были заложены основы современного научного мышления. За семь с половиной столетий от Фалеса и Анаксимандра, сделавших первые шаги в осмыслении Вселенной, до Клавдия Птолемея, создавшего математическую теорию движения светил, античные учёные прошли огромный путь, на котором у них не было предшественников. Астрономы античности использовали данные, полученные задолго до них в Вавилоне. Однако для их обработки они создали совершенно новые математические методы, которые были взяты на вооружение средневековыми арабскими, а позднее и европейскими астрономами.

Вселенная в традиционной греческой мифологии

Как представляли себе мир греки в VIII в. до н. э., можно судить по поэме фиванского поэта Гесиода «Теогония» (О происхождении богов). Рассказ о возникновении мира он начинает так

Прежде всего во вселенной

Хаос зародился, а следом

Широкогрудая Гея, всеобщий приют

безопасный... Гея - Земля - родила себе

равное ширью Звёздное небо, Урана, чтоб точно

покрыл её всюду.

Небо утверждено на плоской Земле. На чём же тогда держится сама Земля? А ни на чём. Оказывается, под ней простирается огромное пустое пространство - Тартар, ставший тюрьмой для титанов, побеждённых богами.

Подземь их сбросили столь глубоко, сколь далёко до неба, Ибо настолько от нас отстоит

многосумрачный Тартар. Если бы, медную взяв наковальню,

метнуть её с неба, В девять дней и ночей до земли бы

она долетела, Если бы, медную взяв наковальню,

с земли её сбросить, В девять дней и ночей долетела б до Тартара тяжесть.

В представлениях древних греков Вселенная разделялась Землёй на светлую и тёмную части: верхняя была небом, а в нижней царил Эреб - подземный мрак. Считалось, что туда не заглядывает Солнце. Днём оно объезжает небо на колеснице, а ночью плывёт в золотой чаше по окружающему Землю океану к месту восхода. Конечно, такая картина мира не слишком подходила для объяснения движений небесных светил; впрочем, она для этого и не предназначалась.

Календарь и звёзды

В Древней Греции, как и в странах Востока, в качестве религиозного и гражданского использовался лунно-солнечный календарь. В нём начало каждого календарного месяца должно было располагаться как можно ближе к новолунию, а средняя продолжительность календарного года по возможности соответствовать промежутку времени между весенними равноденствиями («тропический год», как его называют сегодня). При этом месяцы по 30 и 29 дней чередовались. Но 12 лунных месяцев примерно на треть месяца короче года. Поэтому, чтобы выполнить второе требование, время от времени приходилось прибегать к интеркаляциям - добавлять в отдельные годы дополнительный, тринадцатый, месяц.

Вставки делались нерегулярно правительством каждого полиса -города-государства. Для этого назначались специальные лица, которые следили за величиной отставания календарного года от солнечного. В разделённой на мелкие государства Греции календари имели местное значение - одних названий месяцев в греческом мире существовало около 400. Математик и музыковед Аристоксен (354–300 до н. э.) писал о календарном беспорядке: «Десятый день месяца у коринфян - это пятый у афинян и восьмой у кого-нибудь ещё».

Простой и точный, 19-летний цикл, использовавшийся ещё в Вавилоне, предложил в 433 г. до н. э. афинский астроном Метон. Этот цикл предусматривал вставку семи дополнительных месяцев за 19 лет; его ошибка не превышала двух часов за один цикл.

Земледельцы, связанные с сезонными работами, издревле пользовались ещё и звёздным календарём, который не зависел от сложных движений Солнца и Луны. Гесиод в поэме «Труды и дни», указывая своему брату Персу время проведения сельскохозяйственных работ, отмечает их не по лунно-солнечному календарю, а по звёздам:

Лишь на востоке начнут восходить Атлантиды Плеяды, Жать поспешай, а начнут заходить - за сев принимайся. Вот высоко средь неба уж Сириус

встал с Орионом, Уж начинает Заря розоперстая

видеть Арктура, Режь, о Перс, и домой уноси

виноградные гроздья.

Таким образом, хорошее знание звёздного неба, которым в современном мире мало кто может похвастаться, древним грекам было необходимо и, очевидно, широко распространено. По-видимому, этой науке детей учили в семьях с раннего возраста.

Лунно-солнечный календарь использовался и в Риме. Но здесь царил ещё больший «календарный произвол». Длина и начало года зависели от понтификов (от лат. pontifices), римских жрецов, которые нередко пользовались своим правом в корыстных целях. Такое положение не могло удовлетворить огромную империю, в которую стремительно превращалось Римское государство. В 46 г. до н. э. Юлий Цезарь (100–44 до н. э.), исполнявший обязанности не только главы государства, но и верховного жреца, провёл календарную реформу. Новый календарь по его поручению разработал александрийский математик и астроном Созиген, по происхождению грек. За основу он взял египетский, чисто солнечный, календарь. Отказ от учёта лунных фаз позволил сделать календарь достаточно простым и точным. Этот календарь, названный юлианским, использовался в христианском мире до введения в католических странах в XVI в. уточнённого григорианского календаря. Летосчисление по юлианскому календарю началось в 45 г. до н. э. На 1 января перенесли начало года (раньше первым месяцем был март). В благодарность за введение календаря сенат постановил переименовать месяц квинтилис (пятый), в котором родился Цезарь, в юлиус - наш июль. В 8 г. н. э. в честь следующего императора, Октавиана Августа, месяц сек-стилис (шестой), был переименован в августус. Когда Тиберию, третьему принцепсу (императору), сенаторы предложили назвать его именем месяц септембр (седьмой), он будто бы отказался, ответив: «А что будет делать тринадцатый принцепс».

Новый календарь оказался чисто гражданским, религиозные праздники в силу традиции по-прежнему справлялись в соответствии с фазами Луны. И в настоящее время праздник Пасхи согласовывается с лунным календарём, причём для расчёта его даты используется цикл, предложенный ещё Метоном.

Фалес и предсказание затмения

Фалёс (конец VII - середина VI в. до н. э.) жил в греческом торговом городе Милете, расположенном в Малой Азии. С античных времён историки называют Фалеса «отцом философии». К сожалению, его сочинения до нас не дошли. Известно лишь, что он стремился найти естественные причины явлений, считал началом всего воду и сравнивал Землю с куском дерева, плавающим в воде.

Геродот, рассказывая о войне восточных государств Лидии и Мидии, сообщал: «Так с переменным успехом продолжалась эта война, и на шестой год во время одной битвы день превратился в ночь. Это солнечное затмение предсказал ионянам Фалес Милетский и даже точно определил заранее год, в который оно наступит. Когда лидийцы и мидяне увидели, что день обратился в ночь, то поспешно заключили мир».

Это затмение, согласно современным расчётам, произошло 28 мая 585 г. до н. э. Чтобы установить периодичность затмений, вавилонским астрологам потребовалось не одно столетие. Вряд ли Фалес мог обладать достаточными данными, чтобы сделать предсказание самостоятельно.

Ещё большую пользу астрономии Фалес принёс как математик. По-видимому, он первым пришёл к мысли о необходимости поиска математических доказательств. Он, например, доказывал теорему о равенстве углов при основании равнобедренного треугольника, т. е. вещи, на первый взгляд очевидные. Ему важен был не сам результат, а принцип логического построения. Для астрономии весьма существенно и то, что Фалес стал основоположником геометрического изучения углов.

Фалес мог бы первым сказать: «Не знающий математики да не входит в храм астрономии».

Анаксиманар

Анаксимандр Милетский (около 610 - после 547 до н. э.) был учеником и родственником Фалеса. Как и его учитель, он занимался не только науками, но также делами общественными и торговыми. Его книги «О природе» и «Сферы» не сохранились, и об их содержании мы знаем по пересказам читавших. Мир Анаксимандра необычен. Небесные светила учёный считал не отдельными телами, а окошками в непрозрачных оболочках, скрывающих огонь. Земля, по его мысли, имела вид части колонны, на поверхности которой, плоской или круглой, живут люди. Она парит в центре мира, ни на что не опираясь. Окружают Землю исполинские трубчатые кольца-торы, наполненные огнём. В самом близком кольце, где огня немного, имеются небольшие отверстия - - планеты. Во втором кольце с более сильным огнём находится одно большое отверстие - Луна. Оно может частично или полностью перекрываться (так философ объяснял смену лунных фаз и затмения светила). Гигантское отверстие размером с Землю есть и в третьем, дальнем, кольце. Сквозь него сияет самый сильный огонь - Солнце. Возможно, Вселенную Анаксимандра замыкала полная сфера с россыпью отверстий, через которые проглядывал огонь, окружавший её. Эти-то отверстия люди и называли «неподвижными звёздами». Неподвижны они, естественно, только относительно друг друга. Эта первая в истории астрономии геоцентрическая модель Вселенной с жёсткими орбитами светил, охватывающими Землю, позволяла понять геометрию движений Солнца, Луны и звёзд.

