Астрономия

Содержание раздела

Как развивалась наука о Вселенной

Астрономия в древности

Астрономия - древнейшая наука. Она возникла, как указывал один из великих основоположников научного коммунизма - Фридрих Энгельс, в связи с практическими потребностями людей.

Основными занятиями многих народов в древности были скотоводство и земледелие. В Египте, Вавилонии, Индии и других государствах земледелие и скотоводство регулировались такими сезонными явлениями природы, как разливы больших рек, наступление периода дождей, смена теплой и холодной погоды и т. д. Люди знали, что смена дня и ночи обусловлена восходом и заходом Солнца.

Давние наблюдения неба привели также и к открытию связи между сменой времен года и такими небесными явлениями, как изменение полуденной высоты Солнца в течение года, появление в одно и то же время года на небе с наступлением темноты одних и тех же ярких звезд.

Таким образом, еще в глубокой древности были заложены основы календаря - системы счета времени, где основными единицами стали сутки (смена дня и ночи), месяц (промежуток между двумя новолуниями) и год (время видимого полного оборота Солнца по небу среди звезд). Календарь был необходим, чтобы рассчитывать время начала полевых работ. Нужны были наблюдения неба и земных явлений, чтобы время от времени уточнять календарь (см. ст. "Время и календарь"). Такие наблюдения и велись в некоторых странах Древнего Востока.

С течением времени было обнаружено, что кроме Солнца и Луны есть еще пять светил, которые постоянно перемещаются по небу среди звезд. Эти "блуждающие" светила - планеты - впоследствии были названы Меркурием, Венерой, Марсом, Юпитером и Сатурном. Наблюдения позволили также подметить на небе очертания наиболее характерных созвездий и установить периодичность наступления солнечных и лунных затмений.

Наблюдая небесные явления на протяжении тысячелетий, люди не знали вызывающих их причин. Звезды и планеты они видели как светящиеся точки на небе, но об их действительной природе, так же как и о природе Солнца и Луны, им ничего не было известно. Не понимая природы небесных светил, не зная законов развития человеческого общества и истинной природы войн и болезней, люди обожествляли светила, приписывали им влияние на судьбы людей и народов. Так возникла лженаука астрология, пытавшаяся предсказывать судьбы людей по взаимному расположению и движению небесных светил. Подлинная наука давно опровергла выдумки астрологии.

Наука и религия глубоко враждебны друг другу. Наука открывает законы природы и помогает людям на основе этих законов использовать природу в своих интересах. Религия, наоборот, всегда внушала людям чувство беспомощности и страха перед природой. В древности, когда люди не знали законов природы, влияние религии и ее служителей - жрецов - на народ было особенно сильным. Так как жрецы играли большую роль в хозяйственной и политической жизни древневосточных государств, они были заинтересованы в астрономических наблюдениях и широко использовали их; эти наблюдения им были нужны также и для установления дат религиозных праздников.

Однако хозяйственный уклад древних государств с их примитивным земледелием, скотоводством и ремеслом, основанным на ручном труде рабов, не требовал еще сколько-нибудь высокого развития науки и техники. Поэтому астрономические наблюдения, проводившиеся в государствах Древнего Востока -Египте, Вавилонии, Индии, Китае, на протяжении многовековой истории не могли привести к созданию астрономии как науки, способной объяснить устройство Вселенной. И все же астрономы стран Древнего Востока достигли больших успехов в наблюдениях неба, научились предсказывать наступления затмений, следили за движением планет. Астрономические знания, накопленные в Египте и Вавилонии, особенно в VI-V вв. до н. э., заимствовали древние греки.

Первые греческие ученые в это время пытались доказать, что Вселенная существует без участия божественных сил. Греческий философ Фалес из Милета в VI в. до н. э. учил, что все существующее в природе - и Земля и небо - возникло из одного "первоначального" элемента - воды. Другие ученые считали таким "первоначальным" элементом огонь или воздух. В том же веке греческий философ Гераклит Эфесский высказал гениальную мысль, что Вселенная никогда никем не была создана, она всегда была, есть и будет, что в ней нет ничего неизменного - все движется, изменяется, развивается. Эта замечательная мысль Гераклита впоследствии легла в основу подлинной науки, изучающей законы развития природы.

Многие греческие ученые полагали, что Земля -самое крупное тело во Вселенной и находится в ее центре. При этом они вначале считали Землю неподвижным плоским телом, вокруг которого обращаются Солнце, Луна и планеты. Позднее ученые пришли к выводу, что Вселенная и Земля устроены гораздо сложнее, чем это представляется неискушенному наблюдателю. В конце VI в. до н, э. Пифагор впервые высказал предположение, что Земля - тело не плоское, а шарообразное.

Крупным достижением было учение греческих философов Левкиппа и Демокрита. Они утверждали, что все существующее состоит из мельчайших частиц материи - атомов и что все явления природы совершаются без участия богов и других сверхъестественных сил.

Позднее, в IV в. до н. э., с изложением своих взглядов на устройство Вселенной выступил Аристотель -величайший из ученых и философов Древней Греции. Сочинения Аристотеля охватывают все области знаний того времени: физику, естествознание, историю и др. Интересовался Аристотель также формой Земли и ее положением во Вселенной. Аристотель считал, что Земля и все небесные тела шарообразны. Шарообразность Луны он доказал, изучая ее фазы, а шарообразность Земли объяснял характером лунных затмений. На диске Луны край земной тени всегда круглый, а это может быть только при условии шарообразности Земли.

