Історія астрономії

Вавилонську астрономію ділять на два періоди — давньовавилонський та асирійський (2000-630 роки до н. е.) і нововавилонський та перський (630-330 до н. е.),[3] — що корелюються з державами які існували на його території в різні проміжки часу. Перші свідчення про астрономію у Вавилоні почали знаходити у XIX столітті разом із іншими пам'ятками писемності, аналіз яких досі триває. Перші дослідники прийшли до висновку, що астрономія Месопотамії у III-II тисячолітті до н. е. була дуже розвиненою і зі значними здобутками. Однак подальше знайомство зі стародавніми текстами поставило такі думки під сумнів, хоча факт існування астрономії в ті часи визнається безперечним.[4]

На 1990 рік було знайдено 3 тексти цілковито присвячених астрономії, які відносять до другої половини II тисячолітті до н. е.: «Астролябії» (точна назва «Три зорі в кожному»), «Списки зір Елама, Аккада та Амуру» та енциклопедія астрономії «Мул Апін», оригінал якої датують 690 роком до н. е., однак певна частина матеріалів якої стосується спостережень зроблених принаймні в період XIII-XI століття до н. е..[5] На думку Бартеля ван дер Вардена: «Астролябії» відмічають початок наукової астрономії і це — перша спроба систематизації донаукових знань про зорі, які видно в різні сезони року.[6] Аналіз «Списків зір Елама, Аккада та Амуру» засвідчив, що в ньому мова йде про дати геліактичного сходу тих же зір, що й у «Астролябіях», але все вказувало на те, що їх складено раніше, і «Астролябії», напевно, були вдосконаленням цих попередніх таблиць. Серія «Мул Апін» складалася з трьох табличок, які в свою чергу поділялися на 18 розділів.[6]

Уніфікований Вавилонський календар був введений за правління Хаммурапі і складався з 12 місяців по 29 і 30 днів почергово. Місяць починався ввечері з першою появою серпа нового Місяця. Щоб утримувати початок року у потрібному сезоні, яким була весна, в календар інколи вводили 13-й місяць. Також астрономам Вавилону було відомо, що положення Місяця на небі може відрізнятися від його середнього, обчисленного значення на 6°. Завдяки чому їм вдавалося встановлювати момент повного Місяця з похибкою меншою, ніж одна година.[7]

Достовірно відомо, що вже з середини I тисячоліття до н. е. вавилонські астрономи для опису руху Сонця, Місяця і планет використовували арифметичну прогресію.[7] Результати обчислень місячних і планетарних явищ математичними методами виявлено в понад 300 текстах, більшість я яких зберігається у Британському музеї та Луврі. Серед текстів зустрічаються тривалі спостереження за планетами з фіксуванням їх положення. Серед них два тексти за період з 537 до 490 року до н. е. і три тексти з 469 до 400 року до н. е.. Довгі ряди таких спостережень і ставали основою для обчислення точних періодів і для побудови теорії руху планет.[8]

Дендерський зодіак

Імовірно, єгиптяни мали деякі знання астрономії ще у додинастичний період, зокрема для створення певної календарної системи. Але поки нічого конкретного про це невідомо.[9] Найраніші докази, що підтверджують певні астрономічні спостереження єгиптян, були знайдені в «Текстах пірамід», які датують XXV-XXIV століттям до н. е.[10]. Ця пам'ятка свідчить, що в епоху Давнього Царства окремі сузір'я були об'єктом релігійного вшанування. В ній же згадано про одну з планет Сонячної системи — Венеру.

Єгиптяни поділяли зоряне небо на північну й південну частини. Межею поділу вважали екліптику, а не небесний екватор.[9] «Північні боги неба» — була узагальненою назвою сузір'їв північної частини неба, окрім тих, що не заходили за горизонт, які мали назву «незруйновні». Зорі південної частини неба відігравали роль покажчиків часу вночі — деканів. Зображення зірок та сузір'їв часто розміщувались на стелях гробниць, і збереглися до нашого часу. Вони передусім слугували прикрасою, зокрема Отто Нейгебауер зауважив:

	Розташування астрономічних прикрас на стелі визначалися художніми принципами. Тому спроби знайти на небі групи зір, положення яких збігалося б із розміщенням намальованих сузір'їв, є безнадійними.[11]
— Отто Нейгебауер

Планетам та їхньому вивченню в Стародавньому Єгипті майже не приділяли уваги, про що свідчать наявні тексти.[11] Птоломей в Альмагесті також не наводить жодного прикладу спостереження єгиптянами планет хоча б у VI-V столітті до н. е..[11] На давньоєгипетських пам'ятках назви планет майже завжди супроводжуються символічним зображенням божеств, з якими їх співвідносили. Марс, Юпітер і Сатурн вважалися втіленням бога Хора. Повні назви планет мали такий вигляд: Марса — «Хор горизонту», «Червоний Хор»; Юпітера — «Його ім'я Хор, який обмежує Обидві Землі[12]», «Його ім'я Хор, який освітлює Обидві Землі», «Його ім'я Хор, який відкриває таїнства»; Сатурна — «Його ім'я Хор — бик небес». Венеру спочатку зображали чаплею; її назва перекладалась як «Перетинач», або «Зоря, яка перетинає». Згодом у назві було відображено її роль як ранкової зорі, і її зображали божеством з двома обличчями чи головами. Меркурій ототожнювався з Сетом.[11]

