Небесные светила интересовали людей с незапамятных времён. Ещё до революционных открытий Галилея и Коперника астрономы предпринимали неоднократные попытки выяснить закономерности и законы движения планет и звёзд и использовали для этого специальные инструменты. Инструментарий древних астрономов был настолько сложен, что современным учёным потребовались годы, чтобы разобраться в их устройстве.

1. Календарь из Уоррен Филда

Календарь из Уоррен Филда.

Хотя странные углубления на поле Уоррен обнаружили с воздуха еще в 1976 году, только в 2004 году было определено, что это древний лунный календарь. Как полагают ученые, найденному календарю порядка 10 000 лет. Он выглядит как 12 углублений, расположенных по дуге в 54 метра. Каждая лунка синхронизирована с лунным месяцем в календаре, причем с поправкой на лунную фазу. Удивительно также то, что календарь в Уоррен Филд, который был построен за 6000 лет до Стоунхенджа, ориентирован на точку солнечного восхода в день зимнего солнцестояния.

2. Секстант Аль-Худжанди в росписи

Секстант Аль-Худжанди в росписи.

Сохранилось очень мало сведений о Абу Махмуд Хамид ибн аль-Хидр Аль-Худжанди, кроме того, что он был математиком и астрономом, который жил на территории современных Афганистана, Туркменистана и Узбекистана. Также известно, что он создал один из крупнейших астрономических инструментов в 9-10 веках. Его секстант был сделан в виде фрески, расположенной на 60-градусной дуге между двумя внутренними стенами здания. Эта огромная 43-метровая дуга была поделена на градусы. Мало того, каждый градус был с ювелирной точностью разделен на 360 частей, что сделало фреску потрясающе точным солнечным календарем. Над дугой Аль-Худжанди располагался куполообразный потолок с отверстием посередине, сквозь которое солнечные лучи падали на древний секстант.

3. Вольвеллы и зодиакальный человек

Вольвеллы и зодиакальный человек.

В Европе на рубеже 14-го века учеными и врачами использовалась довольно странная разновидность астрономических инструментов – вольвеллы. Они выглядели, как несколько круглых листов пергамента с дыркой в центре, наложенные друг на друга. Это позволяло перемещать круги, чтобы рассчитать все необходимые данные - от фаз Луны до положения Солнца в Зодиаке. Архаичный гаджет помимо своей основной функции также являлся символом статуса – только самые богатые люди могли обзавестись вольвеллой.

Также средневековые врачи верили, что каждая часть человеческого тела управляется своим созвездием. К примеру, за голову отвечал Овен, а за гениталии – Скорпион. Поэтому для диагностировки врачи использовали вольвеллы, чтобы рассчитать текущее положение Луны и Солнца. К сожалению, вольвеллы были довольно хрупкими, поэтому сохранились лишь очень немногие из этих древних астрономических инструментов.

4. Древние солнечные часы

Древние солнечные часы.

Сегодня солнечные часы служат разве что для украшения садовых лужаек. Но когда-то они были необходимы для отслеживания времени и движения Солнца по небу. Одни из старейших солнечных часов были найдены в Долине царей в Египте. Они датируются 1550 - 1070 годами до н.э. и представляют собой круглый кусок известняка с нарисованным на нем полукругом (разделенным на 12 секторов) и отверстием в середине, в который вставлялся стержень, отбрасывающий тень. Вскоре после обнаружения египетских солнечных часов, подобные были найдены в Украине. Они были захоронены с человеком, который умер 3200 - 3300 лет назад. Благодаря украинским часам ученые узнали, что цивилизация Зрубна обладала знаниями геометрии и умела высчитывать широту и долготу.

5. Небесный диск из Небры

Небесный диск из Небры.

Названный по имени немецкого города, где он был обнаружен в 1999 году, «небесный диск из Небры» является старейшим изображением космоса, когда-либо найденным человеком. Диск был захоронен рядом с долотом, двумя топорами, двумя мечами, и двумя кольчужными наручами около 3600 лет назад. На бронзовом диске, покрытом слоем патины, были золотые вставки, изображающие Солнце, Луну и звезды из созвездий Орион, Андромеда и Кассиопея. Никто не знает, кто сделал диск, но расположение звезд говорит о том, что создатели были расположены на той же широте, что и Небра.

