Введение

древнегреческая астрономияАстрономия, практиковавшаяся в эллинистическом мире классической древности.

Древнегреческая астрономия – это астрономия, написанная на греческом языке в период классической древности. Под греческой астрономией понимаются периоды Древней Греции, эллинизма, греко-римской эпохи и поздней античности. Древнегреческую астрономию можно разделить на три основных этапа: классическая греческая астрономия, охватывающая V и IV века до н.э., эллинистическая астрономия, охватывающая последующий период до образования Римской империи около 30 г. до н.э., и, наконец, греко-римская астрономия, обозначающая продолжение греческой астрономической традиции в Римском мире. В эллинистическую эпоху и позднее греческая астрономия распространилась за пределы Греции, поскольку греческий язык стал языком науки во всем эллинистическом мире, в значительной степени совпадавшем с границами империи, созданной Александром Македонским. Самым выдающимся и влиятельным астрономом древней Греции был Птолемей, чей труд «Альмагест» определял астрономическую мысль вплоть до нового времени. Большинство известных сегодня созвездий берут начало в греческой астрономии, хотя и получили латинскую терминологию. Греческая астрономия испытывала сильное влияние вавилонской астрономии и, в меньшей степени, египетской. В более поздние периоды древнегреческие астрономические труды были переведены и распространены на других языках, в особенности на арабском, астрономами и математиками в различных арабских мусульманских империях Средневековья.

Основные тексты

Многие греческие астрономические тексты известны лишь по названию, а возможно, и по описанию или цитатам. Некоторые элементарные работы сохранились, поскольку они были в основном не математическими и годились для использования в школах. К таким книгам относятся «Явления» Евклида и два труда Автолика Питанского. Три важных учебника, написанных незадолго до эпохи Птолемея, принадлежат перу Клеомеда, Гемина и Феона Смирнского. В книгах римских авторов, таких как Плиний Старший и Витрувий, содержится некоторая информация о греческой астрономии. Наиболее важным первоисточником является «Альмагест», поскольку Птолемей ссылается на труды многих своих предшественников.

Ранняя греческая космология

Основные особенности архаической греческой космологии совпадают с теми, что встречаются в древней ближневосточной космологии. К ним относятся (плоская) земля, небо (твердь), где расположены солнце, луна и звезды, внешний океан, окружающий обитаемый мир людей, и подземный мир (Тартар), первые три из которых соответствовали богам Урану, Гее и Океану (или Понту).

Ионическая школа

Философ Фалес, одна из ключевых фигур ионийской школы греческой философии, обычно признаётся инициатором традиции греческой науки. Фалес был первым, кто предложил немифологическое объяснение состава космоса. Подобно своим предшественникам, таким как Гесиод и Гомер, он верил, что Земля плоская и покоится на изначальном и бесконечном океане. Однако он предположил, что Вселенная в своей основе состоит из воды. Наиболее известными последователями традиции, начатой Фалесом, были Платон и Аристотель; хотя многие идеи по-прежнему основывались на интуиции, прочным наследием этой работы стало то, что она предлагала ненатуралистические объяснения обычным явлениям во Вселенной; математика (особенно геометрия) была значительно развита и применялась к решаемым задачам; и считалось, что наблюдение может опровергнуть предлагаемые объяснения устройства мира. Анаксимандр, ученик Фалеса и другой видный представитель ионийской школы, заметил, что северное небо, кажется, вращается вокруг Полярной звезды, что привело его к концепции небесной сферы вокруг Земли. И, поскольку небо, кажется, меняется в зависимости от широты, он также предположил, что поверхность Земли может быть изогнутой. Однако он ошибочно полагал, что Земля имеет форму цилиндра, а не сферы. Идея сферической Земли впервые нашла отклик у пифагорейцев, но это было обусловлено философскими, а не научными соображениями: сфера считалась совершенной геометрической формой.

