Астрономия в исламском мире Средневековья

Введение

Средневековая исламская астрономия охватывает астрономические достижения, сделанные в исламском мире, особенно в период исламского Золотого века (IX–XIII века), и преимущественно написанные на арабском языке. Эти достижения в основном происходили на Ближнем Востоке, в Центральной Азии, Аль-Андалусе и Северной Африке, а позднее – на Дальнем Востоке и в Индии. Она тесно связана с возникновением других исламских наук в плане заимствования и адаптации чужих знаний и объединения разнородных элементов для создания науки, обладающей исламской спецификой. В частности, это были греческие, сасанидские и индийские труды, которые были переведены и стали основой для дальнейших исследований. Исламская астрономия сыграла важную роль в возрождении античной астрономии после утраты знаний в раннем Средневековье, особенно благодаря созданию латинских переводов арабских работ в XII веке. Исламская астрономия также оказала влияние на китайскую астрономию. Значительное число звёзд на небе, таких как Альдебаран, Альтаир и Денеб, а также астрономические термины, такие как алидада, азимут и надир, до сих пор сохраняют свои арабские названия. Сохранился обширный корпус литературы по исламской астрономии, насчитывающий около 10 000 рукописей, рассеянных по всему миру, многие из которых остаются непрочитанными и не каталогизированы. Тем не менее, возможно достаточно точно реконструировать картину исламской деятельности в области астрономии.

Арабы до ислама

Исламский историк Ахмад Даллал отмечает, что, в отличие от вавилонян, греков и индийцев, разработавших сложные системы математического изучения астрономии, доисламские арабы опирались на эмпирические наблюдения, основанные на восходе и закате определенных звезд. Эта исконная традиция созвездий была известна как анва́. Изучение анва́ получило развитие после принятия ислама, когда арабские астрономы стали применять математику к изучению ночного неба.

Ранний период

Первые астрономические тексты, переведенные на арабский язык, имели индийское и персидское происхождение. Наиболее известным из них был «Зидж аль-Синдхинд», зидж, составленный Мухаммедом ибн Ибрахимом аль-Фазари и Якубом ибн Тариком, которые перевели индийский астрономический труд VIII века после 770 года с помощью индийских астрономов, находившихся при дворе халифа Аль-Мансура. «Зидж аль-Шах» также основывался на индийских астрономических таблицах, созданных в империи Сасанидов на протяжении двух столетий. Фрагменты текстов того периода свидетельствуют о том, что арабские астрономы заимствовали синус из Индии вместо хорд дуги, использовавшихся в греческой тригонометрии. «Альмагест» Птолемея (геоцентрическая сферическая модель Вселенной) был переведен как минимум пять раз в конце VIII и IX веков и являлся основным авторитетным трудом, определившим арабскую астрономическую традицию. Распространение ислама, с его предписанием определять время пяти ежедневных молитв и направление на киблу (направление к Каабе в Священной мечети в Мекке), способствовало интеллектуальному прогрессу в астрономии.

Астрономические методы

Философ Аль-Фараби (ум. 950) описывал астрономию с точки зрения математики, музыки и оптики. Он показал, как астрономию можно использовать для описания движения Земли, положения и движения небесных тел, и отделил математическую астрономию от науки, сведя роль астрономии к описанию положения, формы и размеров удалённых объектов. Аль-Фараби использовал труды Птолемея, в частности его "Аналемму" – метод вычисления положения Солнца для любой фиксированной точки наблюдения.

Золотой век

Дом мудрости был академией, основанной в Багдаде при халифе Аббасидов Аль-Мамуне в начале IX века. Аль-Мамун оказывал значительную поддержку астрономическим исследованиям через Дом мудрости. Первой крупной мусульманской работой по астрономии был «Зидж аль-Синдхинд», созданный математиком Мухаммадом ибн Мусой аль-Хорезми в 830 году. В ней содержались таблицы для вычисления движений Солнца, Луны и планет Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Эта работа внедрила птолемеевские концепции в исламскую науку и стала поворотным моментом в исламской астрономии, которая до этого была сосредоточена преимущественно на переводах, но теперь начала разрабатывать собственные новые идеи.