6. Астрономический комплекс Чанкильо

Астрономический комплекс Чанкильо.

Древняя астрономическая обсерватория Чанкильо в Перу является настолько сложной, что ее истинное предназначение было обнаружено только в 2007 году с помощью компьютерной программы, предназначенной для выравнивания панелей солнечных батарей. 13 башен комплекса выстроены по прямой линии протяженностью 300 метров вдоль холма. Изначально ученые думали, что Чанкильо - фортификационные сооружения, но для форта это было невероятно плохое место, поскольку в нем не было ни оборонительных преимуществ, ни проточной воды, ни источников пропитания.

Но потом археологи поняли, что одна из башен смотрит на точку восхода солнца при летнем солнцестоянии, а другая – на точку восхода солнца при зимнем солнцестоянии. Построенные около 2300 лет назад башни являются старейшей солнечной обсерваторией в Америке. По этому древнему календарю до сих пор можно определить день года с максимум двухдневной погрешностью. К сожалению, огромный солнечный календарь из Чанкильо - это единственный след цивилизации строителей этого комплекса, которые предшествовали инкам более чем на 1000 лет.

7. Звездный атлас Гигина

Звездный атлас Гигина.

Звездный атлас Гигина, также известный как «Poetica Astronomica» был одним из первых сочинений с изображениями созвездий. Хотя авторство атласа спорно, он иногда приписывается Гаю Юлию Гигину (римскому писателю, 64 г. до н.э. - 17 г. н.э.). Другие утверждают, что работа имеет сходство с трудами Птолемея.

В любом случае, когда Poetica Astronomica была переиздана в 1482 году, она стала первым печатным произведением, в котором были показаны созвездия, а также мифы, связные с ними. В то время как другие атласы предоставляли более конкретную математическую информацию, которая могла быть использована для навигации, Poetica Astronomica представляла собой более причудливую, литературную интерпретацию звезд и их историю.

8. Небесный глобус

Небесный глобус.

Небесный глобус появился еще тогда, когда астрономы считали, что звезды перемещаются по небу вокруг Земли. Небесные глобусы, которые были созданы, чтобы отобразить эту небесную сферу, начали создавать еще древние греки, а первый глобус в форме, аналогичной современным глобусам, был создан немецким ученым Йоханнесом Шёнером. На данный момент сохранились только два небесных глобуса Шёнера, которые являются настоящими произведениями искусства, изображающими созвездия в ночном небе. Старейший сохранившийся пример небесного глобуса датируется около 370 г. до н.э.

9. Армиллярная сфера

Армиллярная сфера.

Армиллярная сфера - астрономический инструмент, в котором несколько колец окружают центральную точку - была далеким родственником небесного глобуса. Существовали два разных типа сфер - наблюдательная и демонстрационная. Первым из ученых, кто использовал подобные сферы, был Птолемей. С помощью этого инструмента можно было определить экваториальные или эклиптические координаты небесных тел. Наряду с астролябией, армиллярная сфера использовалась моряками для навигации на протяжении многих веков.

10. Эль-Караколь, Чичен-Ица

Эль-Караколь, Чичен-Ица.

Обсерватория Эль-Караколь в Чичен-Ице была построена между 415 и 455 г. н.э. Обсерватория была очень необычной - в то время как большинство астрономических инструментов были настроены на наблюдение за движением звезд или Солнца, Эль-Караколь (в переводе «улитка») была построена для наблюдения за движением Венеры. Для майя Венера была священна – буквально все в их религии основывалось на культе этой планеты. Эль-Караколь помимо того, что был обсерваторией, также являлась храмом бога Кетцалькоатля.

Птолемей , а полностью - Клавдий Птолемей (Claudius Ptolemaeus) родился между 127-145 гг. нашей эры в Александрии (Египет), древний астроном, географ и математик, считавший Землю центром вселенной ("Птолемеева система"). К сожалению, о его жизни в настоящее время известно очень мало. (За исключением того, что династия Птолемеев утвердилась в Египте в результате завоеваний Александра Македонского, который отдал Египет в награду одному из своих выдающихся военачальников. Известная Египетская царица Клеопатра также носила фамилию Птолемей . - С.А.Астахов.)