Планеты

Термин "планета" происходит от греческого термина πλανήτης (planētēs), что означает "странник", поскольку древние астрономы заметили, как определенные светящиеся точки перемещались по небу относительно других звезд (которые кажутся неподвижными). Пять планет видны невооруженным глазом: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн, греческие имена которых – Гермес, Афродита, Арес, Зевс и Кронос. Ранние греческие астрономы полагали, что вечернее и утреннее появление Венеры – это два разных объекта, называя ее Геспером ("вечерняя звезда"), когда она появлялась на западном вечернем небе, и Фосфором ("светоносцем"), когда она появлялась на восточном утреннем небе. В конечном итоге они осознали, что оба объекта – это одна и та же планета. Открытие этого факта приписывают либо Пифагору, либо Пармениду.

Созвездия

Считается, что Евдокс стандартизировал названия созвездий. Самое раннее из сохранившихся описаний созвездий, «Явления» Арата (270 г. до н.э.), является основным источником сведений о его работе в этой области. Седьмая и восьмая книги «Альмагеста» представляют собой звездный каталог, содержащий названия, положения и яркости более тысячи звезд, которые Птолемей включил в традиционную классификацию из 48 созвездий. Наиболее важными были двенадцать созвездий, определяющих зодиак.

Размеры астральных тел

Аристорх также написал книгу «О размерах и расстояниях Солнца и Луны», которая является его единственной сохранившейся работой. В этой работе он вычислил размеры Солнца и Луны, а также их расстояния от Земли, выраженные в земных радиусах. Вскоре после этого Эратосфен вычислил размер Земли, указав значение радиуса Земли в 252 000 стадий, что, возможно, эквивалентно 39 690 километрам, что довольно близко к фактическому значению в 40 120 километров. Гиппарх также написал книгу «О размерах и расстояниях Солнца и Луны», но она не дошла до наших дней. И Аристорх, и Гиппарх значительно недооценили расстояние от Солнца до Земли.

Геоцентризм и гелиоцентризм

Геоцентризм, идея о том, что Земля находится в центре Солнечной системы (или даже космоса) и что другие небесные тела, включая Солнце, Луну и планеты, вращаются вокруг неё, доминировала в Древней Греции и в древних космографических системах в целом. Однако в то или иное время появлялись различные альтернативные представления. Например, астрономическая система пифагорейцев, предложенная Филолаем в V веке до н.э., предполагала существование невидимого "Центрального огня" (не следует путать с Солнцем), вокруг которого вращались все остальные тела космоса. Гераклид Понтийский выдвинул геогелиоцентрическую систему, в которой Солнце вращалось вокруг Земли, а все остальные тела – вокруг Солнца. Наконец, в III веке до н.э. Аристарх Самосский (иногда называемый "древним Коперником") стал первым и единственным ученым до Нового времени, предложившим истинно гелиоцентрическую модель Солнечной системы, поместив Солнце, а не Землю, в центр Вселенной.