Анаксимандр стремился не только геометрически точно описать мир, но и понять его происхождение. Философ считал началом всего существующего апейрон - «беспредельное»: «некая природа бесконечного, из которой рождаются небосводы и находящиеся в них космосы». Вселенная, по Анаксимандру, развивается сама по себе, без вмешательства олимпийских богов.

Возникновение Вселенной философ представлял себе примерно так: апейрон порождает враждующие стихии - «горячее» и «холодное». Их материальное воплощение - огонь и вода. Противоборство стихий в возникшем космическом вихре привело к появлению и разделению веществ. В центре вихря оказалось «холодное» - Земля, окружённая водой и воздухом, а снаружи - огонь. Под действием огня верхние слои воздушной оболочки превратились в твёрдую кору. Эту сферу затвердевшего аэра (воздуха) стали распирать пары кипящего земного океана. Оболочка не выдержала и раздулась, «оторвалась», как сказано в одном из источников. При этом она должна была оттеснить основную массу огня за пределы нашего мира. Так возникла сфера неподвижных звёзд, а самими звёздами стали поры во внешней оболочке.

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.

Астроном - это человек, интересующийся космическими процессами и явлениями. Что означает - быть астрономом? Кто первый задался вопросами о загадках неба? О первых и великих астрономах узнайте в нашей статье.

Астроном - это…

Людей всегда интересовало, что скрывается высоко за облаками и как же все устроено там, в межзвездном пространстве. Астроном - это человек, который призван не только задавать эти вопросы, но и отвечать на них. Это специалист в астрономии - науке о Вселенной, всех процессах и взаимосвязях, которые в ней происходят. А для этого необходимо обладать терпением, наблюдательностью, а главное - значительными знаниями в различных областях наук. Поэтому астроном - это прежде всего ученый.

Профессиональные астрономы должны обладать знаниями по физике, математике, а иногда и химии. Они работают в исследовательских центрах и обсерваториях, анализируя информацию о космических телах, их движениях и других явлениях, которую получают из собственных наблюдений, данных спутников, используя при этом различные приборы. Профессия эта включает в себя более узкие специализации, например, планетолог, астрофизик, астрохимик, космолог.

Первые астрономы

Наблюдая за ночным небосводом, люди заметили, что рисунок на нем меняется в зависимости от сезонов. Тогда они поняли, что земные и небесные процессы взаимосвязаны, и начали разгадывать их секрет. Первыми известными астрономами были шумеры и вавилоняне. Они научились предсказывать лунные затмения и измерять траектории движения планет, записывая наблюдения на глиняных табличках.

Египтяне ещё в IV веке до н. э. начали делить небо на созвездия и гадать по небесным светилам. В Древнем Китае прилежно отмечали все удивительные явления, такие как кометы, затмения, метеоры, новые звезды. Впервые комета упоминается в 631 году до нашей эры. В Древней Индии успехов было немного, хотя в V веке индийский астроном установил, что планеты вращаются вокруг своей оси.

Наблюдениями за звездами и планетами занимались инки, майя, кельтские друиды, древние греки. Последние сыпали как правильными, так и смешными теориями и предположениями. Например, Полюс Земли был далеко от Полярной звезды, а утренняя и вечерняя Венера считались разными звездами. Хотя некоторые были вполне точны, например, полагал, что Солнце больше Земли, и верил в гелиоцентризм. Эратосфен измерил земную окружность и наклон эклиптики к экватору.

Революция Коперника

Николай Коперник - ученый-астроном, который считается одним из зачинателей До него, в эпоху средневековья, астрономы в основном подстраивали свои наблюдения под принятую церковью и обществом Птолемея. Хотя отдельные личности, как Николай Кузанский или Георг Пурбах, все же выдвигали достойные гипотезы и расчеты, научные рассуждения носили достаточно отвлеченный характер.

В труде «О вращении небесных сфер», опубликованном в 1543 году, Коперник предлагает гелиоцентрическую модель. Согласно этому, Солнце является звездой, вокруг которой движется Земля и остальные планеты. Данную гипотезу поддерживали ещё в Древней Греции, но все это были лишь предположения.

Коперник в своем труде предоставил четкие аргументы и логические заключения. Его идею продолжили развивать многие великие астрономы, такие как Джордано Бруно, Галилео Галилей, Кеплер, Ньютон. Не все его мысли были верны. Так, Коперник считал, что орбиты планет круговые, Вселенная ограничивается Солнечной системой, однако его труд перевернул прежнее научное представления мира.

Галилео Галилей

Неоценимый вклад в астрономическую науку внес Галилео Галилей - итальянский астроном, физик, математик и философ. Одной из самых известных его заслуг является изобретение телескопа. Ученый создал первый в мире оптический прибор с линзами, чтобы наблюдать за небом.

Благодаря телескопу физик-астроном определил, что поверхность Луны не гладкая, как считали раньше. Обнаружил, что на Солнце есть пятна, облака Млечного Пути являются многочисленными тусклыми звездами, а вокруг Юпитера вращается несколько планет.

Галилей был ярым сторонником теорий Коперника. Он был убежден, что Земля вращается не только вокруг Солнца, но и вокруг своей оси, чем вызывает приливы и отливы океана. Это стало причиной многолетней борьбы с церковью.

Телескоп признали неисправным, а богохульнические идеи неверными. Перед инквизицией Галилео вынужден был отречься от своих доводов. Именно ему приписывают знаменитую фразу, которую он якобы произнес позже: «И все-таки она вертится!»

Иоганн Кеплер

Ученый-астроном Иоганн Кеплер считал, что астрономия является ответом на загадки тайной связи между космосом и человеком. Своими знаниями он пользовался, чтобы предсказывать погоду и урожайность. Он также поддерживал идеи Коперника, благодаря которым смог продвинуться ещё дальше в научных достижениях.

Кеплеру удалось объяснить видимую неравномерность движения планет, на основе трех выведенных им законов. Он ввел понятие орбит, форму которых определил как эллипс. Ученый также вывел уравнение, которое позволяет рассчитать положение небесных тел.

Все научные взгляды Кеплера совмещались с мистицизмом. Подобно пифагорейцам, он придерживался мнения о существовании особой гармонии в движении космических тел и пытался найти её числовое значение. Увлеченный тайным смыслом, он несколько компрометировал свои научные достижения, которые в конечном итоге были весьма точны.

Экзаменационныйреферат

на тему

«Астрономия

Древней Греции»

Выполнила

Ученица11а класса

ПересторонинаМаргарита

Преподаватель

ЖбанниковаТатьяна Владимировна

Киров,2002

План
I Вступление.

IIАстрономия 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 ; в еликаятеория - неудача, как следствие ) ;

7. “Phaenomena” Евклида и основныеэлементы небесной сферы.

8. Самая яркая “звезда”александрийского неба.

9. Календарь и звезды древней греции.

III Заключение: роль астрономов древней Греции.

Вступление

…Аристарх Самосский в своих «Предложениях»-

допускал,что звезды, Солнце не изменяют

своего положения в пространстве, что Земля

движется по окружности около Солнца,

находящегося в центре ее пути, и что

центр сферы неподвижных звезд

совпадает с центром Солнца.

Архимед. Псамит.

Оценивая проделанныйчеловечеством путь в поисках истины о Земле, мы вольно или невольно обращаемсяк древним грекам. Многое зародилось у них, но и через них немало дошло до насот других народов. Так распорядилась история: научные представления итерриториальные открытия египтян, шумеров и прочих древневосточных народовнередко сохранились лишь в памяти греков, а от них стали известны последующимпоколениям. Яркий пример тому - подробные известия о финикийцах, населявшихузкую 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 ихалдеев». А ведь Страбон скептически относился к своим предшественникам, в том числеи к египтянам.

Расцвет греческойцивилизации приходится на период между V Iвеком до н.э. и серединой II века до н. э. Хронологически он почти совпадает со временем существованияклассической Греции и эллинизма. Это время с учетом нескольких столетий, когдаподнялась, процветала и погибла Римская империя, называется античным Егоисходным рубежом принято считать VII-II века до н.э., когда быстро развивались полисы-греческие города-государства. Этаформа государственного устройства стала отличительной чертой греческого мира.

Развитие знанийу греков не имеет аналогов истории того времени. Масштабы постижения наукможно представить хотя бы по тому факту, что менее чем за три столетия (!)прошла свой путь греческая математика – от Пифагора до Евклида, греческаяастрономия – от Фалеса до Евклида, греческое естествознание – от Анаксимандрадо Аристотеля и Феофраста, греческая география – от Геккатея Милетского доЭратосфена и Гиппарха и т. д..