У своїх текстах єгиптяни поділяли планети на дві групи. Тому існує припущення, що вони знали про різницю в русі верхніх та нижніх[13] планет, а також мали уявлення, що Меркурій та Венера обертаються навколо Сонця і вже разом з ним — навколо Землі. Також існують припущення, що назва «Перетинач» є відбиттям знань єгиптян про проходження Венери через диск Сонця. Зображенням цієї події мав би бути загальноприйнятий в сучасній астрономії символ Сонця — кільце з крапкою в центрі, який зустрічається в єгипетських текстах, але досі не має пояснення в єгиптології.[14]

В індійців помітних успіхів в астрономії — на відміну від математики — не було; пізніше вони охоче перекладали і коментували грецькі твори[15]. Найбільш ранні відомості про знання індійців у галузі природничих наук належать до епохи Індської цивілізації, що датована III тисячоліттям до н. е.[15] У ведичну епоху в Індії Всесвіт вважали розділеним на три різні частини: небо, небесне склепіння і Землю, про що свідчить ведична література тих часів. Вчені Індії, на відміну від вавилонських і давньокитайських, практично не цікавилися вивченням зір і не складали зоряних каталогів.[15]

У V столітті н. е. астроном і математик Аріабхата висловив припущення, що планети обертаються навколо своєї осі. Він також правильно пояснив причини сонячних і місячних затемнень і передбачив декілька майбутніх затемнень. Його погляди викликали обурення правовірних індуїстів, до яких приєднався навіть Брахмагупта:[16]

Послідовники Аріабхати говорять, що Земля рухається, а небо спочиває. Але на їхнє спростування було сказано, що якщо б це було так, то каміння та дерева впали б з Землі …
Серед людей є такі, які думають, що затемнення викликаються не Головою [дракона Раху]. Це абсурдна думка, бо це вона викликає затемнення, і більшість жителів світу говорять, що саме вона викликає їх. У Ведах, які є Слово Боже, з вуст Брахми йдеться, що Голова викликає затемнення. Навпаки, Аріабхата, ідучи наперекір усім, з ворожнечі до згаданих священним словами стверджує, що затемнення викликається не Головою, а тільки Місяцем і тінню Землі … Ці автори повинні підкоритися більшості, бо все, що є у Ведах — священне.

Хоча після мусульманського завоювання (XI століття) наука в Індії занепала, деякі великі наукові досягнення у XII столітті належать Бхаскара II.

Інкська астрономія безпосередньо пов'язана з космологією і міфологією, оскільки кожна уака (священне місце на землі) відбивала якесь небесне тіло чи явище. Це знайшло відображення в багатьох легендах, де при створенні світу небесні об'єкти зійшли під землю, а потім знову вийшли зі скель, печер, джерел, тобто з кожної уакі[17]. З них же вийшли й самі народи, за уявленнями інків.

Першорядним небесним об'єктом вважався Чумацький Шлях («Майю» — Річка), на якому чи поблизу якого розташовані всі дрібніші значущі об'єкти. ПоложенняМайюу періоди, коли в результаті обертання землі вісь Чумацького Шляху максимально відхиляється в ту і в іншу сторону від лінії Північ-Південь, відзначають кордону, членовані світ на чотири сектора[18]. На землі приблизно під тим же кутом перетинаються дві центральні вулиці селища (і продовжують їх дороги) і зрошувальні канали[19].

Інки знали відмінність між зірками (кеч. Quyllur) і планетами (кеч. Hatun quyllur). Точно відомо, що вони спостерігали Венеру (Ч'аска), Юпітер (Пирву) і Сатурн (Хауча)[20], про спостереження ними Меркурія і Марса достовірних відомостей немає. Інкські назви планет дають підстави вважати, що астрономам інків були відомі Галілеєві супутники Юпітера і обумовлена ​​атмосферою нечіткість країв диска Венери.

Вимірювання велися по розміщених на пагорбах біля Куско стовпів або каменях: два на Схід від міста, і два — на Захід. Через них виходило і сідало сонце, коли воно досягало Тропіка Рака і Козерога. Два камені, за якими визначалося початок зими, називалися Пукуй-Суканка; два інших, що позначали початок літа, називалися Чира (?)-Суканка[21].

У Хосе де Акости згадується про 12 стовпів. Він їх називає Succanga[22]. Антоніо де ла Каланча наводить відомості про 8 стовпів зі східного боку і 8 стовпах із західного[23].

