Если бы Земля составляла всю Вселенную, греки разрешили бы основную проблему космологии еще 2000 лет назад. Но Вселенная отнюдь не исчерпывается Землей, и греки это прекрасно знали. Имелось еще и небо.

Пока Землю считали плоской, можно было предполагать, что небо — это твердый купол, со всех сторон смыкающийся с плоской Землей. И высота замыкаемого им пространства вовсе не должна быть огромной — пятнадцати километров вполне хватило бы, чтобы вместить самые высокие горы и облака.

Но если Земля имеет сферическую форму, то и небо должно быть еще большей полой сферой, вмещающей в себя земной шар. Именно эта небесная сфера и ограничивала Вселенную, и поэтому было бы очень интересно узнать ее размеры.

Исходя из результатов какого-либо отдельного случайного наблюдения, можно было предполагать, что небесная сфера окружает шарообразную Землю и отстоит от нее в любом месте не более чем на 15 км. И если диаметр Земли равнялся 12 800 км, то диаметр небесной сферы мог составлять 12 830 км.

Однако мы не станем удовлетворяться случайным наблюдением, как, несомненно, не удовлетворялись им греки, а до них вавилоняне и египтяне.

Нам кажется, что небесная сфера каждые 24 часа совершает один полный оборот вокруг Земли. При этом она увлекает за собой звезды — все разом. Другими словами, звезды не меняют своего расположения относительно друг друга, а остаются неподвижно на своем месте из года в год и из века в век (отсюда и возникло выражение «неподвижные звезды»). Поэтому естественно было верить, что звезды прикреплены к небесному своду, точно множество светящихся булавочных головок, и такое мнение действительно было общепринятым вплоть до XVII в.

Однако еще первобытный человек должен был заметить, что некоторые небесные светила движутся среди звезд — такое светило находится то возле одной звезды, то, спустя некоторое время, возле другой Следовательно, эти светила не могли быть прикреплены к небесному своду и находились к Земле ближе, чем само небо.

В древности было известно семь таких небесных тел, называвшихся (в порядке их яркости) так Солнце, Луна, Венера, Юпитер, Марс, Сатурн и Меркурий. Эти семь небесных тел греки называли «планетес» (скитальцы); потому что они скитались среди звезд. До нас это слово дошло в форме «планеты».

Оказалось возможным установить, какие планеты находятся ближе к Земле, а какие — дальше от нее Например, при каждом солнечном затмении Луна проходила между Землей и Солнцем и, следовательно, была ближе к Земле, чем Солнце.

вижения планет среди звезд (Мы по опыту знаем, что чем ближе к нам предмет, тем более быстрым кажется его движение. Самолет над самой землей летит с чудовищной скоростью, но стоит ему подняться хотя бы на километр, и он кажется почти неподвижным, хотя на самом деле его скорость может быть даже больше, чем прежде )
Исходя из относительной скорости движения планет среди звезд, греки решили, что Луна расположена ближе к Земле, чем остальные планеты. Прочие же располагались в порядке увеличения расстояния так: Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн.

Разумеется, в таком случае при определении расстояний от планет до Земли следовало начинать с Луны. Если бы определить это расстояние не удалось, то об определении остальных вообще не могло быть и речи.

Первую серьезную попытку определить расстояние до Луны предпринял греческий астроном Аристарх Самосский (320—250 гг. до н. э.). Он опирался на наблюдения, сделанные во время лунного затмения. Когда тень Земли упала на Луну, по изгибу ее края можно было судить, как велико ее поперечное сечение по сравнению с размерами Луны. Считая, что Солнце находится от Земли гораздо дальше Луны, Аристарх с помощью несложных геометрических построении мог установить, как далеко должна Луна находиться от Земли, чтобы тень Земли уменьшалась до наблюдаемых размеров.

Этот метод был улучшен и дополнен примерно через 100 лет другим греческим астрономом — величайшим астрономом античности Гиппархом из Никеи (190— 120 гг. до н. э.).

Гиппарх пришел к выводу, что расстояние от Земли до Луны примерно в 30 раз больше диаметра Земли. Если принять длину диаметра, предложенную Эратосфеном, т.е. 12 800 км, то в этом случае расстояние между Землей и Луной окажется равным 384 000 км.

Это блистательный результат, если учесть тогдашнее состояние астрономии. Наиболее точная современная цифра среднею расстояния между центрами Земли и Луны — 384 395 км. Это средняя цифра, так как Луна движется вокруг Земли не по точному кругу: иногда она ближе к Земле, а иногда дальше. Минимальное расстояние между Луной и Землей (в перигее) равно 363 300 км, а максимальное (в апогее) —405 500 км.

Зная это расстояние, можно вычислить истинный диаметр Луны, исходя из ее видимых размеров. Он равен 3473,4 км, а окружность Луны, следовательно, составляет 10 900 км. Луна намного меньше Земли, но все же ее размеры весьма внушительны.

После того как было определено расстояние до Луны, с идеей о том, что небо находится почти над самыми нашими головами, было покончено навсегда. Оно отодвинулось на колоссальное расстояние, представлявшееся грекам немыслимым. Даже ближайшее небесное тело оказалось почти в 400 000 км от Земли, а все другие, значит, находились от нее еще дальше и, возможно, намного дальше.

А не сделать ли еще одну попытку? Может быть, заняться Солнцем?

Аристарх понял, что в момент, когда Луна находится в первой (или в последней) четверти, она, Солнце и Земля располагаются в вершинах прямоугольного треугольника. Измерив видимый с Земли угол между Луной и Солнцем, можно с помощью простейших тригонометрических расчетов определить соотношение расстоянии до Луны и до Солнца. А после этого, если мы знаем расстояние до Луны, можно вычислить и расстояние до Солнца.

К несчастью для Аристарха, без хороших инструментов весьма трудно точно измерять углы между небесными телами, и определить точное время, когда Луна находится в первой четверти, тоже нелегко.

Теория Аристарха математически была безупречна, но его измерения были чуть-чуть неточны, а в результате он получил совершенно неверные результаты. Он вычислил, что Солнце в 20 раз дальше от Земли, чем Луна Если Луна находилась от Земли в 380 000 км, то расстояние до Солнца получалось чуть меньше 8 000 000 км — во много раз меньше истинного (однако и это послужило дополнительным подтверждением того внезапно обнаруженного факта, что Вселенная огромна).

Итак, мы можем сказать, что к 150 г. до н. э. греки в результате четырех веков тщательнейших астрономических наблюдений правильно определили форму и размеры Земли и расстояние до Луны, но заметно дальше этого они продвинуться не смогли. Они пришли к выводу, что Вселенная представляет собой гигантскую сферу, имеющую в поперечнике по меньшей мере несколько миллионов километров, а в ее центре они помещали систему Земля — Луна, приписывая ей примерно те же размеры, которые приняты нами сегодня.

© А.Азимов. Вселенная.


comments powered by Disqus