Открытие новыхземель, сухопутные или морские странствия, военные походы, перенаселения вблагодатные районы – все это нередко мифологизировалось. В поэмах с присущимгрекам художественным мастерством мифическое соседствовало с реальным. В нихизлагались научные познания, сведения о природе вещей, а также географическиеданные. Впрочем, последние порой бывает трудно идентифицировать с сегодняшнимипредставлениями. И, тем не менее, они – показатель широких воззрений греков наойкумену.

Греки уделяли большоевнимание конкретно – географическому познанию Земли. Даже во время военныхпоходов их не покидало желание записать все то, что видели в покоренныхстранах. В войсках Александра Македонского выделили даже специальных шагомеров,которые подсчитывали пройденные расстояния, составляли описание маршрутовдвижения и наносили их на карту. На основе полученных ими данных Дикеарх,ученик знаменитого Аристотеля, составил подробную карту тогдашней по егопредставлению ойкумены.

…Простейшиекартографические рисунки были известны еще в первобытном обществе, задолго допоявления письменности. Об этом позволяют судить наскальные рисунки. Первыекарты появились в Древнем Египте. На глиняных табличках наносились контурыотдельных территорий с обозначением некоторых объектов. Не позднее 1700 года дон. е. египтяне составили карту освоенной двух тысячекилометровой части Нила.

Картографированиемместности занимались также вавилоняне, ассирийцы и другие народы Древнеговостока…

Какой жевиделась Земля? Какое они отводили себе место на ней? Каковы были их представленияоб ойкумене?

Астрономиядревних греков

В греческой науке твердо установилось мнение (с различными, конечно,вариациями), что Земля подобна плоскому или выпуклому диску, окруженномуокеаном. От этой точки зрения многие греческие мыслители не отказались дажетогда, когда в эпоху Платона и Аристотеля, казалось, возобладали представленияо шарообразности Земли. Увы, уже в те далекие времена прогрессивная идеяпробивала себе дорогу с большим трудом, требовала от своих сторонников жертв,но, к счастью, тогда еще «не казался ересью талант», а «в аргументах не ходилсапог».

Идея диска(барабана или даже цилиндра) была очень удобна для подтверждения широкораспространенного убеждения о срединном положении Эллады. Она же была вполнеприемлема для изображения суши, плавающей в океане.

В пределахдискообразной (а позднее шарообразной) Земли выделялась ойкумена. Что по –древнегречески означает вся обитаемая земля, вселенная. Обозначение однимсловом двух, казалось бы, разных понятий (для греков тогда они представлялисьодно-порядковыми) глубоко симптоматично.

О Пифагоре (VI век до н.э.) сохранилось малодостоверных сведений. Известно, что родился он на острове самос ; вероятно, в молодости посетилМилет, где учился у Анаксимандра ; может быть, совершил и более далекие путешествия. Уже в зрелом возрасте философпереселился в город Кротон и основал там нечто вроде религиозного одена –Пифагорейское братство, которое распространило свое влияние на многие греческиегорода Южной Италии. Жизнь братства была окружена тайной. О его основателеПифагоре ходили легенды, которые, по-видимому, имели под собой какую-то основу:великий ученый был не менее великим политиком и провидцем.

Основойучения Пифагора была вера в переселение душ и гармоничное устройство мира. Онполагал, что душу очищает музыка и умственный труд, поэтому пифагорейцы считалиобезательным совершествование в “ четырехискусствах ” – арифметике, музыке, геометриии астрономии. Сам Пифагор является основоположником теории чисел, а доказаннаяим теорема известна сегодня каждому школьнику. И если Анаксагор и Демокрит всвоих взглядах на мир развивали идею Анаксимандра о физических причинахприродных явлений, то Пифагор разделял его убежденность в математическойгармонии космоса.

Пифагорейцы властвовали в греческих городах Италии несколько десятилетий, потомбыли разгромлены и отошли от политики. Однако многое из того, что вдохнул в нихПифагор, осталось жить и оказало огромное влияние на науку. Сейчас очень трудноотделить вклад самого Пифагора от достижений его последователей. В особенностиэто относится к астрономии, в которой было выдвинуто несколько принципиальноновых идей. О них можно судить по дошедшим до нас скудным сведениям опредставлениях поздних пифагорейцев и учениями философов, испытавших влияниеидей Пифагора.

Аристотельи первая научная картина мира

Аристотельродился в македонском городе Стагира в семье придворного лекаря.Семнадцатилетниим юношей попадает он в Афины, где становится учеником Академии,основанной философом Платоном.

Сначала системаПлатона увлекала Аристотеля, но постепенно он пришел к выводу, что взглядыучителя уводят от истины. И тогда Аристотель ушел из Академии, бросивзнаменитую фразу: ” Платонмне друг, но истина дороже ”. Император ФилиппМакедонский приглашает Аристотеля стать воспитателем наследника престола.Философ соглашается и три года нетлучно находится возле будущего основателявеликой империи Александра Македонского. В шестнадцать лет его ученик возглавилвойско отца и, разбив фиванцев в своей первой битве при Херонее, отправился впоходы.

Снова Аристотель переезжает в Афины, и в одном из районов, под названием Ликей,открывает школу. Он много пишет. Его сочинения настолько разнообразны, чтотрудно представить себе Аристотеля одиноким мыслителем. Скорее всего, в этигоды он выступал как глава большой школы, где ученики работали под егоруководством, подобно тому как сегодня аспиранты разрабатывают темы, которыепредлагают им руководители.

Много внимания уделял греческий философ вопросам строения мира. Аристотель былубежден, что в центре Вселенной, безусловно, находится Земля.

Аристотель пытался все объяснить причинами, которые близки здравому смыслунаблюдателя. Так, наблюдая Луну, он заметил, что в различных фазах она вточности соответствует тому виду, который принимал бы шар, с одной стороныосвещаемый Солнцем. Столь же строго и логично было его доказательствошарообразности Земли. Обсудив все возможные причины затмения Луны, аристотельприходит в выводу, что тень на ее поверхности может принадлежать только Земле.А поскольку тень кругла, то и тело, отбрасывающее её, должно иметь такую жеформу. Но Аристотель им не ограничивается. “ Почему,- спрашивает он, - когда мы перемещаемся к северу или к югу, созвездия меняютсвои положения относительно горизонта? ”И тут же отвечает: “ Потому, что Земля обладаеткривизной ”. Действительно, будь Земляплоской, где бы ни находился наблюдатель, у него над головой сияли бы одни итеже созвездия. Совсем другое дело – на круглой Земле. Здесь у каждогонаблюдателя свой горизонт, свой горизонт, своё небо… Однако, признаваяшарообразность Земли, Аристотель категорически высказывался против возможностиее обращения вокруг Солнца. “ Будь так, - рассуждалон, - нам казалось бы что звезды не находятся неподвижно на небесной сфере, аописывают кружки… ” Это было серьезноевозражение, пожалуй, самое серьезное, которое удалось устранить лишьмного-много веков спустя, в XIX столетии.

Об Аристотеленаписано очень много. Авторитет этого философа невероятно высок. И это вполнезаслужено. Потому что, несмотря на довольно многочисленные ошибки изаблуждения, в своих сочинениях Аристотель собрас все, чего добился разум запериод античной цивилизации. Его сочинения – настоящая энциклопедия современнойему науки.

Посвидетельству современников, великий философ отличался неважным характером.Портрет, дошедший до нас, представляет нам малорослого, сухощавого человека свечно язвительной усмешкой на губах.

Говорил онкортаво.

Вотношениях с людьми был холоден и надменен.

Новступать с ним в спор решались немногие. Остроумная, злая и насмешливая речьАристотеля разила наповал. Он разбивал возводимые против него доводы ловко,логично и жестоко, что, конечно, не прибавляло ему сторонников средипобежденных.

Послесмерти Александра Македонского обиженные почувствовали, наконец, реальнуювозможность расквитаться с философом и обвинили его в безбожии. СудьбаАристотеля была предрешена. Не дожидаясь приговора, Аристотель бежит из Афин. “Чтобы избывить афинян от нового преступления противфилософии”, - говорит он, намекая на сходжную судьбу Сократа, получившего поприговору чашу с ядовитым соком цикуты.

После отъезда из Афин в Малую Азию Аристотель скоро умирает, отравивщись вовремя трапезы. Так говорит легенда.

Согласно преданию, Аристотель завещал свои рукописи одному из учеников по имениФеофраст.

