В древности как науки не было. За всеми небесными телами наблюдали жрецы. Но уже великие мыслители Древней Греции впервые занялись научными исследованиями Вселенной. Они создали базу для дальнейшего развития науки астрономии.

Астрономы древности и Нового времени

Аристотель

Аристотель родился в 384 году до н.э. в Эстагире и умер в 322 году до н.э. в Халкедонии. Он занимался философией, ботаникой, зоологией, психологией, медициной, физикой и астрономией. Аристотель был уверен, что Земля является центром мироздания, будучи неподвижной сферой. Остальные же планеты, звезды, Солнце и Луна постоянно вращаются вокруг нашей планеты. Аристотель пытался доказать это суждение с помощью философских рассуждений. Он был уверен в своей теории по исследованию Вселенной.

Аристотелем был написан философский трактат под названием «О небе», речь в котором шла о планетах и звездах. Поскольку в Древней Греции не существовало современных знаний в области математики, не было современных инструментов для астрономических расчетов и учитывая авторитет ученого — никто не мог возразить Аристотелю.

Утверждения и рассуждения Аристотеля, касающиеся астрономии, считались непогрешимыми на протяжении 2000 лет.

Гиппарх Никейский

Об этом ученом известно очень мало. Жил Гиппарх Никейский во II в. до н.э. Именно ему принадлежит право считаться основателем научной астрономии. Гиппарх совершил важные расчеты относительно движения Луны и Солнца. Ему удалось достаточно точно описать орбиту спутника Земли.

Также Гиппархом был создан звездный каталог, в котором описывалось более 1000 звезд. В этом каталоге основатель научной астрономии разделил звезды по яркости на шесть классов. Этот метод и по сегодняшний день используется астрономами.

Эратосфен

Родился Эратосфен в Кирене в 275 году до н.э., а умер в Александрии в 193 году до н.э. Он был не только астрономом, но географом и философом. Оставил Эратосфен свой след и в математике. ему принадлежит право быть изобретателем прибора, с помощью которого можно было находить расположения селений и городов, расстояние до которых было заранее известно. Также известно, что Эратосфен заведовал Александрийской Библиотекой.

Одной из самых главных заслуг Эратосфен является то, что ему удалось определить длину окружности Земли. В ходе исследований астроном обнаружил, что в день летнего солнцестояния (21 июня) Солнце отражается в колодцах города Асуан, а в Александрии (которая была расположена севернее, но, практически, на том же меридиане) предметы отбрасывают небольшую тень. Эратосфен предположил, что это явление может быть обоснованно кривизной поверхности Земли. С помощью измерения расстояние между двумя городами астроному удалось определить радиус Земли.

Клавдий Птолемей

Птолемей был философом, математиком и астрономом. Он родился и жил в Александрии, во II в. до н.э. В своем монументальном труде, под названием «Sintaxis matematica», Птолемей собрал все астрономические знания. Этот труд имел 13 томов.

Птолемей составил астрономические таблицы, создал произведение по картографии, которое стало хорошим подспорьем при составлении точнейших, по тем временам, карт. Также астроному удалось составить звездный каталог, который включал около 1200 звезд.

Птолемеем была создана планетарная геоцентрическая система, описанная им в пяти книгах. Его астрономические представления были непререкаемыми в течении тринадцати веков. Также как и Аристотель, Птолемей считал Землю центром Вселенной, вокруг которой находятся Луна, планеты и Солнце, вращающиеся согласно своим орбитам. Землю Птолемей представлял в виде сферы.

Николай Коперник

Николай Коперник — польский астроном. Он родился 19 февраля 1473 года в городе Торунь и умер во Фромборке 24 мая 1543 года. Ему довелось учиться в университетах Кракова, Болоньи и Падуи, где Коперник изучал различные науки, в том числе астрономию. В 1512 году он стал каноником во Фромборке, посвятив себя исполнению его обязанностей, а также астрономическим наблюдениям и исследованиям Вселенной. Он создал гидравлическую систему, которая могла обеспечивать водоснабжение.

Коперник очень внимательно изучал и анализировал все известные на те времена астрономические теории, проводя сравнительный анализ с новейшими по тем временам данными. Из всей этой кропотливой работы ученый сделал вывод, что Земля не является центром Вселенной. Коперник написал трактат, в котором изложил свою гелиоцентрическую теорию. Его работа была запрещена церковью, но все же она увидела свет незадолго до смерти астронома.

По мнению Коперника, именно Солнце является центром Вселенной, а остальные планеты (в том числе и Земля) вращаются вокруг него.

Иоганн Кеплер

Иоганн Кеплер — немецкий астроном, родившейся в городе Вейль-дер-Штадт. Произошло это 27 декабря 1571 года. Умер он 15 ноября 1630 года. Кеплер создал новую модель телескопа, которая позволяла улучшить исследование Солнечной системы. Так же Иоганн математическими расчетами траектории планет, что дало возможность открыть законы, управляющие их движением.

Согласно законам Кеплера, все планеты движутся по эллиптическим орбитам. В одном из фокусов этих орбит находится Солнце. В зависимости от отдаленности от Солнца уменьшается или увеличивается скорость движения планеты по орбите. Чтобы сформировать свои законы, Кеплер изучал орбиту Марса в течении 10 лет.

Галилео Галилей

«А все-таки она вертится!» — Галилео Галилей

Галилео — известный итальянский математик, физик и астроном. Он родился 15 февраля 1564 году в Пизе и умер 8 января 1642 году во Флоренции. Им были открыты законы движения маятника, созданы гидравлические весы и изобретен газовый термометр. В 1609 году Галилею удалось создать телескоп, улучшенной конструкции, который давал тринадцатикратное увеличение. С его помощью ученый наблюдал за небесными телами и исследовал Вселенную.

Галилей открыл пятна на Солнце, рассчитал период вращения этой звезды и сделал вывод, что звезды расположены очень далеко от нашей планеты. Ему принадлежит утверждение, что Вселенная бесконечна.

Галилео был ревностным приверженцем теории Коперника, что стало причиной конфликта между Галилеем и церковью. Галилей был привлечен к суду и будучи в безвыходном положении, он был вынужден публично отказаться от своих убеждений. Случилось это в 1632 году. Будучи под домашним арестом, Галилей продолжал свою работу с учениками, хотя и был наполовину слеп.

Ученому-астроному удалось доказать, что Млечный Путь не является облаком. Он доказал что это масса звезд, обнаружил горы на спутнике Земли (на Луне) и открыл четыре спутника Юпитера.

Похожие материалы

- Добрый день, ученики! - поздоровался преподаватель, когда ученики вошли в класс и сели заняли свои места за партами.

Юноши и девушки с интересом оглядывались по сторонам, изучая множество портретов, появившихся на стенах кабинета. Как и все волшебные картины, они были подвижны. На учеников молчаливо и угрюмо смотрели с холстов ученые-астрономы. Некоторые покачивали головой, некоторые зевали. Вдоль стены стояли гипсовые бюсты древних астрономов. Как и портреты, тоже «живые». Они вздыхали, пожимали плечами, а некоторые тихонько переговаривались.

- Сегодня мы поговорим об истории Астрономии лишь в одной стране. – начал урок профессор, призывая к тишине и вниманию. Он строго глянул на бюсты, и те сразу умолкли. - Итак, запишите тему урока: «История Астрономии в Древней Греции». Посмотрите на стены, на них вы увидите портреты некоторых греческих астрономов. Но начнём мы с самой истории. Древнегреческая астрономия во многом основана на достижениях египетских и шумерских жрецов. Несомненным достижением греческих ученых является то, что они систематизировали все существующие знания и продолжили их изучение.

Известно, что эллины (т.е. древние греки), проявляли большой интерес к астрономии. Некоторые названия созвездий и планет, которые они использовали, мы используем и сейчас. Греки исправили некоторые недоразумения предшественников. Например, вавилоняне считали, что Венера утром и вечером – это разные космические тела. Вавилоняне называли их Фосфор и Геспер. Но греки исправили это заблуждение. Это исправление приписывается Пифагору и Пармениду. Вот они, - сказал профессор, указав на два бюста, стоящих около стола. Оба бюста кивнули.

Профессор продолжил.

В Древней Греции Земля представлялась в виде плоского или выпуклого диска, окруженного океаном. Но, были и те, кто выдвигал предположение о том, что Земля имеет вид шара. Идеи эти принадлежат Платону и Аристотелю.

Профессор показал рукой на два гипсовых изваяния около окна. Платон нахмурил брови. Аристотель изобразил подобие улыбки.

- Господин Аристотель был учеником многоуважаемого Платона. – волшебник учтиво кивнул бюстам астрономов. - По его мнению, метеоры – это атмосферные явления, схожие молнии. Наблюдая за Луной он заметил, что в определенные фазы она выглядит как шар, освещенный с одной стороны Солнцем. А из этого заключил, что Луна имеет форму шара. Далее он сделал вывод, что тень, закрывающая Луну во время затмений, может принадлежать только Земле, а раз тень круглая, то и Земля должна быть круглой.

Правда, Аристотель категорически отрицал вероятность того, что Земля вращается вокруг Солнца. Он был уверен, что планета неподвижна.

А вот достопочтенный Аристарх Самосский, великий ученый своего времени, стал первым человеком, который высказал мысль, что Земля вращается вокруг Солнца.

Преподаватель подошел к портрету и приветственно кивнул астроному. Портрет в ответ отвесил поклон и, сложив руки на груди, наблюдал за учениками.

Он делал попытки вычислить расстояние между Землей, Солнцем и Луной, а также отношения их размеров. Аристарх определил, что Солнце находится в 19 раз дальше от Земли, чем Луна (по современным данным – в 400 раз дальше), а объем Солнца в 300 раз превышает объем Земли. Аристарх также объяснил, почему происходит смена дня и ночи: просто Земля вращается не только вокруг Солнца, но вокруг своей оси.

Еще одним великим ученым в области астрономии был Эратосфен. Он достаточно точно измерил диаметр Земли и предположил, что Земля имеет наклон.

Портрет Эратосфена кивал головой в знак того, что согласен со словами преподавателя.