Результаты его работ по астрономии были сохранены в его большой книге "Mathematike syntaxis" ("Математический Сбор"), которая, в конечном счете, становится известной как "Ho megas astronomos" ("Большой астроном"). Однако для ссылок на эту книгу в 9-м столетии арабские астрономы использовали греческий термин "Megiste" ("превосходный"). Когда определенный арабский артикль "al" (другое значение - " как", по-английски - "like") был записан слитно, название становится известным как "Almagest" ("Альмагест"), которое используется и сегодня.

Альмагест подразделяется на 13 отдельных томов , каждый из которых рассматривает определенное астрономическое понятие, относящееся к звездам и объектам солнечной системы (Земля и все другие небесные тела, относящиеся к Солнечной системе). Без всяких сомнений, Альмагест является энциклопедией природы, что и сделало его таким полезным для многих поколений астрономов и оказало на них глубочайшее влияние. В сущности, это синтез полученных Древнегреческой астрономией результатов, а также основной источник сведений о работах Гиппарха, по-видимому, являвшимся величайшим астрономом древности. В книге часто трудно определить, какие сведения принадлежат Птолемею, а какие Гиппарху, потому что Птолемей значительно дополнил данные Гиппарха своими собственными наблюдениями, по всей видимости, пользовавшись аналогичными или похожими инструментами. Например, если Гиппарх скомпоновал свой звездный каталог (первый такого типа) на основе данных о 850-ти звездах, то Птолемей расширил число звезд в его собственном каталоге до 1,022.

Птолемей снова и снова повторял наблюдения движений Солнца, Луны и планет Солнечной системы и корректировал данные Гиппарха - на этот раз для того, чтобы сформулировать собственную геоцентрическую теорию, которая в настоящее время известна в качестве Птолемеевой модели строения солнечной системы. В первой книге Альмагеста Птолемей подробно описывает эту геоцентрическую систему и пытается с помощью различных аргументов доказать, что в центре вселенной должна находится неподвижная Земля. Необходимо отметить его весьма последовательное доказательство, что в случае движения Земли, как это предполагали до этого некоторые из греческих философов, с течением времени на звездном небе проявятся и должны быть обнаружены некоторые явления, в частности параллаксы звезд. С другой стороны, Птолемей доказывал, что, поскольку все тела падают в центр вселенной, именно Земля и должна быть там расположена в соответствии с направлениями свободно падающих капель воды. Более того, если Земля не центр, тогда она должна вращаться с периодом в 24 часа, и, следовательно, тела, брошенные вертикально вверх, не должны падать на то же самое место, как это имеет место на практике. Птолемей смог доказать, что к тому времени не было получено ни одного противоречащего этим аргументам наблюдения. В результате геоцентрическая система стала абсолютной истиной для западного христианского мира вплоть до 15-го столетия, когда была вытеснена гелиоцентрической системой, разработанной великим польским астрономом Николаем Коперником.

Птолемей установил следующей порядок для объектов Солнечной системы: Земля (центр), Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн. Для объяснения неравномерностей движения этих небесных тел ему, точно так же, как и Гиппарху, потребовалась система дифферентов и эпициклов или один из подвижных эксцентров (обе системы разработаны Аполлоном из Пергама, греческим геометром 3-го столетия до нашей эры), чтобы описывать их перемещения только и исключитеьно с помощью равномерного движения по окружностям.