Посмерти философа за его трудами начинается настоящая охота. В те годы книги самипо себе были драгоценностью. Книги же Аристотеля ценились дороже золота. Онипереходили из рук в руки. Их прятали в погреба. Замуровывали в подвалы, чтобысохранить от жадности пергамских царей. Сырость портила их страницы. Уже приримском владычестве сочинения Аристотеля в качестве военной добычи попадают вРим. Здесь их продают любителям – богачам. Кое-кто старается восстановитьпострадавшие места рукописей, снабдить их своими добавлениями, от чего текст,конечно, не становится лучше.

Почемужетак ценились труды Аристотеля? Ведь в книгах других греческих философоввстречались мысли более оригинальные. На этот вопрос отвечает английскийфилософ и физик Джон Бернал. Вот что он пишет: ” Их(древнегреческихмыслителей) никто не мог понять, кроме очень хорошо подготовленных и искушенныхчитателей. А труды Аристотеля, при всей их громоздкости, не требовали (иликазалось, что не требовали) для их понимания ничего, кроме здравого смысла…Дляпроверки его наблюдений не было необходимости в опытах или приборах, не нужныбыли и трудные математические вычисления или мистическая интуиция для пониманиякакого бы то ни было внутреннего смысла…Аристотель объяснял, что мир такой,каким все его знают, именно такой, каким они его знают ”.

Пройдет время, и авторитет Аристотеля станет безоговорочным. Если на диспутеодин философ, подтверждая свои доводы, сошлется на его труды, это будет значить,что доводы, безусловно, верны. И тогда второй спорщик должен найти в сочиненияхтого же Аристотеля другую цитату, спомощью которой можно опровергнуть первую.…Лишь Аристотель против Аристотеля.Дркгие доводы против цитат были бессильны.Такой метод спора называетсядогматическим, и в нем, конечно, нет ни грамма пользы или истины….Но должнобыло пройти много веков, прежде чем люди поняли это и поднялись на борьбу смертвой схоластикой и догматизмом. Эта борьба возродила науки, возродилаискусство и дала название эпохи – Возрождение.

Первыйгелиоцентрист

В древности вопрос отом, движется ли Земля вокруг Солнца, был попросту богохульным. Как знаменитыеученые, так и простые люди, у которых картина неба не вызывала особыхразмышлений, были искренне убеждены, что Земля неподвижна и представляет собойцентр Вселенной. Тем не менее, современные историки могут назвать по меньшеймере одного ученого древности, который усомнился в общепринятом и попыталсяразработать теорию, согласно которой Земля движется вокруг Солнца.

Жизнь Аристарха Самосского(310 – 250 гг. до н.э.) была тесно связана с Александрийской библиотекой.Сведения о нем весьма скудны, а из творческого наследия осталась только книга«О размерах Солнца и Луны и расстояниях до них», написанная в 265 г. до н.э.Лишь упоминания о нем других ученых Александрийской школы, а позднее и римлян,проливают некоторый свет на его «богохульные» научные изыскания.

Аристарх задался вопросомо том, какого расстояние от Земли до небесных тел, и каковы их размеры. До негона этот вопрос пытались ответить пифагорейцы, но они исходили из произвольныхпредложений. Так, Филолай считал, что расстояния между планетами и Землейнарастают в геометрической прогрессии и каждая следующая планета в три разадальше от Земли, чем предыдущая.

Аристарх пошел своим путем,совершенно правильным точки зрения современной науки. Он внимательно следил заЛуной и сменой ее фаз. В момент наступления фазы первой четверти он измерилугол между Луной, Землей и Солнцем (угол ЛЗС на рис.). Если это сделатьдостаточно точно, то в задаче останутся только вычисления. В этот момент Земля,Луна и Солнце образуют прямоугольный треугольник, а, как известно из геометрии,сумма углов в нем составляет 180 градусов. В таком случае второй острый уголЗемля – Солнце – Луна (угол ЗСЛ) получается равным

90˚ - Ð ЛЗС = Ð ЗСЛ

/>
Определениерасстояния от Земли до Луны и Солнца методом Аристарха .

Аристарх изсвоих измерений и вычислений получил, что этот угол равен 3º (вдействительности его значение 10 ’ )и что Солнце в 19 раз дальше от Земли, чем Луна (в действительности в 400 раз).Здесь надо простить ученому значительную ошибку, ибо метод был совершенноправильным, но неточности при измерении угла оказались велики. Было трудноточно уловить момент первой четвер ти, да и сами измерительные инструментыдревности были далеки от совершенства.

Но это быллишь первый успех замечательного астронома Аристарха Самосского. Ему выпалонаблюдать полное солнечное затмение, когда диск Луны закрыл диск Солнца, т. е.видимые размеры обоих тел на небе были одинаковы. Аристарх перерыл старыеархивы, где нашел много дополнительных сведений о затмениях. Оказалось, что внекоторых случаях солнечные затмения были кольцевыми, т. е. вокруг диска Луныоставался небольшой светящийся ободок от Солнца (наличие полных и кольцевыхзатмений связано с тем, что орбита Луны вокруг Земли является эллипсом). Ноколи видимые диски Солнца и Луны на небе практически одинаковы, рассуждал Аристарх,а Солнце в 19 раз дальше от Земли, чем Луна, то и диаметр его должен быть в 19раз больше. А как соотносятся диаметры Солнца и Земли? По многим данным олунных затмениях Аристарх установил, что лунный диаметр составляет примерноодну треть земного и, следовательно, последний должен быть в 6,5 раз меньшесолнечного. При этом объем Солнца должен в 300 раз превышать объем Земли. Всеэти рассуждения выделяют Аристарха Самосского как выдающегося ученого своеговремени.

теля» Аристотеля. Номожет ли огромное Солнце вращаться вокруг маленькой Земли? Или еще болееогромная Все –

ленная? И Аристотельсказал – нет, не может. Солнце есть центр Вселенной, вокруг него вращаютсяЗемля и планеты, а вокруг Земли вращается только Луна.

А почему наЗемле день сменяется ночью? И на этот вопрос Аристарх дал правильный ответ –Земля не только обращается вокруг Солнца, но и вращается вокруг своей оси.

И еще на одинвопрос он ответил совершенно правильно. Приведем пример с движущимся поездом,когда близкие для пассажира внешние предметы пробегают мимо окна быстрее, чемдалёкие. Земля движется вокруг Солнца, но почему звездный узор остаетсянеизменным? Аристотель ответил: «Потому что звезды невообразимо далеки отмаленькой Земли». Объем сферы неподвижных звезд во столько раз больше объемасферы с радиусом Земля – Солнце во сколько раз объем последней больше объемаземного шара.

Эта новаятеория получила название гелиоцентрической, и суть ее состояла в том, чтонеподвижное Солнце помещалось в центр Вселенной и сфера звезд также считаласьнеподвижной. Архимед в своей книге «Псамит», отрывок из которой приведен вкачестве эпиграфа к данному реферату, точно передал все, что предложилАристарх, но сам предпочел снова «вернуть» Землю на ее старое место. Другиеученые полностью отвергли теорию Аристарха как неправдоподобную, а философ –идеалист Клеант попросту обвинил его в богохульстве. Идеи великого астронома ненашли в то время почвы для дальнейшего развития, они определили развитие наукипримерно на полторы тысячи лет и возродились затем лишь в трудах польскогоученого Николая Коперника.

Древние грекисчитали, что поэзии, музыке, живописи и науке покровительствуют девять муз,которые были дочерями Мнемосины и Зевса. Так, муза Урания покровительствовалаастрономии и изображалась с венцом из звезд и свитком в руках. Музой историисчиталась Клио, музой танцев – Терпсихора, музой трагедий – Мельпомена и т. д.Музы были спутницами бога Аполлона, а их храм носил название музейон – дом муз.Такие храмы строились и в метрополии, и в колониях, но Александрийский музейонстал выдающейся академией наук и искусств древнего мира.

ПтолемейЛаг, будучи человеком настойчивым и желая оставить о себе память в истории, нетолько укрепил государство, но и превратил столицу в торговый центр всегоСредиземноморья, а Музейон – в научный центр эпохи эллинизма. В огромном зданиинаходились библиотека, высшее училище, астрономическая обсерватория, медицинско– анатомическая школа и еще ряд научных подразделений. Музейон былгосударственным учреждением, и его расходы обеспечи –

вались соответствующейстатьей бюджета. Птолемей, как в свое время Ашшурбанипал в Вавилоне, разослалписарей по всей стране для сбора культурных ценностей. Кроме того, каждыйкорабль, заходящий в порт Александрии, обязан был передавать в библиотекуимеющиеся на борту литературные произведения. Ученые из других стран считалидля себя честью работать в научных учреждениях Музейон и оставлять здесь своитруды. На продолжении четырех веков в Александрии трудились астрономы АристархСамосский и Гиппарх, физик и инженер Герон, математики Евклид и Архимед, врачГерофил, астроном и географ Клавдий Птолемей и Эратосфен, который с одинаковымуспехом разбирался в математике, географии, астрономии, и философии.