Схоже, що вже в середині XVI століття а, після завоювання іспанцями, ці стовпи в Куско були закинуті і спостереження за ними припинилося або слабшав.

Цивілізація майя (II—X століття н. е.) Надавала астрономічних знань дуже велике значення, що доводять численні археологічні розкопки на місцях міст цієї цивілізації[24]. Давні астрономи майя вміли передбачати затемнення, і дуже ретельно спостерігали за різними, найдобріше видимими астрономічними об'єктами, такими як Плеяди, Меркурій, Венера, Марс і Юпітер[24] Залишки міст і храмів-обсерваторій виглядають вражаюче. На жаль, збереглися тільки 4 рукописи різного віку і тексти на стелах. Майя з великою точністю визначили синодичні періоди всіх 5 планет Особливо шанували Венера, придумали дуже точний календар[24]. Місяць майя містив 20 днів, а тиждень — 13. Початок календарної ери віднесено до 5041738 році до н. е.., хоча хронологія свого народу велася з 3113 до н. е..[24]

Латинський переклад Альмагесту (бл. 1451).

В поемах Гесіода і Гомера містяться перші письмові докази астрономічних знань населення Стародавньої Греції.[25] В поемі «Одіссея» згадується вміння греків орієнтуватися за зорями, а Гесіод у своїй поемі «Роботи і дні» пише: в час першого ранкового сходу Плеяд (10 травня за сучасним календарем) слід збирати врожай, а коли ця група зір на світанку заходить (початок листопада), тоді час орати; якщо ввечері з моря підіймається зоря Арктур (кінець лютого), потрібно підрізувати виноградні лози і т. д..[25] Ранні згадки про використання астрономії для визначення часу зустрічаються набагато частіше від інформації про вміння греками орієнтуватися у просторі.[26] Вночі час дізнавалися по сузір'ях, що підіймалися на сході. Знаки зодіаку були безперечно перейняті у Вавилону, що підтверджують їх назви.[26] Вдень час дізнавалися за допомогою сонячного годинника. Також ними був розроблений свій власний місячно-сонячний календар, який у 540 році до н. е. описав астроном Клеострат. Очевидно, це була октаетерида, яка була дуже зручною для греків при всіх її недоліках.[25]

Зодіак був не єдиним, що запозичили Греки від інших цивілізацій, завдяки торговельним і культурним зв'язкам з народами Сходу. Ними також були запозичені результати довгих спостережень Сонця, Місяця — зокрема, дані про періоди повторюваності фаз Місяця, — планет, зірок тощо.[27] Однак пошук першооснов буття навколишнього світу вони робили самі, і досягли в цьому великих успіхів.[27] Загальновизнаним є факт, що саме в грецьких колоніях Малої Азії і на півдні Італії в VI ст. до н. е. розпочався бурхливий розвиток науки. Саме тут починаються спроби науково пояснити явища навколишнього світу та їх природу.[27]

У IV столітті до н. е. в Кротоні, на півдні Італії, філософ Піфагор (бл. 580—500 до н. е.) заснував власну школу.[28] Йому завжди приписували велику кількість відкриттів, але не всі з них були зроблені саме ним, деякі були розвинуті пізніше учнями його школи.[28] Прийнято вважати, що саме він назвав Землю круглою, а простір Всесвітом, в якому вона висить без будь-якої підтримки.[29] Але Зенон Елейський автором цієї теорії назвав Гесіода (пр. кінець VIII—початок VII ст. до н. е.), а Теофраст — Парменіда (бл. 540—480 до н. е.).[30] Інший основоположник філософії — Платон (бл. 427—374 до н. е.), який заснував власну академію поблизу Афін, не сумнівався у божественній природі навколишнього світу і, як наслідок, у його досконалості.[31][32] Саме у нього зустрічаються імена богів, як назви планет,[33] а також він ввів поняття про п'ятий елемент — ефір, що заповнює собою весь Всесвіт.[33]

Копія X століття з роботи Аристарха, в якій він розрахував відносні розміри Сонця, Землі і Місяця.

Окремо слід відзначити вплив Іонійської школи — батьківщини давньогрецької філософії. Її засновник, філософ і астроном Фалес Мілетський (бл. 624—548 до н. е.) став першим, хто виказав гіпотезу, що світ можливо пізнати, а складні для розуміння явища навколо можуть бути зведені до простих законів і пояснені не вдаючись до міфічних та теологічних тлумачень.[34] Також його прийнято вважати першою людиною, що спромоглася передбачити появу сонячного затемнення у 585 році до н. е..[35] Філософ-матеріаліст Демокріт (бл. 460—370 до н. е.), який жив у іонійській колонії на півночі Греції, стверджував: предмети не можна ламати та розрізати необмежену кількість раз, і є фундаментальна частка, яку буде неможливо розділити або зламати.[36] Він назвав таку частку неподільною, що грецькою мовою звучить як атом.[36] Революційну теорію, що людина лише звичайний мешканець всесвіту, вперше виказав Аристарх Самоський (бл. 310—230 до н. е.).[37] До нашого часу збереглося лише одне з його обчислень — складний геометричний аналіз розміру тіні Землі, який він склав при спостереженні за місячним затемненням. Зі своїх обчислень він зробив висновок, що розмір Сонця набагато більший від Землі.[37] Ці результати сприяли його новим революційним твердженням про геліоцентричну систему світу, тобто, що саме Земля разом з іншими планетами обертаються навколо Сонця.[37] На жаль, такі ідеї мали вплив лише впродовж кількох століть, ймовірним поясненням цього було протистояння таких теорій релігійним віруванням того часу.[38]

