АСТРОНОМІЯ - М. В. Головко 2018

Частина 3. Космософія

Розділ І. Коротка історія астрономії

ТЕМА 1.1. РОЗВИТОК АСТРОНОМІЧНОЇ НАУКИ В СВІТІ

§ 2. АСТРОНОМІЯ В СТАРОДАВНЬОМУ СВІТІ

На десятки тисяч років у минуле сягає інтерес людини до зоряного неба та до його окремих світил і явищ. Свідченнями цьому є матеріальні пам'ятки, залишені первісною людиною по всіх куточках Землі, - вибиті на камені зображення зоряних фігур (сузір'їв), зарубки на кістках тварин для відліку часу за фазами Місяця, майданчики, облаштовані для астрономічних спостережнь,- найдавніші обсерваторії.

1. Зародження астрономії в ранню добу людства.

Найдавніші докази інтересу людини до неба - малюнки астрономічного змісту, або «солярні знаки», які виявлено серед багатьох наскельних і печерних зображень епохи палеоліту. їх використовували як знаки-обереги і для житла, і для окремої людини. Ця традиція певною мірою зберігається й досі навіть в цивілізованих народів світу. Наявність солярних знаків вказує на те, що первісна людина відчувала водночас і потяг до неба, і свою залежність від нього та його світил. Це відчуття, а згодом й усвідомлення своєї залежності від світобудови, напевне виникло раніше, ніж здогад використати небесні світила як знаки-позначки для обчислення часу й визначення напрямку на місцевості.

Рис. 2.1. Солярні знаки - наскельні й печерні малюнки первісної людини з позначеними на них небесними світилами

Отже, до головних причин, що стимулювали появу астрономії (ч. 1, § 1) відносять життєві потреби й людську допитливість, яка спонукала шукати зв'язки між подіями людського життя і небесними світилами та явищами. Останній мотив призвів до появи астрології (ч. 3, § 12). До життєвих потреб належить орієнтування на місцевості та визначення й лічба часу доби, а згодом укладання календарів.

Найкращими небесними орієнтирами здавна є яскраві зорі (їх досі використовують для цієї мети й називають навігаційними). Оскільки в різні відтинки ночі зорі внаслідок добового обертання небесної сфери перебувають щодо сторін горизонту в різних ділянках неба, то стародавні люди, щоб мати зорі, як орієнтири, мусили знати ці особливості.

Рис. 2.2 Зарубки на бивні мамонта, що позначають фази Місяця

На небесній сфері, принаймні в її північній півкулі, є один майже «абсолютний» орієнтир - зоря, що лежить поблизу північного полюсу світу - Полярна. В сучасну епоху це зоря α Малої Ведмедиці. Але вона не завжди була Полярною. Оскільки внаслідок прецесії вісь обертання Землі рухається по колу з періодом близько 25800 років, то біля полюсу світу в різні відтинки цього періоду бувають різні зорі. Наприклад, упродовж IV - II тис. до н. е. це була зоря Тубан (α Дракона), а через 12000 років Полярною стане Вега (α Ліри).

Найкращими небесними «годинниками», мірилами часу, є Сонце і Місяць. Головні фази Місяця, що змінювалися з періодом близько 7 діб, використовували для визначення проміжків часу вже в епоху палеоліту, задовго до винайдення письма. Згодом, накопичивши спостережні дані, для цієї мети стали використовувати й зорі.

На систематичну астрономічну діяльність людей вказують деякі найстаріші археологічні пам'ятки, появу яких відносять до епохи неоліту. До таких належать мегалітичні споруди з великих кам'яних брил і стовпів, установлених на плоскому великому майданчику. їх вивчення дозволило з'ясувати, що камені розміщені впорядковано. Вони позначають астрономічно значущі напрямки, наприклад,- точки сходу Сонця в дні рівнодення й сонцестояння, а також вказують на видимість Місяця в певні моменти року.