- Гипарх! Выдающийся астроном античности. - Каспер подошел к очередному портрету и кивнул ему в приветственном жесте. Портрет ответил тем же.

- Усовершенствовал календарь (согласно его учению год длился 365,25 дней). Создал систему предсказания солнечных и лунных затмений с точностью до 1-2 часов. А так же первым составил каталог звезд, насчитывающий их около 1000, и при этом разбил их по степени яркости на 6 классов.

Прозвенел школьный колокол.

- Урок окончен. – объявил Майкл Каспер. – Домашнее задание на доске, не забудьте записать. Всего доброго.

Ученики покинули кабинет, а профессор принялся убирать бюсты и портреты.

Домашнее задание:

Какие заблуждения в области астрономии исправили древние греки?

Расскажите об идеях Платона и Аристотеля.

Чем прославился Аристарх Самосский?

Расскажите о первом каталоге звезд.

Дополнительное задание:

Сочинение на тему «Разговор с астрономом Древней Греции»

Доклад на тему: «Развитие астрономии в странах Ислама».

Доклад на тему: «Геоцентрическая система мира».

Кто такой Аристарх Самосский? Чем он знаменит? Ответы на эти и другие вопросы вы найдёте в статье. Аристарх Самосский является древнегреческим астрономом. Он философ и математик III века до н. э. Аристарх разработал научную технологию нахождения расстояний до Луны и Солнца и их размеров, а также впервые предложил гелиоцентрическую мировую систему.

Биография

Какова биография Аристарха Самосского? Сведений о его жизни, как и о большинстве иных астрономов античности, очень мало. Известно, что он появился на свет на Точно неизвестны его годы жизни. В литературе обычно указывают период 310 год до н. э. - 230 год до н. э., который установлен на основании косвенной информации.

Птолемей утверждал, что Аристарх в 280 году до н. э. следил за солнцестоянием. Это свидетельство является единичной авторитетной датой в биографии астронома. Аристарх учился у выдающегося философа, представителя перипатетической школы Стратона из Лампаска. Историки предполагают, что в течение длительного времени Аристарх работал в научном эллинистическом центре в Александрии.

Когда была выдвинута Аристархом Самосским гелиоцентрическая его обвинили в атеизме. Никто не знает, к чему привело это обвинение.

Построения Аристарха

Какие совершил открытия Аристарх Самосский? Архимед в сочинении «Псаммит» сообщает краткие данные об астрономической системе Аристарха, которая была изложена в сочинении, не дошедшем до нас. Как и Птолемей, Аристарх считал, что перемещения планет, Луны и Земли, происходят внутри сферы недвижимых звёзд, которая, по понятиям Аристарха, неподвижна, как и Солнце, расположенное в её центре.

Он утверждал, что Земля перемещается по кругу, в середине которого расположено Солнце. Построения Аристарха являются высшим достижением гелиоцентрической доктрины. Именно их смелость на автора навлекла обвинение в богоотступничестве, о чём мы говорили выше, и он вынужден был уехать из Афин. Сохранился единственный небольшой по объёму труд великого астронома «О расстояниях и и Солнца», который был издан впервые в Оксфорде на языке подлинника в 1688 году.

Мироустройство

Чем интересны взгляды Аристарха Самосского? Когда изучают историю развития взглядов человечества на конструкцию Вселенной и на место Земли в этой конструкции, всегда вспоминают имя этого древнегреческого учёного. Как и Аристотель, он отдавал предпочтение сферической структуре мироздания. Однако, в отличие от Аристотеля, он ставил не Землю в центр всеобщего движения по кругу (как Аристотель), а Солнце.

В свете нынешних знаний о мире можно говорить, что из числа древнегреческих исследователей Аристарх ближе всех подошёл к реальной картине организации мира. Тем не менее предложенная им структура мира не стала популярной в научной среде того времени.

Гелиоцентрическая конструкция мира

Что собой представляет гелиоцентрическая конструкция мира (гелиоцентризм)? о том, что Солнце является небесным центральным телом, вокруг которого вращаются земля и иные планеты. Оно является противоположностью геоцентрической конструкции мира. Гелиоцентризм появился в древности, но стал популярен лишь в XVI-XVII веках.

В гелиоцентрической конструкции Земля представлена крутящейся вокруг собственной оси (оборот совершается за одни сутки звёздные) и вместе с тем - вокруг Солнца (оборот исполняется за один год звёздный). Итогом первого перемещения является видимое обращение сферы небесной, результатом второго - годовое движение Солнца по эклиптике среди звёзд. Относительно звёзд Солнце считается недвижимым.

Геоцентризм - это вера в то, что центром Вселенной является Земля. Эта мировая конструкция была доминирующей теорией по всей Европе, в Древней Греции и иных странах веками. В 16 веке гелиоцентрическая конструкция мира начала приобретать известность, так как индустрия развивалась для того, чтобы в её пользу получить больше аргументов. Приоритет Аристарха в её создании признавали коперниканцы Кеплер и Галилей.

«О расстояниях и величинах Луны и Солнца»

Итак, вам уже известно, что Аристарх Самосский считал, что центром Вселенной является Солнце. Рассмотрим его известное сочинение «О расстояниях и величинах Луны и Солнца», в котором он пытается установить дистанцию до этих небесных тел и их параметры. Античные учёные Греции на эти темы высказывались неоднократно. Так, Анаксагор из Клазомен утверждал, что Солнце по параметрам больше Пелопоннеса.

Но все эти суждения не были научно обоснованы: параметры Луны и Солнца и расстояния не вычислялись на базе каких-либо наблюдений астрономов, а просто выдумывались. Но Аристарх Самосский применял научный способ, базировавшийся на наблюдении лунных и солнечных затмений и лунных фаз.

Его формулировки основаны на гипотезе, что Луна перенимает от Солнца свет и выглядит как шар. Из чего следует, что если Луна размещена в квадратуре, то есть рассечена пополам, то угол Солнце - Луна - Земля является прямым.

Теперь измеряется угол между Солнцем и Луной α и, «решив» прямоугольный треугольник, можно установить отношение дистанций от Луны до Земли. По замерам Аристарха, α = 87°. В итоге получается, что Солнце дальше почти в 19 раз, чем Луна. В древности функций тригонометрических ещё не было. Поэтому для калькуляции этой дистанции он применял весьма запутанные выкладки, детально описанные в рассматриваемом нами сочинении.

Далее Аристарх Самосский привлёк некоторые данные о затмениях Солнца. Он чётко представлял себе, что они случаются тогда, когда Луна от нас загораживает Солнце. Поэтому указал, что угловые параметры этих светил на небосводе примерно идентичны. Из этого следует, что Солнце больше Луны во столько раз, во сколько раз дальше, то есть (по информации Аристарха) отношение радиусов Луны и Солнца примерно равно 20.

Затем Аристарх попытался измерить отношения параметров Луны и Солнца к величине Земли. На этот раз он привлёк анализ лунных затмений. Он знал, что они происходят тогда, когда Луна оказывается в конусе земной тени. Он определил, что в зоне ширина конуса этого в два раза больше поперечника Луны. Далее Аристарх заключил, что отношение радиусов Земли и Солнца составляет меньше, чем 43 к 6, но больше, чем 19 к 3. Он также оценил и радиус Луны: он почти в три раза меньше земного радиуса, что почти идентично правильному значению (0,273 радиуса Земли).

Дистанцию до Солнца учёный преуменьшил приблизительно в 20 раз. Вообще, его метод был достаточно несовершенным, неустойчивым к погрешностям. Но это был единственный способ, доступный в древности. Также, вопреки наименованию своей работы, Аристарх не вычисляет дистанцию от Солнца до Луны, хотя он сделать мог бы это запросто, зная их линейные и угловые параметры.

Труд Аристарха имеет огромное историческое значение: именно с него астрономы занялись изучением «третьей координаты», в процессе которого были выявлены масштабы Вселенной, Пути Млечного и Солнечной системы.

Усовершенствование календаря

Вам уже известны годы жизни Аристарха Самосского. Он был великим человеком. Так, Аристарх повлиял на обновление календаря. Цензорин (писатель III века н. э.) указал, что Аристарх установил длительность года в 365 дней.

Кроме того, великий учёный ввёл в применение промежуток календаря длительностью в 2434 года. Многие историки утверждают, что этот промежуток был производным в несколько раз большего цикла в 4868 лет, который называют «Великим годом Аристарха».

В ватиканских списках Аристарх по хронологии является первым астрономом, для которого созданы два разных значения длительности года. Эти два типа года (сидерический и тропический) не равны друг другу из-за прецессии земной оси, в соответствии с традиционным мнением открытой Гиппархом через полтора века после Аристарха.

Если воссоздание ватиканских перечней по Роулинзу верно, то различие между сидерическим и тропическим годами было впервые определено Аристархом, которого и нужно считать обнаруживателем прецессии.

Иные работы

Известно, что Аристарх является создателем тригонометрии. Он, по Витрувию, модернизировал часы солнечные (также придумал солнечные плоские часы). Кроме того, Аристарх изучал оптику. Он думал, что цвет предметов появляется при падении на них света, то есть что краски не имеют цвета в темноте.

Многие считают, что он ставил опыты по выявлению разрешающей восприимчивости глаза человека.

Значение и память

Современники понимали, что труды Аристарха имеют выдающееся значение. Его имя всегда называли в числе известных математиков Эллады. Труд «О расстояниях и величинах Луны и Солнца», написанный его учеником либо им, попал в обязательный перечень произведений, которые нужно было изучать начинающим астрономам в Древней Греции. Его работы широко цитировал Архимед, которого все считали гениальным учёным Эллады (в сохранившихся трудах Архимеда имя Аристарха встречается чаще, чем имя какого-либо иного учёного).

В честь Аристарха были наименованы астероид (3999, Аристарх), лунный кратер, а также аэроузел на его родине - острове Самос.