В Птолемеевой системе дифференты являются большими кругами с центром на Земле, а эпициклы - круги меньшего диаметра, центры которых равномерно перемещаются по окружностям дифферентов . При этом Солнце, Луна и планеты перемещаются по окружностям своих собственных эпициклов. Или, для подвижного эксцентра существует окружность с центром, смещенным относительно Земли в сторону планеты, перемещающейся вокруг этой окружности. Обе схемы являются математически эквивалентными. Но даже с введением этих понятий могли быть объяснены еще не все наблюдавшиеся элементы движения планет. Введя в астрономию еще одно понятие, Птолемей с блеском показал свою гениальность. Он предположил, что Земля должна быть расположена на некотором расстоянии от центра дифферента для каждой планеты и, что центр планетарного дифферента и эпицикла для принятого равномерного циклического движения является воображаемой точкой, лежащей между местоположением Земли и другой воображаемой точкой, которую он назвал эквантом. При этом Земля и эквант лежат на одном диаметре соответствующего планетарного дифферента. Кроме того, он считал, что расстояние от Земли до центра дифферента должно быть равно расстоянию от центра дифферента до экванта. При помощи этой гипотезы Птолемей смог гораздо точнее объяснить множество наблюдавшихся элементов планетных движений.

В Птолемеевой системе плоскость эклиптики является явным солнечным годовым путем на фоне звезд . Следует положить, что плоскости дифферентов планет наклонены на небольшие углы относительно плоскости эклиптики, но плоскости их эпициклов должны быть наклонены на те же самые углы относительно дифферентов, чтобы плоскости эпициклов всегда были параллельными плоскости эклиптики. Плоскости дифферентов Меркурия и Венеры выбирались такими, чтобы обеспечить колебания этих планет относительно плоскости эклиптики (выше - ниже), и, следовательно, плоскости их эпициклов были подобраны, чтобы обеспечить соответствующие колебания уже относительно их дифферентов.

Однако, еще необходимо было объяснить так называемое ретроградное (обратное) движение, которое периодически наблюдалось в виде явных обратных петель траекторий внешних планет на фоне звезд (для Марса, Юпитера и Сатурна).

Хотя Птолемей и понимал, что планеты располагаются значительно ближе к Земле, чем "фиксированные" или "неподвижные" звезды, он, по всей видимости, верил в физическое существование "кристаллических сфер", к которым - как тогда говорили - прикреплены все небесные тела . За пределами сферы неподвижных звезд, Птолемей предполагал существование других сфер, заканчивающихся связью с "primum mobile" ("первичным движителем" - может быть, Богом?), который и обладал необходимой мощностью для обеспечения движения остальных сфер, составляющих всю наблюдаемую вселенную.

Как, в первую очередь, геометр, Птолемей выполнил несколько важнейших математических работ . Разработанные им новые геометрические теоремы и доказательства он изложил в книге, названной "Аналемма" ("Peri analemmatos" - греч., "De analemmate" - лат.), где подробно обсудил свойства проекций точек на небесную сферу (воображаемая сфера, расширяющаяся наружу с Земли для бесконечности, на поверхность которой проецируются расположенные в пространстве объекты), в частности, на три плоскости, расположенных между собой по правилу правого винта ("буравчика", если исходить из школьного учебника физики) под прямыми углами друг к другу - горизонт, меридиан, и первичная вертикаль. В другой книге - "Planisphaerium" - Птолемей имеет дело со стереографическим проекциями - вычерчиванием проекций твердого тела на плоскость - однако, и здесь он использовал южный полюс небесной сферы в качестве центра своих проекций. (Точка пересечения линий проекций используется для получения перспективных искажений, например, в аксонометрических проекциях.)

Кроме того, Птолемей разработал собственный календарь , который, кроме предсказаний погоды, указывал времена восходов и заходов звезд в утренние и вечерние сумерки. Другие математические публикации содержат работу (в двух томах), носящую название "Hypotheseis ton planomenon" ("Планетарная гипотеза"), и две отдельных геометрических публикации, одна из которых содержит обоснование существования не более чем трех измерений пространства; в другой он предпринимает попытку доказательства постулата о параллельных Эвклида. Согласно одному обзору Птолемей написал три книги по механике; другое руководство, тем не менее, упоминает только об одной - "Peri ropon" ("О балансировке").

