Царство Солнца. От Птолемея до Эйнштейна

В наше время ракет и спутников всем известно, что Земля — это планета. Мы знаем, что она вращается вокруг Солнца вместе с другими восемью крупными планетами и многими тысячами объектов поменьше.

Но как мы все это узнали? Если мы будем смотреть на Вселенную вокруг нас, то увиденное нами будет совсем не таким, как нам рассказывают. Движение Земли незаметно: она кажется неподвижной. Солнце — это светящееся пятно огня, которое выглядит совсем небольшим, намного меньше того огромного мира, где мы живем. Планеты — это просто светящиеся точки на ночном небе, и они находятся в компании с тысячами других точек, которые мы называем звездами. Кроме того, там есть Луна, которая кажется такой же большой, как Солнце, но которая постоянно меняет свою форму.

И кажется, что все эти объекты постоянно движутся вокруг Земли.

Понадобились тысячи лет, чтобы человечество поняло: нашим глазам верить нельзя, то, что нам кажется, на самом деле не так. То, как пришли к такому решению, и что случилось потом — очень интересная история, и мне хотелось бы рассказать об этом сейчас.

Начать мой рассказ справедливо с простого взгляда на небо. Именно это сделал древний человек, когда он впервые задумался о небесах, так что с этого рассказ и начинается.

ДВА НЕБА

Для начала давайте представим себе, будто мы смотрим на небо, ничего о нем не зная. Что же мы увидим?

Мы можем увидеть вершины деревьев или крыши зданий, птиц или самолеты. Однако все это принадлежит самой Земле. Еще мы можем увидеть облака. Поначалу они могут показаться частью неба. Однако спустя какое-то время станет очевидным, что облака появляются и исчезают, двигаются и меняют форму самым странным образом. Мы поймем, что они не принадлежат к другим, более постоянным чертам неба. И тогда у нас останется небо само по себе.

Нам видны два неба — дневное и ночное. Днем небо ярко-синее. Оно кажется твердым потолком над миром. И действительно, старинное слово для обозначения неба, слово, используемое в Библии, — «твердь». В европейских языках оно происходит от латинского слова «firmamentum», что означает «твердое основание». Как видите, в древности люди действительно считали, что небо — это твердый потолок.

На этом синем дневном небе находится Солнце — круглый сверкающий огненный шар. Еще одним объектом, который мы можем увидеть на дневных небесах, является Луна, кажущаяся бледной и поблекшей (если она видна вообще).

Солнце постоянно движется по небу. Утром оно встает над горизонтом на востоке. Идут часы — и светило поднимается в небе все выше, пока, примерно в середине дня, не проходит более или менее прямо над головой. Потом оно начинает снова опускаться, к вечеру достигает горизонта на западе и заходит за него.

Солнце должно каким-то образом совершить обратный путь ниже горизонта, где нам его не видно. На следующее утро оно снова восходит на востоке. День за днем оно совершает одно и то же движение. Если бы нам никто ничего не объяснял и мы верили только своим глазам, то мы бы сказали, что Солнце движется вокруг Земли, каждый день совершая полный оборот. Много тысяч лет именно так и думали все цивилизованные люди.

Видимо, именно Солнце и делает небо голубым или ярко-синим. Стоит ему сесть — и небо темнеет, становится темно-синим, лотом темно-серым и, наконец, черным. Но хотя оно черное и вся голубизна исчезла, на небе появляются объекты, которые более чем компенсируют эту потерю — объекты, которые днем затмевались сиянием Солнца.

Во-первых, когда на ночном небе есть Луна, она кажется гораздо ярче, чем днем. Хотя Луна гораздо более тусклая, чем Солнце, зато она демонстрирует нам интересные изменения формы. Иногда она совершенно круглая, потом пару ночей кажется чуть приплюснутой с одной стороны. Порой она становится полукругом, а норой — всего лишь изогнутым месяцем.

Луна, как и Солнце, восходит на востоке и садится на западе и, кажется, совершает оборот вокруг Земли один раз в день.