Но последний был ужескорее исключением, поскольку важной особенностью эллинской эпохи стала«дифференциация» научной деятельности. Здесь любопытно заметить, что подобноевыделение отдельных наук, а в астрономии и специализация по отдельнымнаправлениям, произошло в Древнем Китае значительно раньше.

Другойособенностью эллинской науки было то, что она снова обратилась к природе, т.е.стала сама «добывать» факты. Энциклопедисты Древней Эллады опирались насведения, полученные еще египтянами и вавилонянами, а поэтому занимались лишьпоиском причин, вызывающих те или иные явления. Науке Демокрита, Анаксагора,Платона и Аристотеля в еще большей степени был присущ умозрительный характер,хотя их теории можно рассматривать как первые серьезные попытки человечествапонять устройство природы и всей Вселенной. Александрийские астрономы внимательно следили за движением Луны, планет, Солнца и звезд. Сложностьпланетных движений и богатство звездного мира заставляли их искать отправныеположения, от которых можно было бы начинать планомерные исследования.

« Phaenomena » Евклида и основныеэлементы небесной сферы

Как ужеупоминалось выше, александрийские астрономы попытались определить «отправные»точки для дальнейших систематических исследований. В этом отношении особая заслугапринадлежит математику Евклиду (III в. до н. э.), который в своей книге « Phaenomena » впервые ввел вастрономию понятия, до тех пор в ней не использовавшиеся. Так, он далопределения горизонта – большой окружности, являющейся пересечение плоскости,перпендикулярной к линии отвеса в точке наблюдений, с небесной сферой, а такженебесного экватора – окружности, получающейся при пересечении с этой сферойплоскости земного экватора.

Кроме того, он определил зенит –точку небесной сферы над головой наблюдателя («зенит» – арабское слово) – иточку, противоположную точке зенита, - надир.

И еще про одну окружностьговорил Евклид. Это небес –

ный меридиан - большаяокружность, проходящая через Полюс мира и зенит. Она образуется при пересечениис небесной сферой плоскости, проходящей через ось мира (ось вращения) иотвесную линию (т. е. плоскости, перпендикулярной плоскости земного экватора).Относи –

тельно значения меридиана Евклидговорил, что, когда Солнце пересекает меридиан, в данном месте наступаетполдень и тени предметов оказываются самыми короткими. К востоку от данногоместа полдень на земном шаре уже прошел, а к западу еще не наступил. Как мыпомним, принцип измерения тени гномона на Земле в течение многих столетийлежал в основе конструкций солнечных часов.

Самаяяркая “звезда” александрийского неба .

Ранеемы уже познакомились с результатами деятельности многих астрономов, какизвестных, так и тех,

имена которыхканули в лету. Еще за тридцать столетий до новой эры гелиопольские астрономы вЕгипте с поразительной точностью установили продолжительность года.Кудрявобородые жрецы – астрономы, наблюдавшие небо с вершин вавилонских зиккуратов, смогли начертить путь Солнца среди созвездий – эклиптику, а такженебесные пути Луны и звезд. В далеком и загадочном Китае с высокой точностьюизмерили наклон эклиптики к небесному экватору.

Древнегреческие филосовы посеяли зерна сомнения относительно божественногопроисхождения мира. При Аристархе, Евклиде и Эратосфене астрономия, которая дотого отдавала большую часть астрологии, начала систематизировать своиисследования, встав на твердую почву истинного познания.

И всеже то, что сделал о области астрономии Гиппарх, значительно превосходитдостижения как его предшественников, так и ученых более позднего времени. Сполным основанием Гиппарха называют отцом научной астрономии. Он былчрезвычайно пунктуален в своих исследованиях, многократно проверяя выводыновыми наблюдениями и стремясь к открытию сути явлений, происходящих воВселенной.

Историянауки не знает, где и когда родился Гиппарх; звестно лишь,что наиболее плодотворный период его жизни приходится на время между 160 и 125гг. до н. э.

Большую часть своих исследованийон провел на Александрийской обсерватории, а также на его собственнойобсерватории, построенной на острове Самос.

Еще доГиппархатеории небесных сфер Евдокса и Аристотеля подверглись переосмыслению, вчастности, великим александрийским математиком Аполлонием Пергским (III в. до н. э.),но Земля по-прежнему оставалась в центре орбит всех небесных тел.

Гиппарх продолжилначатую Апполонием разработку теории круговых орбит, но внес в нее своисущественные дополнения, основанные на многолетних наблюдениях. Ранее Калипп,ученик Евдокса, обнаружил, что времена года имеют неодинаковуюпродолжительность. Гиппарх проверил это утверждение и уточнил, чтоастрономическая весна длится 94 и ½ сут, лето - 94 и ½ сут, осень– 88 суток и, наконец, зима продолжается 90 суток. Таким образом, интервалвремени между весенним и осенним равноденствиями (включающий лето) равен 187суток, а интервал от осеннего равноденствия до весеннего (включающий зиму)равен 88 + 90 =178 суток. Следовательно, Солнце движется по эклиптикенеравномерно – летом медленнее, а зимой быстрее. Возможно и другое обьяснениепричины различия, если предположить, что орбита не круг, а “ вытянутая ”замкнутая кривая (Апполоний Пергский назвал ее элипсом). Однако принятьнеравномерность движения Солнца и отличие орбиты от круговой – это означалоперевернуть вверх ногами все представления, устоявшиеся еще с времен Платона.Поэтому Гиппарх ввел систему эксцентрических окружностей, предположив, чтоСолнце обращается вокруг Земли по круговой орбите, но сама Земля не находится вее центре. Неравномерность в таком случае лишь кажущачся, ибо если Солнценаходится ближе, то возникает впечатление более быстрого его движения, инаоборот.

Однако,для Гиппарха остались загадкой прямые и попятные двидения планет, т.е.происхождение петель, которые планеты описывали на небе. Изменения видимогоблеска планет (особенно для Марса и Венеры) свидетельствовали, что и онидвижутся по эксцентртрическим орбитам, то приближаясь к Земле, то удаляясь отнее и соответственно этому меняя блеск. Но в чем причина прямы и попятныхдвижений? Гиппарх пришел к выводу, что размещение Земли в стороне от центраорбит планет недостаточно для обьяснения этой загадки. Спустя три столетяпоследний из великих александрийцев Клавдий Птоломей отметил, что Гиппархотказался от поисков этом направлении и ограничился лишь систематизациейсобственных наблюдений и наблюдений своих предшественников. Любопытно, что вовремена Гиппарха в астрономии уже существовало понятие эпицикла, введениекоторого приписывают Аполлонию Пергскому. Но так или иначе, Гиппарх не сталзаниматься теорией движения планет.

Зато онуспешно модифицировал метод Аристарха, позволяющий определить расстояние доЛуны и Солнца. Пространственное расположение Солнца, Земли и Луны во времялунного затмения, когда проводились наблюдения.

Гиппархпрославился также своими работами в области исследования звезд. Он, как и егопредшественники, считал, что сфера неподвижных звезд реально существует, т.е.расположенные на ней объекты находятся на одинаковом расстоянии от Земли. Нопочему тогда одни из них ярче других? Потому, считал Гиппарх, что их истинныеразмеры неодинаковы – чем больше звезда, тем она ярче. Он разделил диапозонблеска на шесть величин, от первой – для самых ярких звезд до шестой – длясамых слабых, еще видимых невооруженным глазом (есстественно, телескопов тогдане было). В современной шкале звездных величин различие в одну величинусоответствует различию в интенсивности излучения в 2,5 раза.

В 134году до н.э.в созвездии Скорпиона засияла новая звезда (теперь установлено, чтоновые звезды представляют собой двойные системы, в которых происходит взрыввещества на поверхности одного из компонентов, сопровождаемый быстрымувеличением блеака объекта, с последующим затуханием).Ранее на этом местеничего не было, и поэтому Гиппарх пришел к выводу о необхлдимости созданияточного звезного каталога. С необычайной тщательностью великий астроном измерилэклиптические координаты около 1000 звезд, а также оценил их величины по своейшкале.

Занимаясьэтой работой, он решил проверить и мнение о том, что звезды неподвижны. Точнееговоря, это должны были сделать потомки.Гиппарх составил список звезд,расположенных на одной прямой линии, в надежде, что следующие поколенияастрономов проверят, останется ли эта линия прямой.