Сомнения о Птолемее

В 850 году аббасидский астроном Аль-Фархани написал «Китаб фи Джавами» («Сборник науки о звездах»). В книге дано краткое изложение космографии Птолемея. Однако он также исправил Птолемея, основываясь на открытиях более ранних арабских астрономов. Аль-Фархани дал пересмотренные значения наклонения эклиптики, прецессии апогеев Солнца и Луны и окружности Земли. Книга распространилась по мусульманскому миру и была переведена на латинский язык. К X веку появились тексты, в которых ставилась под сомнение правильность трудов Птолемея. Исламские ученые подвергли сомнению кажущуюся неподвижность Земли и ее положение в центре Вселенной, теперь, когда независимые исследования системы Птолемея стали возможными. Египетский астроном X века Ибн Юнус обнаружил ошибки в расчетах Птолемея. Птолемей рассчитал, что угол осевого прецессии Земли изменяется на один градус каждые 100 лет. Ибн Юнус рассчитал, что скорость изменения составляет один градус каждые 701/4 года. Между 1025 и 1028 годами ученый Ибн аль-Хайсам написал свою книгу «Аль-Шукук аля Батламиус» («Сомнения относительно Птолемея»). Не оспаривая существование геоцентрической модели, он критиковал элементы теорий Птолемея. Другие астрономы приняли вызов, брошенный этой работой, и продолжили разработку альтернативных моделей, которые решали трудности, выявленные Ибн аль-Хайсамом. В 1070 году Абу Убайд аль-Джуджани опубликовал «Тарик аль-Афлак», в котором он обсуждал проблемы, возникающие из теории эквантов Птолемея, и предложил решение. Анонимная работа «Аль-Истидрак аля Батламиус» («Рекапитуляция относительно Птолемея»), созданная в Аль-Андалусе, включала список возражений против птолемеевской астрономии. Насир ад-Дин ат-Туси также выявил проблемы, присутствующие в работе Птолемея. В 1261 году он опубликовал свою «Тадхиру», в которой содержалось 16 фундаментальных проблем, которые он обнаружил в птолемеевской астрономии, и тем самым запустил цепочку исламских ученых, которые попытались решить эти проблемы. Такие ученые, как Кутб ад-Дин аш-Ширази, Ибн аль-Шатир и Шамс ад-Дин аль-Хафри, работали над созданием новых моделей для решения 16 проблем ат-Туси, и модели, которые они создали, стали широко использоваться астрономами в своих работах. Насир ад-Дин ат-Туси хотел использовать концепцию пары Туси для замены концепции «эквант» в птолемеевской модели. Поскольку концепция экванта приведет к тому, что расстояние до Луны будет резко меняться каждый месяц, по крайней мере, в два раза, если выполнить расчет. Но с парой Туси Луна просто будет вращаться вокруг Земли, что приведет к правильному наблюдению и применению концепции. Муайяд ад-Дин аль-Урди был еще одним ученым-инженером, который пытался понять движение планет. Он разработал концепцию леммы, которая является способом представления эпициклического движения планет без использования метода Птолемея. Лемма также была предназначена для замены концепции экванта.

In 850, the Abbasid astronomer Al Farghani wrote Kitab fi Jawami ("A compendium of the science of stars"). The book gave a summary of Ptolemic cosmography. However, it also corrected Ptolemy based on the findings of earlier Arab astronomers. Al Farghani gave revised values for the obliquity of the ecliptic, the precession of the apogees of the Sun and the Moon, and the circumference of the Earth. The book was circulated through the Muslim world, and translated into Latin. By the 10th century, texts had appeared that doubted that Ptolemy's works were correct. Islamic scholars questioned the Earth's apparent immobility, and position at the centre of the universe, now that independent investigations into the Ptolemaic system were possible. The 10th century Egyptian astronomer Ibn Yunus found errors in Ptolemy's calculations. Ptolemy calculated that the Earth's angle of axial precession varied by one degree every 100 years. Ibn Yunus calculated the rate of change to be one degree every 701/4 years. Between 1025 and 1028, the polymath Ibn al Haytham wrote his Al Shukuk ala Batlamyus ("Doubts on Ptolemy"). While not disputing the existence of the geocentric model, he criticized elements of the Ptolemy's theories. Other astronomers took up the challenge posed in this work, and went on to develop alternate models that resolved the difficulties identified by Ibn al Haytham. In 1070, Abu Ubayd al Juzjani published the Tarik al Aflak, in which he discussed the issues arising from Ptolemy's theory of equants, and proposed a solution. The anonymous work al Istidrak ala Batlamyus ("Recapitulation regarding Ptolemy"), produced in Al Andalus, included a list of objections to Ptolemic astronomy. Nasir al Din al Tusi also exposed problems present in Ptolemy's work. In 1261, he published his Tadkhira, which contained 16 fundamental problems he found with Ptolemaic astronomy, and by doing this, set off a chain of Islamic scholars that would attempt to solve these problems. Scholars such as Qutb al Din al Shirazi, Ibn al Shatir, and Shams al Din al Khafri all worked to produce new models for solving Tusi's 16 Problems, and the models they worked to create would become widely adopted by astronomers for use in their own works. Nasir al Din Tusi wanted to use the concept of Tusi couple to replace the "equant" concept in Ptolemic model. Since the equant concept would result in the moon distance to change dramatically through each month, at least by the factor of two if the math is done. But with the Tusi couple, the moon would just rotate around Earth resulting in the correct observation and applied concept. Mu'ayyad al Din al Urdi was another engineer/scholar that tried to make sense of the motion of planets. He came up with the concept of lemma, which is a way of representing the epicyclical motion of planets without using Ptolemic method. Lemma was intended to replace the concept of equant as well.

