АСТРОНОМИЯ И АСТРОФИЗИКА Расцвет греческой (эллинистической) цивилизации в пору угасания вавилонской и египетской отмечен крупными изменениями в практической и теоретической астрономии. Греки переняли многие знания и учения предшествовавших цивилизаций, но изменили и систематизировали их в соответствии с новым взглядом на мир. Основанная на философии и космологии Платона и Аристотеля, имеющая теоретической базой геометрию греческих математиков, объединившая множество новых, зачастую более точных данных, астрономия Древней Греции стала развитой наблюдательной и теоретической дисциплиной и приобрела тот вид, который сохранился вплоть до эпохи Возрождения.
Греки развили практические методы астрономии для мореплавания, отраженные в поэмах Гомера 9 и 8 вв. до н.э. (в нескольких местах этих поэм описаны приемы определения месяца и года, ведения календаря и счета времени). Греки поддерживали тесные торговые контакты с соседними странами, и когда у них начался расцвет философии и естествознания (часто именуемый "греческим чудом"), они смогли объединить достижения разных народов.
Открытие прецессии. Около 430 до н.э. было обнаружено, что продолжительность сезонов не одинакова. Для определения дат равноденствий греки отмечали дни, когда Солнце садится в точке запада. Вместо того, чтобы выбирать ближайшую звезду, от которой начинать деление Зодиака на 12 знаков (как это делали вавилоняне), они выбрали точку неба, через которую проходит Солнце в день весеннего равноденствия, пересекая небесный экватор. В то время эта точка находилась в созвездии Овна и поэтому была названа "первой точкой Овна". В течение нескольких столетий никаких видимых изменений не отмечалось, но затем наблюдатели заметили, что эта точка смещается на фоне звезд, и открыли таким образом предварение равноденствия - прецессию. См. также НЕБЕСНАЯ СФЕРА; ЗЕМЛЯ.
Эфирные сферы и круговое движение. Используя греческие и старые вавилонские наблюдения, Евдокс Книдский (ок. 406 - ок. 347 до н.э.) попытался создать геометрическую модель небесных явлений. Он представлял Землю покоящейся в центре, вокруг которого вращается несколько концентрических прозрачных сфер. На каждой из них зафиксирована планета (в число которых тогда включали Солнце и Луну). Некоторые из сфер несли на себе другие сферы с осью, смещенной на некоторый угол. На самой внешней сфере располагались все звезды, поскольку их взаимное расположение никогда не менялось. Каждая из сфер вращалась с постоянной скоростью (важное философское требование): например, каждая звезда совершала оборот за сутки. Подбирая скорости вращения, расположение сфер и углы взаимного наклона их осей, Евдокс мог воспроизводить основные небесные явления. Ему удалось объяснить даже такие сложные и загадочные движения, как обратные петли Марса, Юпитера и Сатурна на фоне звезд и колебания Меркурия и Венеры около Солнца. Позже Аристотель (ок. 384-322 до н.э.) включил эту теорию в свое учение, количество сфер возросло и превысило 50, но попытки Каллиппа (род. ок. 370 до н.э.) и других сделать теорию более точно соответствующей наблюдениям не дали результата. Вскоре от этой теории как от расчетной схемы отказались, но она сохранила важное значение как космологическая модель.
Обобщенная космологическая система Аристотеля, доминировавшая на Западе около 2000 лет, утверждала одни физические принципы для подлунной сферы, а другие - для небесной. Четыре элемента подлунной сферы - земля, вода, воздух и огонь - характеризовались естественным прямолинейным движением либо к занятому Землей центру Вселенной (тяжелые), либо от него (легкие). В отличие от этого эфир, единственный элемент небесной сферы, обладал естественным круговым движением. Все научные теории о поведении вещества - то, что сейчас мы называем физикой, химией и даже геологией, - произошли из аристотелевой системы естественных движений и естественных мест. Согласно Аристотелю, планеты прикреплены к эфирным сферам Евдокса, круговое движение которых следует из их небесной природы.