Найвідоміша з таких споруд - Стоунгендж («Висячі камені») у Південній Англії на рівнині Солсбері. Споруда має форму кола з поперечником у 30 м, де по обводу стоять вертикально вкопані в землю тесані кам'яні стовпи, перекриті горизонтальними плитами. Усередині кільця є п'ять вузьких арок з каменю, а за межами головного кільця, встановлено П'ятковий камінь. Якщо дивитися з центра Стоунгенджа, то точно над цим каменем сходить Сонце в день літнього сонцестояння. Камені також вказують на точки сходу й заходу Сонця на горизонті в дні сонцестоянь і рівнодень. Позначено точки сходу й заходу Місяця.

Стоунгендж вважають місячно-сонячною обсерваторією. Схожі майданчики для спостережень небесних світил в окремі особливі дні календарного року виявлено в інших частинах світу, зокрема й на території сучасної України.

Мегалітичні пам'ятки «горизонтної астрономії» (визначає астрономічно значимі точки на горизонті) кромлехи, менгіри, дольмени нині досліджує наука археоастрономія (інколи використовують іншу назву - палеоастрономія).

Рис. 2.3. Стоунгендж - давня (II тис. до н. е.) мегалітична споруда (сучасний вигляд)

У ще віддаленіші тисячоліття сягає астрономічний фольклор, або етноастрономія (ч. 3, § 6, п. 2 і § 14).

2. Астрономія давніх цивілізацій.

З історії відомо кілька давніх цивілізацій, які культивували астрономічні знання. До таких належать Месопотамія, стародавні Єгипет, Китай та Індія, а також цивілізації майя, інків та ацтеків у Центральній Америці.

У Месопотамії з V - IV тис. до н. е. існували міста-держави шумерів, а протягом ІІ тис.- VI ст. до н. е. держава Вавилон. Письмові джерела (глиняні таблички) вказують на те, що шумери виконували регулярні спостереження неба щонайменше з другої половини ІІІ тис. до н. е. Спершу вони фіксували небесні явища і положення світил, але з VII ст. до н. е. стали вивчати рух світил, насамперед Місяця, з допомогою математичних методів. Це дозволило виділити на небі яскраві зорі (Сиріус), сузір'я (Оріон), п'ять планет (1 тис. до н. е.) і дати їм назви, створити місячний календар (ІІ тис. до н. е.), скласти майже повний список затемнень Сонця і Місяця аж від 763 р. до н. е.

Рис. 2.4. Зображення сузір'їв північного неба на накривці давньоєгипетського саркофага

З VII ст. до н. е. у Вавилоні було запроваджено офіційну посаду придворного астронома. Він робив систематичні записи найважливіших змін і явищ на небі. Состереження небесних світил (Сонця, Місяця, планет і яскравих зір), які в Месопотамії сприймали як астральних богів, зводилося до виявлення прикмет і закономірностей для практичного використання, а фактично астрологічних завбачень, у житті держави.

Від астрономії в Месопотамії наука успадкувала поділ кола на 360 градусів, Зодіак з 12 сузір'їв та елементи екліптичної системи координат.

У Стародавньому Єгипті в епоху Середнього Царства (бл. 2050-1700) існував поділ зоряного неба на 36 сузір'їв. До нашого часу збереглися деякі їх зображення (рис. 2.4).

Головним стимулом інтересу до небесних явищ в Стародавньому Єгипті були потреби хліборобів, які залежали від розливів Нілу. Зв'язок періодичності розливів річки з полуденною висотою Сонця помітили в Єгипті давно, не даремно йому вклонялися як головному богу Ра.

У ІІІ тис. до н. е. початок розливу Нілу збігався з першим ранковим, геліак- тичним, сходом Сиріуса (геліактичний схід, перша у році поява зорі перед сходом Сонця після періоду невидимості). На підставі цього було укладено календар, рік якого відповідав відтинку часу між двома послідовними ге- ліактичними сходами Сиріуса. У Стародавньому Єгипті створили також сонячний календар, в основі якого був тропічний рік. Для вимірювання часу використовували сонячні й водяні годинники, а кутомірні прилади - для спостережень зір у кульмінаціях.