Луна, как и Солнце, — важный источник света для человека. В современном мире мы не осознаем этого так хорошо, как наши деды. Наши ночи освещены электролампами обычного и дневного света и неоновыми вывесками. По сравнению с ними лунный свет становится тусклым, почти незаметным. Однако если бы вы оказались вдали от искусственного освещения, то заметили бы, как поразительно отличается ночь во время полнолуния от безлунной ночи.

Более того: изменения Луны происходят настолько регулярно, что древние люди могли отсчитывать время по этим изменениям. При этом Луна дает понятие месяца так же, как Солнце — понятие дня.

В древнем обществе, занятом сельским хозяйством, было очень важно следить за ходом времени. Необходимо было вовремя посеять семена, вовремя собрать урожай и так далее. Религиозные обряды возникли в связи с севом и сбором урожая, и перемены Луны позволяли следить за ними.

По сравнению с важной ролью Солнца и Луны тысячи точек света на ночном небе, которые мы называем звездами, казались неважными.

Эта точка зрения видна в первой главе Библии, где описывается сотворение Земли. Там в 14-м, 15-м и 16-м стихах говорится:

«И сказал Бог: да будут светила на тверди небесной, для отделения дня от ночи и для знамений, и времен, и дней, и годов; и да будут они светильниками на тверди небесной, чтобы светить на землю. И стало так. И создал Бог два светила великие: светило большее, для управления днем, и светило меньшее, для управления ночью, и звезды...»

Как видите, древние евреи понимали важность Солнца и Луны. Они видели в них источники света и мерило времени. А вот на звезды древние евреи обращали мало внимания. Они упоминают об их создании в короткой фразе в самом конце, почти мимоходом: «и звезды».

ВРАЩАЮЩИЕСЯ ЗВЕЗДЫ

Однако звезды очень красивы. Если вы когда-нибудь выходили на улицу ясной безлунной ночью там, где поблизости нет искусственного освещения, которое затмевает звезды, то знаете, как прекрасен их вид.

Наверное, именно эта красота заставила людей, которым приходилось не спать по ночам, так внимательно наблюдать за звездами. Пастухи, в одиночестве охраняющие свои стада ночами, могли погрузиться в тихую, далекую красоту звезд. Они вполне могли стать первыми звездочетами.

Изучение небес и того, что там происходит, берет начало в Древнем Вавилоне (в стране, которая сейчас носит название Ирак). В этих местах редко идут дожди и мало облаков, так что за звездами можно было наблюдать каждую ночь.

Не вавилонские ли пастухи составили из звезд первые картины? Этого почти невозможно не делать, глядя на небеса. Например, вы сами видели семь звезд» которые составляют ковш Большой Медведицы. Похоже, что они расположены так, что создают очертания старинного ковша или черпака. В другой части неба есть пять ярких звезд, которые похожи на слегка покосившуюся букву «W». Есть звезды, которые создают квадраты, кресты, змеевидные изгибы и так далее.

Но постоянные наблюдатели с хорошим воображением могут составить из звезд весьма сложные картины. И они могли полностью покрыть небо такими картинами, что каждая звезда была их частью, — и сделали это.

Это имеет определенные удобства. Гораздо легче указать звезду, сказав: «Это последняя звезда в ковше Большой Медведицы», вместо того чтобы говорить: «Вон та звезда гам, куда я показываю».

Вавилоняне создали группы звездных картин, которые служат некой картой небес. То же сделали китайцы, греки и другие народы. Конечно, каждый народ создавал свой набор образов. Римляне приняли греческие образы

и передали их нам.

Например, большой ковш — это часть крупной группы звезд, в которой греки увидели очертания медведя. Поэтому эта группа называется Большой Медведицей, или, используя латинское название (как это часто делается), Ursa Major. Другая группа звезд поблизости от нее также представлялась грекам медведем, но меньшего размера. Она называется Малой Медведицей, или Ursa Minor.

Эти группы звезд называются созвездиями, или констелляциями, по латинскому слову, означающему «звезды, собранные вместе».

