Иван Рожанский - Античная наука

Гиппарх придал теории эпициклов законченную форму и с ее помощью построил усовершенствованную геоцентрическую модель космоса. При этом он заметил, что если период движения небесного тела по эпициклу равен периоду движения центра эпицикла, движущегося вокруг Земли в противоположном направлении, то в этом случае результирующее движение тела будет происходить по круговой орбите, центр которой уже не будет совпадать с центром Земли (Рис. 12). Такие орбиты Гиппарх назвал эксцентрами. Он предположил, что неодинаковость времен года проистекает из того, что центром круговой орбиты Солнца является не центр Земли, а другая точка, т. е. что Солнце движется по эксцентру. Зная длительности всех четырех времен года.

Гиппарх точно определил положение центра солнечной орбиты. Теория движения Солнца была им разработана полностью, что же касается движений планет, то их детальная теория, базирующаяся на понятиях эпицикла и эксцентра, была создана триста лет спустя Клавдием Птолемеем.

Рис. 12. Эпициклы и эксцектр

Введением эксцентров роль Гиппарха в истории астрономической науки отнюдь не исчерпывается. Он по справедливости считается создателем прецизионной наблюдательной астрономии. Птолемей упоминает три трактата Гиппарха: «О длине года», «Об интеркаляции месяцев и дней» и «Об изменении солнцестояний и равноденствий». Мы попытаемся кратко резюмировать результаты, полученные Гиппархом и изложенные им в этих трактатах.

Большим достижением Гиппарха было открытие им явления прецессии (предварения равноденствии), свидетельствовавшее о высокой степени точности, которой достигла греческая астрономия, в александрийскую эпоху. Сравнивая свои наблюдения с наблюдениями Тимохариса, проводившимися примерно на полтораста лет раньше, Гиппарх установил, что за это время точка осеннего равноденствия переместилась вдоль эклиптики с востока на запад на 2°. Это значение довольно точно соответствует истинному (согласно измерениям недавнего времени прецессия составляет 50,3’’ в год). Отсюда Гиппарх заключил, что длительность тропического года, определяемого временем, протекающим между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку осеннего (или весеннего) равноденствия, отличается от длительности года сидерического, равного промежутку времени, за который Солнце возвращается к одним и тем же звездам. Гиппарх вычислил длительность тропического года и установил, что она равна 365 дням 5 часам 55 минутам и 16 секундам, что было на 1/300 дня короче принимавшегося обычно значения, равного 365 1/4 дня. Значение Гиппарха также не было абсолютно точным; согласно вычислениям нашего времени, длительность года в эпоху Гиппарха была равна 365 дням 5 часам 48 минутам и 56 секундам, что на 6 минут 20 секунд короче значения, полученного Гиппархом. Надо, впрочем, иметь в виду, что установление моментов равноденствия представляло в то время немалые трудности и даже Птолемей писал, что здесь могут встречаться ошибки «больше одной четверти дня».

Много внимания уделил Гиппарх также изучению движении Луны. В этом вопросе он мог воспользоваться вавилонскими данными, так как движение Луны было исследовано халдейскими астрономами с особой тщательностью. Гиппарх сравнил эти данные с результатами собственных наблюдений: известно, что в промежутке между 146 и 135 гг. до н. э. Гиппарх наблюдал несколько лунных затмений. Он определил периоды обращения Луны, получив для них следующие значения:

синодическпй период [8] Синодическим периодом Луны называется время между двумя одинаковыми фазами Луны; сидерическим же время, протекающее между двумя одинаковыми положениями Луны на небесном своде. : 29 дней 42 часов 44 минуты 3,3 секунды;

сидерический период: 27 дней 7 часов 43 минуты 13,1 секунды

Оба эти значения с точностью до одной секунды совпадают с истинным значением и практически не отличаются от значений, записанных в вавилонских таблицах. Далее Гиппарх разработал теорию движения Луны, приняв в качестве ее орбиты эксцентрический круг, дававший возможность хорошо объяснить изменение скорости Луны па ее орбите. Учитывая то обстоятельство, что при солнечном затмении, которое было полным в районе Геллеспонта, в Александрии были закрыты лишь 4/5 солнечного диска (вероятно, речь идет о затмении 129 г. до н. э.), Гиппарх смог довольно точно определить расстояние от Земли до Лупы, поскольку расстояние между точками, с которых производились наблюдения, было хорошо известно. Гиппарху приписывался и другой остроумный метод определения расстояния до Лупы — на основании измерений размеров земной тени, когда через нее проходит Луна.

В своих вычислениях Гиппарх широко пользовался тригонометрическими соотношениями, правда, без тех обозначений, которыми пользуемся теперь мы. Вместо таблиц синусов и тангенсов он составил таблицу хорд, в которой длины хорд были даны в зависимости от стягиваемых ими углов. Предполагается, что эта таблица содержалась в написанной им книге «О теории прямых в круге». К сожалению, ни эта книга, ни таблица хорд до пас не дошли, поэтому мы не можем сказать, каким способом Гиппарх вычислял значения хорд, включенные в таблицу. Следует при этом отметить, что Гиппарх уже широко пользуется вавилонской системой деления круга на 360 градусов и затем на минуты и секунды; с тех пор эта система входит во всеобщее употребление.

Немалый вклад был внесен Гиппархом и в звездную астрономию. Он составил каталог неподвижных звезд, содержавший, как предполагают, около 850 звезд, места которых на небесном своде определялись их долготой и широтой относительно эклиптики. Впоследствии Плиний писал, что работа по составлению каталога была предпринята Гиппархом после того, как на небе вспыхнула новая звезда. Мы не знаем, так ли это было на самом деле. Мы не знаем также, какой аппаратурой располагал Гиппарх при установлении положений звезд; вероятно, он пользовался инструментом того типа, который позднее получил наименование «армиллярной сферы».

Поскольку Гиппарх занимался определением длительности года и периодов Луны, то было вполне естественно, что он занялся также усовершенствованием лунно-солнечного календаря. Во второй главе было рассказано о том, что в целях приведения в соответствие солнечного календаря с лунным афинский астроном V в. до н. э. Меток установил 19-летний цикл, включавший 235 лунных месяцев, из которых 110 имели по 29 дней, а 125 — по 30. Всего в этом цикле было 6940 дней. «Цикл Метона» получил в античную эпоху широкое распространение. Однако он обладал небольшим дефектом: при общепринятой длительности года в 365 1/4 дня, в этом цикле оказывалось не целое число дней — 6939,75. Чтобы устранить этот недостаток, Каллипп — тот самый, который увеличил число гомоцентрических сфер в евдоксовой модели космоса,— предложил объединить четыре метоновых цикла по 6940 дней, опустив при этом один день. Таким образом, «цикл Каллиппа» состоял из 27 759 дней, которые были сгруппированы в 940 месяцев — 441 месяц по 29 дней и 499 по 30 дней. Этот цикл делился точно на 76 лет по 365 1/4 дня и на 940 синодических периодов, имевших длительность 29 дней 12 часов 44 минуты и 25,5 секунды (что всего лишь на 22 секунды превышало истинную длительность синодического периода).