Як і в Месопотамії, в Стародавньому Єгипті добу ділили на 24 години. Але ще з другої половини ІІІ тис. до н. е. користувалися десятковою системою лічби.

Астрономія в Стародавньому Китаї має дуже давнє коріння. Є свідчення, що наприкінці ІІІ тис. - початку ІІ тис. до н. е. при дворі імператора існували дві офіційні посади астрономів. Досі збереглися залишки гномона, побудованого в VII ст. до н. е. в астрономічній обсерваторії, заснованій в 1100 р. до н. е.

На межі ІІ - І тис. до н. е. китайські астрономи розділили частину неба, де рухалися Сонце, Місяць і планети, на 28 ділянок-сузір'їв. Значно пізніше астроном Чжан Хен (78-139) виділив на всьому зоряному небі 124 сузір'я Крім цього, існував поділ на чотири «сезонних» ділянки по три сузір'я в кожному.

На підставі астрономічних спостережень у Стародавньому Китаї створили різні календарні системи, уклали каталоги зір, з'ясували тривалість тропічного року. Китайські астрономи першими зареєстрували плями на Сонці, відкрили 19-річний місячно-сонячний цикл (відомий в астрономії як цикл Метона). Для потреб астрономічних спостережень використовували сонячний і водяний годинники, глобус, компас, армілярну сферу. Останні два інструменти винайдено в Китаї.

За рухами планет, а також появою комет (найперша зафіксована поява комети - 1058/1057 рр. до н.е.- є першим в історії спостереженням комети Галлея), спалахами нових зір (від 532 р до н. е.), метеорами й болідами спостерігали, головно, з метою астрологічних завбачень. Цього вимагали від придворних астрономів.

Як і в інших районах Стародавнього Світу, в Індії жерці регулярно спостерігали небесні світила, найперше Сонце і Місяць. Результати цих спостережень дозволили створити місячний і сонячний календарі. Здавна було виділено

ту частину зоряного неба, по якій здійснював рух Місяць. її поділили на 28 ділянок - «стоянок» Місяця. Про це йдеться в «Рігведі» - стародавньому зібранні релігійних міфів, створених не пізніше першої половини І тис. до н. е.

Цивілізація індіанців майя існувала протягом II - X ст. н. е. в південній частині Мексики (півострів Юкатан і штат Чіапас) і на території нинішніх Гватемали, Гондураса та Беліза. Це були міста-держави, іноді досить ізольовані одне від одного непрохідними тропічними лісами, здебільшого зруйновані в кінці IX ст. н. е. У XVI ст. культуру майя знищили іспанські колонізатори, які, викорінюючи місцеву релігію, спалили практично всі рукописи, що містили знання й історію цього народу.

Коли в XIX ст. почали відкривати руїни міст майя, то виявали залишки великих храмів-обсерваторій. Одна з таких - обсерваторія «Караколь» - була серед руїн міста Чичен-Іца на півночі Юкатана, заснованого в VIII ст.

Рис. 2.5. Залишки обсерваторії «Караколь» у стародавньому місті Чичен-Іца народу майя

Народи майя, інки й ацтеки обожнювали Сонце і Місяць, слідкували за небесними та погодними явищами. Майя, наприклад, виділили в тій частині зоряного неба, по якій упродовж року рухалося Сонце, 13 сузір'їв - Зодіак - і дали їм назви.

Рис. 2.6. Кам'яний календар ацтеків - Сонячний камінь

Для астрономічних спостережень жерці використовували майданчики, облаштовані на плоских вершинах східчастих пірамід заввишки в десятки метрів. Особливу увагу приділяли затемненням Сонця і Місяця, а також рухам планет, бо вважали, що всі ці події мають великий вплив як на життя і справи окремих людей, так і держави загалом.

