I. Видимое движение светил

 

Слово «астрономия» производится от двух греческих слов: «астрон» – светило и «номос» – закон. Впрочем, вторую половину слова некоторые ученые производят также от греческого слова «немо» – наблюдаю, делю, распределяю. Астрономами назывались люди, которые распределяли звезды по группам (созвездиям) и наблюдали движения звезд и других светил.

Первые астрономические сведения появились в самые ранние эпохи истории человечества и возникли в результате потребностей хозяйственной жизни людей. По мере развития процесса труда и усложнения форм хозяйственной жизни все более и более усиливалась потребность в календаре, т. е. в ориентировке во времени. Эта потребность могла быть удовлетворена только на основе правильных и регулярных наблюдений небесных светил, поэтому астрономия является самой старой наукой. Фридрих Энгельс, рассматривая последовательное историческое развитие отдельных отраслей естествознания, указывает: «Сперва астрономия – уже из‑за времен года абсолютно необходима для пастушеских и земледельческих народов».¹

Астрономия имела непосредственное отношение к повседневной жизни земледельческих народов, так как земледелие находится в прямой зависимости от явлений природы. Ведь оно повсюду связано с годовым периодом, т. е. с тем обстоятельством, что сев и жатва неизменно повторяются в одно и то же время года. Конечно, земледельцам было крайне необходимо уметь предсказывать начало того или иного времени года, и следовательно они должны были научиться измерять время определенными, раз навсегда установленными промежутками. Но народы, занимавшиеся земледелием, в конце концов должны были заметить, что движение небесных тел периодично и что, стало быть, упомянутые промежутки времени могут быть установлены только по небесным светилам. Вместе с тем они не могли не обнаружить, что времена года зависят от положения Солнца и что о смене времен года можно судить по некоторым звездам.

Неудивительно поэтому, что египетские пирамиды и храмы разных древних народов были построены как раз по линии с востока на запад, с отклонением часто не более, чем в 1°, ряд «чудес», производившихся жрецами, объясняется таким расположением храма. Например, в определенный момент, к изумлению верующих, Солнце посылало свои ослепительные лучи через потайное отверстие в темную глубину храма. Это указывает на то, что у жрецов были доволно глубокие астрономические знания, связанные с календарем.

Развитие астрономии началось в речных долинах Месопотамии, Египта и Китая, где необходимость коллективных работ по регулированию. орошения привела к созданию крупных городских поселений. Например, земледелие в долине реки Нила, где расселились египтяне, властно требовало создания календаря, по которому можно было правильно ориентироваться в периодических разливах реки, оставлявших на берегах большое количество плодородного ила. Необходимо было знать, когда разольется река, когда вода спадет и т. д. Тщательное наблюдение за небесными светилами в Египте привело к открытию, что разливы Нила наступают вслед за тем, как звезда Сотис – в современном обозначении Сириус – восходит в лучах утренней зари.

Наблюдения небесных тел, делавшиеся с целью создания календаря, занимали большое место в деятельности египетских жрецов, старавшихся удержать свою власть над темными массами. Свои астрономические знания они тщательно скрывали, храня их как профессиональную тайну, чрезвычайно важную для сельского хозяйства и всей общественной жизни.

Вот почему Маркс, упомянув в первом томе «Капитала» о регулировании воды в Египте, приводит замечание одного ученого: «Солнцестояние есть тот момент в году, когда начинается разлитие Нила, его египтяне должны были наблюдать с особым вниманием… Им важно было определить период года, чтобы регулировать свои сельскохозяйственные мероприятия. Они должны были поэтому искать на небе знака, указывающего на его возвращение».

 

 

Фиг. 3. Древнейшая обсерватория. Вавилонский ступенчатый храм, с вершины которого халдейские жрецы наблюдали небо.

 

И Маркс приходит к выводу, что «необходимость вычислять периоды разлития Нила создала египетскую астрономию, а вместе с тем господство касты жрецов, как руководителей сельского хозяйства».[3]

Другой важной причиной, толкавшей людей к изучению астрономии, являлась необходимость ориентироваться в пространстве, когда для торговли приходилось пересекать лишенные дорог пустыни, степи и моря. Арабы, двигаясь со своими караванами по раскаленным пескам, и финикийцы и греки, пересекая Средиземное море, смотрели на звезды, чтобы сохранить направление или определить свое положение в пространстве. Таким образом, возникновение торговых сношений и мореходства требовало не только правильного счета времени, но к хорошего знания звездного неба. В этом астрономия получила еще один стимул для своего развития.

