Страница 5 из 13
Рис. 3. Определение соотношения между расстояниями до Солнца и до Луны
Получить правильный ответ Аристарху помешала низкая точность измерения угла между направлениями на Солнце и Луну. Это непросто и сегодня, тем более что для измерений нужно выбрать момент, когда мы видим на небе ровно половину лунного диска, а это само по себе трудно. В результате у ученого получилось, что Солнце дальше Луны примерно в 19 раз (на самом деле – в 400, ошибка больше чем в 20 раз!). Тем не менее, впервые был получен неожиданный результат: Солнце расположено существенно (т. е. не в два раза) дальше Луны!
Отсюда следовал еще более глубокий вывод. Наблюдения солнечных затмений показывали, что угловые размеры Луны и Солнца на небе почти одинаковы, хорошо «подогнаны» друг к другу. В результате во время затмения Луна точно, как специальная крышка, загораживает диск Солнца. Но это означало, что если Солнце в 19 раз дальше Луны (на самом деле – в 400 раз), но имеет такие же угловые размеры, то Солнце должно быть в те же самые 19 раз больше Луны (на самом деле – в 400 раз)!
Этот вывод поражал воображение. Оставалось определить, каковы размеры Луны. Аристарх сделал и это!
Со времен Аристотеля было ясно, что лунное затмение происходит тогда, когда тень Земли падает на Луну. Если источник света (Солнце) находится очень далеко – дальше, чем экран (Луна), на который падает земная тень, – то диаметр Земли должен быть примерно равен диаметру ее тени, которую мы можем наблюдать на Луне во время лунного затмения. Аристарх довольно точно определил соотношение размеров: оказалось, тень Земли по диаметру примерно втрое больше Луны. Но тогда и сама Земля должна быть втрое больше Луны. А если это так, то, вспоминая, что Солнце оказалось, по Аристарху, больше Луны в 19 раз, следует сделать окончательный вывод: Солнце должно быть больше Земли по диаметру примерно в шесть с лишним раз (на самом деле – в 109 раз).
Вычисляя объем Солнца, Аристарх получил фантастический результат – в 250 раз больше объема Земли! Если бы он знал правильный ответ (в 1 300 000 раз), он был бы поражен еще больше. Но и то, что получилось, было удивительно. Напомним, только Анаксагор умозрительно рискнул сравнить Солнце по размерам с полуостровом Пелопонесс, и по тем временам это была неожиданная и смелая оценка. А тут на основе наблюдений и вычислений получалось нечто невообразимое – Солнце оказывалось существенно (во много раз!) больше всей громадной Земли!
Этот вывод заставил Аристарха изменить свои прежние представления. Это обстоятельство тоже говорит в пользу данного замечательного человека. Есть множество примеров, когда ученый упрямо настаивает на своей точке зрения только потому, что она своя, – несмотря на новые факты, ее опровергающие. Ранее Аристарх, вслед за Аристотелем, был геоцентристом, считая, что неподвижная шарообразная Земля стоит в центре Вселенной. Но вообразить, каким образом гигантское Солнце кружится вокруг маленькой Земли, было трудно. Колоссальное светило, несомненно, должно было находиться в центре мира!
Аристарх стал убежденным гелиоцентристом (Солнце в центре мира). Заодно, вслед за последователями Пифагора, он возродил их старую идею движения Земли вокруг своей оси и вокруг центра мира, где теперь вместо «центрального огня» наконец расположилось Солнце. Вращение Земли вокруг своей оси, кстати, естественно объясняло смену дня и ночи.
В общем, Аристарх вполне заслуживает, чтобы мы помнили о нем как об одном из самых выдающихся интеллектуалов за всю историю человечества. К сожалению, сведения об Аристархе весьма скудны. Известно только, что он родился на острове Самос, а жил и работал в знаменитом Мусейоне – по сути дела, первом в истории университете в городе Александрии. Ученый находился на попечении государства, читал лекции. Здесь он писал свои труды, которые хранились в не менее знаменитой Александрийской библиотеке.