На початку II століття була написана одна з небагатьох найважливіших книг за всю історію науки.[39] Про її автора залишилось дуже мало інформації. Відомо що він народився в Єгипті, а жив і працював переважно в Александрії.[40] Його ім'я Клавдій Птолемей (бл. 87—165), а свій твір він назвав «Математичний трактат (з астрономії) у 13 книгах», який в наш час відомий під назвою «Альмагест».[39] В ньому, окрім власних досліджень, він зібрав основні астрономічні праці своїх попередників.[40]

Давньогрецькі науковці зробили величезний внесок в розвиток астрономії. Але потрібно зауважити, що велика кількість їх відкриттів була геніальною фантазією чи проявом інтуїції, і не мала під собою аргументованої бази та достатньої кількості доказів.[41][42] Саме тому підтримку знаходили найпростіші теорії. Це було природним розвитком науки.[41] А більш комплексним ідеям довелося чекати свого часу, щоб бути доведеними, або відкритими удруге.

Ілюстрація праці аль-Біруні з роз'ясненням фаз Місяця

З середини VII століття об'єднані однією релігію, араби розпочали серію завоювань навколишніх земель, внаслідок яких була утворена величезна за площею держава — Халіфат. Рівень культури країн об'єднаних Ісламом дуже швидко зростав, а столиця арабської держави Багдад перетворилася на центр наукової діяльності; зокрема, вже у 829 році тут була збудована перша астрономічна обсерваторія. Багато важливих праць з індійської та грецької астрономії перекладались на арабську мову. Так, за наказом одного з перших багдадських халіфів аль-Мансура, наприкінці VIII століття були перекладені індійські сіддханти Брахмагупти і Аріабхати, а у IX столітті арабський учений Сабіт ібн Курра зробив повний переклад «Альмагеста» з грецького оригіналу.[43]

На початок IX століття вчені Багдаду і Дамаску досягли великих успіхів. Так, у 827 році ними було виміряно дугу меридіану, а також встановлено його протяжність у 47 000 км[44], завдяки спостереженням зенітних відстаней зір за методом Ератосфена. Тоді ж за вимірюванням довготи Регула після порівняння результатів з даними Гіппарха, було отримано нове значення сталої прецесії: 1° за 66 років.[45] Роботи аль-Баттані свого часу стали дуже популярними в Західній Європі. В своїх працях він з високою точністю визначив тривалість тропічного року, величину ексцентриситету сонячної орбіти, відкрив зміщення сонячного апогею відносно зір тощо.

На підставі досліджень та спостережень, що проводились у обсерваторіях розташованих по всій території Халіфату, були складені оригінальні праці ісламських астрономів — «Зіджі». До нашого часу збереглося усього близько 100 таких робіт.[43] Вони являють собою астрономічні таблиці, користуючись якими можна розрахувати положення планет на зоряному небі. Складовою частиною кожного зіджа є зведення правил, використаних при складенні таблиць, і правила користування ними. Шедевром середньовічної спостережницької астрономії вважається «Книга нерухомих зір» перського астронома ас-Суфі,[46] в якій він на матеріалах власних спостережень перевірив та уточнив каталог зір Птоломея, виправив помилки допущені його арабськими колегами тощо. Також в книзі міститься перша письмова згадка про спостереження іншої галактики, якою стала Велика Магелланова Хмара.

В епоху Середньовіччя європейські астрономи займалися переважно спостереженнями видимих ​​рухів планет, погоджуючи їх з прийнятою геоцентричної системою Птолемея.

Цікаві космологічні ідеї можна знайти в творах Оригена з Александрії, видного апологета раннього християнства, учня Філона Александрійського. Оріген закликав сприймати Книгу Буття не буквально, а як символічний текст. Всесвіт, за Орігеном, містить безліч світів, в тому числі населених. Більш того, він припускав існування безлічі Всесвітів зі своїми зоряними сферами. Кожен Всесвіт скінчений у часі й просторі, але сам процес їх утворення і зникнення нескінченний:

Що стосується мене, то скажу, що Бог став до своєї діяльності не тоді, коли був створений наш видимий світ, і подібно до того, як після закінчення існування останнього виникає інший світ, точно так же до початку нашого світу існував інший світ … Отже, слід вважати, що не тільки існують одночасно багато світів, але й до початку нашого світу існували багато світів, а після закінчення його існуватимуть інші світи.