Занимаясь составление каталога, Гиппарх сделал замечательное открытие. Онсравнил свои результаты с координатами ряда звезд, измеренными до негоАристилом и Тимохарисом (современники Аристарха Самосского), и обнаружил, чтоэклиптические долготы объектов за 150 лет увеличились примерно на 2º. Приэтом эклиптические широты не изменились. Стало ясно, что причина не всобственных движениях звезд, иначе изменились бы обе координаты, а вперемещении точки весеннего равноденствия, от которой отсчитываетсяэклиптическа долгота, причем в направлении, противоположном движению Солнца поэклиптике. Как известно, точка весеннего равноденствия – это место пересеченияэклиптики с небесным экватором. Поскольку эклиптическая широта не меняется современем, Гиппарх сделал вывод, что причина смещения этой точки состоит вдвижении экватора.

Таким образом, мывправе удивиться необычайной логичности и строгости в научных исследованияхГиппарха, а также их высокой точности. Французкий ученый Деламбр, известныйисследователь древней астрономии, так охарактеризовал его деятельность:” Когда окинешьвзглядом все открытия и усовершенствования Гиппарха, поразмышлишь над числомего трудов и множеством приведенных там вычислений, волей-неволей отнесешь егок самым выдающимся людям древности и, более того, назовешь самым великим срединих. Все достигнутое им относится к области науки, где требуется геометрическиепознания в сочетании с пониманием сущности явлений, которые поддаютсянаблюдениям лишь при условии тщательного изготовления инструментов… ”

Календарьи звезды

В древнейГреции, как и в странах Востока, в качестве религиозного и гражданскогоиспользовался лунно – солнечный календарь. В нем начало каждого календарногомесяца должно было располагаться как можно ближе к новолунию, а средняяпродолжительность календарного года – по возможности соответствовать промежуткувремени между весенними равноденствиями (“ тропический год ”,как его сейчас называют). При этом месяцы по 30 и 29 дней чередовались. Но 12лунных месяцев примерно на треть месяца короче года. Поэтому, чтобы выполнитьвторое требование, время от времени приходилось прибегать к интеркаляциям –добавлять в отдельные годы дополнительный, тринадцатый, месяц.

Вставкиделались нерегулярно правительством каждого полиса – города-государства. Дляэтого назначались специальные лица, которые следилиза величиной отставаниякалендарного года от солнечного. В разделенной на мелкие государства Грециикалендари имели местное значение – одних названий месяцев в греческом миресуществовало около 400. Математик и музыковед Аристоксен (354-300 до н.э.)писал о календарном беспорядке:” Десятый день месяца у коринфян – этопятый день у афиняни восьмой у кого-нибудь еще ”

Простой иточный, 19-летний цикл, использовавшийся еще в Вавилоне, предложил в 433 г. дон.э. афинский астроном Метон. Этот цикл предусматривал вставку семидополнительных месяцев за 19 лет; его ошибка не превышала двух часов заодин цикл.

Земледельцы, связанные ссезонными работами, издревле пользовались еще и звездным календарем, который независел от сложных движений Солнца и Луны. Гесиод в поеме “ Труды и дни ”,указывая своему брату Персу время проведения сельскохозяйственных работ,отмечает их не по лунно-солнечному календарю, а по звездам:

Лишьна востоке начнут восходить

АтлантидыПлеяды,

Жатьпоспешай, а начнут

Заходить-засев принимайся…

Вотвысоко средь неба уж Сириус

Всталс Орионом,

Ужначинает Заря розоперстая

ВидетьАртура,

Режь,о Перс, и домой уноси

Виноградныегроздья…

Таким образом,хорошее знание звездного неба, которым в современном мире мало кто можетпохвастаться, древним грекам было необходимо и, очевидно, широкораспространено. По-видимому, этой науке детей учили в семьях с раннеговозраста. Лунно-солнечный календарь использовался и в Риме. Но здесь царил ещебольший “календарный произвол”. Длина и начало года зависели от понтификов (отлат. Pontifices ),римских жрецов, которые нередко пользовались своим правом в корыстных целях.Такое положение не могло удовлетворить огромную империю, в которую стремительнопревращалось Римское государство. В 46 г. до н.э. Юлий Цезарь (100-44 до н.э.),исполнявший обязанности не только главы государства, но и верховного жреца,провел календарную реформу. Новый календарь по его поручению разработалалександрийский математик и астроном Созиген, по происхождению грек. За основуон взял египедский, чисто солнечный, календарь. Отказ от учета лунных фазпозволил сделать календарь достаточно простым и точным. Этот календарь, названныйюлианнским, использовался в христианском мире до введения в католическихстранах в XVI веке уточненного григорианскогокалендаря.

Летоисчисление поюлианскому календарю началось в 45 году до н.э. На 1 январяперенесли начало года (раньше первым месяцем был март). В благодарность завведение календаря сенат постановил переименовать месяц квинтилис (пятый), вкотором родился Цезарь, в юлиус – наш июль. В 8 году до н.э. честь следующегоимператора, Октивиана Августа, месяц секстилис(шестой), был переименован вавгуст.Когда Тиберию, третьему принцепсу (императору), сенаторы предложилиназватьего именем месяц септембр (седьмой), он будто бы отказался, ответив:”Ачто будет делать тринадцатый принцепс?”

Новыйкалендарь оказался чисто гражданским, религиозные праздники в силу традициипо-прежнему справлялисьв соответствии с фазами Луны. И в настоящее времяпраздник Пасхи согласовывается с лунным календарем, причем для расчета егодаты используется цикл, предложенный еще Метоном.

Заключение

В далекомсредневековье Бернард Шартрский говорил ученикам золотые слова:”Мы подобнокарликам, усевшимся на плечах великанов; мы видим больше и дальше, чемони, не потому, что обладаем лучшим зрением, и не потому, что мы выше их, нопотому, что они нас подняли и увеличили наш рост своим величием. Астрономылюбых эпох всегда опирались на плечи предшествующих великанов.

Античная астрономия занимаетв истории науки особое место. Именно в древней Греции были заложены основысовременного научного мышления. За семь с половиной столетий от Фалеса иАнаксимандра, сделавших первые шаги в осмыслении Вселенной, до КлавдияПтолемея, создавшего математическую теорию движения светил, античные ученыепрошли огромный путь, на котором у них не было предшественников. Астрономыантичности использовали данные, полученные задолго до них в Вавилоне. Однакодля их обработки они создали совершенно новые математические методы, которыебыли взяты на вооружение средневековыми арабскими, а позднее и европейскимиастрономами.

В 1922 МеждународныйАстрономический Съезд утвердил 88 международных названий созвездий, тем самымувековечил память о древнегреческих мифах, в честь которых были названысозвездия: Персей, Андромеда, Геркулес и т.д. (около 50-ти созвездий).Значениедревнегреческой науки подчеркивают слова: планета, комета, галактика и самослово Астрономия.

Списокиспользованной литературы

1. “ Энциклопедия длядетей ”.Астрономия. (М. Аксенова, В. Цветков, А. Засов, 1997)

2. “ Звездочетыдревности ”. (Н. Николов, В. Харалампиев, 1991)

3. “ ОткрытиеВселенной-прошлое, настоящее, будущее ”. (А. Потупа,1991)

4. “ ГоризонтыОйкумены ”. (Ю. Гладкий, Ал. Григорьев, В. Ягья, 1990)

5. Астрономия,11 класс. (Е. Левитан, 1994)

План защитыреферата

Аристарх (около 310-250 гг. - III в. до н. э.) родился на острове Самос. Он был учеником физика Стратона из Лампсака. Его учитель принадлежал к школе Аристотеля и в конце жизни даже руководил Ликеем. Он был одним из основателей знаменитой Александрийской библиотеки и Мусейона - главного научного центра поздней античности. По-видимому, здесь, среди первого поколения учёных Александрии, учился и работал Аристарх.

Всё это, однако, не объясняет личности Аристарха, которая кажется совершенно выпадающей из своей эпохи. До него теории неба строились чисто умозрительно, на основе философских аргументов. Иначе и быть не могло, поскольку небо рассматривалось как мир идеального, вечного, божественного. Аристарх же попытался определить расстояния до небесных тел с помощью наблюдений. Когда у него это получилось, он сделал второй шаг, к которому не были готовы ни его современники, ни учёные много веков позднее.