Когда вавилоняне разметили созвездия, им стало ясно, что звезды не движутся относительно друг друга. Ночь за ночью созвездия сохраняли свои формы. Звезды, образовавшие квадрат, всегда образовывали квадрат одинакового размера. Более того, если квадрат находился рядом с другой группой звезд в форме треугольника, эти группы ночь за ночью оставались на одном и том же расстоянии друг от друга.

Поскольку звезды остаются на месте каждую ночь, год за годом, век за веком, их называли «неподвижными звездами». Они ведут себя так, словно закреплены на небесной тверди.

Конечно, в течение ночи звезды все-таки двигались. Они поднимались в небо на востоке, двигались но небосводу подобно Солнцу и Луне и заходили на западе. Однако они двигались все вместе, словно весь небесный свод вращался вокруг Земли.

И казалось, что небо не только движется целиком, словно оно представляет собой пустотелый вращающийся глобус: на нем имелся центр оси, вокруг которой оно вращалось. Сам центр не двигается. Он расположен в северной части неба примерно на половине расстояния до зенита, каким его видят и из Вавилона, и из Соединенных Штатов.

Неподалеку от этого центра сияет довольно яркая звезда, которая называется Полярной звездой. Она находится настолько близко от центра вращения, что описывает очень маленький круг. Сначала даже кажется, что в течение всей ночи она не движется. Звезда остается на одном и том же месте ночь за ночью, точно отмечая север. Благодаря этому звезда была очень важна для путешественников в те дни, когда еще не существовало компаса. Именно с помощью Полярной звезды можно было точно определить, не сбились ли они с пути.

Этот центр оси вращения, о котором я говорю, называется Северным полюсом мира, и именно поэтому обозначающая его звезда называется Полярной.

Звезды около Северного полюса мира вращаются вокруг него по кругу, делая полный оборот за сутки, то есть за двадцать четыре часа. Даже в самой нижней точке оборота такие звезды не касаются горизонта. Например, когда на звезды Большой Медведицы смотрят из Вавилона, из Европы или из северной части Соединенных Штатов, они всегда находятся в небе.

Звезды, расположенные дальше от Северного полюса мира, двигаются но таким большим окружностям, что нижняя часть ее уходит за горизонт. Такие звезды восходят и заходят, как Солнце и Луна.

Именно вавилонские звездочеты первыми подробно записали движения звезд и при этом открыли их пользу. Регулярные величественные перемещения звезд образовывали неизменный фон, но которому можно было изучать движение Солнца и Луны.

Дело в том, видите ли, что, хотя звезды всегда сохраняли свое положение, Солнце и Луна этого не делали. Даже в глубокой древности люди должны были заметить, что два «великих светила» порой находятся в небе очень близко друг к другу, а в другое время расходятся довольно далеко.

Без звезд, составляющих надежный фон, было бы трудно точно определить движение Солнца и Луны, гораздо труднее разработать календари. И кроме того, не имея возможности определять это движение относительно звезд, людям было бы намного труднее догадаться об истинном перемещении Земли и других планет в пространстве.

Так что, как видите, звезды не только прекрасны. Они имеют и практическое применение.

ДРЕЙФУЮЩИЕ СВЕТИЛА

Вавилонские наблюдатели могли заметить, например, что в одну из ночей Луна была к западу от некой звезды. Следующей ночью она могла оказаться чуть восточнее этой звезды. А еще через ночь она могла оказаться далеко к востоку от нее.

На самом деле в некоторые моменты можно было видеть как Луна движется перед какой-то звездой. Звезда заходила за восточный край Луны и какое-то время оставалась невидимой. Она могла спрятаться всего на несколько минут, если луч ее света перекрывался только северным или южным краем Луны. Или же она могла скрываться целый час, если поверх нее проходила вся Луна. Однако в конце концов звезда появлялась из-за западного края Луны.

Очевидно, Луна движется с запада на восток относительно движения звезд. Действительно, Луна восходила на востоке, как и звезды, и в течение ночи перемещалась на запад, как они. Но Луна двигалась медленнее, чем звезды, так что по сравнению с ними казалось, что она смещается назад, с запада на восток.