У XI—XII століттях основні наукові праці греків і їх арабомовних учнів було перекладено на латину. Основоположник схоластики Альберт Великий і його учень Фома Аквінський в XIII століття препарували вчення Аристотеля, зробивши його прийнятним для католицької традиції. Із цього часу система світу Аристотеля—Птолемея фактично зливається з католицькою догматикою. Експериментальний пошук істини підмінявся звичнішою для теології методикою — пошуком відповідних цитат у канонізованих творах та їх розлогим коментуванням.

Відродження наукової астрономії в Європі почалося на Піренейському півострові, на стику арабського й християнського світу. Спочатку визначальну роль грали зіджі — трактати, що потрапляли з арабського Сходу. У другій половині XI століття арабські астрономи, які зібралися в Кордовському халіфаті під керівництвом аз-Заркалі (Арзахеля) склали Толедські таблиці. Допоміжні таблиці для розрахунку затемнень у Толедських таблицях майже повністю запозичені із зіджів аль-Хорезмі й аль-Баттані, що розвивали теорію Птолемея й уточнювали її застарілі (на той час) параметри на основі нових точніших вимірювань[47]. У XII столітті завдяки Герарду Кремонському таблиці потрапили в латинський світ і були адаптовані під християнський календар (Тулузькі таблиці). У 1252—1270 роках у вже християнському Толедо під патронажем короля Леону й Кастилії Альфонсо X Мудрого єврейські астрономи Ісаак Бен Сід і Ієгуда бен Мойсей Коен склали точніші Альфонсові таблиці. Незадовго до 1321 року робота над вдосконаленням цих таблиць продовжилася в Парижі. Результат цієї багатовікової роботи поколінь астрономів різних країн і народів було надруковано 1485 року як перше видання Альфонсових таблиць[48].

У XV століття німецький філософ, кардинал Микола Кузанський, помітно випередивши свій час, висловив думку, що Всесвіт нескінченний, і в нього взагалі немає центру — ні Земля, ні Сонце, ні будь-що інше не займають особливого становища. Усі небесні тіла складаються з тієї ж матерії, що й Земля, і, цілком можливо, населені. За століття до Галілея він стверджував: усі світила, включаючи Землю, рухаються в просторі, і кожен спостерігач, що перебуває на будь-якому з них, має право вважати його нерухомим.

У XV століття велику роль у розвитку спостережної астрономії відіграли праці Георга Пурбаха, а також його учня і друга Йоганна Мюллера (Реґіомонтана). До речі, вони стали першими в Європі вченими, що не мали духовного сану. Після серії спостережень вони переконалися, що всі наявні астрономічні таблиці, включаючи Альфонсові, застаріли: положення Марса там давалося з помилкою 2°, а місячне затемнення запізнилося на цілу годину. Для підвищення точності розрахунків Регіомонтан склав нову таблицю синусів (із кроком 1') і таблицю тангенсів. Винайдене незадовго до того книгодрукування сприяло тому, що виправлений підручник Пурбаха і «Ефемериди» Регіомонтана протягом десятиліть були основними астрономічними посібниками для європейців. Таблиці Регіомонтана були набагато точнішими колишніх і справно служили аж до Коперніка. Їх використовували Христофор Колумб і Америго Веспуччі. Деякий час пізніше таблиці використовувалися навіть для розрахунків за геліоцентричною моделлю.

Регіомонтан також запропонував метод визначення довготи з різниці табличного і місцевого часу, відповідного заданому положенню Місяця. Він констатував розбіжність юліанського календаря з сонячним роком майже на 10 днів, що змусило церкву замислитися про календарну реформу. Така реформа обговорювалася на Латеранському соборі (Рим, 1512—1517) і була реалізована 1582 року.

До XVI століття стало зрозуміло, що система Птолемея невдала і призводить до неприпустимо великих розрахункових помилок. Микола Коперник став першим, хто запропонував детально опрацьовану альтернативу, причому засновану на зовсім іншій моделі світу.

Головна праця Коперника — «De Revolutionibus Orbium Caelestium» («Про обертання небесних сфер») — була завершена 1530 року, але тільки перед смертю Коперник зважився опублікувати її. Втім, у 1503–1512 роках Коперник поширював серед друзів рукописний конспект своєї теорії («Малий коментар про гіпотези, що стосується небесних рухів»), а його учень Ретик опублікував ясний виклад геліоцентричної системи 1539 року. Здається, чутки про нову теорію широко розійшлися вже в 1520.

За структурою головна праця Коперніка майже повторює «Альмагест» у дещо скороченому вигляді (6 книг замість 13). У першій книзі також наведено аксіоми, але замість положення про нерухомість Землі вміщена інша аксіома — Земля та інші планети обертаються навколо осі й навколо Сонця. Ця концепція докладно аргументується, а «думка древніх» більш-менш переконливо спростовується. Коперник згадує як своїх союзників тільки античних філософів Філолая і Нікетаса.