Гиппарх. Гиппарх с о.Родос (ранее 161 - ок. 126 до н.э.) внес важный вклад в развитие астрономии. Он провел много точных наблюдений и сравнил их с результатами вавилонских и других астрономов. Составив новый каталог положений ярких звезд и сравнив его с предшествовавшими каталогами, он заметил, что эклиптические долготы всех звезд смещаются примерно на градус в столетие, тогда как широты остаются неизменными. Отсюда он заключил, что положение Солнца относительно звезд в моменты равноденствий (и солнцестояний) смещается, или прецессирует, в обратном направлении.
Наиболее важным вкладом Гиппарха стало развитие планетной теории. Тщательно измерив неравенство продолжительности сезонов, он понял, что Солнце перемещается по небу в течение года с переменной скоростью. Поскольку, согласно космологии Платона и Аристотеля, движение Солнца должно быть круговым и равномерным, он заключил, что неравномерность солнечного движения лишь кажущаяся. Расположив Землю чуть в стороне от центра сферы, несущей Солнце, он получил наблюдаемое неравномерное движение светила при истинном равномерном.
Проблему сложного движения Луны Гиппарх разрешил несколько иным путем. Вместо того, чтобы располагать центр лунного движения в центре Земли или чуть в стороне от него, он заставил Луну обращаться по небольшой окружности - эпициклу - центр которой движется вокруг центра Земли. См. также ГИППАРХ.
Птолемей. Греческая геометрическая астрономия достигла кульминации в Александрии в работах Птолемея (ок. 100 - ок. 170). Его сложный геометрический аппарат и математические методы дополнили вычислениями космологию Аристотеля и восторжествовали над конкурирующими методами и системами. Величайшая работа Птолемея Альмагест - это трактат по математическим методам вычисления положений планет на небесной сфере. Опираясь на глубокую традицию греческой геометрии, Птолемей преобразовал космологию Аристотеля в математическую модель Вселенной. Для каждой планеты он разработал свою теорию, состоящую из разнообразных геометрических приемов. Планета, по Птолемею, равномерно обращается вокруг центра эпицикла, который, в свою очередь, движется по кругу деферента, в центре которого (или рядом с ним) находится Земля. Эти движения планет, казавшиеся тогда не связанными друг с другом, позже нашли объяснение как движения с переменной скоростью по эллиптическим орбитам вокруг Солнца под действием его притяжения.
Даже при низкой точности глазомерных измерений 2 в. н.э. простой комбинации эпицикла и деферента было недостаточно. Поэтому Птолемей модифицировал теорию, нарушив этим канон Аристотеля. Во-первых, используя идею Гиппарха, он поместил Землю не в центре деферента. В случае Солнца эксцентрический деферент позволил ему вообще обойтись без эпицикла. Во-вторых, он предположил движение деферента равномерным не по отношению к его центру или даже к центру Земли, а по отношению к воображаемой точке, названной эквантом и расположенной симметрично положению Земли относительно центра деферента. Подбирая размер и наклон этих элементов, периоды обращения и смещение точек эксцентра и экванта, Птолемей мог объяснить наблюдаемое движение планет.
Альмагест Птолемея - объемистый и сложный трактат по астрономии. В нем описаны приборы и методы проведения наблюдений, даны таблицы положения звезд и предвычисленных положений планет, детально объяснены различные теории планет и указано, как пользоваться ими для вычисления положений планет, подробно обсуждаются данные наблюдений и теории предшественников. Альмагест далеко превзошел все предшествующие астрономические трактаты, поэтому большинство из них перестали копировать, и со временем они оказались потеряны, за исключением небольших фрагментов или ссылок. См. также ОБСЕРВАТОРИЯ; ПТОЛЕМЕЙ, КЛАВДИЙ.
Предсказание движений планет имело огромное значение. Во-первых, оно укрепляло веру в рациональное устройство мира. Эта заповедь Аристотеля, объединенная с теологией, воплотилась в "план Творца". На более практическом уровне математическая астрономия позволила рассчитывать календари, предсказывать затмения и, что важно, составлять гороскопы для государственных и личных нужд. Это последнее сохранило свою заметную, хотя и спорную роль даже после распространения на Западе христианства. См. также АСТРОЛОГИЯ; ЗАТМЕНИЯ.