Регулярні спостереження дозволили астрономам народу майя доволі точно визначити синодичні періоди всіх відомих планет, а також укласти календар, в основі якого лежав сонячний тропічний рік. Майя знали про розбіжність свого календарного року з істинним сонячним і, щоб усунути похибку, вводили систему вставок. Завдяки цьому тривалість року в календарі майя була на 20 секунд меншою за тривалість тропічного року.

Досі залишається загадкою те, чому майя використовували в системі лічби років періоди, що охоплюють величезні проміжки часу, наприклад, 64 000 000 років.

З 1885 р. в Національному музеї Мексики в Мехіко виставлено кам'яний календар ацтеків (Сонячний камінь). Висічений у формі круга з базальтового моноліту, масою у 25 т і з діаметром понад 3,5 м, він є унікальною пам'яткою астрономічної культури стародавніх мешканців Мексики.

3. Астрономія у Стародавній Греції.

Розвиток науки в Стародавній Греції почався тоді, коли цивілізації Єгипту й Вавилону вже перебували на спаді. Хоча історія Греції почалася за тисячоліття до цього, попередні свідчення про стан астрономії не збереглися.

Грецька наука мала дві особливості: по-перше, вона була світською (її практикували вільні громадяни), а по-друге, відбувся перехід від споглядання явищ природи і їх наївно-реалістичного тлумачення до спроб наукового пояснення, заснованого на вивченні явищ і пошуках їхніх справжніх причин. Саме у Стародавній Греції астрономія вийшла на новий етап розвитку - етап теоретичних узагальнень результатів спостережень. Це відбулося на основі геометричних знань, запозичених з Єгипту, де геометрія досягла високого рівня.

Одним із перших грецьких астрономів був Фалес (бл. 625-550 рр. до н. е.). Вважають, що він передбачив сонячне затемнення 585 р. до н. е., а також уявляв Землю у вигляді плоского тіла, оточеного водою.

Накопичені до першої половини IV ст. до н. е. знання дозволили грецьким ученим пояснити закономірності видимого руху Сонця, Місяця і планет. їх тлумачили як прояв справжнього руху цих тіл у просторі. Ці закономірності помітили ще спостерігачі в Месопотамії, але вони не змогли створити математичну теорію, що пояснювала спостережувані особливості рухів небесних тіл.

Теорію руху Сонця, Місяця, планет і зір навколо нерухомої Землі висунув Евдокс Кнідський (бл. 410-355 до н. е.). В її основі лежало припущення, що небесні тіла можуть рухатися тільки по колу, хоча тоді вже було відомо - видимі рухи цих світил складніші.

Щоб пояснити видимий рух світил, Евдокс припустив, що, наприклад, рух Сонця регулюють три сфери, центри яких лежать у центрі Землі. Осі цих сфер мають різний кут нахилу одна відносно одної. Одна сфера забезпечує добовий рух Сонця, друга - річний, третя - малі рухи, що зумовлюють прискорення й уповільнення руху Сонця по небу.

Для пояснення руху Місяця також знадобилося три сфери, а для кожної з відомих тоді п'яти планет - чотири. Найпростіше було із зорями: вони не змінюють своїх взаємних положень на небі, а їх добове обертання навколо Землі сприймали як спільний, нічим не спотворений, рух. Зорі, згідно з уявленнями Евдокса, лежать на одній сфері, тому всі вони перебувають на однаковій відстані від Землі, причому далі, ніж інші небесні тіла. Сфера зір ніби замикає Всесвіт.

Філософ і вчений-енциклопедист Арістотель (384-322 до н. е.) звів усі відомі на його час природничі знання в систему, що була непорушною протягом багатьох століть. Він уперше розглянув питання про форму Землі та небесних тіл на підставі спостережних даних. Раз під час місячних затемнень тінь Землі на диску Місяця має круглу форму, то Земля та інші небесні тіла мусять мати кулясту форму. Водночас нерухому у просторі Землю Арістотель вважав центром Всесвіту. Сонце і Місяць в його системі світу - найближчі до Землі небесні тіла, а планети лежать на великих відстанях. Скінченний Всесвіт обмежувала сфера зір, удев'ятеро віддаленіша від Землі, ніж Сонце, а всі тіла всередині неї, неминуче тяжіли до Землі.