З геліоцентричних позицій Коперник без труднощів пояснює зворотні рухи планет. Далі наводить той же матеріал, що й у Птолемея, лише трохи уточнений: сферична тригонометрія, зоряний каталог, теорія руху Сонця й Місяця, оцінка їх розмірів і відстані до них, теорія прецесії й затемнень.

У книзі III, присвяченій річному руху Землі, Коперник робить епохальне відкриття: пояснює випередження рівнодення зміною напрямку земної осі. У книгах V та VI, присвячених руху планет, завдяки геліоцентричної підходу стало можливо оцінити середні відстані планет від Сонця, і Коперник наводить ці дані, досить близькі до сучасних.

Система світу Коперника, з сучасного погляду, ще недостатньо радикальна. Усі орбіти кругові, рух по них — рівномірний, так що епіцикли довелося зберегти — щоправда, замість 80 їх стало 34. Механізм обертання планет збережений колишнім — обертання сфер, до яких прикріплені планети. Але тоді вісь Землі в ході річного обертання повинна повертатися, описуючи конус; щоб пояснити зміну пір року, Копернику довелося ввести третє (зворотне) обертання Землі навколо осі, перпендикулярної екліптиці, яке використовував також для пояснення прецесії. На межі світу Коперник розмістив сферу нерухомих зір.

Строго кажучи, модель Коперника навіть не була геліоцентричною, оскільки Сонце він розташував не в центрі планетних сфер.

Птолемеєве зміщення центру орбіти (еквант) Коперник, природно, виключив, і це стало кроком назад — спочатку точніші, ніж птолемеєві, таблиці Коперника незабаром суттєво розійшлися зі спостереженнями, що немало спантеличило і охолодило її захоплених шанувальників. І все ж у цілому модель світу Коперника була колосальним кроком вперед.

Католицька церква спочатку поставилася до відродження «піфагорейства» благодушно, окремі її стовпи навіть протегували Копернику. Папа Климент VII, заклопотаний уточненням календаря, доручив кардиналу Вігманштадту прочитати вищому кліру лекцію про нову теорію, яка була з увагою вислухана. З'явилися, проте, серед католиків і затяті противники геліоцентризму. Проте вже з 1560-х років у декількох університетах Швейцарії та Італії почалися лекції за системою Коперника. Математична основа моделі Коперника була простішою, ніж птолемеєвої, і цим одразу скористалися з практичною метою: були випущені уточнені астрономічні («Прусські») таблиці (1551, Е. Рейнгольд).

5 жовтня 1582 року було проведено давно заплановану календарну реформу. Новий календар було названо григоріанським на честь папи Григорія XIII, хоча автором проекту був італійський астроном і лікар (Луїджі Лілліо) Алоізій Ліліус

Великий італійський вчений Галілео Галілей систему Коперника прийняв з ентузіазмом, причому відразу відкинув фіктивний «третій рух», показавши на досвіді, що вісь рухомого дзиги зберігає свій напрям сама собою[49][50]. Для доказу правоти Коперника він використовував телескоп. Шліфовані скляні лінзи були відомі ще вавилонянам[51]; найдревніша зі знайдених при розкопках лінз відноситься до 2500 році до н. е..[52] У 1608 році в Голландії була винайдена зорова труба; дізнавшись про це влітку 1609 року, Галілей самостійно побудував значно вдосконалений її варіант, створивши перший у світі телескоп-рефрактор[53]. Збільшення телескопа спочатку було триразовим, пізніше Галілей довів його до 32-кратного[53].

Портрет Галілео Галілея (1635) кисті Юстуса Сустерманса

Результати своїх досліджень Галілей виклав у серії статей «Зоряний вісник» (1610)[53], викликавши серед вчених справжній шквал оптичних спостережень за небом. Виявилося, що Чумацький шлях складається з скупчень окремих зірок, що на Місяці є гори[54] (висотою до 7 км, що близько до істини) і западини, на Сонці є плями[54], а у Юпітера — супутники (термін «супутник» ввів пізніше Кеплер). Особливо важливим було відкриття, що Венера має фази[54]; в системі Птолемея Венера як «нижня» планета була завжди ближче до Землі, ніж Сонце, і " полновенеріе "було неможливо.

Галілей відмітив, що діаметр зірок, на відміну від планет, в телескопі не збільшується, а деякі туманності, навіть у збільшеному вигляді, не розпадаються на зірки; це явна ознака, що відстані до зірок колосальні навіть у порівнянні з відстанями в Сонячній системі.

Галілей виявив у Сатурна виступи, які прийняв за два супутники. Потім виступи зникли (кільце обернулося), Галілей вважав своє спостереження ілюзією і не повертався більше до цієї теми; кільце Сатурна відкрив у 1656 у Хрістіан Гюйгенс.

