Вселенная. Путешествие во времени и пространстве

Ограниченные возможности наблюдений и экспериментов не позволили Птолемею доказать, что Земля вращается вокруг своей оси. Но тогда вступали в действие жесткие законы логики. Если Земля неподвижна, то должна вращаться вся грандиозная твердая небесная сфера радиусом в сто миллионов километров, совершая один оборот за звездные сутки. Представить такую чудовищно раскрученную конструкцию было сложно, но тут было всего два варианта: вращается либо Земля, либо небесная сфера. А опыты и наблюдения не подтверждали вращения Земли, как считал Птолемей.

Система Птолемея с ее деферентами и эпициклами оказалась невероятно сложной. Но она работала! С ее помощью можно было вычислить, например, на фоне какого созвездия та или иная планета будет наблюдаться через несколько месяцев или даже лет. Приходило время, и наблюдатель мог убедиться, что расчеты оказались правильными. Система, которая была совершенно неверна по сути, при этом давала верные результаты.

Более того, эта система была научной. В ее основе лежали не выдумки, догадки и умозрительные рассуждения, а жесткие логические выводы из результатов наблюдений. Этим она отличалась от предыдущих картин мира.

Замечательно, что сама наука, которая непрерывно проверяет сама себя, ставит новые опыты и совершенствует наблюдения, со временем доказала неверность системы Птолемея. Появились и доказательства движения Земли вокруг Солнца, и доказательства вращения Земли вокруг своей оси. Но это было гораздо позже. До этого времени система Птолемея использовалась в Европе как базовая система мира на протяжении почти пятнадцати веков.

3. Вселенная с центральным Солнцем

…Отбросив темный вздор бессчетных лжедогадок,
Там, среди хаоса, ты распознал порядок
И, высшее познав, не скрыл от нас того,
Что мы вращаемся вкруг Солнца своего!..

Андреас Грифиус, «К портрету Коперника»

Итак, из наблюдений, выполненных греками две тысячи лет назад, следовало, что в центре мира находится шарообразная неподвижная Земля. Неужели никто не думал иначе?

Были и такие. В их числе нужно назвать замечательного человека, жившего задолго до Птолемея. Его звали Аристарх (320–230 годы до нашей эры).

На берегу Средиземного моря в городе Александрии (основанном учеником Аристотеля Александром Македонским) в те времена существовал первый в истории человечества университет — Мусейон. Здесь жили ученые, поэты, философы, находившиеся на содержании государства. Здесь читались лекции, писались книги. Аристарх был преподавателем Мусейона. Как ученый он тоже занимался изучением устройства Вселенной.

Аристарх придумал способ, как определить, во сколько раз Солнце дальше Луны. То, что Луна ближе Солнца, было известно со времен Аристотеля (на самом деле еще раньше) — Аристотель объяснил солнечные затмения тем, что Луна может загородить Солнце, а значит, Солнце находится дальше. Аристарх, основываясь на соображениях Аристотеля (Луна — это шар, освещаемый Солнцем с ­одной стороны), предложил дождаться, когда на небе будет наблюдаться ровно половина лунного диска. Астрономы называют такую фазу Луны первой четвертью, если Солнце находится к западу от Луны, и последней четвертью, если Солнце — к востоку от нее. Но если освещена ровно половина шара Луны, это означает, что угол между направлением Луна — Солнце и направлением Луна — Земля — прямой. Построим треугольник, предлагал Аристарх, с вершинами на Земле, Луне и на Солнце. Угол при вершине у Луны прямой. Это значит, что, если взять отношение расстояния от Земли до Луны к расстоянию от Земли до Солнца, оно будет равно косинусу угла между направлениями на Солнце и на Луну. Этот угол можно измерить, заглянуть в таблицы косинусов (к тому времени греки создали таблицы тригонометрических функций). Величина этого косинуса и будет равна отношению расстояния до Луны к расстоянию до Солнца!

Действуя таким образом, Аристарх измерил угол между направлениями на Луну и на Солнце. Этот угол у него получился равным 87 градусам. Косинус этого угла равен примерно 0,05, или 1:20. Получилось, что Луна ближе Солнца в 20 раз.

Это был важный результат. Он был грубо неверным — на самом деле Солнце дальше Луны примерно в 400 раз. Большая ошибка получилась потому, что сложно определить момент, когда мы видим действительно ровно половину лунного диска. А при углах, близких к 90 градусам, небольшие изменения угла приводят к заметным изменениям его косинуса. Но даже ошибочный результат указывал на то, что Солнце находится гораздо дальше, чем Луна. Ранее считалось, что два светила находятся примерно на одинаковом расстоянии от нас.

Если два предмета визуально равны, но известно, что один из них дальше, значит, он имеет больший размер. Дальше — значит больше.