Многие столетия спустя, в 640 году н. э., арабы захватили Александрию и уничтожили здесь все, что могли, включая библиотеку. Это была гигантская потеря для человечества. По некоторым данным, еще 2000 лет назад здесь хранились около 400 000 томов рукописных книг, свитков пергамента и папируса. Уже никто никогда не узнает, какие древние знания о былых земных событиях, людях и культурах хранились здесь… Не сохранились, к сожалению, и труды Аристарха – до наших дней дошла лишь одна его книга «О размерах Солнца и Луны и расстояниях до них». Мы располагаем также упоминаниями о его трудах в книгах других ученых. Нет сомнений, что достижения Аристарха произвели глубокое впечатление на его образованных современников. Солнце оказалось колоссальным – значительно больше, чем люди когда бы то ни было раньше могли себе это представить.
Но само устройство Солнца, его природа и причина происхождения яркого солнечного света и мощного потока тепла оставались непонятными. Все существовавшие версии – от нагретого камня до сгустка загадочного вездесущего эфира – выглядели уязвимыми для критики со стороны думающих людей. Надлунный мир и главный его объект – сияющее Солнце – продолжали хранить свои тайны.
Вершиной греческой астрономии явилась система мира Аристотеля – Птолемея, которая включила в себя частично и результаты Аристарха. Великий александрийский математик, астроном, оптик и географ Клавдий Птолемей (около 87–165) совершил выдающийся научный подвиг. Он создал энциклопедию своего времени, включив в нее все достижения греческой науки. А эти достижения были впечатляющими: буквально за несколько столетий греки создали столько, сколько человек разумный не создал за десятки тысяч лет своего прежнего существования на нашей планете!
Труд Птолемея назывался «Математическое сочинение», или «Большое сочинение» («Мегалэ Синтаксис», как это название звучало по-гречески). Позже вместо «большого» его стали называть «величайшим» – «Мегистэ». Арабы именовали труд Птолемея «Аль Маджисти», что привело к современному обозначению «Альмагест».
«Альмагест» – это грандиозный труд в 13 книгах. В нем, помимо многого другого, математически точно описаны движения планет с учетом их сложного петлеобразного движения по небу. Сегодня мы знаем, что странные петли, которые выписывают на небе планеты, объясняются тем, что сама Земля вовсе не неподвижна, и когда мы глядим на движущуюся планету с движущейся же Земли, создается впечатление сложного петлеобразного движения. Это похоже на наблюдения с вращающейся карусели, где наблюдатель сидит на вращающемся сидении! Учитывая, что планеты движутся не по окружностям, а по слегка вытянутым орбитам (эллипсам), да еще и не в одной плоскости, да еще и с переменной скоростью, нужно признать, что задача математического описания перемещения планет (а заодно и Солнца с Луной) по небу является сложной и на сегодня!
Рис. 4. Система Птолемея. Неподвижная Земля находится в центра мира, планеты движутся по эпициклам, центры эпициклов – по деферентам (орбитам вокруг Земли). У Луны и Солнца эпициклов нет
Птолемей блестяще справился с этой задачей. Он предложил систему, которая в результате длительных и сложных вычислений давала поразительную точность определения положения планеты на небе в данный момент времени – всего лишь до 10 угловых минут! Учитывая, что система при этом была принципиально неверна (Птолемей исходил из того, что Земля неподвижна и не вращается, а светила движутся вокруг нее, причем планеты – по очень сложным составным траекториям, участвуя в перемещении одновременно по многим окружностям), это была тем более сложная проблема. Но Птолемею удалось подобрать такой набор окружностей (эпициклов) с разными диаметрами. Планеты в системе Птолемея двигались по эпициклам: планета – по первому эпициклу, центр первого эпицикла – по второму эпициклу, центр второго – по третьему, и так далее, причем диаметры и скорости вращения для каждого из эпициклов были точно подобраны. Эта невероятно сложная аналоговая система, как было указано выше, прекрасно работала и позволяла с приемлемой точностью рассчитывать перемещения планет, Солнца и Луны на фоне звездного неба.