Пока мореходство ограничивалось плаванием вдоль берегов, для ориентировки, определения положения корабля на море не требовалось никаких астрономических познаний. Но когда колонии отдельных народов начали раскидываться все шире и кораблям приходилось совершать путешествия вдали от берегов, без астрономии уже нельзя было обойтись. Чтобы ночью не сбиться с пути, рулевой должен был знать положение полюса, вокруг которого вращается весь небесный свод, а также расположение звезд и их точки восхода и захода.

Словом, не подлежит сомнению, что астрономия порождена потребностями хозяйственной жизни, и поэтому пер вые более или менее регулярные наблюдения небесных светил были тесно связаны с практическими интересами человеческого общества.

Посмотрим теперь, что удалось узнать древним астрономам о небесных светилах и их движении.

С давних пор было замечено, что дневной путь, описываемый Солнцем на небе, не всегда одинаков, что элементы этого пути подвержены ряду изменений. Меняются точки горизонта, где дневное светило восходит на востоке и заходит на западе, меняется и высота его на южном небе в полдень. Различна продолжительность дня – время, протекающее от восхода до заката. Благодаря изменению положения Солнца на небосводе происходит смена времен года, возвращающихся через промежуток времени, называемый г о д о м.

Луна, являющаяся наиболее заметным после Солнца небесным светилом, видна в разных фазах. В результате наблюдений, уже в незапамятные времена было установлено, что существует связь между фазой этого светила и его положением на небе относительно Солнца. Оказалось, что после одной – двух ночей, когда Луна не видна на небе, она появляется на фоне вечерней зари в виде узкого серпа, обращенного выпуклой’стороной к Солнцу, только что зашедшему за горизонт. В это время Луна закатывается вскоре после дневного светила, но с каждым днем она отступает все дальше и дальше от Солнца и заходит все позже и позже, и при этом серп все более расширяется. В конце недели Луна принимает форму полукруга, а еще через семь дней этот полукруг превращается в полный круг, причем в это время Луна стоит почти прямо напротив Солнца.

Затем это изменение лунных фаз повторяется в обратном порядке: Луна начинает приближаться к Солнцу с противоположной стороны. Луна снова становится полукругом, затем серпом, попрежнему обращенным выпуклой стороной в ту сторону неба, где находится Солнце (но теперь уже не направо, а налево). Этот серп бывает тогда виден по утрам перед восходом Солнца и, постепенно суживаясь, совсем исчезает в лучах утренней зари на один – два дня. Потом показывается «новая» Луна, и смена фаз повторяется снова в течение так называемого лунного месяца, равного 29,5 суток.

Наблюдения показывают, что почти все звезды не меняют своего взаимного расположения. Поэтому уже первые наблюдатели группировали более яркие звезды в разнообразные созвездия. Слабые же звезды, расположенные близко от ярких, причислялись к группе ярких. Таким образом все небо было разделено на определенные участки, созвездия, и древнейшие наблюдатели всячески старались находить в них сходство с теми или иными предметами, животными и т. д.

Например, семь ярких звезд Большой Медведицы настолько бросаются нам в глаза, что как бы напрашиваются на то, чтобы соединить их в созвездие, – сходство этих и менее ярких звезд с фигурой медведя весьма отдаленное. Можно поэтому допустить, что сначала изобреталась какая‑ нибудь фантастическая фигура, а затем уже вы – бирались звезды для заполнения ее контуров. Несмотря на это, чрезвычайно замечательно то, что фигуры многих созвездий оказались приблизительно сходными не только у целого ряда азиатских и европейских народов, но даже у древнеамериканских народов, не связанных тогда с народами так называемого старого света. Общепринятые в настоящее время фигуры и названия созвездий (за исключением некоторых, преимущественно южных, присоединенных в современную эпоху) перешли к нам от древних греков, которые, вероятно, сами позаимствовали их у египтян и азиатских народов.

Вследствие неизменности взаимного расположения звезд уже древнейшим внимательным наблюдателям неба удалось заметить, что звезды, подобно Солнцу и Луне, изменяют свое положение над горизонтом, передвигаясь по небосклону с востока на запад. Одни из них восходят и заходят, т. е. те звезды, которые находятся в восточной части горизонта, подымаются вверх, а те звезды, которые находятся на западе, спускаются вниз, закатываются за горизонт. Другие же звезды, хотя и участвуют в этом движении, ни когда не восходят и не заходят, но описывают круги вокруг некоторой неподвижной точки на небе, которая называется небесным полюсом. Нам кажется, будто весь небосвод со всеми «прикрепленными» к нему светилами равномерно вращается вокруг воображаемой оси, которая проходит через наблюдателя и через небесный полюс. Время, в течение которого совершается один поворот небесного свода вокруг нас, т. е. время между двумя восходами какой‑нибудь звезды, равно 23 час. 56 мин., т. е. немного короче солнечных суток; это время названо звездными сутками.