Аристотель считал Землю центром Вселенной, крупнейшим ее телом, вокруг которого обращаются все небесные тела. Вселенная, по мнению Аристотеля, имеет конечные размеры - ее как бы замыкает сфера звезд.

Благодаря высокому научному авторитету Аристотеля его учение на много веков закрепило ложное мнение, что Земля - неподвижный центр Вселенной. Это мнение разделяли многие греческие ученые и позднее. В дальнейшем его как непреложную истину приняла христианская церковь: в Библии Земля тоже считалась неподвижной.

Впоследствии, уже в XVIII в., великий русский ученый М. В. Ломоносов, всю жизнь боровшийся за торжество науки над суеверием, оглядываясь на прошлые века, писал, что в течение многих веков "идолопоклонническое суеверие держало астрономическую Землю в своих челюстях, не давая ей двигаться".

Однако и в Греции после Аристотеля некоторые ученые высказывали смелые и правильные догадки об устройстве Вселенной. Живший в III в. до н. э. Аристарх Самосский считал, что Земля обращается вокруг Солнца. Расстояние до Солнца он определил в 600 диаметров Земли. На самом деле это расстояние в 20 раз меньше действительного, но по тому времени и оно казалось невообразимо огромным. Однако это расстояние Аристарх считал ничтожным по сравнению с расстоянием от Земли до звезд. Эти гениальные мысли Аристарха, через много веков подтвержденные открытием Николая Коперника, не были поняты современниками. Аристарха обвинили в безбожии и осудили на изгнание, а его правильные догадки были забыты.

В конце IV в. до н. э. после походов и завоеваний Александра Македонского греческая культура проникла во все страны Ближнего Востока. Основанный в Египте город Александрия стал крупнейшим культурным центром. В Александрийской академии, объединявшей ученых того времени, в течение нескольких веков велись астрономические наблюдения уже при помощи угломерных инструментов. Александрийские астрономы достигли большой точности в своих наблюдениях и внесли много нового в астрономию. В III в. до н. э. александрийский ученый Эратосфен впервые определил размеры Земли (см. т. I ДЭ, ст. "Как измерили Землю").

Во II в. до н. э. александрийский астроном Гип-парх, используя уже накопленные наблюдения, составил каталог более чем 1000 звезд с довольно точным определением их положения на небе. Гиппарх разделил звезды на 6 групп по их блеску. Звезды с наибольшим блеском он назвал звездами 1-й звездной величины, звезды с несколько меньшим блеском - звездами 2-й величины и т. д. Гиппарх считал, что звезды находятся от нас на одинаковом расстоянии и различие в их блеске зависит от размеров.

В действительности дело обстоит иначе: звезды находятся на различных расстояниях от нас, поэтому звезда огромных размеров, но находящаяся на очень большом расстоянии от нас будет по своему блеску казаться звездой далеко не 1-й величины. Наоборот, звезда 1-й величины может быть по своим размерам весьма скромной, но находиться сравнительно близко от нас. Однако гиппарховы звездные "величины" как обозначение видимого блеска звезд сохранились до нашего времени.

Гиппарх правильно определил размеры Луны и ее расстояние от Земли. Сопоставляя результаты личных, наблюдений и наблюдений своих предшественников, он вычислил продолжительность солнечного года с очень малой ошибкой, не превышающей шести минут.

Гиппарх и другие астрономы его времени уделяли много внимания наблюдениям за движениями планет. Эти движения представлялись им крайне запутанными. В самом деле, направление движения планет по небу как будто периодически меняется - планеты как бы описывают по небу петли. Эта кажущаяся сложность в движении планет вызывается движением Земли вокруг Солнца - ведь мы наблюдаем планеты с Земли, которая сама движется. И когда Земля "догоняет" другую планету, то кажется, что планета как бы останавливается, а потом начинает двигаться назад. Но древние астрономы, считавшие Землю неподвижной, думали, что планеты действительно совершают такие сложные движения вокруг Земли.

Во II в. н. э. александрийский астроном Птолемей выдвинул свою систему мира. Он пытался объяснить устройство Вселенной с учетом видимой сложности движения планет. Считая Землю шарообразной, а размеры ее ничтожными по сравнению с расстоянием до планет и тем более до звезд, Птолемей вслед за Аристотелем утверждал, что Земля - неподвижный центр Вселенной. Так как Птолемей считал Землю центром Вселенной, его система мира была названа геоцентрической (по-гречески "гео" - земля).

Вокруг Земли, по Птолемею, движутся (в порядке удаленности от Земли) Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, звезды. Но если движение Луны, Солнца, звезд правильное круговое, то движение планет гораздо сложнее. Каждая из планет, по мнению Птолемея, движется не вокруг Земли, а вокруг некоторой точки. Точка эта в свою очередь движется по окружности, в центре которой находится Земля. Окружность, описываемую планетой вокруг движущейся точки, Птолемей назвал эпициклом, а окружность, по которой движется точка около Земли, - деферентом.