Как Аристарх решил первую задачу, известно точно. Единственная сохранившаяся его книга «О размерах Солнца и Луны и расстояниях до них» как раз посвящена этой проблеме. Сначала Аристарх определил, во сколько раз Солнце дальше Луны. Для этого он измерил угол между Луной, находившейся в фазе четверти, и Солнцем (это можно сделать при заходе или восходе Солнца, когда Луна иногда видна одновременно с ним). Если, по словам Аристарха, «Луна кажется нам рассечённой пополам», угол, имеющий Луну своей вершиной, прямой. Аристарх измерил угол между Луной и Солнцем, в вершине которого находилась Земля. Он получился у него равным 87° (в действительности 89° 5 2"). В прямоугольном треугольнике с таким углом гипотенуза (расстояние от Земли до Солнца) в 19 раз длиннее катета (расстояния до Луны). Для знающих тригонометрию отметим, что 1/19 к cos 87°. На этом выводе - Солнце в 19 раз дальше Луны - Аристарх и остановился.

На самом деле Солнце дальше в 400 раз, однако с инструментами того времени найти верное значение было невозможно. Аристарх знал, что видимые диски Солнца и Луны примерно одинаковы. Он сам наблюдал солнечное затмение, когда диск Луны полностью закрыл диск Солнца. Но если видимые диски равны, а расстояние до Солнца в 19 раз больше, чем расстояние до Луны, то диаметр Солнца в 19 раз больше диаметра Луны. Теперь осталось главное: сравнить Солнце и Луну с самой Землёй. Вершиной научной смелости тогда была идея, что Солнце очень велико, возможно даже почти так же велико, как вся Греция. Наблюдая лунные затмения, когда Луна проходит через тень Земли, Аристарх установил, что диаметр Луны в два раза меньше земной тени. С помощью довольно хитроумных рассуждений он доказал, что Луна меньше Земли в 3 раза. Но Солнце больше Луны в 19 раз, а значит, её диаметр в 6 с лишним раз больше земного.(в действительности в 109 раз). Главным в работе Аристарха был не результат, а сам факт выполнения, доказавший, что недостижимый мир небесных тел может быть познан с помощью измерений и расчётов.

По-видимому, всё это и подтолкнуло Аристарха к его великому открытию. Его идея дошла до нас только в пересказе Архимеда. Аристарх догадался, что большое Солнце не может обращаться вокруг маленькой Земли. Вокруг Земли вращается только Луна. Солнце есть центр Вселенной. Вокруг него обращаются и планеты. Эта теория получила название гелиоцентрической. Смену дня и ночи на Земле Аристарх объяснял тем, что Земля вращается вокруг своей оси. Его гелиоцентрическая модель объясняла многое, например заметное изменение блеска Марса. Судя по некоторым данным, Аристарх догадался и о том, что его теория естественно объясняет и петлеобразное движение планет, вызванное обращением Земли вокруг Солнца.
Свои теории Аристарх продумал хорошо. Он учёл, в частности, тот факт, что наблюдатель на движущейся Земле должен заметить изменение положений звёзд - параллактическое смещение. Аристарх объяснял кажущуюся неподвижность звёзд тем, что они очень далеки от Земли, и её орбита бесконечно мала по сравнению с этим расстоянием. Теория Аристарха не могла быть принята его современниками. Слишком многое нужно было менять. Невозможно было поверить, что наша опора не покоится, а вращается и движется и осознать все последствия того факта, что Земля тоже небесное тело, подобное Венере или Марсу. Ведь в этом случае рухнула бы тысячелетняя идея Неба, величественно взирающего на земной мир.
Современники Аристарха отвергли гелиоцентризм. Его обвинили в богохульстве и изгнали из Александрии. Через несколько веков Клавдий Птолемей найдёт убедительные теоретические доводы, опровергающие движение Земли. Потребуется смена эпох, чтобы гелиоцентризм смог войти в сознание людей.

Аристарх сравнивает расстояние до Солнца и Луны

Платон утверждал, что Солнце ровно вдвое дальше от Земли, чем Луна. «Посмотрим, так ли это», - подумал Аристарх и начертил треугольник.

Наблюдатель смотрит с Земли Т на Солнце и Луну. Луна в фазе первой четверти. Это бывает, когда угол TLS прямой. По Платону, TS = 2TL , значит, угол TLS = 60°. Но такого не может быть, ведь во время фазы первой четверти Луна отделена от Солнца примерно на 90°. А если померить точно? Аристарх померил TLS в момент первой четверти и получил угол в 87°.

ГИППАРХ

«Этот Гиппарх, который не может не заслужить достаточной похвалы... более чем кто-либо доказал родство человека со звёздами и то, что наши души являются частью неба... Он решился на дело, смелое даже для

богов, - переписать для потомства звёзды и пересчитать светила... Он определил места и яркость многих звёзд, чтобы можно было разобрать, не исчезают ли они, не появляются ли вновь, не движутся ли они, меняются ли в яркости.

Он оставил потомкам небо в наследство, если найдётся тот, кто примет это наследство» - так писал римский историк и естествоиспытатель Плиний Старший о величайшем астрономе Древней Греции.

Годы рождения и смерти Гиппарха неизвестны. Известно только, что он родился в городе Никее, в Малой Азии.

Большую часть жизни (1б0 - 125 гг. до н. э.) Гиппарх провёл на острове Родос в Эгейском море. Там он построил обсерваторию.

Из трудов Гиппарха почти ничего не сохранилось. До нас дошло лишь одно его сочинение - «Комментарии к Арату и Евдоксу». Другие погибли вместе с Александрийской библиотекой. Она просуществовала более трёх столетий - с конца IV в. до н. э. и до

47 г. до н. э., когда войска Юлия Цезаря взяли Александрию и разграбили библиотеку. В 391 г. н. э. толпа христианских фанатиков сожгла большинство рукописей, чудом уцелевших во время нашествия римлян. Полное уничтожение довершили арабы. Когда в

641 г. войска халифа Омара взяли Александрию, он приказал сжечь все рукописи. Лишь случайно спрятанные или ранее переписанные манускрипты сохранились и позднее попали в Багдад.
Гиппарх занимался систематическими наблюдениями небесных светил. Он первым ввёл географическую сетку координат из меридианов и параллелей, позволявшую определить широту и долготу места на Земле так же, как до того астрономы определяли звёздные координаты (склонение и прямое восхождение} на воображаемой небесной сфере.
Многолетние наблюдения за движением дневного светила позволили Гиппарху проверить утверждения Евктемона (V в. до н. э.) и Каллиппа (IV в. до н. э.) о том, что астрономические времена года имеют неодинаковую продолжительность. Они начинаются в день и даже в момент наступления равноденствия или солнцестояния: весна - с весеннего равноденствия, лето - с летнего солнцестояния и т. д.
Гиппарх обнаружил, что весна длится примерно 94,5 суток, лето -92,5 суток, осень - 88 суток и, наконец, зима продолжается приблизительно 90 суток. Отсюда следовало, что Солнце движется по эклиптике неравномерно - летом медленнее, а зимой быстрее. Это нужно было как-то согласовать с античными представлениями о совершенстве небесных движений: Солнце должно двигаться равномерно и по окружности.
Гиппарх предположил, что Солнце обращается вокруг Земли равномерно и по окружности, но Земля смещена относительно её центра. Такую орбиту Гиппарх назвал эксцентриком, а величину смещения центров (в отношении к радиусу) - эксцентриситетом . Он нашёл, что для объяснения разной продолжительности времён года надо принять эксцентриситет равным 1/24. Точку орбиты, в которой Солнце находится ближе всего к Земле, Гиппарх назвал перигеем , а наиболее удалённую точку - апогеем . Линия, соединяющая перигей и апогей, была названа линией апсид (от греч. «апсидос» -«свод», «арка»).
В 133 г. до н. э. в созвездии Скорпиона вспыхнула новая звезда. По сообщению Плиния, это событие побудило Гиппарха составить звёздный каталог, чтобы зафиксировать изменения в сфере «неизменных звёзд». Он определил координаты 850 звёзд относительно эклиптики - эклиптические широту и долготу. Одновременно Гиппарх оценивал и блеск звёзд с помощью введённого им понятия звёздной величины . Самым ярким звёздам он приписал 1-ю звёздную величину, а самым слабым, едва видным, - 6-ю.
Сравнив свои результаты с координатами некоторых звёзд, измеренными Аристилом и Тимохарисом (современниками Аристарха Самосского), Гиппарх обнаружил, что эклиптические долготы увеличились одинаково, а широты не изменились. Из этого он сделал вывод, что дело не в движении самих звёзд, а в медленном смещении небесного экватора.
Так Гиппарх открыл, что небесная сфера кроме суточного движения ещё очень медленно поворачивается вокруг полюса эклиптики относительно экватора (точный период 26 тыс. лет). Это явление он назвал прецессией (предварением равноденствий).