Классическая греческая астрономия

Платон и Евдокс из Книда были активны в астрономической мысли в первой половине четвертого века до нашей эры, и с ними произошел решающий сдвиг в греческой астрономии. Работа этих двух ученых знаменует переход от прежнего интереса к звездам, сосредоточенного на их изучении, к изучению планет. Была предложена новая модель Солнечной системы, состоящая из двух сфер, и впервые объяснения планетарных наблюдений были сформулированы в виде геометрических теорий. Модель двух сфер постулирует, что небо и земля представляют собой пару концентрических сфер. Иными словами, и небо, и земля рассматриваются как сферы, имеющие общий центр. Таким образом, они напоминают структуру (концептуально сферического) яйца, с внешней сферой (небом), охватывающей внутреннюю сферу (землю). Внешняя небесная сфера содержит в себе неподвижные звезды, а также Солнце, Луну и планеты, движущиеся по ее поверхности. Внутренняя земная сфера неподвижна и находится в центре. Отсюда возникает понятие "небесного экватора", который является экватором Земли, спроецированным на небесную сферу. Термин "эклиптика" относится к годичному пути Солнца вокруг небесной сферы. Этот путь наклонен на 23° относительно небесного экватора. Две точки, в которых эклиптика и небесный экватор пересекаются, соответствуют равноденствиям (весеннему и осеннему). Две точки, в которых эклиптика наиболее удалена от экватора, соответствуют солнцестояниям (летнему и зимнему). Евдокс из Книда жил и занимался астрономией в первой половине четвертого века до нашей эры. Его труды были утеряны, поэтому информация о нем исходит из вторичных ссылок в древних текстах. Существует собрание фрагментов об астрономии четвертого века до нашей эры, известное как Папирус Евдокса, но он содержит мало информации, относящейся к взглядам самого Евдокса. Согласно Гиппарху в его комментарии к Арату, считается, что Евдокс написал труды под названием "Зеркало" и "Явления", хотя ему ошибочно приписывают "Октаэтерис". В другом труде, "О скоростях", предпринималась попытка понять тогдашние непредсказуемые движения планет. Он начал свою работу в Афинах и Египте, а затем основал школу в Кизике, где приобрел известность. Среди его учеников – Менахм, которого считают изобретателем понятия конических сечений, и Полемарх, ученик которого, Калипп, предложил хорошо принятые модификации теории гомоцентрических сфер Евдокса. Он также внес вклад в календарь и литературу парапегм. Модель движения планет Евдокса сохранилась в изложении Аристотеля ("Метафизика" XII, 8), а также в комментарии Симпликия к "О небе" Аристотеля, созданном в VI веке нашей эры. Модель Евдокса была направлена на объяснение наблюдаемых движений планет. Ключевым методом, использованным для этого, было предположение, что неподвижные звезды движутся по одной вращающейся сфере, в то время как каждая из планет движется по нескольким вложенным вращающимся сферам, каждая из которых имеет свою скорость и полюс. Евдокс основал школу мысли, которая отдавала приоритет использованию геометрических моделей для объяснения видимых траекторий звезд. Однако некоторые отмечали недостатки в системе Евдокса. Автолик Питанский заметил, что видимый размер Луны меняется в зависимости от времени наблюдения. Это противоречило теории Евдокса о гомоцентрических сферах, поскольку она не допускала изменений в расстоянии между Землей и Луной.

Аполоний Пергийский

Аполлоний Пергский (ок. 240 г. до н.э. – ок. 190 г. до н.э.) ответил на проблемы в более ранних астрономических теориях, особенно в теории Эвдокса, предложив теорию эксцентриков и эпициклов (и соответствующих им деферантов). Эта теория была далее развита Гиппархом во II веке до н.э., а затем Птолемеем во II веке н.э. Данная модель позволяла объяснить изменения расстояния между Землей и другими небесными телами. Однако, хотя Аполлонию часто приписывают разработку этой теории, некоторые считают, что подтверждающие доказательства недостаточно убедительны. Некоторые свидетельства указывают на то, что более ранний автор, Архимед, мог обладать знаниями об эпициклах и эксцентриках, а устройство из Антикитеры также, по-видимому, предполагает использование эксцентриков и эпициклов при выполнении расчетов.

Гиппарх

Гиппарх был выдающейся фигурой греческой астрономии во II веке до н.э. Он составил звёздный каталог, согласно Плинию Старшему, наблюдал новую звезду (новую) и открыл прецессию равноденствий. По-видимому, он обладал значительной информацией о вавилонских астрономах; у предшествующих греческих авторов нет никаких свидетельств о подобных знаниях вавилонской астрономии. Неизвестно, каким образом он получил доступ к этим сведениям, и, вероятно, знания вавилонской астрономии, которыми обладали последователи Гиппарха в более поздние эпохи, такие как Птолемей, основывались на информации, полученной от Гиппарха. Наблюдения Гиппарха позволили ему установить, что тропический год немного короче 365,25 дней, а звёздный год – немного длиннее 365,25 дней. Сейчас известно, что Гиппарх был прав, хотя точный способ его открытия остаётся неясным.

Обзор

Клавдий Птолемей был математиком, работавшим в городе Александрия в римском Египте во II веке нашей эры и глубоко исследовавшим форму и движение Земли и других небесных тел. Наиболее значительным трудом Птолемея был «Альмагест» (также известный как «Математическая композиция»), а также другие работы, такие как «Гипотезы», «Тетрабиблос», «Удобные таблицы», «Канобическая надпись» и другие менее значительные сочинения.