Работы Птолемея в области оптических явлений были зафиксированы в "Оптике" ("Optica"), оригинальное издание которой состояло из пяти томов. В последнем томе он работает с теорией преломления (изменение направления света и других энергетических волн при переходе ими границы раздела среды с одной плотностью в среду с другой плотностью) и при этом обсуждает изменения местоположения небесных светил в зависимости от высоты стояния над горизонтом. Это было первой документальной попыткой объяснения реально наблюдаемого явления (атмосферной рефракции). Следует упомянуть и о трехтомной монографии Птолемея о музыке, известной, как "Гармоника" ("Harmonica").

Репутация Птолемея, как географа, зиждется, главным образом, на его "Geographike hyphegesis" ("Справочнике по географии"), который был подразделен на восемь томов; и которые содержали информацию о том, как создавать карты и списки мест в Европе, Африке и Азии и создавать таблицы местоположения географических объектов по широте и долготе. Отметим, тем не менее, что в Руководстве было и много ошибок - например, экватор был установлен слишком далеко к северу, а величина окружности Земли была почти 30 процентов меньше той, которая, строго говоря, уже была достаточно точна определена (Эратосфеном); также существовали некоторые противоречия между текстом и картами. Конечно же, Руководство в целом не может считаться "хорошей географией", потому что Птолемей ничего не упоминает о климате, природных условиях, жителях или специфических характеристиках стран, с которыми он имеет дело. Также небрежны его географические проработки таких объектов, как реки и горные области. Т.е. работа получилась весьма ограниченного применения.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ДРЕВНЕЙШИЕ АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Вся история астрономии связана с созданием инструментов, позволяющих повысить точность астрономических наблюдений. Первыми появились угломерные инструменты.

Самый древний угломерный инструмент - это гномон. Он использовался для определения высоты Солнца над горизонтом и представлял собой вертикальный столб на горизонтальной площадке. С помощью такого простейшего приспособления можно было отмечать дни солнцестояний, а значит, фиксировать продолжительность года. Чем гномон выше, тем длиннее отбрасываемая им тень, тем точнее измерения.

Астрономический посох использовался для определения положения светил над горизонтом. Он представлял собой две скрещенные линейки с укрепленными на концах одной из них стержнями - визирами. Эта линейка перемещалась вдоль делений относительно глаза наблюдателя, и по ее положению можно было судить о высоте светила и угле между направлениями на две звезды.

Армилла - древний астрономический инструмент для измерения углов на небесной сфере, состоявший из подвижных колец, изображавших различные круги небесной сферы.

Наибольшую точность измерений давал квадрант - четверть градуированного круга с подвижной линейкой. Если вместо четверти использовали шестую часть круга, то инструмент назывался секстант, а если восьмую - октант. Чем крупнее был инструмент, чем точнее была его градуировка и установка в вертикальной плоскости, тем более точные измерения можно было с ним выполнить.

Астролябия относится к тому же типу инструментов. Моделью небесной сферы с ее важнеишими точками и кругами, меридианом, горизонтом, полюсами и осью мира, эклиптикой служила армиллярная сфера, или попросту армилла. Ее как наглядное пособие используют до сих пор на учебных занятиях по астрономии.

Древние астрономы умели измерять не только координаты светил, но и время их нахождения в той или иной точке небесной сферы.

Самые древние часы - солнечные. Они состоят из стержня, направленного к Полярной звезде, и циферблата, разделенного на часы и минуты. Тень от стержня выполняла роль стрелки. С помощью таких часов можно было определять время с точностью до минуты, но, к сожалению, в пасмурную погоду они "не работали". Поэтому употребляли песочные и водяные часы, где время измерялось равномерным движением песка или воды.

ПЕРВЫЕ ТЕЛЕСКОПЫ

Телескопы - это астрономические оптические приборы, предназначенные для наблюдения небесных тел. Первые из них были двух видов - линзовые, или рефракторы, и зеркальные, или рефлекторы. У рефракторов объектив, собирающий световые лучи, изготовлен из стеклянных линз, а у рефлекторов объективом служит вогнутое зеркало.