 

 

Фиг. 4. Фотографический снимок, показывающий видимое суточное движение звезд вокруг точки, находящейся около полярной звезды. Толщина черты соответствует величине яркости звезды.

 

Внимательно присматриваясь к тому, что делается на небе, нетрудно заметить, что Луна не находится все время в одном и том же созвездии, но что она безостановочно передвигается на фоне звездного неба от одного созвездия к соседнему. Передвигается она от запада к востоку, причем за 27.3 суток делает полный круг, проходящий через определенные созвездия.

Замечательно то, что и дневное светило не находится все время в одном и том же месте среди звезд. Подобно Луне оно всегда передвигается с запада на восток, но только гораздо медленнее: полный круг на небе оно совершает лишь в течение года. Обнаружить это было нелегко, ибо мы не можем видеть тех звезд, которые находятся над горизонтом вместе с Солнцем, т. е. утром, днем и вечером, когда солнце заходит. Видны лишь те созвездия, которые находятся над горизонтом данного места ночью, т. е. когда Солнца не видно. Но это не важно, ибо те звезды, которые близ полуночи видны на северной стороне неба, находятся как раз над Солнцем или же в непосредственной от него близости. А еще в глубокой древности было замечено, что вид неба меняется из ночи в ночь и что вследствие этого в разные месяцы года на севере в полночь видны разные созвездия. Отсюда нельзя было не притти к заключению, что Солнце в разное время года находится в различных созвездиях, что оно в течение года перемещается на фоне звездного неба, переходя от одного созвездия в другое.

Сегодня, например, Солнце находится близ какой‑нибудь звезды; завтра и в следующие дни оно как будто все более и более удаляется от нее к востоку. Солнце кажется «идущим» всегда в одном и том же направлении, которое называется прямым, от запада к востоку, и противоположно направлению суточного'движения Солнца и всех других небесных светил. При этом, совершив в течение года в небе полный круг (он был назван «эклиптико й»), оно в конце концов снова возвращается к первоначальному положению.

Итак, звезды в целом сохраняют неизменным свое взаимное расположение на небосводе, а положение Луны и Солнца изменяется. Так как Солнце и Луна являются главнейшими небесными светилами, то полоса («пояс») звезд, через которые проходят эти светила, получила особое значение. Ее разделили на 12 созвездий, и эти созвездия были

2 Системы мира 17

названы зодиакальными, потому что все они, за исключением одного (Весы), носят названия живых существ (греческое «зоон» – животное). Таким образом каждое из этих 12 созвездий Солнце проходит в. течение месяца; положение Солнца всегда можно приблизительно определить указанием на зодиакальное созвездие («знак зодиака»), в котором оно находится.

По восходу этих созвездий египтяне распределяли свои сельскохозяйственные работы; об этом в 1?яде случаев свидетельствуют названия, которые носят эти созвездия. Появление на небе созвездия Рака служило указанием на то, что Солнце, как рак, начинает «пятиться назад», что после наибольшего дня (22 июня) день укорачивается. Созвездие Льва отмечало наступление жаркого месяца июля, а появление созвездия Девы говорило об уборке хлеба в августе, которое производится при участии женщин. Взвешивание и определение урожая происходило при появлении созвездия Весов, которое указывает на осеннее равноденствие (23 сентября). Созвездие Скорпиона (в октябре) предостерегало от укусов скорпионов, а появление созвездия Стрельца (в ноябре) указывало на необходимость отправляться на охоту за зверем. Созвездие Водолея отмечало предстоящее вскрытие рек, а ожидаемый улов рыбы отмечался появлением созвездия Рыб.

С течением времени эти созвездия получили сокращенные обозначения, которые называются «знаками зодиака» и которые считались священными. Но необходимо иметь в виду, что знаки, которыми первоначально отмечались различные периоды земледельческих работ, уже более не совпадают по времени с соответствующими созвездиями, ибо вследствие явления, называемого прецессией или «предварением равноденствия», созвездия в течение тысячелетий изменили свое положение на небосводе.