Еліпс и Кеплера Галілей не прийняв, продовжуючи вірити в кругові орбіти планет. Причиною цього, можливо, стало надмірне захоплення Кеплера містичної нумерологією і «світовою гармонією». Галілей визнавав тільки позитивне знання і не поважав піфагорейство. Особисто Кеплера він високо цінував і вів з ним жваве листування, однак ніде у своїх роботах про нього не згадував.

Зображення в телескопі Галілея було не дуже чітким, в основному через хроматичної аберації. З цієї та з інших причин повідомлення про відкриття Галілея викликало у багатьох недовіру і навіть глузування. Галілея також, що було куди неприємніше, звинуватили в єресі. Він неодноразово був змушений їздити до Риму, особисто і письмово пояснюватися з вищим духовенством та інквізицією.

5 березня 1616 року римська конгрегація офіційно забороняє геліоцентризм, як небезпечну єресь[55]:

Стверджувати, що Сонце стоїть нерухомо в центрі світу — думка безглузда, помилкова з філософської точки зору і формально єретична, оскільки вона прямо суперечить Св. Писанню.
Стверджувати, що Земля не перебуває в центрі світу, що вона не залишається нерухомою і володіє навіть добовим обертанням, є думка настільки ж безглузда, помилкова з філософської і гріховна з релігійної точки зору.

Точна копія першого телескопа Галілея

Книга Коперника була включена в Індекс заборонених книг «до її виправлення»[56].

Спочатку величезний науковий авторитет і заступництво знатних осіб, включаючи кардинала Барберіні (пізніше став папою Урбаном VII) рятували Галілея від репресій. Але вихід у світ «Діалогів про двох найголовніших системах світу» (січень-лютий 1632), хоча і дозволений папської цензурою, викликав лють інквізиції і самого папи Урбана, який запідозрив, що саме його вивели в книзі під ім'ям простака Сімплічіо . Незважаючи на демонстративно нейтральну позицію автора, доводи коперниканцем Сальвіаті в книзі явно переконливіші, ніж його противників. Мало того, в «Діалозі» містилися припущення про нескінченність Всесвіту і множинність населених світів.

Вже в серпні того ж 1632 року «Діалоги» були внесені в горезвісний «Індекс», недбайливого цензора звільнили, книгу вилучили з продажу, а в жовтні 69-річного Галілея викликали в Римську інквізицію. Спроби тосканського герцога добитися відстрочення процесу зважаючи на поганий здоров'я вченого і чумного карантину в Римі успіху не мали, і в лютому 1633 року Галілей змушений був з'явитися до Рима.

Процес Галілея тривав до червня 1633 року. За вироком, Галілей був визнаний винним у тому, що він підтримував і поширював помилкове, єретичне й гидке Св. Писанню вчення. Вченої змусили публічно покаятися і відректися від «єресі»[57]. Потім його направили у в'язницю, але кілька днів по тому папа Урбан дозволив відпустити Галілея під нагляд інквізиції. У грудні він повернувся на батьківщину, в село біля Флоренції, де і провів залишок життя в режимі домашнього арешту.

«Ураніборг»

До середини XVI століття астрономічні спостереження в Європі були не надто регулярними. Першим проводити систематичні спостереження почав данський астроном Тихо Браге, використовуючи спеціально для цього обладнану обсерваторію «Ураніборг» у Данії (острів Вен)[58]. Він спорудив великі, унікальні для Європи інструменти, завдяки яким визначав становище світил з небувалою раніше точністю[58]. До того часу не тільки «Альфонсінскіе», але й новіші «Прусські таблиці» давали велику помилку. Для підвищення точності Браге застосовував як технічні удосконалення, так і спеціальну методику нейтралізації похибок спостереження.

Браге першим виміряв паралакс комети 1577 і показав, що це не атмосферний, як вважали раніше (навіть Галілей), а космічне тіло[59]. Тим самим він зруйнував уявлення, поділюване навіть Коперником, про існування планетних сфер — комети явно рухалися у вільному просторі. Довжину року він виміряв з точністю до 1 секунди[60]. У русі Місяця він відкрив два нових нерівності — варіацію і річне рівняння, а також коливання нахилу місячної орбіти до екліптики[58]. Браге склав уточнений каталог для 1000 зірок, з точністю 1 '[60]. Але головна заслуга Тихо Браге — безперервна (щоденна), протягом 15-20 років[58], реєстрація положення Сонця, Місяця і планет[60]. Для Марса, чий рух саме нерівномірний, накопичилися спостереження за 16 років, або 8 повних оборотів Марса[60].

Браге був знайомий з системою Коперника ще по «Малому коментарю», однак одразу вказав на її недоліки — у зірок немає паралакса[58], у Венери не спостерігається зміна фаз (оскільки телескопа в той час ще не було, існувала саме ця точка зору) та ін Разом з тим він оцінив обчислювальні зручності нової системи і в 1588 у запропонував компромісний варіант, близький до «єгипетської моделі» Геракліда: Земля обертається в просторі, обертається навколо осі, Місяць і Сонце обертаються навколо неї, а інші планети — навколо Сонця[60]. Частина астрономів підтримала такий варіант.