4. МАТЕМАТИКА, АСТРОНОМИЯ, ГЕОГРАФИЯ И ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ АЛЕКСАНДРИЙСКИХ УЧЕНЫХ

Уровень знаний о природе вбирал в себя результаты предшествующего развития натурфилософии в классический и эллинистический периоды. Несмотря на развитие новых областей теоретического и прикладного знания в период Империи, в отношении метода, концепций, выбора проблем астрономия, математика и география исходили из научной традиции, накопленной предшествующими поколениями. В свою очередь, интерес к математике и астрономии был обусловлен еще и тем, что знания, приобретенные в этих областях науки, способствовали практическому развитию мореплавания (за пределами бассейна Средиземного моря), а также всякого рода землемерным работам.

Греческие математики V–IV вв. до н. э. уже использовали элементы высшей математики. Евдокс положил начало аксиоматическому направлению, отличному от методов южноиталийской и ионийской математических школ. Вместе с созданием «геометрической алгебры» аксиоматический стиль способствовал дальнейшему развитию греческой математической теории. «Начала» Евклида подытожили предшествующее развитие греческой математики. 13 книг его труда включали планиметрию, теорию чисел, учение о несоизмеримых величинах и стереометрию. Геометрия Евклида, использовавшая теоремы, аксиомы, определения, постулаты, до недавнего времени удовлетворяла требованиям школьного пособия.

Величайшим механиком, математиком и астрономом был Архимед (287–212), живший в южноиталийской греческой колонии Сиракузы в Сицилии при дворе своего родственника тирана Гиерона. Математические и механические занятия Архимеда поражали его современников, а о нем самом сохранилось много исторических и легендарных свидетельств, одно из которых сообщает Витрувий, механик и архитектор времени Августа: «Когда Гиерон, достигший царской власти в Сиракузах, после удачного завершения своих предприятий, решил по обету бессмертным богам поместить в одном из храмов золотой венец, он заказал сделать его за определенную плату и отвесил нужное количество золота подрядчику. В назначенный по договору срок тот доставил царю тонко исполненную работу, в точности, видимо, соответствовавшую весу отпущенного на нее золота. После же того, как был сделан донос, что часть золота была утаена и при изготовлении венца в него было примешано такое же количество серебра, Гиерон, негодуя на нанесенное ему оскорбление и не находя способа доказать эту пропажу, обратился к Архимеду с просьбой взять на себя разрешение этого вопроса. Случилось так, что, в то время как Архимед над этим думал, он пошел в баню и, садясь в ванну, заметил, что чем глубже он погружается в нее своим телом, тем больше через край вытекает воды. И как только это указало ему способ разрешения этого вопроса, он не медля, вне себя от радости выскочил из ванны и голым бросился к себе домой, громко крича, что нашел, что искал; ибо на бегу он то и дело восклицал по-гречески: «Эврика, эврика!» (IX, praef., 9-10). Так будто бы был открыт второй закон гидродинамики, на основании которого Архимед сумел доказать недобросовестность подрядчика, проделав опыт, который показал примесь в золотом венце серебра. Архимед впервые определил отношение окружности к диаметру, а также определил, что поверхность шара с радиусом г равна 4г2л. Значение л он определял как 3 10/70 > п > 3 10/71.

Величайшим математиком, астрономом и географом был и Эратосфен Киренский (270–194 до н. э.), глава Александрийской библиотеки. До нас дошло его письмо к Птолемею III Евергету об удвоении куба. В следующем веке жил крупнейший астроном и математик, основатель тригонометрии Гиппарх Тарентский (190–120 до н. э.), который предложил сферическую систему координат, в сильнейшей степени повлиявшую на геоцентрическую теорию Клавдия Птолемея. Ко времени Римской империи в математических теориях намечается тенденция к алгебраическим и арифметическим формам, обнаруживающаяся, в частности, в отсутствии строго аксиоматической структуры в геометрии Герона Александрийского и арифметико-алгебраическом направлении Диофанта Александрийского. В 13 книгах «Арифметики» «отца алгебры», из которых до нас дошло только шесть, даны решения уравнений второй степени, кубическое и биквадратные, уравнения (знаменитые «Диофантовы уравнения»).

В III в. до н. э. Аристарх Самосский предпринял попытку определить относительные размеры Земли, Луны и Солнца, а также расстояния между ними и выдвинул гелиоцентрическую концепцию движения планет. Большое влияние на последующие поколения астрономов и географов оказали наблюдения Эратосфена и Селевка (II в. до н. э.) о зависимости океанических приливов и отливов от годового вращения Земли вокруг своей оси и от положения Луны. Селевк высказал предположение о бесконечности Вселенной. Архимед также занимался вычислениями видимого диаметра Солнца и даже построил модель, воспроизводившую движение Луны, Солнца и пяти планет, собственно, первый известный планетарий, который видел Цицерон в Риме.

Основные астрономические и метеорологические представления Ранней империи изложил римский автор времени Августа Манилий в дидактической поэме «Астрономика». Лукреций, Витрувий, Плиний Старший, Сенека также затрагивали астрономические проблемы в своих энциклопедиях. В науке периода Империи общепринятой была точка зрения о том, что универсум вращается вокруг неподвижной Земли, занимающей центральное положение во Вселенной. Земля имеет форму шара и вращается вокруг своей оси, проходящей через центр Вселенной. Традиционного взгляда о неподвижной Земле в центре Вселенной придерживался и Клавдий Птолемей, обосновывавший это положение последовательным применением тригонометрии и всей предшествующей математики. Отвергал он и гипотезу о вращении Земли вокруг оси: многочисленные, тщательно отобранные и проанализированные им эмпирические данные в его построениях гораздо проще объяснялись геоцентрическим эпициклом, чем гелиоцентрической планетной системой.

В тесной связи с астрономическими теориями того времени была астрология, очень распространившаяся ко II в. н. э. Не только частные лица прибегали к астрологическим предсказаниям, начиная с раба и кончая императором. Воздействие астрологии испытывали философия, медицина. Минералогия, ботаника и другие науки о природе. Если Новая академия «читала основы этой науки несостоятельными, то стоики весьма ее поддерживали, не делая большой разницы между понятиями «астрология» и «астрономия». Эллинистическая персональная астрология, возникшая, вероятно, в III в. До н. э. в школе Бероса на острове Кос, не была прямым заимствованием или усовершенствованной формой вавилонской астрологии. В основе эллинистических астрологических теорий лежит идея о возможности предсказания будущих событий для определенного лица при помощи вычислений положения космических тел и знаков Зодиака в момент рождения человека. Ничего сверхъестественного в такой логике не видели, если принять во внимание, что в философски осмысляемой картине мира космос - единая замкнутая система, все части которой взаимосвязаны и взаимозависимы. Сенека, например, представлял универсум структурообразным целым уже совершившихся и еще скрытых в будущем событий (NQ, II, 3, 1). Среди восьми книг Секста Эмпирика против ученых на равных основаниях фигурирует и книга против астрологов. Астрологи нередко оказывались в одном статусе с философами, когда официальными декретами неоднократно изгонялись из Рима. Тот факт, что многие римские императоры держали при себе на официальной должности астрологов, объясняется естественным для политического деятеля стремлением правильно оценивать будущую расстановку сил, так что предсказания астролога в этом случае - своеобразная футурология на уровне знаний того времени. Массовое сознание зачастую смешивало астрологов с уличными гадателями, шарлатанами и магами, что было следствием чрезвычайного распространения религиозных и мистических верований среди низового населения империи.

Теоретическую астрономию и астрологию Клавдий Птолемей объединял с математикой, дающей более достоверное объяснение природных явлений благодаря тому, что она основывается не на непосредственном опыте, а на опыте, истолкованном с помощью математических построений, и оперирует методами арифметических и логических доказательств (Ptol. Almagest, I, 1). По Птолемею, существуют два способа предсказания посредством астрономии: первый основывается на положении о взаимообусловленной связи Солнца, Луны и других планет друг с другом и всех их с Землей (Tetrab., I, prooem.). Подробное описание этого метода и его применение Птолемей излагает в 13 книгах «Математического сборника», более известного в арабском варианте как «Альмагест». Второй способ прослеживает степень и характер влияний, оказываемых взаиморасположенными в соответствии с природной закономерностью планетами на зависимые от них явления природы. Подробному рассмотрению этой темы посвящен «Тетрабиблос» («Четверокиижие») Птолемея.

Первые две книги «Альмагеста» посвящены научному (математическому) обоснованию указанной выше темы и изложению учения о небесной сфере. В III книге излагается теория движения Солнца, и здесь Птолемей фактически следует за выводами Гиппарха, сделанными тремя столетиями ранее. Геоцентрическая теория Птолемея, привлекшая внимание ученых в более позднее время, не занимала того главенствующего положения в общей системе взглядов Птолемея, которое ей стали придавать в новое время. В IV и V книгах говорится о движении Луны, а в VI - о применении изложенных теорий для предсказаний затмений. VII и VIII книги содержат подробный перечень звезд, a последние пять книг посвящены рассмотрению движения планет.

«Тетрабиблос» представляет собой систематическое изложение астрологической науки. Академики, начиная с Карнеада, критиковали основы астрологии, и Птолемей, основываясь на Посидонии, защищавшем науку дивинаций, посвящает первую и вторую главы I книги обоснованию астрологии как науки, которая столь же близка к разысканию истины, как и философия, I и II книги рассматривают «всеобщую» астрологию, предмет которой заключается в выявлении характера влияний небесных светил - Солнца, Луны и др. - на человечество, материки и природу явлений в целом. Речь идет о причинах и закономерностях таких явлений, обусловленных влиянием планет, как ежегодные чередования климатов, смена направлений ветров, скорость движения рек, величина волн, приливы и отливы морей, ритмы жизнедеятельности животных и растений и т. и. Эти явления, пишет Птолемей, хорошо знакомы всем, кто по роду занятий связан с земледелием или мореплаванием и развил таким образом природную наблюдательность, отмечая, например, по определенному расположению Луны и звезд на небе признаки надвигающегося шторма или перемену ветра. Однако только природная наблюдательность не может гарантировать безошибочности выводов; лишь овладение научными методами астрологии обеспечивает точное знание о вещах, которые от природы изменчивы и случайны. Ошибочные результаты применения методов астрологии еще не доказывают ее несовершенство как науки, а являются следствием некорректного использования астрологии.

