«Истории» Геродота, жившего с 484 г. до н.э. по 425 г. до н.э., открывают замечательное окно в мир, каким он был известен древним грекам в середине пятого века до нашей эры.
Однако почти так же интересно, как то, что знали эти люди, то чего они не знали. Это устанавливает основу для ошеломляющих достижений в их понимании в течение следующих нескольких столетий - просто полагаясь на то, что они могли наблюдать собственными глазами.
Геродот утверждал, что Африка почти полностью окружена морем. Но откуда он узнал о таком огромном массиве суши? Он рассказывает историю финикийских моряков, которые были отправлены королем Египта Неко II (около 600 г. до н.э.), чтобы плыть вокруг континентальной Африки по часовой стрелке, начиная с Красного моря.
Эта история, если она правдива, не только повествует о самом раннем известном кругосветном плавании по Африке, но также содержит интересную информацию об астрономических знаниях древнего мира.
Путешествие, конечно, длилось несколько лет. Обогнув южную оконечность Африки и следуя курсом на запад, моряки увидели, что солнце находится справа от них над северным горизонтом.
В то время это наблюдение просто не имело смысла, потому что они еще не знали, что Земля имеет сферическую форму и что существует южное полушарие.
Планеты вращаются вокруг Солнца
Иллюстрация гелиоцентрической системы мира из атласа Андрея Целлария Harmonia Macrocosmica (1708)
Несколькими столетиями позже космология уже достигла значительного прогресса. Аристарх Самосский (310–230 гг. до н.э.) утверждал, что Солнце было «центральным светилом» космоса, и он даже расположил все известные тогда планеты в правильном порядке расстояния вокруг него.
Это самая ранняя из известных гелиоцентрических теорий Солнечной системы.
К сожалению исходный текст, в котором он приводит этот аргумент, был утерян для истории, поэтому мы не можем точно знать, как гениальный мыслитель разработал его.
Аристарх знал, что Солнце намного больше Земли или Луны, и он, возможно, предполагал, что поэтому оно должно занимать центральное положение в солнечной системе.
Тем не менее это потрясающее открытие, особенно если учесть, что оно не было повторно открыто до 16 века Николаем Коперником, который даже признал Аристарха во время разработки его собственных работ.
Одно из величайших астрономических открытий Древней Греции: размер Луны.
Пифагор
В одной из сохранившихся книг Аристарха рассматриваются размеры и расстояния до Солнца и Луны. В этом замечательном трактате Аристарх изложил самые ранние известные попытки вычислений относительных размеров и расстояний до Солнца и Луны.
Давно замечено, что Солнце и Луна кажутся на небе одинаковыми видимыми размерами, а Солнце находится дальше. Они поняли это из солнечных затмений, вызванных прохождением Луны перед Солнцем на определенном расстоянии от Земли.
Кроме того в момент, когда Луна находится в первой или третьей четверти, Аристарх рассуждал, что Солнце, Земля и Луна образуют прямоугольный треугольник.
Поскольку Пифагор определил, как связаны длины сторон треугольника несколькими веками ранее, Аристарх использовал треугольник, чтобы оценить, что расстояние до Солнца в 18-20 раз больше расстояния до Луны.
Он также подсчитал, что размер Луны был примерно в три раза меньше Земли, основываясь на точном определении времени лунных затмений.
Хотя его расчетное расстояние до Солнца было слишком низким (фактическое отношение равно 390), из-за отсутствия телескопической точности, доступной в то время, значение отношения размеров Земли и Луны на удивление точное ( диаметр Луны в 0,27 раза больше диаметра Земли).
Сегодня мы точно знаем размер и расстояние до Луны, определенные с помощью различных средств, включая точные телескопы, радиолокационные наблюдения и лазерные отражатели, оставленные на поверхности астронавтами Аполлона.
Окружность Земли
Эратосфен
Эратосфен (276–1995 гг. До н.э.) был главным библиотекарем Александрийской библиотеки и большим экспериментатором. Среди многих его достижений был самый ранний известный расчет окружности Земли.
Пифагор обычно считается одним из первых сторонников сферической Земли, хотя, по-видимому, не ее размера. Знаменитый и в то же время простой метод Эратосфена основывался на измерении различной длины теней, отбрасываемых вертикально вставленными в землю столбами, в полдень, во время летнего солнцестояния на разных широтах.
Солнце находится достаточно далеко, поэтому, где бы его лучи ни приходили на Землю, они фактически параллельны, как ранее было показано Аристархом. Таким образом разница в тенях показала, насколько сильно изогнута поверхность Земли.
Эратосфен использовал это, чтобы оценить окружность Земли примерно в 40 000 км. Это в пределах пары процентов от фактического значения, установленного современной геодезией (наукой о форме Земли).
Позже другой ученый по имени Посидоний (135–51 гг. До н. э.) использовал несколько иной метод и пришел к почти точно такому же ответу. Посидоний прожил на острове Родос большую часть своей жизни. Там он заметил яркую звезду Канопус, которая должна была находиться очень близко к горизонту. Однако, находясь в Александрии, в Египте, он отметил, что Канопус поднимется примерно на 7,5 градусов над горизонтом.
Учитывая, что 7,5 градусов составляют 1/48 окружности, он умножил расстояние от Родоса до Александрии на 48 и получил значение также примерно 40 000 км.
Первый астрономический калькулятор из Древней Греции
Самый старый из сохранившихся в мире механических калькуляторов - это «Антикитерский механизм». Удивительное устройство было обнаружено при затонувшем древнем корабле у греческого острова Антикитера в 1900 году.
Устройство было испорчено с течением времени, но в неповрежденном виде оно выглядело бы как коробка, вмещающая десятки тонко обработанных бронзовых зубчатых колес. При ручном вращении рукояткой шестерни охватывают циферблаты на внешней стороне, показывающие фазы Луны, время лунных затмений и положения пяти известных на тот момент планет (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн) в разные времена года. Это даже объясняет их ретроградное движение - иллюзорное изменение движения планет по небу.
Мы не знаем, кто его создал, но он датируется периодом между 3 и 1 веками до нашей эры и, возможно, даже было работой Архимеда. Технологию такого высочайшего уровня сложности, как Антикитерский механизм, человечество не смогло воссоздать более 2000 лет. К сожалению подавляющее большинство этих работ было потеряно для истории, а наше научное пробуждение было отложено на тысячелетия.
В качестве инструмента для внедрения научных измерений методы Эратосфена относительно просты в применении и не требуют специального оборудования, что позволяет тем, кто только начинает проявлять интерес к науке, понимать их, выполняя, экспериментируя и, в конечном счете, следуя шагам пешком некоторых из первых ученых.
Можно только предположить, где наша цивилизация могла бы быть сейчас, если бы эта древняя наука не была уничтожена войнами, природными и рукотворными катастрофами и увы, ранним христианством.
Гарет Дорриан - научный сотрудник по исследованию космического пространства Бирмингемского университета.
Ян Уиттакер - преподаватель физики в Университете Ноттингем Трент. Статья впервые появилась в The Conversation и переиздается по лицензии Creative Commons.