Земля вращается вокруг себя

Абу Райхан Бируни (род. 973) обсуждал возможность вращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, но в своем «Каноне Масудиев» изложил принципы, согласно которым Земля находится в центре Вселенной и не имеет собственного движения. Он осознавал, что вращение Земли вокруг своей оси соответствовало бы его астрономическим параметрам, однако рассматривал это как вопрос естественной философии, а не математики. Аль-Бируни описал астролябию, изобретенную Сиджи, основанную на идее вращения Земли. Тот факт, что некоторые люди верили в движение Земли вокруг своей оси, подтверждается арабским справочным трудом XIII века, в котором говорится: «По мнению геометров [или инженеров] (мухандисин), Земля находится в непрерывном круговом движении, и кажущееся движение небес на самом деле обусловлено движением Земли, а не звезд». В обсерваториях Мараги и Самарканда вращение Земли обсуждалось Наджм ад-Дином аль-Казуни аль-Катиби (ум. 1277), Туси (род. 1201) и Кушджи (род. 1403). Аргументы и доказательства, приводимые Туси и Кушджи, схожи с теми, что использовал Коперник в поддержку движения Земли. Однако школа Мараги так и не сделала решительного шага к гелиоцентризму.

Альтернативные геоцентрические системы

В 12 веке некоторые исламские астрономы в Аль-Андалусе разработали негелиоцентрические альтернативы системе Птолемея, следуя традиции, заложенной Ибн Баджа, Ибн Туфайлем и Ибн Рушдом. Ярким примером является Нур ад-Дин аль-Битруджи, который рассматривал модель Птолемея как математическую, а не физическую. Аль-Битруджи предложил теорию движения планет, стремясь избежать как эпициклов, так и эксцентриситетов. Ему не удалось заменить модель планет Птолемея, поскольку численные предсказания положений планет в его системе были менее точными, чем в птолемеевской модели. Особенностью системы аль-Битруджи является его предложение физической причины небесных движений. Он опровергает аристотелевскую идею о том, что для каждого мира существует своя динамика, применяя вместо этого единую динамику как к подлунному, так и к небесному миру.

Позднее время

В конце XIII века Насир ад-Дин ат-Туси создал пару Туси, как изображено выше. Другими выдающимися астрономами позднего средневековья были Муайяд ад-Дин аль-Урди (ок. 1266 г.), Кутб ад-Дин аш-Ширази (ок. 1311 г.), Садр аш-Шариа аль-Бухари (ок. 1347 г.), Ибн аш-Шатир (ок. 1375 г.) и Али Кушджи (ок. 1474 г.). В XV веке правитель Тимуридов Улугбек из Самарканда сделал свой двор центром меценатства для астрономии. Он изучал её в юности, и в 1420 году повелел построить обсерваторию Улугбека, которая создала новый набор астрономических таблиц, а также внесла вклад в другие научные и математические достижения. В начале XVI века было создано несколько значительных астрономических трудов, в том числе работы Аль-Бирджанди (ум. 1525 или 1526 г.) и Шамс ад-Дина аль-Хафри (активен в 1525 г.). Однако подавляющее большинство работ, написанных в этот и последующие периоды в истории исламской науки, до сих пор не изучено.