Уже в древнейшие времена было замечено, что в зодиакальных созвездиях существует пять особенных светил, постоянно меняющих свое положение на небе. Эти светила греки назвали «планетами» или странствующими, блуждающими звездами (от «планао» – блуждаю), в отличие от остальных, так называемых неподвижных звезд. По внешнему виду планеты похожи на наиболее яркие звезды, но в отличие от звезд они, независимо друг от друга, переходят от одного зодиакального созвездия в соседнее. Из них одни (Меркурий и Венера) бывают всегда на небе близко от Солнца и не отходят в далекие от Солнца созвездия; другие же (Марс, Юпитер и Сатурн) могут быть и в одном созвездии с Солнцем, но могут отходить от него даже и в противоположную сторону небосвода. Особенно замечательно то, что планеты движутся по запу – тайным, крайне сложным путям, то опережая звезды, то отставая от них, а иногда даже останавливаясь неподвижно или же на некоторое время совершенно исчезая.

В то время как Солнце и. Луна постоянно движутся среди звезд с запада на восток, движение планет иногда бывает прямым – с запада на восток, а иногда и обратным (попятным, ретроградным), с востока на запад. При этом, когда планеты меняют направление своего движения, они находятся в стоянии, т. е. останавливаются среди звезд (хотя полной остановки не происходит, бывает дишь очень медленное, малозаметное движение). Стало быть, следя за какой‑нибудь планетой, идущей среди звезд к востоку, мы заметим, что с течением времени она начнет замедлять свое движение, пока не «остановится», а затем начнет двигаться с постепенно возрастающей скоростью в противоположном направлении – к западу. Через некоторое время ее попятное движение замедлится и совсем прекратится, после чего планета снова пойдет на восток, сначала медленно, затем быстрее, пока не вернется в прежние условия и не повторит всех прежних перемен. Следовательно, если бы планеты, перемещаясь между звездами, оставляли после себя след, то след этот представлял бы собой неправильную кривую линию с более или менее значительными заворотами или «узлами» («петлями»).

 

 

Фиг. 5. Видимое движение планеты Марс среди звезд в 1935 г. Римские цифры отмечают место, где планета находилась на первое число месяца.

 

Открытие пяти планет, ничем не отличающихся по своему внешнему виду от неподвижных звезд, не оставляет сомнения в том, что древним народам хорошо было знакомо звездное небо. По сравнению с народами средней Европы, южные народы были гораздо ближе знакомы со звездным небом, потому что на юге воздух прозрачнее, ночи чернее и чище, и звезды ярче. В наших широтах, где так часто не видно неба из‑за облаков и туманов, астрономия никогда бы не сделала таких успехов, как в странах, лежащих на берегах Евфрата, Нила, Средиземного моря и т. д. Недаром Коперник писал: «Древние жили под ясным небом, так как Нил, согласно их сообщениям, никогда не дает таких туманов, как наша Висла. Природа отказывает нам, живущим в суровом климате, в таком удобстве; воздух редко бывает спокоен, и кроме того, в виду значительного наклона небесной сферы, нам редко представляется возможность наблюдать Меркурий».

Без близкого знакомства с небом совершенно невозможно было выбрать среди хаоса звезд именно те немногие, которые обладают собственным движением. При этом уже древние наблюдатели должны были заметить, что попятные движения планет продолжаются сравнительно короткое время, так что в общем эти светила все же движутся поступательно, вперед (с запада на восток) относительно неподвижных звезд. Они описывают весь небесный свод в периоды, различные для каждой планеты, причем период полного обращения – это промежуток времени между двумя последовательными возвращениями планеты к одной и той же неподвижной звезде.

Из недавно прочитанных клинописных таблиц видно, что уже в V столетии до хр. эры вавилонским астрономам были хорошо известны периоды обращения даже медленно движущихся планет Юпитера и Сатурна. На самом же деле открытие этих периодов было сделано гораздо раньше, причем это требовало значительных усилий. Если принять во внимание, что, например, период Сатурна охватывает почти целую человеческую жизнь, то станет ясным, что лишь столетние неустанные наблюдения привели вавилонян к знанию этих периодов. Все пять планет были известны вавилонянам, вероятно, еще за 20 веков до хр. эры.

Регулярное и внимательное наблюдение этих светил и послужило главным фундаментом для развития астрономических знаний. В течение многих столетий древнейшие астрономы (жрецы), наблюдая положение этих странствующих звезд на небосводе, не смогли определить периодов обращения планет, так как они не имели правильного и непрерывного счета лет. Но когда такой счет был введен (вероятно, около 800 лет до хр. эры), удалось довольно скоро определить периоды обращения планет, т. е. обнаружить закономерность, правильную пов‑ 20

торяемость в том, что раньше казалось случайным, неправильным. Наблюдения планет были бесполезны для главного занятия древнейших астрономов – составления календаря. Но зато они были важны (вместе с зодиакальными созвездиями) для древней лженауки – астрологии, которая уверяла, что планеты оказывают предрешающее влияние на судьбы людей и другие земные события.