К настоящему времени имя первого изобретателя телескопа доподлинно не установлено. На этот счет существует две версии. Некоторые исследователи отдают пальму первенства голландскому оптику и торговцу стеклянными линзами для очков Захарию Янсену, правда, с оговоркой, что тот, создавая в начале XVII века прибор-дальновидец (так с греческого переводится слово "телескоп"), всего лишь воспользовался идеей неизвестного итальянского изобретателя, сняв с оригинала копию. Другие считают, что первые упоминания о приборе, позднее названном телескопом, встречаются у английского мыслителя, доктора богословия Парижского университета РоЭ-жера Бэкона (1214-1292), и что именно он является его первооткрывателем.

Первым ученым, который провел астрономические исследования с помощью телескопа- рефрактора, был итальянский ученый Галилео Галилей (1564-1642). Узнав в 1609 году об изобретенном в Голландии приборе-дальновидце, он самостоятельно сконструировал зрительную трубу из свинца с двумя стеклянными линзами - плоско-выпуклым объективом и плоско-вогнутым окуляром. Она давала прямое мнимое изображение. Увеличение трубы (первоначально в 3 раза) ученый довел до 32-х раз и в том же году впервые применил этот инструмент для наблюдения неба.

Первые телескопы-рефракторы, имевшие линзовые объективы, давали нечеткое изображение, окрашенное радужным ореолом. В их совершенствовании большая заслуга принадлежит немецкому астроному и математику Иоганну Кеплеру (1571 - 1630). В своем сочинении "Диоптрика" (1611) он разработал схему астрономической трубы с двояковыпуклым объективом и окуляром (труба Кеплера, дающая действительное обратное изображение предмета). Эта схема лежит в основе современных рефракторов.

Первый телескоп-рефлектор появился в 1668 году. Его конструкцию разработал английский ученый Исаак Ньютон (1643-1727), до этого делавший неоднократные попытки усовершенствовать объективы для телескопов-рефракторов. Рефлектор Ньютона (длина - 15 см, диаметр гладкого зеркала - 2,5 см) был свободен от многих оптических недостатков, свойственных рефракторам; с его помощью можно было видеть спутники Юпитера. За свое изобретение ученый был избран членом Лондонского королевского общества (1672).

Совершенствованием телескопов- рефлекторов занимался русский ученый- энциклопедист Михаил Васильевич Ломоносов (1711 - 1765). Он изобрел отражательный телескоп-рефлектор с наклонным (на 4°) зеркалом, дававшим яркое изображение объекта. Наряду с этим, Ломоносов был первым астрономом, который сконструировал и создал прообраз современного горизонтального телескопа с сидеростатом (подвижным зеркалом, с помощью которого свет от небесных объектов направляется в неподвижную астрономическую трубу). Изобретательность помогала русскому ученому создавать приборы для ориентации по звездам при точном измерении времени. Он сам обучал моряков и штурманов. Изобрел даже "ночезрительную трубу" для наблюдения за кораблями ночью и различными небесными явлениями.

Особенно больших успехов в сооружении телескопов-рефлекторов добился великий английский астроном и конструктор Вильям Гершелъ (1738 - 1822). Постепенно увеличивая диаметры изготавливаемых зеркал, он в 1789 году отшлифовал для своего телескопа самое большое зеркало с рабочим диаметром 122 см (полный диаметр зеркала был равен 147 см, а вес - 2 т). В то время это был величайший в мире рефлектор. Конструкция рефлектора Гершеля, сооруженного на открытой площадке, была также весьма внушительной: гигантская труба длиной 12 м приводилась в движение с помощью системы канатов и блоков. Наблюдатель поднимался по приставной лестнице к верхнему концу трубы и, стоя на маленькой площадке, терпеливо ловил слабые лучи, прилетавшие из далекой Вселенной. Уникальный рефлектор Гершеля оставался непревзойденным почти до середины XIX века, когда появился еще более крупный зеркальный телескоп (с фокусным расстоянием более 18 м и диаметром зеркала 183 см) английского астронома Вильяма Пар-сонса (1800-1867).

ПЕРВЫЕ АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ОБСЕРВАТОРИИ

Создание первых астрономических обсерваторий (т. е. учреждений, в которых ведутся систематические наблюдения за небесными светилами и явлениями) теряется в глубокой древности. Они существовали в Египте, Вавилоне, Ассирии, Персии, Индии и некоторых других государствах еще за несколько тысячелетий до нашей эры.