Европа

Несколько работ по исламской астрономии были переведены на латынь, начиная с XII века. Труд аль-Баттани (ум. 929), Kitāb az Zīj («Книга астрономических таблиц»), часто цитировался европейскими астрономами и неоднократно переиздавался, включая издание с аннотациями Региомонтана. Николай Коперник в своей книге, положившей начало Коперниканской революции, De revolutionibus orbium coelestium, упомянул аль-Баттани не менее 23 раз, а также ссылается на него в Commentariolus. Тихо Браге, Джованни Баттиста Риччоли, Иоганн Кеплер, Галилео Галилей и другие часто цитировали его или его наблюдения. Его данные до сих пор используются в геофизике. Около 1190 года аль-Битруджи опубликовал альтернативную геоцентрическую систему, отличную от модели Птолемея. Его система распространилась по большей части Европы в течение XIII века, а дискуссии и опровержения его идей продолжались вплоть до XVI века. В 1217 году Майкл Скотт завершил латинский перевод «Книги космологии» аль-Битруджи (Kitāb al Hayʾah), которая стала жизнеспособной альтернативой «Альмагесту» Птолемея в кругах схоластов. Несколько европейских авторов, включая Альберта Великого и Роджера Бэкона, подробно изложили её содержание и сравнили с трудами Птолемея. Коперник ссылается на его систему в «De revolutionibus» при обсуждении теорий порядка низших планет. Некоторые историки полагают, что идеи, разработанные в обсерватории Мараге, в частности математические инструменты, известные как лемма Урди и пара Туси, оказали влияние на европейскую астрономию эпохи Возрождения и, следовательно, на Коперника. Коперник использовал эти инструменты в тех же планетарных моделях, что и в арабских источниках. Более того, точная замена экванта двумя эпициклами, применённая Коперником в Commentariolus, была впервые описана в более ранней работе Ибн аль-Шатира (ум. ок. 1375 г.) из Дамаска. Модели Луны и Меркурия Коперника также идентичны моделям Ибн аль-Шатира. Хотя влияние критики Птолемея Аверроэсом на мысль эпохи Возрождения очевидно и не вызывает сомнений, утверждение об непосредственном влиянии школы Мараге, выдвинутое Отто Э. Нойгебауэром в 1957 году, остаётся открытым вопросом. Поскольку Коперник использовал пару Туси в своей новой формулировке математической астрономии, растёт убеждение, что он каким-то образом узнал об этой идее. Предполагается, что идея пары Туси могла проникнуть в Европу, оставив мало следов в рукописях, поскольку это могло произойти без перевода каких-либо арабских текстов на латынь. Одним из возможных путей передачи могла быть византийская наука, которая перевела некоторые работы аль-Туси с арабского на византийский греческий. В Италии до сих пор сохранилось несколько византийских греческих рукописей, содержащих пару Туси. Другие учёные утверждают, что Коперник вполне мог разработать эти идеи независимо от поздней исламской традиции. Коперник явно ссылается на нескольких астрономов «исламского золотого века» (X–XII века) в «De Revolutionibus»: Альбатегний (аль-Баттани), Аверроэс (Ибн Рушд), Тебит (Табит ибн Курра), Арзахель (аль-Заркали) и Альпетрагий (аль-Битруджи), но он не проявляет осведомлённости о существовании более поздних астрономов школы Мараге. Другим возможным источником знаний Коперника об этом математическом инструменте является Questiones de Spera Николя Орема, который описал, как возвратно-поступательное линейное движение небесного тела может быть создано комбинацией круговых движений, подобных тем, что предлагал аль-Туси.

Several works of Islamic astronomy were translated to Latin starting from the 12th century. The work of al Battani (d. 929), Kitāb az Zīj ("Book of Astronomical Tables"), was frequently cited by European astronomers and received several reprints, including one with annotations by Regiomontanus. Nicolaus Copernicus, in his book that initiated the Copernican Revolution, the De revolutionibus orbium coelestium, mentioned al Battani no fewer than 23 times, and also mentions him in the Commentariolus. Tycho Brahe, Giovanni Battista Riccioli, Johannes Kepler, Galileo Galilei, and others frequently cited him or his observations. His data is still used in geophysics. Around 1190, al Bitruji published an alternative geocentric system to Ptolemy's model. His system spread through most of Europe during the 13th century, with debates and refutations of his ideas continued to the 16th century. In 1217, Michael Scot finished a Latin translation of al Bitruji's Book of Cosmology (Kitāb al Hayʾah), which became a valid alternative to Ptolemy's Almagest in scholasticist circles. Several European writers, including Albertus Magnus and Roger Bacon, explained it in detail and compared it with Ptolemy's. Copernicus cited his system in the De revolutionibus while discussing theories of the order of the inferior planets. Some historians maintain that the thought of the Maragheh observatory, in particular the mathematical devices known as the Urdi lemma and the Tusi couple, influenced Renaissance era European astronomy and thus Copernicus. Copernicus used such devices in the same planetary models as found in Arabic sources. Furthermore, the exact replacement of the equant by two epicycles used by Copernicus in the Commentariolus was found in an earlier work by Ibn al Shatir (d. c. 1375) of Damascus. Copernicus' lunar and Mercury models are also identical to Ibn al Shatir's. While the influence of the criticism of Ptolemy by Averroes on Renaissance thought is clear and explicit, the claim of direct influence of the Maragha school, postulated by Otto E. Neugebauer in 1957, remains an open question. Since the Tusi couple was used by Copernicus in his reformulation of mathematical astronomy, there is a growing consensus that he became aware of this idea in some way. It has been suggested that the idea of the Tusi couple may have arrived in Europe leaving few manuscript traces, since it could have occurred without the translation of any Arabic text into Latin. One possible route of transmission may have been through Byzantine science, which translated some of al Tusi's works from Arabic into Byzantine Greek. Several Byzantine Greek manuscripts containing the Tusi couple are still extant in Italy. Other scholars have argued that Copernicus could well have developed these ideas independently of the late Islamic tradition. Copernicus explicitly references several astronomers of the "Islamic Golden Age" (10th to 12th centuries) in De Revolutionibus: Albategnius (Al Battani), Averroes (Ibn Rushd), Thebit (Thābit ibn Qurra), Arzachel (Al Zarqali), and Alpetragius (Al Bitruji), but he does not show awareness of the existence of any of the later astronomers of the Maragha school. which Copernicus cited. Another possible source for Copernicus's knowledge of this mathematical device is the Questiones de Spera of Nicole Oresme, who described how a reciprocating linear motion of a celestial body could be produced by a combination of circular motions similar to those proposed by al Tusi.