Перевірити правильність своєї моделі Браге не зумів через недостатнє знання математики, і тому, переїхавши до Праги на запрошення імператора Рудольфа, запросив туди (в 1600 у) молодого німецького вченого Йоганна Кеплера[61]. На наступний рік Тихо Браге помер, і Кеплер зайняв його місце[61].

Кеплера більше приваблювала система Коперника — як менш штучна, більш естетична і відповідна тій божественної «світової гармонії», яку він вбачав у Всесвіті. Використовуючи спостереження марсіанської орбіти[61], виконані Тихо Браге, Кеплер намагався підібрати форму орбіти і закон зміни швидкості Марса, найкращим чином узгоджуються з досвідченими даними. Він бракував одну модель за іншою, поки, нарешті, ця наполеглива робота не увінчалася першим успіхом — були сформульовані дві закону Кеплера[61]:

Пам'ятник Тихо Браге і Йогану Кеплеру в Празі

• Кожна планета описує еліпс, в одному з фокусів якого знаходиться Сонце[62][63].
• За рівні проміжки часу пряма, що сполучає планету з Сонцем, описує рівні площі[63].

Другий закон пояснює нерівномірність руху планети: чим ближче вона до Сонця, тим швидше рухається.

Основні ідеї Кеплера він виклав у праці «Нова астрономія, або фізика неба» (1609)[61], причому, обережності ради, відносив їх тільки до Марса. Пізніше у книзі «Гармонія світу» (1619) він поширив їх на всі планети і повідомив, що відкрив третій закон:

• Квадрати часів обертання планет по орбіті відносяться як куби їх середніх відстаней від Сонця[63].

Цей закон фактично встановлює швидкість руху планет (другий закон регулює тільки зміна цієї швидкості) і дозволяє їх обчислити, якщо відома швидкість однієї з планет (наприклад, Землі) та відстані планет до Сонця[61][62].

Кеплер видав свої астрономічні таблиці, присвячені імператору Рудольфу (" Рудольфінскіе ")< ref name =""" taina.aib.ru_iogann-kepler "/>.

Через рік після смерті Кеплера, 7 листопада 1631, Гассенді спостерігав передбачене ним проходження Меркурія по диску Сонця[64][65].

Вже сучасники Кеплера переконалися в точності відкритих ним законів, хоча їхній глибинний смисл до Ньютона залишався незрозумілим[61]. Ніяких серйозних спроб реанімувати Птолемея або запропонувати іншу систему руху більше не було.

Телескоп Гершеля

Важливу роль у розвитку астрономії відіграв великий англійський дослідник німецького походження Вільям Гершель[95]. Він побудував унікальні для того часу рефлектори з діаметром дзеркал до 1,2 м і віртуозно ними користувався[96]. Гершель відкрив сьому планету — Уран (1781)[95] і його супутники (1787)[95], що обертаються «не в той бік» (1797), кілька супутників Сатурна, виявив сезонні зміни полярних шапок Марса, пояснив смуги і плями на Юпітері як хмари, виміряв період обертання Сатурна і його кілець (1790 рік). Він відкрив, що вся Сонячна система рухається у напрямку до сузір'я Геркулеса (1783), при вивченні спектру Сонця відкрив інфрачервоні промені (1800 рік), встановив кореляцію сонячної активності (за кількістю плям) і земних процесів — наприклад, урожай пшениці й цін на неї. Але головним його заняттям за всі тридцять років спостережень було дослідження зоряних світів.

Він каталогізував понад 2500 нових туманностей[95]. Серед них були подвійні й кратні; деякі були з'єднані перемичками, що Гершель витлумачив як формування нових зоряних систем[95]. Втім, тоді на це відкриття не звернули уваги; взаємодіючі галактики були перевідкриті вже в XX століття[95].

Гершель перший систематично застосовував в астрономії статистичні методи (винайдені раніше Мічел), і з їх допомогою зробив висновок, що Чумацький шлях — ізольований зоряний острів, який містить скінчену кількість зір і має сплюснуту форму. Відстані до туманностей він оцінював у мільйони світлових років.

1784 року Гершель зазначив, що світ туманностей має великомасштабну структуру — скупчення і пояси («шари»); зараз найбільший пояс розглядають як екваторіальну зону Метагалактики. Розмаїття форм туманностей і скупчень він пояснив тим, що вони перебувають на різних щаблях розвитку[95]. Деякі туманності круглої форми, іноді із зорею всередині, він назвав планетарними і вважав скупченнями дифузної матерії, в яких формується зоря й планетна система. Насправді майже всі відкриті ним туманності були галактиками, але по суті Гершель був правий — процес зореутворення відбувається і в наші дні.