Центральне положення Землі у Всесвіті та її нерухомість у просторі Арістотель пояснював двома спостережними фактами: видимим добовим рухом зір та відсутністю змін у положенні зір на небесній сфері (якби Земля рухалась у просторі, то спостерігач, який рухається разом із Землею, мав би спостерігати такі зміни). Ці факти не лише в добу Арістотеля, а й пізніше, протягом майже 2000 років, були серйозним аргументом на користь нерухомої Землі та її центрального положення у Всесвіті.

Після розпаду величезної імперії (друга половина IV ст. до н. е.), створеної Олександром Македонським, на Близькому й Середньому Сході виникли нові держави, де неабиякий вплив мала грецька культура. Почалася епоха еллінізму, в яку грецька (елліністична) культура тісно взаємодіяла з культурами народів Індії та Середньої Азії.

Столицею елліністичного Єгипту стало місто Александрія, де виник найвизначніший в античному світі науковий центр - Александрійська бібліотека з музеєм та обсерваторією. Тут у III ст. до н. е. почали регулярно визначати положення зір шляхом вимірювання їх кутових відстаней від деяких визначальних точок небесної сфери. Цю роботу розпочали астрономи Аристилл і Тимохарис, а продовжили наступні покоління александрійських учених. Важливе досягнення - визначення розмірів земної кулі александрійським ученим Ератосфеном (бл. 275-195).

У першій половині ІІІ ст. до н. е. Аристарх Самоський висловив ідею про рух Землі навколо Сонця. Такої думки він дійшов, можливо, після того, як визначив відстань від Землі до Сонця в одиницях відстані Місяця. Хоча значення відстані, отримане Аристархом, і було в 20 разів меншим від справжнього, воно вказувало на те, що діаметр Сонця в 6-7 разів більший, ніж діаметр Землі. Тобто Сонце є більшим, ніж Земля, тілом у Всесвіті, а тому природно було вважати, що саме воно міститься в його в центрі.

Найвищого розвитку спостережна астрономія в Александрії досягла в II ст. до н. е. завдяки працям видатного стародавнього астронома Гіппарха. На підставі багаторічних спостережень александрійських астрономів він уклав зоряний каталог, в якому розділив видимий блиск зір на шість величин (тоді їх сприймали буквально, як справжні розміри зір). Гіппарх визначив з великою точністю тривалість тропічного року, відстань від Землі до Місяця та його розміри. З порівняння виміряних ним довгот зір з довготами тих же зір, але визначеними на 150 років раніше александрійськими астрономами, він відкрив явище прецесії.

На підставі припущення, що центр Землі не збігається з центром орбіти Сонця, Гіппарх пояснив помічену попередниками нерівномірність руху Сонця, що спричиняє різну тривалість пір року. З цього також випливало, що відстань від Землі до Сонця не завжди однакова.

Про розвиток астрономії в Стародавній Греції протягом приблизно чверті тисячоліття після Гіппарха відомостей майже не збереглося. Відома тільки діяльність александрійського астронома Созигена, який розробив за дорученням римського імператора Юлія Цезаря новий, юліанський, календар.

Завершальним етапом розвитку астрономії в Стародавній Греції стала система світу Клавдія Птолемея (ч. 3, § 10, п. 1), створена в ІІ ст. нашої ери.

НАВЧАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

• Поясніть, чому зоряні величини, визначені по блиску зір, Гіппарх сприймав буквально, як фізичні розміри зір?

ВИСНОВКИ

Інтерес людини до зоряного неба та до його окремих світил і явищ сягає в минуле на десятки тисяч років. Свідченнями цьому є матеріальні пам'ятки, залишені первісною людиною по всіх куточках Землі, - вибиті на камені зображення зоряних фігур (сузір'їв), зарубки на кістках тварин для відліку часу за фазами Місяця, майданчики, облаштовані для астрономічних спостережень.