Китай

Исламское влияние на китайскую астрономию впервые было зафиксировано во время династии Сун, когда мусульманский астроном народности хуэй по имени Ма Ицзэ представил концепцию семи дней в неделю и внес другие важные вклады. Исламские астрономы были привезены в Китай для работы над созданием календарей и изучением астрономии во время Монгольской империи и последовавшей за ней династии Юань. Кублай-хан привёз иранцев в Пекин для строительства обсерватории и учреждения для астрономических исследований. Несколько китайских астрономов работали в обсерватории Мараге, основанной Насиром ад-Дином ат-Туси в 1259 году под покровительством Хулагу-хана в Персии. Одним из этих астрономов был Фу Мэнчи, или Фу Мэчжай. В 1267 году персидский астроном Джамаль ад-Дин, ранее работавший в обсерватории Мараге, представил Кублай-хану семь персидских астрономических инструментов, включая земной глобус и армиллярную сферу, а также астрономический альманах, который впоследствии в Китае стал известен как Ваньянь Ли («Календарь на десять тысяч лет» или «Вечный календарь»). В Китае он был известен как «Жамалудин», где в 1271 году…

Некоторые астрономические инструменты, созданные вскоре после этого знаменитым китайским астрономом Гуо Шоуцзином, напоминают стиль приборов, изготовленных в Мараге. Эти возможные влияния включают псевдогеометрический метод преобразования между экваториальными и эклиптическими координатами, систематическое использование десятичных дробей в основных параметрах и применение кубической интерполяции при вычислении нерегулярностей в движении планет. Хотя династия Цин официально отказалась от традиции китайской исламской астрономии в 1659 году, мусульманский астроном Ян Гуансянь был известен своими критическими высказываниями в адрес астрономических наук иезуитов.

Южная Корея

В ранний период Чосон исламский календарь послужил основой для календарной реформы, поскольку он был точнее существовавших китайских календарей. Корейский перевод "Хуйхуй Лифа" – текста, сочетающего китайскую астрономию с исламскими астрономическими трудами Джамаля ад-Дина – изучался в Корее Чосон во времена правления Седжона Великого в XV веке.

