Бируни

Богооткровенные книги не давали ответа и на многие другие вопросы. Зато уже из первых двух книг птолемеевского «Альмагеста» Мухаммед почерпнул немало полезных сведений о суточном ходе небесной сферы и о движениях Солнца, Луны и планет, понял, от чего зависит длительность дня и время восхода и заката звезд в различных поясах, но самое главное — узнал, что Земля имеет форму шара, пребывающего в неподвижности в центре Вселенной, и что ее окружают концентрические сферы, управляющие движением Луны, Меркурия, Венеры, Солнца, Марса, Юпитера, Сатурна и звезд[7]. Птолемеева система убедительно и логично объясняла различия в видимом движении небесных тел. Звезды, неподвижные относительно друг друга, вращались вместе со сферой, к которой были прикреплены. Что же касается планет, то каждая из них совершала движение по окружности — эпициклу, центр которой, в свою очередь, равномерно перемещался по другой окружности — деференту вокруг Земли. Если планета находилась в дальней от наблюдателя точке своего эпицикла, то угловая скорость ее движения, наблюдаемая с неподвижной Земли, составлялась из движения центра эпицикла по деференту и движения планеты по самому эпициклу. В этом случае наблюдателю с Земли казалось, что планета движется прямо и с наибольшей скоростью. Когда же планета занимала внутри эпицикла ближнее к наблюдателю положение, она перемещалась по кругу в направлении, противоположном движению центра эпицикла по деференту и ее угловая скорость казалась с Земли наименьшей. Если к тому же скорость движения планеты по эпициклу была меньше скорости, с которой центр эпицикла перемещался по деференту, то наблюдатель видел, что планета медленно движется в прямом направлении. В том же случае, когда скорость движения по эпициклу превышала скорость движения центра эпицикла, у наблюдателя складывалось впечатление, что планета перемещается в попятном направлении.

Система Птолемея не только объясняла природу видимых движений Солнца, Луны и планет, но и позволяла предвычислять их положения на небесной сфере. Особенно важное значение имело предсказание солнечных и лунных затмений, которые вызывали суеверный ужас у несведущих людей. Ведь то довольно простое объяснение, что лунные затмения возникают во время прохождения Луны через земную тень, а солнечные — во время прохождения Луны по солнечному диску, вряд ли удовлетворяло тех, кто даже при самом богатом воображении не мог представить себе Землю в виде шара, ибо в этом случае неизбежно пришлось бы предположить наличие антиподов, иначе говоря, людей, ходящих вниз головой.

Эти наивные возражения веселили Мухаммеда, который с детства без особого труда воспринял истины, являвшиеся очевидными еще во времена Птолемея и даже задолго до него — ведь Птолемеев «Альмагест» был, в сущности, основан на трудах великого астронома древности Гиппарха, а многие описываемые в нем методы практической астрономии, такие, как, например, определение географической широты или радиуса Земли, за 250 лет до нашей эры практиковал александрийский ученый Эратосфен.

К шестнадцати годам Мухаммед приобрел настолько солидные познания в математике и астрономии, что Абу Наср позволил ему заняться самостоятельными научными исследованиями, которые на первых порах ограничивались решением сравнительно простых задач, связанных с определением географической широты мест. Задумав измерить полуденную высоту Солнца в дни весеннего и осеннего равноденствия и определить на основе полученных данных широту Кята, Мухаммед ранней весной 990 года принялся за изготовление несложного астрономического инструмента — кольца с алидадой, свободно вращающейся вокруг центра. Диаметр кольца, на которое Мухаммед нанес градуировку, был невелик, и поэтому цена деления на шкале равнялась всего 30 секундам. Зато велико было желание проверить накопленные знания на практике, испытать свои силы, тем более что подготовка к наблюдению кульминации Солнца требовала заблаговременного проведения весьма сложных пересчетов, связанных с необходимостью точно установить моменты равноденствий по астрономическим таблицам, составленным для других местностей.

Взяв за основу таблицы Хабаша Вычислителя из Мерва, Мухаммед определил моменты обоих равноденствий для Хорезма и занялся подготовкой своего инструмента к измерениям задолго до установленного дня. Вкопав в землю деревянный шест, Мухаммед подвесил к нему градуированное кольцо и закрепил его в плоскости небесного меридиана. Затем с помощью отвеса совместил его девяностый градус с линией надира таким образом, чтобы алидада, приведенная в строго горизонтальное положение, указывала на нулевое деление шкалы.

Сама техника измерения была проста. При наведении алидады на небесное светило она показывала на градуированном круге значение, равное его угловой высоте. В этом случае географическая широта места наблюдения определялась по правилу φ = σ ± (90° — h_max) соответственно для 90° — φ + σ ≤ 90° и 90° — φ + σ > 90°, где φ — широта места, σ — склонение и h_max — полуденная высота Солнца в меридиане.