Гиппарх установил, что плоскость лунной орбиты вокруг Земли наклонена к плоскости эклиптики под углом 5°. Поэтому у Луны изменяется не только эклиптическая широта, но и долгота. Лунная орбита пересекается с плоскостью эклиптики в двух точках - узлах. Затмения могут происходить, только если Луна находится в этих точках своей орбиты. Пронаблюдав в течение своей жизни несколько лунных затмений (они происходят в полнолуние), Гиппарх определил, что синодический месяц (время между двумя полнолуниями) длится 29 суток 12 ч 44 мин 2,5 с. Это значение всего на 0,5 с меньше истинного.
Гиппарх впервые начал широко использовать древние наблюдения вавилонских астрономов. Это позволило ему очень точно определить длину года. В результате своих изысканий он научился предсказывать лунные и солнечные затмения с точностью до одного часа. Попутно он составил первую в истории тригонометрическую таблицу, в которой приводились значения хорд, соответствующие современным синусам.
Гиппарх вторым после Аристарха сумел найти расстояние до Луны, оценив также расстояние до Солнца. Он знал, что во время солнечного затмения 129 г. до н. э. оно было полным в районе Геллеспонта (современные Дарданеллы). В Александрии Луна закрыла лишь 4/5 солнечного диаметра. Иначе говоря, видимое место Луны не совпадало в этих городах на 0,1°. Зная расстояние между городами, Гиппарх легко нашёл расстояние до Луны, используя метод, введённый ещё Фалесом. Он вычислил, что расстояние Земля - Луна составляет около 60 радиусов Земли (результат, очень близкий к действительному). Расстояние Земля - Солнце, по Гиппарху, равно 2 тыс. радиусов Земли.
Гиппарх обнаружил, что наблюдаемые движения планет очень сложны и не описываются простыми геометрическими моделями. Здесь он впервые столкнулся с задачей, разрешить которую был не в силах. Только спустя три века «небесное наследство» великого астронома было принято Птолемеем, который смог построить систему мира, согласующуюся с наблюдателями.

КЛАВДИЙ ПТОЛЕМЕЙ. СОЗДАТЕЛЬ ТЕОРИИ НЕБА

«Пусть никто, глядя на несовершенство наших человеческих изобретений, не считает предложенные здесь гипотезы слишком искусственными. Мы не должны сравнивать человеческое с божественным... Небесные явления нельзя рассматривать с точки зрения того, что мы называем простым и сложным. Ведь у нас всё произвольно и переменно, а у небесных существ всё строго и неизменно».

Этими словами последний из выдающихся греческих учёных Клавдий Птолемей завершает свой астрономический трактат. Они как бы подводят итог античной науки. В них слышны отзвуки её достижений и разочарований. Полтора тысячелетия - до Коперника - они будут звучать в стенах средневековых университетов и повторяться в трудах учёных.
Клавдий Птолемей жил и работал в Александрии, расположенной в устье Нила. Город был основан Александром Македонским. В течение трёх веков здесь была столица государства, в котором правили цари из династии Птолемеев - преемников Александра. В 30 г. до н. э. Египет был завоёван Римом и стал частью Римской империи.
В Александрии жили и работали многие выдающиеся учёные древности: математики Евклид, Эратосфен, Аполлоний Пергский, астрономы Аристилл и Тимохарис. В III в. до н. э. в городе была основана знаменитая Александрийская библиотека, где были собраны все основные научные и литературные сочинения той эпохи - около 700 тыс. папирусных свитков. Этой библиотекой постоянно пользовался и Клавдий Птолемей.
Он жил в пригороде Александрии Канопе, целиком посвятив себя занятиям наукой. Астроном Птолемей не имеет никакого отношения к династии Птолемеев, он просто их тёзка. Точные годы его жизни неизвестны, но по косвенным данным можно установить, что он родился, вероятно, около 100 г. н. э. и умер около 165 г. Зато точно известны даты (и даже часы) его астрономических наблюдений, которые он вёл в течение 15 лет: со 127 по 141 год.
Птолемей поставил перед собой трудную задачу: построить теорию видимого движения по небосводу Солнца, Луны и пяти известных тогда планет. Точность теории должна была позволить вычислять положения этих небесных светил относительно звёзд на много лет вперёд, предсказывать наступление солнечных и лунных затмений.
Для этого нужно было составить основу для отсчёта положений планет - каталог положений неподвижных звёзд. В распоряжении Птолемея был такой каталог, составленный за два с половиной века до него его выдающимся предшественником -древнегреческим астрономом Гиппархом. В этом каталоге было около 850 звёзд.
Птолемей соорудил специальные угломерные инструменты для наблюдений положений звёзд и планет: астролябию , армиллярную сферу , трикветр и некоторые другие. С их помощью он выполнил множество наблюдений и дополнил звёздный каталог Гиппарха, доведя число звёзд до 1022.
Используя наблюдения своих предшественников (от астрономов Древнего Вавилона до Гиппарха), а также собственные наблюдения, Птолемей построил теорию движения Солнца, Луны и планет. В этой теории предполагалось, что все светила движутся вокруг Земли, которая является центром мироздания и имеет шарообразную форму. Чтобы объяснить сложный характер движения планет, Птолемею пришлось ввести комбинацию двух и более круговых движений. В его системе мира вокруг Земли по
большой окружности - деференту (от лат. deferens - «несущий») - движется не сама планета, а центр некоей другой окружности, называемой эпициклом (от греч. «эпи» - «над», «киклос» -«круг»), а уже по нему обращается планета. В действительности движение по эпициклу является отражением реального движения Земли вокруг Солнца. Для более точного воспроизведения неравномерности движения планет на эпицикл насаживались ещё меньшие эпициклы.
Птолемею удалось подобрать такие размеры и скорости вращения всех «колёс» своей Вселенной, что описание планетных движений достигло высокой точности. Эта работа потребовала огромной математической интуиции и громадного объёма вычислений.
Он был не вполне удовлетворён своей теорией. Расстояние от Земли до Луны у него сильно (почти вдвое) менялось, что должно было привести к бросающимся в глаза изменениям угловых размеров светила; не были понятны и сильные колебания яркости Марса и т. п. Но лучшего ни он, ни тем более его последователи предложить не могли. Все эти проблемы представлялись Птолемею меньшим злом, чем «нелепое» допущение движения Земли.

Все астрономические исследования Птолемея были им подытожены в капитальном труде, который он назвал «Мегалесинтаксис» (Большое математическое построение). Но переписчики этого труда заменили слово «большое» на «величайшее» (мэгисте), и арабские учёные стали называть его «Аль-Мэгисте», откуда и произошло его позднейшее название - «Альмагест ». Этот труд был написан около 150 г. н. э. В течение 1500 лет это сочинение Клавдия Птолемея служило основным учебником астрономии для всего научного мира. Оно было переведено с греческого языка на сирийский, среднеперсидский, арабский, санскрит, латынь, а в Новое время - почти на все европейские языки, включая русский.
После создания «Альмагеста» Птолемей написал небольшое руководство по астрологии - «Тетрабиблос» (Четверокнижие), а затем второе по значению своё произведение - «Географию». В нём он дал описания всех известных тогда стран и координаты (широты и долготы) многих городов. «География» Птолемея также была переведена на многие языки и уже в эпоху книгопечатания выдержала более 40 изданий.
Клавдий Птолемей написал также монографию по оптике и книгу по теории музыки («Гармония»). Ясно, что он был весьма разносторонним учёным.
«Альмагест» и «Географию» относят к числу важнейших книг, созданных за всю историю науки.

Армиллярная сфера.

Через 500 лет после Аристотеля Клавдий Птолемей писал: «Существуют люди, которые утверждают, будто бы ничто не мешает допустить, что... Земля вращается вокруг своей оси, с запада на восток, делая один оборот в сутки... И правда, ничто не мешает для большей простоты, хоть этого и нет, допустить это, если принять в расчёт только видимые явления. Но эти люди не сознают... что Земля из-за своего вращения имела бы скорость, значительно большую тех, какие мы можем наблюдать...
В результате все предметы, не опирающиеся на Землю, должны казаться совершающими такое же движение в обратном направлении; ни облака, ни другие летающие или парящие объекты никогда не будут видимы движущимися на восток, поскольку движение Земли к востоку будет всегда отбрасывать их... в обратном направлении».

Выбирая между подвижной и неподвижной Землёй, Птолемей, исходя из физики Аристотеля, выбрал неподвижную. По этой же причине он, вероятно, принял и геоцентрическую систему мира.

"Знаю, что я смертен, знаю, что дни мои сочтены; но, когда я в мыслях неустанно и жадно прослеживаю пути светил, тогда я не касаюсь ногами Земли: на пиру Зевса наслаждаюсь амброзией, пищей богов."

(Клавдий Птолемей. «Альмагест».)