Обсерватории

Первые систематические наблюдения в исламе, как сообщается, имели место под покровительством аль-Мамуна. Здесь, и во многих других частных обсерваториях от Дамаска до Багдада, проводились измерения меридианных дуг (измерения дуги аль-Мамуна), определялись солнечные параметры и осуществлялись детальные наблюдения Солнца, Луны и планет. В течение X века династия Бувайхидов поощряла проведение масштабных работ в области астрономии, таких как строительство крупногабаритных инструментов, с помощью которых в 950 году были сделаны наблюдения. Это известно из записей в зиджах астрономов, таких как Ибн аль-Алам. Великий астроном Абд ар-Рахман ас-Суфи находился под покровительством принца Адуд ад-Даула, который систематически пересмотрел звёздный каталог Птолемея. Шараф ад-Даула также основал аналогичную обсерваторию в Багдаде. Сообщения Ибн Юнуса и аль-Заркали из Толедо и Кордобы указывают на использование сложных для своего времени инструментов. Малик-шах I основал первую крупную обсерваторию, предположительно в Исфахане. Именно там Омар Хайям и многие другие соратники составили зидж и разработали персидский солнечный календарь, также известный как календарь Джалали. Современная версия этого календаря, календарь Солнечной Хиджры, до сих пор официально используется в Иране и Афганистане. Однако наиболее влиятельная обсерватория была основана Хулагу-ханом в XIII веке. Здесь Насир ад-Дин ат-Туси руководил её техническим строительством в Мараге. Комплекс включал покои для Хулагу-хана, а также библиотеку и мечеть. Там собрались лучшие астрономы того времени, и их сотрудничество в течение 50 лет привело к важным изменениям в птолемеевской системе. В 1420 году принц Улугбек, сам астроном и математик, основал в Самарканде ещё одну крупную обсерваторию, остатки которой были раскопаны в 1908 году российскими экспедициями. И, наконец, Таки ад-Дин Мухаммад ибн Ма'руф основал большую обсерваторию в османском Константинополе в 1577 году, сопоставимую по масштабу с обсерваториями в Мараге и Самарканде. Однако обсерватория просуществовала недолго, поскольку противники обсерватории и предсказаний по звёздам возобладали, и она была разрушена в 1580 году. Хотя османское духовенство не возражало против науки астрономии, обсерватория в основном использовалась для астрологии, против которой они выступали и добились её уничтожения. По мере развития обсерваторий исламские ученые начали создавать планетарии. Основное различие между планетарием и обсерваторией заключается в способе проецирования Вселенной. В обсерватории нужно смотреть в ночное небо, а в планетариях вселенные, планеты и звёзды проецируются на уровне глаз в помещении. Учёный Ибн Фирнас создал в своём доме планетарий, который включал искусственные звуки шторма и был полностью сделан из стекла. Будучи первым в своём роде, он очень похож на современные планетарии.

The first systematic observations in Islam are reported to have taken place under the patronage of al Mamun. Here, and in many other private observatories from Damascus to Baghdad, meridian degree measurement were performed (al Ma'mun's arc measurement), solar parameters were established, and detailed observations of the Sun, Moon, and planets were undertaken. During the 10th century, the Buwayhid dynasty encouraged the undertaking of extensive works in astronomy; such as the construction of a large scale instruments with which observations were made in the year 950. This is known through recordings made in the zij of astronomers such as Ibn al A'lam. The great astronomer Abd al Rahman al Sufi was patronised by prince 'Adud al Dawla, who systematically revised Ptolemy's catalogue of stars. Sharaf al Dawla also established a similar observatory in Baghdad. Reports by Ibn Yunus and al Zarqali in Toledo and Cordoba indicate the use of sophisticated instruments for their time. It was Malik Shah I who established the first large observatory, probably in Isfahan. It was here where Omar Khayyám with many other collaborators constructed a zij and formulated the Persian Solar Calendar a. k. a. the jalali calendar. A modern version of this calendar, the Solar Hijri calendar, is still in official use in Iran and Afghanistan today. The most influential observatory was however founded by Hulegu Khan during the 13th century. Here, Nasir al Din al Tusi supervised its technical construction at Maragha. The facility contained resting quarters for Hulagu Khan, as well as a library and mosque. Some of the top astronomers of the day gathered there, and from their collaboration resulted important modifications to the Ptolemaic system over a period of 50 years. In 1420, prince Ulugh Beg, himself an astronomer and mathematician, founded another large observatory in Samarkand, the remains of which were excavated in 1908 by Russian teams. And finally, Taqi al Din Muhammad ibn Ma'ruf founded a large observatory in Ottoman Constantinople in 1577, which was on the same scale as those in Maragha and Samarkand. The observatory was short lived however, as opponents of the observatory and prognostication from the heavens prevailed and the observatory was destroyed in 1580. While the Ottoman clergy did not object to the science of astronomy, the observatory was primarily being used for astrology, which they did oppose, and successfully sought its destruction. As observatory development continued, Islamicate scientists began to pioneer the planetarium. The major difference between a planetarium and an observatory is how the universe is projected. In an observatory, you must look up into the night sky, on the other hand, planetariums allow for universes planets and stars to project at eye level in a room. Scientist Ibn Firnas, created a planetarium in his home that included artificial storm noises and was completely made of glass. Being the first of its kind, it very similar to what we see for planetariums today.

Инструменты

Знание об инструментах, использовавшихся мусульманскими астрономами, происходит главным образом из двух источников: во-первых, из сохранившихся инструментов, находящихся сегодня в частных и музейных собраниях, а во-вторых, из трактатов и рукописей, дошедших до нас из Средних веков. Мусульманские астрономы "Золотого века" внесли множество усовершенствований в инструменты, которые уже применялись до них, например, добавляя новые шкалы или детали.