Древнейшая обсерватория обнаружена на территории Республики Армения у холма Мецамор близ Еревана. По мнению археологов, обсерватория эта была построена более пяти тысяч лет назад, задолго до образования Урарту - мощного государства древнего мира.

К числу древнейших обсерваторий в мире специалисты относят комплекс сооружений, расположенный на территории американского штата Луизиана в средней части реки Миссисипи (II тыс. до н. э.). Он состоит из шести восьмигранников правильной формы, разделенных четырьмя радиальными проходами, причем две постройки расположены на местах, соответствующих направлениям заката Солнца в дни зимнего и летнего солнцестояния.

По мнению многих специалистов, к числу самых древних обсерваторий относятся и знаменитые на весь мир развалины Стоунхенджа. Это сооружение было построено примерно во II - III тысячелетии до нашей эры в местечке, расположенном посередине Солсберийского плоскогорья в 128 км от Лондона. По внешней окружности Стоунхенджа (что в буквальном смысле слова означает "висящие камни") возвышаются 30 каменных столбов голубоватого цвета высотой около 5,5 м каждый, верхние грани которых связаны между собой мощной каменной цепью. Внутри этой древней крепости находится огромная глыба, выстроенная из еще более гигантских столбов (высота их - 8,5 м, а масса - 50 т). По форме она напоминает подкову. Кроме внешнего "кольца" и главной "подковы" во внутренней части сооружения выложены еще несколько более мелких, расположенных в строгой последовательности одна внутри другой. Принято считать, что в Стоунхендже древние наблюдатели могли определять дни весеннего и осеннего равноденствия, а также зимнего и летнего солнцестояния.

Одна из самых первых постоянно действующих обсерваторий была построена в Китае (XII век до н. э.). Она представляла собой башню с площадкой наверху, предназначенной для размещения переносных угломерных инструментов. Астрономы Древнего Китая ввели в употребление солнечные и лунные календари, составляли звездные каталоги, изготовили звездный глобус, аккуратно регистрировали появление комет, вспышки ярких звезд. Эти наблюдения, сведения о которых пришли из глубины веков, ценны и для современной астрономии. Кроме того, древние китайские астрономы первыми открыли пятна на Солнце, о чем сделана запись в одной из китайских летописей.

Грандиозное сооружение представляла собой великолепная обсерватория, построенная на окраине древнего Самарканда султаном Улуг-беком (1394-1449). Это было цилиндрическое трехэтажное здание с множеством окон и помещений. В центре здания находился широкий проем, расположенный по меридиану, в котором располагался главный угломерный инструмент обсерватории - исполинский секстант. Размеры его огромны - радиус дуги больше 40 м. Визиры инструмента передвигались по специальным рельсам, и с их помощью фиксировалось направление на небесное светило. Наряду с основным измерительным инструментом Улугбек и его помощники использовали при астрономических наблюдениях и переносные угломерные приборы. В обсерватории Улугбека впервые была измерена важнейшая астрономическая величина - наклон эклиптики к экватору, составлен знаменитый звездный каталог, содержащий положения на небе 1018 звезд (в течение долгого времени он считался лучшим в мире), определены географические координаты различных мест в Средней Азии. Улугбеком написана теория затмений. Про него Алишер Навои говорил, что он "протянул руку к наукам и добился много. Перед его глазами небо стало близким и опустилось вниз". Просветительская и научная деятельность столь необычного для средневекового Востока правителя вызывала ненависть мусульманских фанатиков. Улугбек был убит, погибла и его прекрасная обсерватория. В настоящее время она частично восстановлена и превращена в музей.

Астрономические обсерватории современного типа появились в XVII веке после изобретения телескопа. Самыми первыми среди них были Парижская (1667) и Гринвичская (1675), до сих пор считающаяся одной из самых крупных обсерваторий мира. Наряду с угломерными инструментами в этих обсерваториях использовались большие телескопы-рефракторы. К концу XVIII века государственные обсерватории функционировали по всему миру и их число достигло 100, а к концу XIX века таких обсерваторий было уже около 400.