Предмет рассмотрения III и IV книг «Тетрабиблоса» - «генетлиалогическая», т. е. учитывающая прирожденные свойства человека, астрология, назначение которой состояло в выяснении зависимости судьбы отдельного конкретного человека от взаимного расположения небесных светил в момент его рождения и после. Птолемей отмечает, в частности, что для составления гороскопа, чрезвычайно важно знать точное время рождения человека (вплоть до минуты), однако на практике, сетует он, мы вынуждены прибегать к показаниям солнечных или водяных часов, которые, к сожалению, не обладают достаточной точностью показаний (Tetrab., III, 2).

Кроме астрономии и астрологии. Птолемей занимался еще теорией музыки, оптикой, хронографией и географией. В «Альмагесте» он описал расположение известной в его время суши на поверхности земного шара, a также привел сведения о семи «климатах», или параллелях, определяемых по тени на солнечных часах при солнцестояниях и равноденствиях. Эти вопросы он перенес в «Руководство по географии», или, как его определил Томсон (из-за отсутствия описательного и исторического материала) «Руководство по изготовлению карт». Действительно, у Птолемея почти отсутствуют физико-географические данные, составляющие основу 17 книг по географии его предшественника Страбона (I в. н. э.). Главной заботой Птолемея в «Руководстве по географии» было картографирование, основанное на астрономическом определении местонахождения данного пункта. Это было очень полезным начинанием, потому что в практике этого времени большинство населенных пунктов определялось весьма приблизительно, на основании свидетельств итинерариев (путеводителей) и сообщений путешественников, очень ненадежных из-за отсутствия компаса. К описанию методов картографирования, с помощью которых он указал около 8 тыс. населенных пунктов, Птолемей приложил 27 карт, которые дошли до нас в сильно испорченных средневековых копиях.

Наряду с математикой и астрономией ко времени Птолемея эллинистическая география имела большую традицию.

Название науки о характере поверхности земного шара принадлежит Эратосфену (276–194 гг. до н. э.). Обобщать огромный фактический материал, накопленный предыдущими поколениями мореплавателей, торговцев и путешественников, сообщив этим данным теоретические обоснования из физики, астрономии и метеорологики, стала отдельная область знания - география, или землеописание. Эратосфен написал «Географические записки», о содержании которых известно в основном из произведения Страбона. Эратосфен был автором первой карты Земли с учетом ее шарообразной формы, он сделал также первую попытку точно определить протяженность обитаемого мира с севера на юг и с запада на восток, выстроив сетку параллельных и перпендикулярных линий. Эратосфену принадлежит и определение окружности Земли, очень близкое к истинному, при помощи особого вида солнечных часов, «скафис» или «скиаферон». Эту процедуру он описал в работе «Об измерении земли», до нашего времени не сохранившейся. Ссылаясь на Эратосфена, античные авторы называют для величины окружности Земли цифру 252 тыс. стадиев, т. е. около 39 690 км (действительная длина меридиана - 40 000 км). Знаменитый стоик Посидоний (ок. 135-51 до н. э.) предпринял еще одну попытку измерения земной окружности, получив цифру 180 тыс. стадиев.

В период Римской империи сведения Эратосфена, Гиппарха и Посидония обобщил Страбон (63 до н. э. - 19 н. э.), выходец из греческой колонии Амасии на южном берегу Понта, в 17 книгах своей «Географии». Страбон много путешествовал, собрал огромный материал и дал описание всей известной тогда ойкумены. Страбон учитывал и новые данные, полученные римлянами в результате завоевания малоизвестных прежде территорий Галлии, Германии и Британии. Вместе с тем он попытался систематизировать географические сведения предшественников, сопоставив их с фактами, известными в его время. Страбон писал свою «Географию», ориентируясь, как теперь говорят, «на широкий круг читателей», но в то же время и не для невежд. Он подчеркивал, что «география не менее всякой другой науки входит в круг занятий философа» (1, 1). Страбон также был автором 43-томного труда по истории, почти полностью утерянного для современных исследователей.

Из римских авторов, писавших для римского читателя по-латыни, современниками Страбона были автор географического сочинения в трех книгах «Описание местностей» Помпоний Мела; географические сведения приводят также Витрувий, Лукреций, Плиний, Сенека, автор исторической поэмы «Фарсалия» Лукан, Манилий в «Астрономике» и другие римские авторы.

В Римской империи занятия математикой, астрономией или географией не носили характера научной деятельности в современном понимании, поскольку античный «ученый» менее всего был «узким специалистом» в отдельной области знания. Науки о природе развивались в рамках познания природной закономерности методами, присущими античной науке, мировоззренческий характер которой выражался в том, что природа познавалась через философию, именно в той ее части, связанной с целой системой, которая называлась физикой, или натурфилософией. Естествоиспытатель в понимании Сенеки - тот, кто более всего разрабатывает именно эту часть философии (NQ, VI, 13, 2). Птолемей вслед за Аристотелем разделял теорию (умозрительную философскую концепцию универсума) на теологию (познание божества), физику, исследующую явления подлунного мира, и математику, включающую теоретическую астрономию (Almagest., I, 1). Научное знание было тесно связано с философией, поэтому ученый-теоретик спешил объявить о причастности любой области знания к философии, будь то математика, география, медицина или теория агрикультуры, потому что знание, оторванное от общей системы философии, не было наукой и относилось либо к ремеслу, либо к собранию сведений о природных аномалиях, как это случилось, например, с научной традицией парадоксографии ко времени Империи.

Следующая глава >

culture.wikireading.ru

МАТЕМАТИКА, АСТРОНОМИЯ, МЕДИЦИНА. История культуры древней Греции и Рима

МАТЕМАТИКА, АСТРОНОМИЯ, МЕДИЦИНА

И платоновская Академия, и Ликей оказали неоспоримое влияние на естественные науки того времени. Сам Платон считал математику одной из самых важных областей знания, и не удивительно, что из его Академии вышел Февдий из Магнесии, автор учебника математики. В Академии обучался и выдающийся астроном и географ Эвдокс с острова Книд, ранее получивший образование у поклонников чисел - пифагорейцев; к заслугам Эвдокса относятся разработка нового метода математического анализа, новое определение пропорциональности, а также признание шарообразности Земли и попытки, хотя и неудачные, вычислить длину ее окружности. Среди многих других известных тогда математиков упомянем еще одного ученика пифагорейцев Архита, которого сами древние считали создателем научной механики.

Об успехах медицины свидетельствует фрагмент сочинения крупнейшего врача IV в. до н. э. Диокла из Кариста. Здесь содержатся указания, как правильно построить свой день, чтобы сохранить здоровье, применительно к тому или иному времени года. Есть и предписания, касающиеся гигиены тела, диеты, предпочтительной организации досуга. Сочинение это заметно отличается своим рационалистическим духом от современных ему надписей, найденных в храме Асклепия в Эпидавре, где выздоровевшие люди описывают течение болезни и свое исцеление благодаря некоему чуду. Так, одна женщина рассказывает, как была беременной пять лет, после чего родила мальчика, а тот сразу же искупался в источнике и побежал вслед за матерью. И немало можно обнаружить там подобных историй, в которые современники математиков и врачей-рационалистов продолжали свято верить.

Следующая глава >

history.wikireading.ru

Древняя Греция и Древний Рим

Основная статья: Астрономия Древней Греции

В Древней Греции доэллинистического и раннего эллинистического периодов названия планет не имели отношения к божествам: Сатурн называли Файнон, ʼʼяркаяʼʼ, Юпитер - Фаэтон, Марс - Пироэйс, ʼʼпламеннаяʼʼ; Венера была известна как Фосфорос, ʼʼВестница Светаʼʼ (в период утренней видимости) и Гесперос (в период вечерней видимости), а наиболее быстро исчезающий Меркурий как Стилбон.

Но позже, по всœей видимости, греки переняли ʼʼбожественныеʼʼ названия планет у вавилонян, но переделали их под свой пантеон. Найдено достаточно соответствий между греческой и вавилонской традицией именования, чтобы предположить, что они не возникли отдельно друг от друга. Перевод не всœегда был точным. К примеру, вавилонский Нергал - бог войны, таким образом, греки связывали его с Аресом. Но в отличие от Ареса, Нергал был также богом мора, эпидемий и преисподней. Позже уже древние римляне вместе с культурой и представлениями об окружающем мире скопировали у древних греков и названия планет. Так появились привычные нам Юпитер, Сатурн, Меркурий, Венера и Марс.

Немало римлян стали последователями веры, вероятно, зародившейся в Месопотамии, но достигшей окончательной формы в эллинистическом Египте, - в то, что семь богов, в честь которых назвали планеты, взяли на себя заботу о почасовых изменениях на Земле. Порядок начинал Сатурн, Юпитер, Марс, Солнце, Венера, Меркурий, Луна (от самых дальних к самым близким). Следовательно, первый день начинался Сатурном (1-й час), второй день Солнцем (25-й час), следующий Луной (49-час), затем Марсом, Меркурием, Юпитером и Венерой. Так как каждый день именовался в честь бога, которым он начинался, данный порядок сохранился в римском календаре после отмены ʼʼРыночного циклаʼʼ - и всё ещё сохранился во многих современных языках.

Термин ʼʼпланетаʼʼ происходит от древнегреческого πλανήτης, что означало ʼʼстранникʼʼ, так называли объект изменивший своё положение относительно звёзд. Поскольку, в отличие от вавилонян, древние греки не придавали значения предсказаниям, планетами первоначально не особо интересовались. Пифагорейцы, в VI и V столетии до н. э. развили свою собственную независимую планетарную теорию, согласно которой Земля, Солнце, Луна и планеты обращаются вокруг ʼʼЦентрального Огняʼʼ который принимался за теоретический центр Вселœенной. Пифагор или Парменид первыми идентифицировали ʼʼвечернююʼʼ и ʼʼутреннюю звездуʼʼ (Венеру) как один и тот же объект.

В III веке до н. э, Аристарх Самосский предложил гелиоцентрическую систему, согласно которой Земля и другие планеты вращались вокруг Солнца. При этом, геоцентризм оставался доминирующим вплоть до Научной революции. Возможно, что антикитерский механизм был аналоговым компьютером, созданным для вычисления примерного положения Солнца, Луны, и планет на определённую дату.