Небесные глобусы и армиллярные сферы

Небесные глобусы использовались главным образом для решения задач в небесной астрономии. Сегодня во всем мире сохранилось 126 таких инструментов, самый старый из которых датируется XI веком. Высоту Солнца или прямое восхождение и склонение звезд можно было вычислить с помощью этих глобусов, вводя местоположение наблюдателя на меридианном кольце. Первоначальный чертеж портативного небесного глобуса для измерения небесных координат был создан испанским мусульманским астрономом Джабиром ибн Афлахом (ум. 1145). Другим умелым мусульманским астрономом, работавшим над небесными глобусами, был Абд ар-Рахман ас-Суфи (род. 903), чей трактат «Книга неподвижных звезд» описывает, как создавать изображения созвездий на глобусе, а также как пользоваться небесным глобусом. Однако именно в Ираке в X веке астроном Аль-Баттани работал над небесными глобусами для записи астрономических данных. Это отличалось от предыдущей практики, когда небесный глобус традиционно использовался как наблюдательный инструмент. Трактат Аль-Баттани подробно описывает координаты 1022 звезд, а также способ их обозначения. Армиллярная сфера имела аналогичное применение. Ранние исламские армиллярные сферы не сохранились, но было написано несколько трактатов об «инструменте с кольцами». В этом контексте также следует отметить исламскую разработку – сферический астролябиум, от которого сохранился лишь один полный экземпляр, датируемый XIV веком.

Астролабы

Медные астролябии были изобретены в поздней античности. Первым исламским астрономом, построившим астролябию, считается Мухаммад аль-Фазари (конец VIII века). Астролябии были популярны в исламском мире в период "Золотого века", главным образом как средство определения направления на киблу. Самый ранний известный образец датируется 927/8 годом (315 год по хиджре). Это устройство было чрезвычайно полезным, и в X веке оно было привезено в Европу из мусульманского мира, где вдохновило латинских ученых на глубокий интерес к математике и астрономии. Несмотря на то, что нам многое известно об этом инструменте, многие его функции были утрачены для истории. Хотя сохранилось множество инструкций, историки пришли к выводу, что существует больше функций специализированных астролябий, о которых мы не знаем. Примером является астролябия, созданная Насиром ад-Дином ат-Туси в Алеппо в 1328/29 году н.э. Эта астролябия была особенной и историками признана "самой сложной астролябией, когда-либо созданной". Стандартные астролябии плохо работали в море из-за неспокойной воды и сильных ветров, затруднявших использование, поэтому была разработана новая версия устройства, известная как астролябия мореплавателя, для противодействия сложным морским условиям. Инструменты использовались для определения времени восхода Солнца и неподвижных звезд. Аль-Заркали из Аль-Андалуса создал один из таких инструментов, который, в отличие от своих предшественников, не зависел от широты наблюдателя и мог использоваться в любом месте. В Европе этот инструмент стал известен как Сафея. Астролябия, вероятно, была самым важным инструментом, созданным и использовавшимся в астрономических целях в средневековье. Ее изобретение в раннем средневековье потребовало обширных исследований и множества проб и ошибок для нахождения правильного метода конструкции, обеспечивающего эффективную и стабильную работу, и привело к ряду математических достижений, возникших в результате проблем, связанных с использованием инструмента. Первоначальной целью астролябии было определение высоты Солнца и многих видимых звезд днем и ночью соответственно. Однако в конечном итоге они внесли значительный вклад в прогресс картографии, что привело к дальнейшим морским исследованиям и, как следствие, к ряду положительных событий, которые сформировали современный мир. Астролябия служила многим целям на протяжении истории и оказалась ключевым фактором с средневековья до наших дней. Для работы с астролябией требовались математические знания, а ее разработка включала азимутальные круги, что породило ряд вопросов, связанных с дальнейшими математическими дилеммами. В этой работе Аль-Бируни использовал те же зубчатые передачи, которые сохранились в византийских портативных солнечных часах VI века.