Это похоже на два поезда, которые едут в одну сторону по параллельно проложенным рельсам и на разных скоростях. Если вы находитесь в более быстром поезде, то при обгоне более медленного поезда вам будет казаться, будто тот движется назад.

По прошествии приблизительно 27 1/3 дня движение Луны с запада на восток приведет ее обратно к исходному положению среди звезд. За это время, называемое звездным месяцем, звезды словно обгонят Луну на один круг. Или, наоборот, Луна отстанет от звезд на один круг.

В сравнении со звездами Солнце тоже движется с запада на восток. Однако обратный дрейф Солнца проходит медленнее, чем у Луны. Движение Солнца ближе к движению звезд, так что оно отстает меньше. На самом деле звездам требуется 365 1/4 дня, чтобы обогнать Солнце на один круг, и этот период времени называется годом.

Вы можете удивиться: как определялось положение Солнца относительно звезд? Ведь когда Солнце находится на небе, звезды не видны!

Дело в том, что вавилоняне заметили: звезда, заходившая в какую-то ночь через час после заката, на следующий день заходила на несколько минут раньше, а еще через день — еще на несколько минут раньше. Спустя примерно две недели она уже успевала зайти до заката, и на ночном небе ее уже не видно было.

Тем временем звезды, которые прежде не были видны на ночном небе, начнут восходить на востоке перед самым рассветом, а с каждой следующей ночью будут восходить все раньше и раньше.

И таким образом, хотя все звезды будут сохранять между собой прежние расстояния и конфигурации, создается впечатление, словно каждую ночь весь небосвод чуть смещается. Понадобится 365 ночей таких смещений, чтобы небо снова вернулось к первоначальному положению. Звезда, восходившая в какую-то ночь на рассвете, с каждой ночью будет восходить все раньше и раньше, а в то же самое время взойдет только 365 ночей.

Вавилоняне поняли, что эти изменения вызваны более медленным смещением Солнца с запада на восток относительно звезд. Каждый день сияние Солнца будет затмевать звезды в другой части неба, каждую ночь будут видны звезды на иной части небосвода.

Теперь представьте себе, что Луна находится очень близко от Солнца. В этот момент она имеет форму месяца и называется молодой. Когда Луна отстанет от звезд на один круг, она снова окажется на небе в том же самом месте. Однако за прошедшие 271/3 дня Солнце сместилось на восток. Луне нужно чуть больше двух дней для того, чтобы догнать Солнце в его новом положении. Следовательно, время между одной молодой луной и следующей равно примерно 29 1/2 дня, и этот период называется синодическим месяцем.

Именно это поначалу и сделало звездочетов важными персонами. Синодический месяц был основой всех древних (и некоторых современных) календарей. Тропический год — это основа для календаря, которым пользуется большая часть населения мира в наше время. Ни один календарь не может быть по-настоящему точным, если не известна точная продолжительность синодического месяца или тропического года. Только звездочеты могли выяснить нужное число, наблюдая за движением Солнца и Луны относительно звездного фона. Синодический месяц равен точно 29 дням 12 часам 44 минутам, а тропический год длится 365 дней 5 часов 48 минут 45 секунд. Поскольку цивилизованный человек высоко ценит точный календарь, этого достаточно, чтобы заставить его уважать звездочетов.

И он их уважал. В древние времена звездочетов очень почитали, и не только за их помощь в составлении календарей. Было нечто такое, что человек (даже цивилизованный) ценил еще выше, и мы в этом скоро убедимся.

БРОДЯЧИЕ ЗВЕЗДЫ

Солнце и Луна — не единственные небесные тела со странным движением. Существуют и похожие на звезды объекты, которые тоже необычны — они не остаются на одном и том же месте. Я назвал их похожими на звезды, потому что на самом деле они выглядят не совсем так, как звезды, а только похожи на них. Например, эти объекты гораздо ярче, чем почти все звезды, за исключением одной-двух. Более того, они не мерцают, как все остальные звезды, а светят ровно.