К I веку до н. э, во время эллинистического периода, греки приступили к созданию своих сообственных математических схем по предсказанию положения планет. Древние вавилоняне использовали арифметику[источник не указан 259 дней], тогда как схема древних греков базировалась на геометрических решениях[источник не указан 259 дней]. Этот подход позволил далеко продвинуться в объяснении природы перемещения небесных тел, видимых невооружённым глазом с Земли. Наиболее полное отражение эти теории нашли в Альмагесте, написанным Птолемеем во II веке н. э. Доминирование птолемеевой модели было столь полным, что она затмила всœе предыдущие работы по астрономии и оставалась самым авторитетным астрономическим трудом в западном мире на протяжении 13 столетий. Комплекс законов Птолемея хорошо описывал характеристики орбит 7 планет, которые по мнению греков и римлян вращались вокруг Земли. В порядке увеличения расстояния от Земли, по мнению научного сообщества того времени, они располагались следующим образом: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн.

referatwork.ru

Астрономия древней Греции - страница 2

Но это был лишь первый успех замечательного астронома Аристарха Самосского. Ему выпало наблюдать полное солнечное затмение, когда диск Луны закрыл диск Солнца, т. е. видимые размеры обоих тел на небе были одинаковы. Аристарх перерыл старые архивы, где нашел много дополнительных сведений о затмениях. Оказалось, что в некоторых случаях солнечные затмения были кольцевыми, т. е. вокруг диска Луны оставался небольшой светящийся ободок от Солнца (наличие полных и кольцевых затмений связано с тем, что орбита Луны вокруг Земли является эллипсом). Но коли 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 19 раз больше. А как соотносятся диаметры Солнца и Земли? По многим данным о лунных затмениях Аристарх установил, что лунный диаметр составляет примерно одну треть земного и, следовательно, последний должен быть в 6,5 раз меньше солнечного. При этом объем Солнца должен в 300 раз превышать объем Земли. Все эти рассуждения выделяют Аристарха Самосского как выдающегося ученого своего времени. Он пошел и дальше в своих построениях, отталкиваясь от полученных результатов. Тогда было общеприняты, что вокруг неподвижной Земли (центра мира) вращается Луна, планеты, Солнца и звезды под действием «перводвигателя» Аристотеля. Но может ли огромное Солнце вращаться вокруг маленькой Земли? Или еще более огромная Вселенная? И Аристотель сказал – нет, не может. Солнце есть центр Вселенной, вокруг него вращаются Земля и планеты, а вокруг Земли вращается только Луна. А почему на Земле 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 один вопрос он ответил совершенно правильно. Приведем пример с движущимся поездом, когда близкие для пассажира внешние предметы пробегают мимо окна быстрее, чем далёкие. Земля движется вокруг Солнца, но почему звездный узор остается неизменным? Аристотель ответил: «Потому что звезды невообразимо далеки от маленькой Земли». Объем сферы неподвижных звезд во столько раз больше объема сферы с радиусом Земля – Солнце во сколько раз объем последней больше объема земного шара. Эта новая теория получила название гелиоцентрической, и суть ее состояла в том, что неподвижное Солнце помещалось в центр Вселенной и сфера звезд также считалась неподвижной. Архимед в своей книге «Псамит», отрывок из которой приведен в качестве эпиграфа к данному реферату, точно передал все, что предложил Аристарх, но сам предпочел снова «вернуть» Землю на ее старое место. Другие ученые полностью отвергли теорию Аристарха как неправдоподобную, а философ – идеалист Клеант попросту обвинил его в богохульстве. Идеи великого астронома не нашли в то время почвы для дальнейшего развития, они определили развитие науки примерно на полторы тысячи лет и возродились затем лишь в трудах польского ученого Николая Коперника. Древние греки считали, что поэзии, музыке, живописи и науке покровительствуют девять муз, которые были дочерями Мнемосины и Зевса. Так, муза Урания покровительствовала астрономии и изображалась с венцом из звезд и свитком в руках. Музой истории считалась 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 музейон стал выдающейся академией наук и искусств древнего мира. Птолемей Лаг, будучи человеком настойчивым и желая оставить о себе память в истории, не только укрепил государство, но и превратил столицу в торговый центр всего Средиземноморья, а Музейон – в научный центр эпохи эллинизма. В огромном здании находились библиотека, высшее училище, астрономическая обсерватория, медицинско–анатомическая школа и еще ряд научных подразделений. Музейон был государственным учреждением, и его расходы обеспечивались соответствующей статьей бюджета. Птолемей, как в свое время Ашшурбанипал в Вавилоне, разослал писарей по всей стране для сбора культурных ценностей. Кроме того, каждый корабль, заходящий в порт Александрии, обязан был передавать в библиотеку имеющиеся на борту литературные произведения. Ученые из других стран считали для себя честью работать в научных учреждениях Музейон и оставлять здесь свои труды. На продолжении четырех веков в Александрии трудились астрономы Аристарх Самосский и Гиппарх, физик и инженер Герон, математики Евклид и Архимед, врач Герофил, астроном и географ Клавдий Птолемей и Эратосфен, который с одинаковым успехом разбирался в математике, географии, астрономии, и философии. Но последний был уже скорее исключением, поскольку важной особенностью эллинской эпохи стала «дифференциация» научной деятельности. Здесь любопытно заметить, что подобное выделение отдельных наук, а в астрономии и специализация по отдельным направлениям, произошло в Древнем Китае значительно раньше. Другой особенностью эллинской науки было то, что она снова обратилась к природе, т.е. стала сама «добывать» факты. Энциклопедисты Древней Эллады опирались на сведения, полученные еще египтянами и вавилонянами, а поэтому занимались лишь поиском 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 человечества понять устройство природы и всей Вселенной. Александрийские астрономы внимательно следили за движением Луны, планет, Солнца и звезд. Сложность планетных движений и богатство звездного мира заставляли их искать отправные положения, от которых можно было бы начинать планомерные исследования. «Phaenomena» Евклида и основные элементы небесной сферы Как уже упоминалось выше, александрийские астрономы попытались определить «отправные» точки для дальнейших систематических исследований. В этом отношении особая заслуга принадлежит математику Евклиду (III в. до н. э.), который в своей книге «Phaenomena» впервые ввел в астрономию понятия, до тех пор в ней не использовавшиеся. Так, он дал определения горизонта – большой окружности, являющейся пересечение плоскости, перпендикулярной к линии отвеса в точке наблюдений, с небесной сферой, а также небесного экватора – окружности, получающейся при пересечении с этой сферой плоскости земного экватора. Кроме того, он определил зенит – точку небесной сферы над головой наблюдателя («зенит» – арабское слово) – и точку, противоположную точке зенита, - надир. И еще про одну окружность говорил Евклид. Это небесный меридиан - большая окружность, проходящая через Полюс мира и зенит. Она образуется при пересечении с небесной сферой плоскости, проходящей через ось мира (ось вращения) и отвесную линию (т. е. плоскости, перпендикулярной плоскости земного экватора). Относительно значения меридиана Евклид говорил, что, когда Солнце пересекает меридиан, в данном месте наступает полдень и тени предметов оказываются самыми короткими. К востоку от данного места полдень на земном шаре уже прошел, а к западу еще не наступил. Как мы помним, принцип измерения тени гномона на Земле в течение многих столетий лежал в основе конструкций солнечных часов. Самая яркая “звезда” александрийского неба Ранее мы уже познакомились с результатами деятельности многих астрономов, как известных, так и тех, имена которых канули в лету. Еще за тридцать столетий до новой эры гелиопольские астрономы в Египте с поразительной точностью установили продолжительность года. Кудрявобородые жрецы – астрономы, наблюдавшие небо с вершин вавилонских зиккуратов, смогли начертить путь Солнца среди созвездий – эклиптику, а также небесные пути Луны и звезд. В далеком и загадочном Китае с высокой точностью измерили наклон эклиптики к небесному экватору. Древнегреческие философы посеяли зерна сомнения относительно божественного происхождения мира. При Аристархе, Евклиде и Эратосфене астрономия, которая до того отдавала большую часть астрологии, начала систематизировать свои исследования, встав на твердую почву истинного познания. И все же то, что сделал об области астрономии Гиппарх, значительно превосходит достижения как его предшественников, так и ученых более позднего времени. С полным основанием Гиппарха называют отцом научной астрономии. Он был чрезвычайно пунктуален в своих исследованиях, многократно проверяя выводы новыми наблюдениями и стремясь к открытию сути явлений, происходящих во Вселенной. История науки не знает, где и когда родился Гиппарх; известно лишь, что наиболее плодотворный период его жизни приходится на время между 160 и 125 гг. до н. э. Большую часть своих исследований он провел на Александрийской обсерватории, а также на его собственной обсерватории, построенной на острове Самос. Еще до Гиппархатеории небесных сфер Евдокса и Аристотеля подверглись переосмыслению, в частности, великим александрийским математиком Аполлонием Пергским (III в. до н. э.), но Земля по-прежнему оставалась в центре орбит всех небесных тел. Гиппарх продолжил начатую Апполонием разработку теории круговых орбит, но внес в нее свои существенные дополнения, основанные на многолетних наблюдениях. Ранее Калипп, ученик Евдокса, обнаружил, что времена года имеют неодинаковую продолжительность. Гиппарх проверил это утверждение и уточнил, что астрономическая весна длится 94 и Ѕ сут, лето - 94 и Ѕ сут, осень – 88 суток и, наконец, зима продолжается 90 суток. Таким образом, интервал времени между весенним и осенним равноденствиями (включающий лето) равен 187 суток, а интервал от осеннего равноденствия до весеннего (включающий зиму) равен 88 + 90 =178 суток. Следовательно, Солнце движется по эклиптике неравномерно – летом медленнее, а зимой быстрее. Возможно и другое объяснение причины различия, если предположить, что орбита не круг, а “вытянутая” замкнутая кривая (Апполоний Пергский назвал ее эллипсом). Однако принять неравномерность движения Солнца и отличие орбиты от круговой – это означало перевернуть вверх ногами все представления, устоявшиеся еще с времен Платона. Поэтому Гиппарх ввел систему эксцентрических окружностей, предположив, что Солнце обращается вокруг Земли по круговой орбите, но сама Земля не находится в ее центре. Неравномерность в таком случае лишь кажущаяся, ибо если Солнце находится ближе, то возникает впечатление более быстрого его движения, и наоборот. Однако, для Гиппарха остались загадкой прямые и попятные движения планет, т.е. происхождение петель, которые планеты описывали на небе. Изменения видимого блеска планет (особенно для Марса и Венеры) свидетельствовали, что и они движутся по эксцентрическим орбитам, то приближаясь к Земле, то удаляясь от нее и соответственно этому меняя блеск. Но в чем причина прямых и попятных движений? Гиппарх пришел к выводу, что размещение Земли в стороне от центра орбит планет недостаточно для объяснения этой загадки. Спустя три столетия последний из великих александрийцев Клавдий Птолемей отметил, что Гиппарх отказался от поисков этом направлении и ограничился лишь систематизацией собственных наблюдений и наблюдений своих предшественников. Любопытно, что во времена Гиппарха в астрономии уже существовало понятие эпицикла, введение которого приписывают Аполлонию Пергскому. Но, так или иначе, Гиппарх не стал заниматься теорией движения планет. Зато он успешно модифицировал метод Аристарха, позволяющий определить расстояние до Луны и Солнца. Пространственное расположение Солнца, Земли и Луны во время лунного затмения, когда проводились наблюдения. Гиппарх прославился также своими работами в области исследования звезд. Он, как и его предшественники, считал, что сфера неподвижных звезд реально существует, т.е. расположенные на ней объекты находятся на одинаковом расстоянии от Земли. Но почему тогда одни из них ярче других? Потому, считал Гиппарх, что их истинные размеры неодинаковы – чем больше звезда, тем она ярче. Он разделил диапазон блеска на шесть величин, от первой – для самых ярких звезд до шестой – для самых слабых, еще видимых невооруженным глазом (естественно, телескопов тогда не было). В современной шкале звездных величин различие в одну величину соответствует различию в интенсивности излучения в 2,5 раза. В 134 году до н. э. в созвездии Скорпиона засияла новая звезда (теперь установлено, что новые звезды представляют собой двойные системы, в которых происходит взрыв вещества на поверхности одного из компонентов, сопровождаемый быстрым увеличением блеска объекта, с последующим затуханием). Ранее на этом месте ничего не было, и поэтому Гиппарх пришел к выводу о необходимости создания точного звездного каталога. С необычайной тщательностью великий астроном измерил эклиптические координаты около 1000 звезд, а также оценил их величины по своей шкале. Занимаясь этой работой, он решил проверить и мнение о том, что звезды неподвижны. Точнее говоря, это должны были сделать потомки. Гиппарх составил список звезд, расположенных на одной прямой линии, в надежде, что следующие поколения астрономов проверят, останется ли эта линия прямой. Занимаясь составление каталога, Гиппарх сделал замечательное открытие. Он сравнил свои результаты с координатами ряда звезд, измеренными до него Аристилом и Тимохарисом (современники Аристарха Самосского), и обнаружил, что эклиптические долготы объектов за 150 лет увеличились примерно на 2є. При этом эклиптические широты не изменились. Стало ясно, что причина не в собственных движениях звезд, иначе изменились бы обе координаты, а в перемещении точки весеннего равноденствия, от которой отсчитывается эклиптическая долгота, причем в направлении, противоположном движению Солнца по эклиптике. Как известно, точка весеннего равноденствия – это место пересечения эклиптики с небесным экватором. Поскольку эклиптическая широта не меняется со временем, Гиппарх сделал вывод, что причина смещения этой точки состоит в движении экватора. Таким образом, мы вправе удивиться необычайной логичности и строгости в научных исследованиях Гиппарха, а также их высокой точности. Французкий ученый Деламбр, известный исследователь древней астрономии, так охарактеризовал его деятельность: ”Когда окинешь взглядом все открытия и усовершенствования Гиппарха, поразмыслишь над числом его трудов и множеством приведенных там вычислений, волей-неволей отнесешь его к самым выдающимся людям древности и, более того, назовешь самым великим среди них. Все достигнутое им относится к области науки, где требуется геометрические познания в сочетании с пониманием сущности явлений, которые поддаются наблюдениям лишь при условии тщательного изготовления инструментов…” Календарь и звезды В древней Греции, как и в странах Востока, в качестве религиозного и гражданского использовался лунно–солнечный календарь. В нем 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 сейчас называют). 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 разделенной 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 день у афинян и восьмой у кого-нибудь еще” Простой и точный, 19-летний цикл, использовавшийся еще 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 еще и звездным календарем, который не зависел 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: 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 Артура, Режь, о Перс, и домой уноси Виноградные гроздья… Таким образом, хорошее знание звездного 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 еще 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, провел 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 учета лунных фаз позволил сделать календарь достаточно простым и точным. Этот календарь, названный юлианским, использовался в христианском мире до введения в католических странах в XVI веке уточненного григорианского календаря. Летоисчисление по юлианскому календарю началось в 45 году 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 году до н.э. честь следующего императора, Октивиана Августа, месяц секстилис(шестой), был переименован в август. 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 календарем, причем для расчета его даты используется цикл, предложенный еще Метоном.