Такие явления, как затмения Солнца и Луйн, привлекали особенное внимание древних наблюдателей, которые з конце концов подметили, что эти небесные явления повторяются через определенные промежутки времени. Сперва было замечено, что лунные затмения происходят только в полнолуние, а солнечные – в новолуние, а затем обратили внимание на то, что не при каждом полнолунии имеет место лунное затмение, так же как не при каждом новолунии – солнечное. Отсюда возникло стремление определить промежуток времени между двумя последовательными затмениями, и путем внимательных и длительных наблюдений и старательных записей был, наконец, установлен период в 18 лет 11 дней, т. е. в 223 оборота Луны, по истечении которого все затмения повторялись в прежней последовательности.

Вавилонские астрономы знали об этом периоде, называемом Сарос, уже в древнейшие времена, и, пользуясь им, могли довольно точно предсказывать наступление затмений (главным образом лунных). Надписи, найденные при раскопках, показывают, что в Вавилоне главный астроном, и вместе с тем астролог, регулярно являлся к царю и сообщал о небесных явлениях. Например, на одной глиняной таблице написано: «Основателю зданий царю, своему господину, его покорный слуга Набадин, великий астролог Ниневии шлет привет. Пусть небо и Меро‑ дах (планета Юпитер) будут благосклонны к основателю зданий, царю и моему повелителю. В 15–й день сего месяца Луна была в затмении. Мы наблюдали вступление Луны в лунный узел».

Еще более интересен документ, посланный ассирийскому царю Ассурбанипалу (668–626 до хр. э.) его астрологом Абиль – Истаром. Начало этого послания гласит: «Царю, моему повелителю, от твоего слуги Абиль – Истара. Да будет мир моему царю, моему повелителю; да будет милость неба и Мардука моему царю, моему повелителю. Да даруют великие боги долгие годы, здравие тела и радость сердца царю, моему повелителю. В 27–й день исчезла Луна. В 28–й, 29–й и 30–й день мы ожидали солнечное затмение. Но Солнце не вступило в затмение. В первый день Луна наблюдалась в денные часы».

Из этого послания видно, что астрономические сведения халдеев стояли настолько высоко, что они могли вычислять затмения со значительной точностью (счет дням месяца они вели от новолуния, т. е. первым днем месяца был день после новолуния). Случилось, что их определение оказалось неточным: они ожидали солнечное затмение (которое должно наступать лишь при новолунии), но оно не произошло, о чем они и довели до сведения царя.

Сарос был давно известен и китайцам: уже за несколько тысячелетий до нашего летосчисления предсказание затмений в Китае было довольно точным. Назначаемые для этой цели придворные астрономы подвергались наказанию, если такое событие наступало без предсказания. В китайской книге «Llly – кинг» сообщается о солнечном затмении, имевшем место в 2137 г. до хр. эры, не предсказанном придворными астрономами, вследствие чего вся страна пришла в смятение. В китайских государственных летописях об этом случае повествуется так: «Астрономы Хи и Хо забыли всякую добродетель, они предались непомерному пьянству, забросили свою должность и оказались ниже своего высокого звания. Они впервые нарушили годовое вычисление небесных светил, и в последний месяц осени, в первый день месяца, Солнце и Луна, вопреки ожиданиям, встретились в (созвездии) «Фанг». Слепым поведал о том барабан, бережливые люди были исполнены смятением, простой народ бежал. Хи и Хо, занимая свои должности, не слышали и не знали ничего».

Ужас перед неожиданно наступившим затмением, очевидно, был очень велик в Китае, и оба астронома поплатились за это жизнью. Однако, нельзя было обвинять их в нерадивости, так как предсказание солнечного затмения для какого‑либо определенного места – дело далеко не простое, а в то время оно было сопряжено с большими трудностями. Современная астрономия сумела, конечно, углубиться в эти далекие времена и вычислить, как обстоя ло дело с этим замечательным затмением. Точнейшее исследование сделал Оппольцер, который нашел, что для города Нган – йи, резиденции царствовавшей в то время в Китае династии Хиа, затмение произошло 22 октября 2137 г. до хр. эры. Оно началось через 19 мин. после восхода Солнца; наибольшей фазы затмение достигло в 7 час. 37 мин. утра, причем Луной было закрыто около 0.85 солнечного диска