Астрономия, астрология, метрология

Вернемся теперь к временам более близким. Хозяйственные, религиозные, астрономические (и астрологические) запросы требовали организации наблюдений за многими небесными объектами. Вавилонские астрономы фиксировали даты восхода того или иного объекта в сутках от восхода Сириуса. Без сомнения, отмечались и угловые координаты точек восхода. Дошедшие до нас списки содержат сведения о более тридцати звездах, не считая Солнца, Луны, и планет. В этом списке мы обнаруживаем Сириус, Регул, Канопус, Арктур, Вегу, Антарес, Капеллу, Плеяды, Альдебаран и ряд других (названия, естественно, приведены современные). Вавилоняне следили за движением Солнца, Луны, пяти планет. Они умели предвычислять восходы и заходы Венеры, восходы и заходы Луны, продолжительность дня и ночи, моменты лунных и солнечных затмений. Определяли они, хотя не очень точно, и угловые координаты небесных объектов.

Вот мы и подошли к определению координат звезд и планет, то есть к угловым измерениям (хотя Стоунхендж и другие подобные храмы-обсерватории уже были к этому причастны), а также к эпохе все более тесных связей между астрономией и метрологией (а также геодезией, картографией, навигацией). Я уже не раз писал о методике определения значения стадия. Повторяться не буду, скажу только, что это яркий пример использования в метрологии астрономического явления. Появление гномона и усовершенствованных солнечных часов — скафиса — сделали возможным измерение диаметра Земли, выполненное Эратосфеном Киренским за двести лет до нашей эры. Оно базировалось на точном определении высоты Солнца (угловое измерение) и знании размера стадия (измерение длины). За двести лет до Эратосфена Аристарх Самосский определил (опять на основании точных измерений углов), что Солнце находится значительно дальше от Земли, чем Луна.

Теперь вернемся к таблицам (каталогам) положений небесных светил. Современник Эратосфена — Гиппарх (тоже 2 в. до н. э.) первым разработал теорию движения Солнца и Луны, уточнил длину года, составил каталог положений свыше тысячи звезд, определил расстояние до Луны. В географию он ввел определение положений точек на земной поверхности с помощью географических широты и долготы. Знаменитый Альмагест, авторство которого приписывается Клавдию Птолемею (второй век н. э.), объяснял движения Солнца и планет, исходя из геоцентрической системы мира. Он содержал результаты наблюдений за их орбитами. Около 800 г. н. э. вышел трактат «Наука о звездах» арабского принца Аль-Батани. Он содержал множество результатов точных измерений и главное — элементы солнечной и лунной теорий.

Нельзя не упомянуть и Улугбека (1394-1449 гг.). Надеюсь, редакция не будет на меня в претензии за обширную цитату из моей же статьи «Великие дилетанты» (ЗиПМ, 1995, № 3). Улугбек построил вблизи Самарканда гигантскую обсерваторию — круглое здание диаметром 46 м. Главным инструментом был гигантский секстант (инструмент, главная часть которого — дуга в 1/6 окружности), а, возможно, и квадрант (с дугой в 1/4 окружности) — дело в том, что его наземная часть не сохранилась. Инструмент имел радиус 40,2 м. Он представлял собой начинавшиеся в искусственном котловане две параллельные дуги, облицованные мрамором, с градусными делениями. Между дугами размещалась также дугообразная лестница для наблюдателя. Перемещая по дугам секстанта отсчетное визирное устройство (телескоп еще не был изобретен), можно было определить высоту светила над горизонтом в момент прохождения им меридиана. Нетрудно подсчитать, что полная длина окружности секстанта превышала 250 м, расстояние между градусными делениями составляло 700 мм, каждой угловой минуте соответствовало расстояние около 12 мм. Поэтому при тщательном проведении измерений можно было реализовать разрешающую способность в единицы угловых секунд. Важнейший труд Улугбека — «Новые астрономические таблицы» содержал теоретические основы астрономии и каталог положений 1018 звезд, непревзойденный по точности до появления таблиц Тихо Браго (1546-1601 гг.). Труд Улугбека содержал также планетные таблицы, определение угла наклона эклиптики и определение продолжительности тропического года (что имеет прямое отношение к определению длительности секунды).

Теперь перейду к более близким временам — к расцвету инструментальной астрономии. Астрономы долго монопольно владели двумя областями измерений: измерениями времени и измерениями углов. Эталоны времени в виде маятниковых часов (Риффлера, Шорта и т. п.) традиционно находились «при обсерваториях». Это понятно — длительности суток, месяца, года определялись по результатам астрономических наблюдений. Астрономические инструменты снабжались точнейшими шкалами плоских углов (лимбами). Во всяком случае, если судить по метрической конвенции 1875 г., метрологи еще не претендовали на эти виды. В метрическую систему единиц секунда и угол еще не входили. Довольно скоро ситуация изменилась. Уже Гаусс включил секунду в свою абсолютную систему единиц. Измерения углов тоже перестали быть привилегией астрономов — они широко применяются в науке и промышленности. В свою очередь и астрономия стала интересоваться измерениями энергетических величин, расстояний, линейных и угловых скоростей, свойствами элементарных частиц и т. д. и т. п. — всего не перечислить. Вот еще один пример. Спектральный анализ, «родившийся» в астрономии, стал мощным инструментом «земного» применения, включая и метрологию (пример — создание стандартных образцов веществ и материалов). Иными словами, альянс астрономии и метрологии является мощной движущей силой прогресса и, скорее всего, на долгие времена.

Да, чуть не забыл. В самое последнее время астрономы подложили астрологам упитанную свинью, исключив Плутон из числа планет солнечной системы. Что же теперь будет с астрологическими прогнозами?

В статье использованы материалы и выдержки из книги Б.Ван-дер-Вардена: «Пробуждающаяся наука. Рождение астрономии». М. Наука. 1991, Пьера Симона Лапласа «Изложение системы мира». Л. Наука. 1982, журнальные и газетные публикации.

In this article, the author tells about antient astronomy instruments.

Автор(ы): Брянский Л.Н.
Номер журнала: КИПиС 2008 № 1