Заключение В далеком средневековье Бернард Шартрский говорил ученикам золотые слова: ”Мы подобно карликам, усевшимся на плечах великанов; мы видим больше и дальше, чем они, не потому, что обладаем лучшим зрением, и не потому, что мы выше их, но потому, что они нас подняли и увеличили наш рост своим величием. Астрономы любых эпох всегда опирались на плечи предшествующих великанов. 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 ученые 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. В 1922 Международный Астрономический Съезд утвердил 88 международных названий созвездий, тем самым увековечил память о древнегреческих мифах, в честь которых были названы созвездия: Персей, Андромеда, Геркулес и т. д. (около 50-ти созвездий). Значение древнегреческой науки подчеркивают слова: планета, комета, галактика и само слово Астрономия.

Список использованной литературы 1. “Энциклопедия для детей”. Астрономия. (М. Аксенова, В. Цветков, А. Засов, 1997) 2. “Звездочеты древности”. (Н. Николов, В. Харалампиев, 1991) 3. “Открытие Вселенной-прошлое, настоящее, будущее”. (А. Потупа, 1991) 4. “Горизонты Ойкумены”. (Ю. Гладкий, Ал. Григорьев, В. Ягья, 1990) 5. Астрономия, 11 класс. (Е. Левитан, 1994)

