В своей книге «История» Геродот (484-425 гг. до н. э.) открывает окно в мир, каким он был известен древним грекам в середине пятого века до нашей эры. Этот труд является важнейшим для изучения того, что знали греки на тот момент об окружающем мире, а что нет. И он создает основу для понимания их удивительных достижений в течение следующих нескольких столетий, которые они делали, просто опираясь на то, что могли наблюдать своими собственными глазами.
Так, плавание заняло несколько лет. Обогнув южную оконечность Африки и следуя западным курсом, моряки увидели, что Солнце находится справа от корабля над северным горизонтом. Это наблюдение просто не могли объяснить в то время, потому что люди еще не знали, что Земля имеет сферическую форму и что существует южное полушарие, где «все наоборот».
1. Планеты вращаются вокруг Солнца
Спустя несколько столетий был достигнут значительный прогресс. Аристарх Самосский (310-230 гг. до н. э.) утверждал, что Солнце является «центральным огнем» космоса, и он поместил все известные тогда планеты в правильном порядке вокруг него. Это самая ранняя из известных гелиоцентрических моделей Солнечной системы.
Гелиоцентрическая модель Солнечной системы Коперника из книги 1573 года.
К сожалению, первоначальный текст, в котором он приводит свои расчеты, был утерян для истории, поэтому мы не можем точно знать, как он создал свою модель. К слову, Аристарх знал, что Солнце гораздо больше Земли или Луны, и поэтому предполагал, что оно должно занимать центральное положение в Солнечной системе.
Тем не менее, это потрясающее открытие, особенно если учесть, что повторно к нему пришел Николай Коперник лишь в XVI веке, который, к слову, признал заслуги Аристарха в ходе проведения своей собственной работы.
2. Размер Луны
Одна из сохранившихся книг Аристарха повествует о размерах Солнца и Луны и расстоянии до них, причем это была первая работа такого рода. Еще до этого люди заметили, что Солнце и Луна имеют одинаковый видимый размер на небе, и что Солнце дальше от нас. К этому выводу несложно прийти, наблюдая за полными солнечными затмениями, когда диск Луны полностью закрывает Солнце, то есть последнее находится за нашим спутником.
Кроме того, в тот момент, когда Луна находится в первой или третьей четверти, Солнце, Земля и Луна формируют прямоугольный треугольник, рассуждал Аристарх. Поскольку Пифагор еще парой столетиями ранее определил, как длины сторон прямоугольного треугольника связаны между собой, Аристарх использовал это соотношение, чтобы оценить расстояние до Солнца в сравнении с расстоянием до Луны.
Схема, поясняющая определение радиуса Луны по методу Аристарха (византийская копия X века).
Он получил, что Солнце где-то в 18-20 раз дальше от нас, чем Луна. Аристарх также подсчитал, что размер Луны составляет примерно одну треть от размера Земли, основываясь на тщательном определении времени лунных затмений. Увы, из-за отсутствия тогда телескопов полученное им расстояние до Солнца оказалось слишком маленьким — наша звезда дальше от нас, чем Луна, в среднем в 390 раз. Однако отношение размера Земли к Луне у Аристарха получилось на удивление точным — диаметр нашего спутника составляет 0.27 земного.
Сегодня мы точно знаем размеры и расстояние до Луны с помощью различных средств, включая точные телескопы, радиолокационные наблюдения и лазерные отражатели, оставленные на поверхности нашего спутника астронавтами «Аполлона».
3. Длина окружности Земли.
Эратосфен (276-195 гг. до н. э.) был главным библиотекарем Великой Александрийской библиотеки и страстным экспериментатором. Среди его многочисленных достижений было самое раннее известное вычисление окружности Земли. Пифагор обычно считается самым ранним сторонником сферической Земли, хотя, насколько мы знаем, он не вычислял ее радиус. Знаменитый и в то же время простой метод Эратосфена основывался на измерении длины теней, отбрасываемых вертикально воткнутыми в землю шестами в полдень дня летнего солнцестояния на разных широтах.
Солнце находится достаточно далеко, чтобы везде, где его лучи достигают Земли, они были фактически параллельны, как это было ранее показано Аристархом. Таким образом, разница в длине теней показывает, насколько сильно искривлена поверхность Земли. В итоге Эратосфен получил длину окружности нашей планеты около 40 000 км — это в пределах всего пары процентов от фактической величины, установленной современной геодезией (наукой о форме Земли).
Зная угол A и расстояние между Сиеной и Александрией (L) вычислить общую длину окружности Земли уже не составляет никакого труда.
Позже другой древнегреческий ученый по имени Посидоний (135-151 гг. до н. э.) использовал несколько иной метод и пришел к почти точно такому же результату. Большую часть своей жизни Посидоний прожил на острове Родос, и там он часто наблюдал яркую звезду Канопус, лежащую очень близко к горизонту. Однако, находясь в Александрии, в Египте, он заметил, что Канопус расположен примерно на высоте 7.5 градусов над горизонтом.
Учитывая, что 7.5 градусов — это около 1/48 окружности, он умножил расстояние от Родоса до Александрии на 48 и получил значение, равное примерно 40 000 км (хотя тут стоит вспомнить, что считал он в стадиях, которые были равны от 170 до 230 метров, из-за чего существует достаточно большой разброс. Но все еще значение в 40 тысяч километров попадает в него).
4. Первый астрономический калькулятор
Самому старому механическому калькулятору насчитывается свыше двух тысячелетий — он датируется приблизительно первым веком до нашей эры и называется антикитерским механизмом, так как был обнаружен среди обломков судна на дне около греческого острова Антикитера в апреле 1900 года.
Конечно, устройство сильно пострадало за это время, и мы можем лишь догадываться, как оно выглядело изначально. Скорее всего механизм имел вид ящика с тремя десятками точно обработанных бронзовых зубчатых колес. Эти шестеренки были соединены со специальными циферблатами на задней стороне прибора, и покрутив рукоятки можно было узнать фазы Луны, точное время лунных и солнечных затмений и положение пяти известных тогда планет (Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна) в разное время года.
Схема и макет антикитерского механизма.
Увы, мы не знаем точно, кем такой прибор был сконструирован — только путем компьютерной симуляции получилось выяснить, что он дает правильные данные где-то на 35 градусах северной широты, что близко к таким островам как Родос и Сиракузы. Кроме того, устройства, аналогичные антикитерскому механизму, упоминаются более чем в дюжине литературных произведений, которые написаны с 300 года до н. э. по 500 год н. э.
К сожалению, огромное число древних рукописей и приборов погибло в результате таких масштабных событий, как Великое переселение народов. «Помогло» этому и уничтожение Александрийской библиотеки — одного из крупнейших хранилищ информации того времени. Как итог, человеческая цивилизация была откинута на сотни лет назад, и лишь ближе к Х веку арабы заложили основы современной алгебры, ну а в Европе расцвет наук и вовсе пришелся уже на XIV-XV век. И можно только гадать, на каком уровне развития находилась бы современная цивилизация, если бы античная наука не была забыта.