Однако звездочетов больше всего заинтересовало то, что эти пять объектов двигались с запада на восток относительно движения фиксированных звезд. По правде говоря, пути движения этой пятерки были даже сложнее путей Солнца и Луны. (Греки называли Солнце, Луну и эти дрейфующие звезды «планетес», что означало «бродяги», потому что им казалось, будто те бродят среди неподвижных звезд. Это слово пришло к нам как «планета». Однако мы используем его только для звездоподобных объектов, но не для Солнца и Луны. Греки говорили бы о семи планетах, а мы будем говорить о Солнце, Луне и пяти планетах.)

Вавилонские звездочеты захотели проследить пути, которыми проходят среди звезд Солнце, Луна и планеты. Им было недостаточно просто измерить то время, за которое каждый объект завершал круг с запада на восток: звездочеты хотели получить точный маршрут.

Первоначально причиной этого желания, наверное, были встречи Солнца и Луны. Время от времени Луна оказывается на небе в том же самом месте, где расположено и Солнце, и закрывает его часть. Это — затмение Солнца, или солнечное затмение. Если Луна проходит прямо перед Солнцем, то Солнце может спрятаться даже целиком, что даст полное затмение.

Бывают также моменты, когда Луна и Солнце находятся на прямо противоположных участках неба. Тогда свет Солнца не может достичь Луны, потому что путь ему закрывает Земля. Поскольку Луна светит, отражая свет Солнца, то она становится темной. Это — лунное затмение.

Естественно, древние люди, наблюдавшие за тем, как Солнце якобы исчезает с неба по неизвестной им причине, страшно пугались. Источник всего тепла, света и жизни исчезал! Это было похоже на конец света. Лунное затмение было немногим лучше. Без Луны невозможно будет определить ход месяцев и смену времен года!

И хотя Солнце и Луна всегда появлялись снова, испуг оставлял свой след. Затмения считались дурными знаками: так боги говорили людям, что их ждут катастрофы.

Вавилонские звездочеты обнаружили, что, тщательно отмечая движение Солнца и Луны, можно заранее предсказать, когда именно произойдет затмение. Это позволило им приобрести влияние в качестве предсказателей будущего и придало их исследованиям священный смысл.

Точно известно, что вавилоняне научились предсказывать затмения к 700 г. до н. э.: у нас есть записи их наблюдений за лунными затмениями, относящиеся даже к 721 г. до и. э. (возможно, китайцы научились это делать за много веков до того, но современная наука о звездах имеет корни в Вавилоне, а не в Китае).

Поскольку одно событие на небесах могло оказывать такое большое воздействие на людей и приносить ужасные несчастья (но крайней мере, так считалось), то другие события на небесах тоже должны были приносить несчастья (или, возможно, удачу). В различные моменты планеты занимали на небесном своде разные положения. Некоторые положения могут означать несчастье, другие — удачу. Где находилась каждая из планет в момент вашего рождения? Это могло повлиять на всю вашу жизнь!

Звездочеты разработали целые системы определения удачи и несчастья и того, как расположение звезд может повлиять на судьбу человека. Греки назвали их словом «астрология» («изучение звезд»), и слово это сохранилось до наших дней.

Хотя сейчас астрологию считают полной чепухой, а ученые уверены в том, что расположение планет не оказывает влияния на пашу судьбу и характер, миллионы людей по-прежнему в это верят. Многие газеты публикуют колонки с астрологическими прогнозами; есть даже целые журналы, которые посвящены только этому.

Чтобы стать хорошими астрологами, вавилонским звездочетам нужно было знать не только точное расположение планет на данный момент, но и положение, в котором они окажутся в конкретный момент будущего года и были в какой-то определенный момент прошлого года. По этой причине им пришлось самым тщательным образом изучать движения планет.

Так и случилось, что, хотя наука астрология была бессильна предсказывать будущее, она помогла людям создать подлинную науку о звездах. Возможно, люди не исследовали бы небеса с таким вниманием, если бы не надеялись узнать будущее.

И к 700 г. до н. э. вавилоняне могли прекрасно предсказывать движение планет.