www.coolreferat.com

Античная астрономия | Архимед и измерение неба | Эратосфен и измерение Земли

ИСТОРИЧЕСКИЕ СТАТЬИ Античная астрономия (часть 5): Архимед - Измерение неба, Эратосфен - Измерение Земли, Эпоха Рима АРХИМЕД. ИЗМЕРЕНИЕ НЕБА Архимеда из Сиракуз (около 287-212 до н. э.) обычно не причисляют к астрономам. Выдающий-ся математик, основоположник статики и гидростатики, оптик, инженер и изобретатель, он уже в античное время завоевал громкую славу. Кстати, слова учёного о том, что он сделал механическое открытие, которое позволило бы ему сдвинуть Землю, относятся не к закону рычага (ко временам Архимеда он уже был известен), а к принципу построения механических редукторов. Именно с помощью редуктора Архимед "силой одного человека" сдвинул с места вытащенный на берег корабль. В молодости Архимед учился в Александрии у математика Конона. Вполне вероятно, что там он познакомился с немолодым уже Аристархом. Вернувшись в Сиракузы, учёный стал, как сказали бы теперь, "главным военным инженером" города. Его система обороны и военные машины, включая "жгущие зеркала" и "железные лапы" (манипуляторы, топившие десантные суда римлян), сделали город неприступным. Под старость ему пришлось участвовать в обороне Сиракуз, которые во время 2-й Пунической войны были осаждены римским полководцем Марком Марцеллом. Город держался больше года и был захвачен лишь в результате предательства. Во время разграбления Сиракуз Архимед был убит римским солдатом. Об общих взглядах учёного на мир можно судить по его сочинению "О плавающих телах". Архимед, с одной стороны, признавал существование атомов, с другой - следовал идее тяготения Аристотеля. В одной из своих работ Архимед описал измерение углового поперечника Солнца. Для этого учёный использовал горизонтальную линейку с поставленным на неё цилиндриком. Линейка наводилась на светило при его восходе, "когда на Солнце можно смотреть". Глядя вдоль линейки, Архимед двигал по ней цилиндрик и отмечал те его положения, когда он почти закрывал солнечный диск и когда перекрывал его полностью. Так получалась "вилка", в пределах которой лежала измеряемая величина. Результат Архимеда - 27" и 32,5" - охватывал действительное значение углового диаметра Солнца - 32". Римский историк Тит Ливии, рассказывая об осаде Сиракуз, называет Архимеда "единственным в своём роде наблюдателем неба и звёзд". Возможно, эта характеристика связана со знаменитым техническим творением учёного - механическим небесным глобусом, привезённым в Рим в качестве трофея. В отличие от обычного Архимедов глобус показывал не только вращение неба, но и движения других светил. Видимо, вдоль пояса зодиакальных созвездий в нём имелся ряд окошек, за которыми перемещались макеты светил, приводимые в движение зубчатыми передачами и воздушными турбинками. Архимед даже написал книгу "Об устройстве небесного глобуса", которая, увы, до нас не дошла. С этой книгой связывают перечень вычисленных учёным космических расстояний между Землёй, Солнцем, планетами. Расстояния даны в стадиях (одна стадия равна 150-190 м). Числа не сходятся между собой (из суммы интервалов не получаются расстояния) и выглядят загадочно. Но недавно было обнаружено, что они приобретают смысл, если отнести некоторые из них к гелиоцентрической системе. Учёный верно определил относительное расстояние до Луны и размеры орбит Меркурия, Венеры и Марса, если считать их гелиоцентрическими. О смешанной системе мира (геоцентрической, но с обращением Меркурия и Венеры вокруг Солнца) римский архитектор Витрувий, например, упоминает как об общеизвестной. Вероятно, Архимед был её автором. Сделанное учёным первое правильное определение расстояний до планет оказалось в античности и последним. Геоцентрическая система не давала таких возможностей. ЭРАТОСФЕН. ИЗМЕРЕНИЕ ЗЕМЛИ Архимед переписывался с учёными Александрии. После смерти своего учителя Конона он посылал математические сочинения Эратосфену, который в это время возглавлял Мусейон, научный центр в Александрии. Эратосфен Киренский (около 276-194 до н. э.) был разносторонним учёным - математиком, филологом, географом. К его важнейшим научным достижениям относится измерение окружности земного шара. Живя в Египте, учёный знал, что Сиена (теперешний Асуан) лежит на Северном тропике. Такой вывод следовал из того, что в полдень дня летнего солнцестояния светило там освещает дно глубоких колодцев, т. е. стоит в зените. С помощью особого прибора, который он называл "ска-фис", учёный установил, что в то же время в Александрии Солнце отстоит от вертикали на 1/50 долю окружности. Сиена находится на том же меридиане, что и Александрия; расстояние между городами было тогда известно - около 5 тыс. египетских стадий (расстояния тогда измеряли шагами специалисты-землемеры - гарпеданапты). Зная длину дуги и угол, который она стягивает, Эратосфен умножил расстояние до Сиены на 50 и получил длину земной окружности в 252 тыс. стадий. По нашим меркам это составляет 39 690 км. Учитывая грубость измерительных приборов той эпохи и ненадёжность исходных данных, великолепное совпадение результатов Эратосфена с действительными (40 тыс. километров) можно считать большой удачей. ЭПОХА РИМА В 2б4 г. до н. э. римляне овладели Южной Италией с расположенными там греческими городами Тарентом, Кротоном и другими, составлявшими некогда область, которую называли Великой Грецией. Через полвека Риму подчинились греческие колонии Сицилии, включая знаменитые Сиракузы, а в 146 г. до н. э. и сама Греция превратилась в римскую провинцию Ахайю. Спустя 100 лет Юлий Цезарь присоединил к Римской империи Египет с Александрией - тогдашней столицей эллинской науки. Овладев эллинским миром, римляне не стали подавлять его культуру, а во многом восприняли её. Знание греческого языка было обязательным для образованных римлян. Часто они учились в Греции. Здесь получили образование многие видные деятели Рима, например Тиберий Гракх, Помпеи, Цицерон, Цезарь. Со временем сложилась своеобразная греко-римская культура, в русле которой развилась блестящая латинская литература. Рим дал миру великолепных поэтов, историков, драматургов, но в его шкалу ценностей не входили математика и астрономия. Занятия теоретической наукой в отличие от литературных не считались престижными. Их приравнивали к ремеслу и считали недостойными свободного гражданина. Многие римские политики, например Цицерон и Цезарь, были выдающимися литераторами. Плиний Старший написал обширный труд "Естественная история", в котором собрал массу естественнонаучных сведений, не затронув, однако, математической стороны астрономии. Нельзя сказать, чтобы римляне совсем не интересовались астрономией. К примеру, полководец Цезарь Германик перевёл с греческого на латинский язык астрономическую поэму Арата "Явления". Витрувий в трактате "Об архитектуре" уделил много внимания перечислению типов солнечных часов и в связи с этим коснулся движений светил. Одну за другой он описал две системы мира: сначала упомянул об обращении Меркурия и Венеры вокруг Солнца, потом нарисовал чисто геоцентрическую систему, где они обращаются вокруг Земли. Ещё более загадочным кажется его оброненное тут же и мало связанное с текстом упоминание о "круговой орбите Земли", которое может служить намёком на знакомство автора с гипотезой Аристарха. Очевидно, что этот знающий и начитанный человек тем не менее не желает разбираться в тонкостях астрономических теорий. В Римской империи работали замечательные астрономы, но сами римляне этой наукой пренебрегали. Когда Юлию Цезарю понадобилось реформировать календарь, он пригласил из Александрии греческого астронома Созигена..

starbolls.narod.ru

В древности астрономия получила наибольшее развитие среди всех прочих наук. Одна из причин этого заключалась в том, что астрономические явления проще для понимания, чем явления, наблюдаемые на поверхности Земли. Хотя древние не знали этого, тогда, как и теперь, Земля и другие планеты двигались вокруг Солнца по орбитам, близким к круговым, примерно с постоянной скоростью, под воздействием единственной силы – гравитации, а также вращались вокруг своих осей, в общем, с постоянными скоростями. Все это справедливо и по отношению к движению Луны вокруг Земли. В результате Солнце, Луна и планеты кажутся с Земли движущимися упорядоченным и предсказуемым образом, и их движение можно изучать с достаточной точностью.

Другая причина была в том, что в древности астрономия имела практическое значение, в отличии от физики. Как использовали астрономические знания, мы увидим в главе 6.

В главе 7 мы рассмотрим то, что стало, несмотря на неточности, триумфом науки эпохи эллинизма: успешное измерение размеров Солнца, Луны и Земли, а также расстояний от Земли до Солнца и Луны. Глава 8 посвящена задачам анализа и предсказания видимого движения планет – проблеме, которая оставалась до конца не решенной астрономами и в Средних веках и решение которой в конечном итоге породило современную науку.

6. Практическая польза астрономии

Даже в доисторические времена люди, должно быть, ориентировались по небу как по компасу, часам и календарю. Трудно не заметить, что солнце встает каждое утро примерно в одной и той же стороне света; что можно определить, скоро ли наступит ночь, глядя, как высоко солнце над горизонтом, и что теплая погода наступает в то время года, когда дни длиннее.

Известно, что звезды стали использовать для подобных целей довольно рано. Около III тыс. до н. э. древние египтяне знали, что разлив Нила – важнейшее событие для сельского хозяйства – совпадает с днем гелиакического восхода звезды Сириус. Это тот день в году, когда Сириус в первый раз становится виден в лучах зари перед восходом солнца; в предшествующие дни он вообще не виден, а в последующие дни появляется на небе все раньше и раньше, задолго до рассвета. В VI в. до н. э. Гомер в своей поэме сравнивает Ахилла с Сириусом, который виднеется высоко в небе на исходе лета:

Словно звезда, что под осень с лучами огнистыми всходит

И, между звезд неисчетных горящая в сумраках ночи

(Псом Ориона ее нарицают сыны человеков),

Всех светозарнее блещет, но знаменьем грозным бывает;

Злые она огневицы наносит смертным несчастным…

Позже поэт Гесиод в поэме «Труды и дни» советовал земледельцам собирать виноград в дни гелиакического восхода Арктура; пахать следовало в дни так называемого космического захода звездного скопления Плеяды. Так называется день в году, когда это скопление в первый раз садится за горизонт в последние минуты перед восходом солнца; до этого солнце уже успевает подняться, когда Плеяды еще высоко на небе, а после этого дня они заходят раньше, чем встает солнце. После Гесиода календари, называемые «парапегма», в которых для каждого дня давались моменты восхода и захода хорошо заметных звезд, получили широкое распространение в древнегреческих городах-государствах, которые не имели другого общепринятого способа отмечать дни.

Наблюдая темными ночами звездное небо, не засвеченное огнями современных городов, жители цивилизаций древности ясно видели, что за рядом исключений, о которых мы скажем позже, звезды не меняют своего взаимного расположения. Поэтому созвездия не изменяются из ночи в ночь и из года в год. Но при этом весь свод этих «неподвижных» звезд каждую ночь поворачивается с востока на запад вокруг особой точки на небе, указывающей точно на север, которую назвали северным полюсом мира. В терминах нашего дня это та точка, куда направлена ось вращения Земли, если продлить ее из северного полюса Земли в небо.

Эти наблюдения сделали звезды с древнейших времен полезными для моряков, которые по ним определяли расположение сторон света ночью. Гомер описывает, как Одиссей по дороге домой в Итаку был пленен нимфой Калипсо на ее острове в западном Средиземноморье и оставался в плену, пока Зевс не приказал ей отпустить путешественника. Напутствуя Одиссея, Калипсо советует ему ориентироваться по звездам:

Руль обращая, он бодрствовал; сон на него не спускался

Очи, и их не сводил […] с Медведицы, в людях еще Колесницы

Имя носящей и близ Ориона свершающей вечно

Круг свой, себя никогда не купая в водах океана.

С нею богиня богинь повелела ему неусыпно

Путь соглашать свой, ее оставляя по левую руку.

Медведица – это, конечно же, созвездие Большой Медведицы, также известное древним грекам под названием Колесница. Она располагается недалеко от северного полюса мира. По этой причине на широтах Средиземноморья Большая Медведица никогда не заходит («… себя никогда не купая в водах океана», как выразился Гомер) и всегда видна ночью в более или менее северном направлении. Держа Медведицу по левому борту, Одиссей мог постоянно сохранять курс на восток, в Итаку.

Некоторые древнегреческие наблюдатели поняли, что среди созвездий есть и более удобные ориентиры. В биографии Александра Великого, созданной Луцием Флавием Аррианом, упоминается, что, хотя большинство мореходов предпочитало определять север по Большой Медведице, финикийцы, настоящие морские волки Древнего мира, с этой целью пользовались созвездием Малой Медведицы – не таким ярким, как Большая Медведица, но ближе расположенным на небе к полюсу мира. Поэт Каллимах из Кирены, чьи слова приводит Диоген Лаэртский, заявлял, что способ искать полюс мира по Малой Медведице придумал еще Фалес.

Солнце тоже совершает днем видимый путь по небу с востока на запад, двигаясь вокруг северного полюса мира. Конечно, днем звезды обычно не видны, но, по всей видимости, Гераклити, возможно, его предшественники поняли, что их свет теряется в сиянии солнца. Некоторые звезды можно видеть незадолго до рассвета или вскоре после заката солнца, когда его положение на небесной сфере очевидно. Положение этих звезд в течение года меняется, и отсюда ясно, что Солнце не находится в одной и той же точке по отношению к звездам. Точнее, как было хорошо известно еще в древнем Вавилоне и Индии, вдобавок к видимому ежедневному вращению с востока на запад вместе со всеми звездами, Солнце также совершает оборот за год в обратную сторону, с запада на восток, вдоль пути, известного как зодиак, на котором расположены традиционные зодиакальные созвездия: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей и Рыбы. Как мы увидим, Луна и планеты тоже перемещаются по этим созвездиям, хотя и не по одинаковым путям. Тот путь, который проделывает через них именно Солнце, называется эклиптикой .