Brass astrolabes were an invention of Late Antiquity. The first Islamic astronomer reported as having built an astrolabe is Muhammad al Fazari (late 8th century). Astrolabes were popular in the Islamic world during the "Golden Age", chiefly as an aid to finding the qibla. The earliest known example is dated to 927/8 (AH 315). The device was incredibly useful, and sometime during the 10th century it was brought to Europe from the Muslim world, where it inspired Latin scholars to take up a vested interest in both math and astronomy. Despite how much we know much about the tool, many of the functions of the device have become lost to history. Although it is true that there are many surviving instruction manuals, historians have come to the conclusion that there are more functions of specialized astrolabes that we do not know of. One example of this is an astrolabe created by Nasir al Din al Tusi in Aleppo in the year 1328/29 C. E. This particular astrolabe was special and is hailed by historians as the "most sophisticated astrolabe ever made", In addition to this, use of the astrolabe allowed for ships at sea to calculate their position given that the device is fixed upon a star with a known altitude. Standard astrolabes performed poorly on the ocean, as bumpy waters and aggressive winds made use difficult, so a new iteration of the device, known as a Mariner's astrolabe, was developed to counteract the difficult conditions of the sea. The instruments were used to read the time of the Sun rising and fixed stars. al Zarqali of Andalusia constructed one such instrument in which, unlike its predecessors, did not depend on the latitude of the observer, and could be used anywhere. This instrument became known in Europe as the Saphea. The astrolabe was arguably the most important instrument created and used for astronomical purposes in the medieval period. Its invention in early medieval times required immense study and much trial and error in order to find the right method of which to construct it to where it would work efficiently and consistently, and its invention led to several mathematic advances which came from the problems that arose from using the instrument. The astrolabe's original purpose was to allow one to find the altitudes of the sun and many visible stars, during the day and night, respectively. However, they have ultimately come to provide great contribution to the progress of mapping the globe, thus resulting in further exploration of the sea, which then resulted in a series of positive events that allowed the world we know today to come to be. The astrolabe has served many purposes over time, and it has shown to be quite a key factor from medieval times to the present. The astrolabe required the use of mathematics, and the development of the instrument incorporated azimuth circles, which opened a series of questions on further mathematical dilemmas. This work of Al Biruni uses the same gear trains preserved in a 6th century Byzantine portable sundial.

Солнечные очки

Мусульмане внесли несколько важных усовершенствований в теорию и конструкцию солнечных часов, которые они унаследовали от своих индийских и греческих предшественников. Аль-Хорезми составил таблицы для этих инструментов, что значительно сократило время, необходимое для проведения конкретных расчетов. Солнечные часы часто устанавливали на мечетях для определения времени молитвы. Один из наиболее впечатляющих примеров был создан в XIV веке муваккитом (определителем времени) мечети Омейядов в Дамаске, Ибн аль-Шатиром.

Квадранты

Несколько форм квадрантов были изобретены мусульманами. Среди них — синусный квадрант, использовавшийся для астрономических вычислений, и различные формы часового квадранта, применявшиеся для определения времени (особенно времени молитвы) посредством наблюдений за Солнцем или звездами. Центром развития квадрантов был Багдад IX века. Абу Бакр ибн аль-Сарах аль-Хамави (ум. 1329) — сирийский астроном, который изобрел квадрант под названием “al muqantarat al yusra”. Он посвятил себя написанию нескольких книг о своих достижениях и усовершенствованиях в области квадрантов и геометрических задач. Его труды по квадрантам включают «Трактат об операциях со скрытым квадрантом» и «Редкие жемчужины об операциях с кругом для нахождения синусов». Эти инструменты могли измерять высоту небесного объекта над горизонтом. Однако, по мере использования мусульманскими астрономами, они стали находить и другие способы их применения. Например, муральный квадрант для записи углов планет и небесных тел, или универсальный квадрант для решения астрономических задач, связанных с широтой, часовой квадрант для определения времени суток по Солнцу и альмукантарный квадрант, разработанный на основе астролябии.

Экваториальные

Планетарные экватории, вероятно, были созданы древними греками, хотя никаких археологических находок или письменных описаний того периода не сохранилось. В своем комментарии к «Полезным таблицам» Птолемея математик IV века Феон Александрийский представил ряд диаграмм для геометрического вычисления положения планет на основе эпициклической теории Птолемея. Первое описание создания солнечного (в отличие от планетарного) экватория содержится в работе Прокла V века «Гипотипосис», где он дает инструкции по его изготовлению из дерева или бронзы. Самое раннее известное описание планетарного экватория содержится в трактате Ибн аль-Самха, датированном началом XI века, который сохранился лишь в виде кастильского перевода XIII века, включенного в «Libros del saber de astronomia» (Книги знаний об астрономии); в той же книге также содержится трактат Аль-Заркали об экватории, датированный 1080/1081 годом. Пустынный замок Каср-Амра, использовавшийся как дворец Омейядов, украшен куполом бани с изображением исламского зодиака и других небесных мотивов. Братство Чистоты описывало Солнце как помещенное Богом в центр Вселенной, вокруг которого вращаются другие небесные тела. Исламский зодиак и астрологические изображения встречаются в образцах металлообработки. Существуют кувшины для омовений с изображением двенадцати знаков зодиака, призванные подчеркнуть мастерство ремесленников высокого класса и нести благословения, как, например, экспонат, хранящийся в Метрополитен-музее. На монетах также использовались изображения зодиака, единственной целью которых было указание месяца чеканки. Таким образом, астрологические символы могли служить как украшением, так и средством передачи символического значения или конкретной информации.