Поняв, что такое зодиакальные созвездия, легко определить, где сейчас находится Солнце среди звезд. Надо лишь посмотреть, какое из созвездий зодиака видно выше всех на небе в полночь; Солнце будет находиться в том созвездии, которое напротив данного. Утверждают, что Фалес рассчитал, что один полный оборот Солнца по зодиаку занимает 365 дней.

Наблюдающий с Земли может полагать, что звезды расположены на твердой сфере, окружающей Землю, полюс мира которой расположен над северным полюсом Земли. Но зодиак не совпадает с экватором этой сферы. Анаксимандру приписывается открытие того, что зодиак располагается под углом 23,5° по отношению к небесному экватору, причем созвездия Рак и Близнецы находятся ближе всего к северному полюсу мира, а Козерог и Стрелец – дальше всего от него. Сейчас мы знаем, что этот наклон, обуславливающий смену времен года, существует потому, что ось вращения Земли не перпендикулярна плоскости орбиты Земли вокруг Солнца, которая, в свою очередь, довольно точно совпадает с той плоскостью, в которой движутся почти все тела Солнечной системы. Отклонение земной оси от перпендикуляра составляет угол в 23,5°. Когда в Северном полушарии лето, солнце находится в той стороне, куда наклонен северный полюс Земли, а когда зима – в противоположной.

Астрономия как точная наука началась с применения устройства, известного как гномон, с помощью которого стало возможным измерять видимое движение солнца по небу. Епископ Евсевий Кесарийский в IV в. писал, что гномон изобрел Анаксимандр, но Геродот приписывал заслугу его создания вавилонянам. Это всего лишь стержень, вертикально установленный на освещаемой солнцем плоской площадке. С помощью гномона можно точно сказать, когда наступает полдень, – в этот момент солнце стоит на небе выше всего, поэтому гномон отбрасывает самую короткую тень. В любом месте земли к северу от тропиков в полдень солнце расположено точно на юге, и значит, тень от гномона указывает в этот момент точно на север. Зная это, легко разметить площадку по тени гномона, нанеся на нее направления на все стороны света, и она станет служить компасом. Также гномон может работать как календарь. Весной и летом солнце восходит немного севернее точки востока на горизонте, а осенью и зимой – южнее нее. Когда тень гномона на рассвете показывает точно на запад, солнце встает точно на востоке, и значит, сегодня день одного из двух равноденствий: или весеннего, когда зима сменяется весной, или осеннего, когда лето оканчивается и приходит осень. В день летнего солнцестояния тень гномона в полдень самая короткая, в день зимнего – соответственно, самая длинная. Солнечные часы похожи на гномон, но устроены иначе – их стержень параллелен оси Земли, а не вертикальной линии, и тень от стержня каждый день, в одно и то же время указывает в одном и том же направлении. Поэтому солнечные часы, собственно, и есть часы, но их нельзя использовать как календарь.

Гномон – прекрасный пример важной связи между наукой и техникой: техническое приспособление, придуманное с практической целью, которое дает возможность совершать научные открытия. С помощью гномона стал доступным точный подсчет дней в каждом из времен года – промежуток времени от одного равноденствия до солнцестояния и затем до следующего равноденствия. Так, Евктемон, живший в Афинах современник Сократа, открыл, что длительности времен года не совпадают в точности. Это оказалось неожиданным, если считать, что Солнце движется вокруг Земли (или Земля вокруг Солнца) по правильной окружности с Землей (или Солнцем) в центре с постоянной скоростью. Исходя из этого предположения, все времена года должны быть строго одинаковой длины. Веками астрономы пытались понять причину их фактического неравенства, но правильное объяснение этой и других аномалий появилось лишь в XVII в., когда Иоганн Кеплер понял, что Земля обращается вокруг Солнца по орбите, которая является не кругом, а эллипсом, и Солнце расположено не в его центре, а смещено в точку, которая называется фокусом. При этом движение Земли то ускоряется, то замедляется по мере приближения или удаления от Солнца.

Луна для земного наблюдателя тоже вращается вместе со звездным небом каждую ночь с востока на запад вокруг северного полюса мира и так же, как Солнце, медленно движется по зодиакальному кругу с запада на восток, но ее полный оборот по отношению к звездам, «на фоне» которых он происходит, занимает чуть больше 27 суток, а не год. Поскольку для наблюдателя Солнце движется по зодиаку в ту же сторону, что и Луна, но медленнее, проходит около 29,5 суток между моментами, когда Луна оказывается в том же положении по отношению к Солнцу (на самом деле 29 суток 12 часов 44 минуты и 3 секунды). Так как фазы Луны зависят от взаимного расположения Солнца и Луны, именно этот интервал в 29,5 суток и есть лунный месяц, то есть время, проходящее от одного новолуния до другого. Давно было замечено, что лунные затмения происходят в фазе полнолуния и их цикл повторяется каждые 18 лет, когда видимый путь Луны на фоне звезд пересекается с путем Солнца.

В некотором отношении Луна более удобна для календаря, чем Солнце. Наблюдая фазу Луны в какую-либо ночь, можно приблизительно сказать, сколько дней прошло с момента последнего новолуния, и это гораздо более точный способ, чем пытаться определять время года, просто глядя на солнце. Поэтому лунные календари были очень распространены в Древнем мире и до сих пор находят применение – например, таков исламский религиозный календарь. Но, само собой, для того, чтобы строить планы в сельском хозяйстве, мореходстве или военном деле, надо уметь предугадывать смену времен года, а она происходит под влиянием Солнца. К сожалению, в году не целое число лунных месяцев – год примерно на 11 суток длиннее, чем 12 полных лунных месяцев, и по этой причине дата любого солнцестояния или равноденствия не может оставаться одной и той же в календаре, основанном на смене фаз Луны.

Другая известная сложность заключается в том, что сам год занимает не целое число суток. Во времена Юлия Цезаря было принято считать каждый четвертый год високосным. Но это не решило проблему полностью, поскольку год длится не в точности 365 суток с четвертью, а на 11 минут дольше.

История помнит бессчетные попытки создать календарь, который учитывал бы все указанные сложности – их было так много, что нет смысла говорить здесь обо всех. Фундаментальный вклад в решение этого вопроса сделал в 432 г. до н. э. афинянин Метон, который, возможно, был коллегой Евктемона. Используя, вероятно, вавилонские астрономические хроники, Метон определил, что 19 лет точно соответствуют 235 лунным месяцам. Погрешность составляет лишь 2 часа. Поэтому можно создать календарь, но не на один год, а на 19 лет, в котором и время года, и фаза Луны окажутся точно определенными для каждого дня. Дни календаря будут повторяться каждые 19 лет. Но поскольку 19 лет почти точно равняются 235 лунным месяцам, этот промежуток на треть суток короче, чем ровно 6940 дней, и по этой причине Метон предписал каждые несколько 19-летних циклов выбрасывать один день из календаря.

Усилия астрономов согласовать солнечные и лунные календари хорошо иллюстрирует определение дня Пасхи. Никейский собор в 325 г. объявил, что Пасху следует праздновать каждый год в воскресенье после первого полнолуния, следующего за весенним равноденствием. В период правления императора Феодосия I Великого было установлено законом, что празднование Пасхи в неправильный день строго карается. К несчастью, точная дата наблюдения весеннего равноденствия не всегда одна и та же в различных точках земли. Чтобы избежать ужасных последствий от того, что кто-то где-то отмечает Пасху не в тот день, возникла необходимость назначить какой-то из дней точным днем весеннего равноденствия, а также договориться, когда именно случается следующее за ним полнолуние. Римско-католическая церковь в позднеантичный период стала пользоваться для этого Метоновым циклом, в то время как монашеские ордена Ирландии приняли за основу более ранний иудейский 84-летний цикл. Вспыхнувшая в XVII в. борьба между миссионерами Рима и монахами Ирландии за контроль над английской церковью была в основном спровоцирована спором из-за точной даты Пасхи.

До наступления Нового времени создание календарей было одним из основных занятий астрономов. В итоге в 1582 г. был создан и при покровительстве папы Григория XIII введен в употребление общепринятый в наши дни календарь. Для определения дня Пасхи теперь считается, что весеннее равноденствие всегда происходит 21 марта, но только это 21 марта по григорианскому календарю в западном мире и тот же день, но по юлианскому календарю, в странах, исповедующих православие. В результате в разных частях мира Пасху празднуют в разные дни.

Хотя астрономия была полезной наукой уже в Классическую эпоху Эллады, на Платона это не производило никакого впечатления. В диалоге «Государство» есть иллюстрирующее его точку зрения место в разговоре Сократа с его оппонентом Главконом. Сократ утверждает, что астрономия должна быть обязательным предметом, которому надо обучать будущих царей-философов. Главкон легко соглашается с ним: «По-моему, да, потому что внимательные наблюдения за сменой времен года, месяцев и лет пригодны не только для земледелия и мореплавания, но не меньше и для руководства военными действиями». Однако Сократ объявляет эту точку зрения наивной. Для него смысл астрономии заключается в том, что «… в науках этих очищается и вновь оживает некое орудие души каждого человека, которое другие занятия губят и делают слепым, а между тем сохранить его в целости более ценно, чем иметь тысячу глаз, ведь только при его помощи можно увидеть истину». Такое интеллектуальное высокомерие было менее характерно для александрийской школы, чем для афинской, но даже в работах, к примеру, философа Филона Александрийского в I в. отмечается, что «воспринимаемое умом всегда выше всего того, что воспринимается и видится чувствами». К счастью, хотя бы и под давлением практической необходимости, астрономы постепенно отучились полагаться на один лишь собственный интеллект.