Альмагест

"Альмагест" – одна из самых влиятельных книг в истории западной астрономии. "Альмагест" представлял собой монументальный труд из 13 книг, включающий около четверти миллиона слов на греческом языке, который давал исчерпывающее изложение астрономии своего времени, объединяя теоремы, модели и наблюдения многих предшественников. Темы, рассматриваемые в 13 книгах, следующие:

Книга 1 объясняет исходные предположения и инструменты, которые используются в работе. Книга 2 содержит базовые результаты, которые можно получить, используя сферическую астрономию. Книга 3 представляет теорию Солнца. Книга 4 предлагает аналогичное рассмотрение для Луны. Книга 5 посвящена новым сложностям, возникающим при применении теории Птолемея к Луне, в отличие от более простого случая с Солнцем. Книга 6 объединяет теории Солнца и Луны для создания теории, предсказывающей затмения. Книги 7 и 8 начинаются заново; в них излагаются теория и практика работы с неподвижными звездами и приводится каталог из 1022 звезд. Книги с 9 по 13 посвящены пяти видимым (и, следовательно, в то время, пяти известным) планетам. Книга 9 излагает общий подход ко всем планетам, за которым следует теория Меркурия. Книга 10 посвящена Венере и Марсу. Книга 11 посвящена Юпитеру и Сатурну. Книга 12 рассматривает явления ретроградного движения и другие особенности движения планет. Книга 13 посвящена отклонениям планет от эклиптики.

Эксцентрики и эпициклы

Греки пытались объяснить, каким образом модель может объяснить нерегулярные движения небесных тел. Поскольку Луна и другие объекты кажутся меняющими свой размер в зависимости от времени наблюдения, было понятно, что расстояние Земли до других астральных тел изменяется, и что простое круговое движение другого тела вокруг Земли, как в гомоцентрической теории Евдокса, не могло это объяснить. Птолемей принял и развил представление об эксцентриках и эпициклах для объяснения этого явления. Эксцентрик – это положение, согласно которому наблюдатель не находится в центре вращения. Следовательно, если бы Земля, например, не была в центре вращения Луны, то для наблюдателя с Земли движение Луны казалось бы неравномерным: когда Луна проходила ближе к Земле, ее движение казалось бы быстрее и она выглядела бы больше (потому что она была ближе); в противном случае она казалась бы медленнее и меньше. Идея эпицикла заключалась в том, что вокруг Земли существует круг вращения, но отрицалась идея, что вращающееся тело само находится на этом круге. Вместо этого, меньший вращающийся круг помещался на больший круг, вращающийся вокруг Земли, и этот меньший круг назывался деферентом. Тело вращалось вокруг круга деферента, в то время как сам деферент вращался вокруг Земли. Это также позволяло наблюдателю с Земли наблюдать нерегулярное движение со стороны астрального тела. Эксцентрики и эпициклы – два основных инструмента птолемеевской астрономии, и Птолемей продемонстрировал их тесную взаимосвязь. В случае Солнца Птолемей понимал, что его движение можно предсказать либо с помощью эксцентрика, либо с помощью эпицикла. Когда в модель были введены другие небесные тела, кроме Солнца, такие как планеты, она стала более сложной. Модели Юпитера, Сатурна и Марса включали центр круга, эквантную точку, эпицикл и наблюдателя с Земли для создания перспективы. Открытием этой модели стало то, что центры эпициклов Меркурия и Венеры всегда должны быть коллинеарны с Солнцем. Это обеспечивает ограниченное удлинение. Ограниченное удлинение – это угловое расстояние небесных тел от центра Вселенной. Космологическая модель Птолемея и его исследования обеспечили ему важное место в истории развития современной науки. В птолемеевской системе Земля находилась в центре Вселенной, а Луна, Солнце и пять планет вращались вокруг нее. Круг неподвижных звезд отмечал самую внешнюю сферу Вселенной, а за ним лежало философское "эфирное" пространство. Земля находилась в точном центре космоса. Сфера, несущая Луну, описывается как граница между подверженным порче и изменчивым подлунным миром и нетленным и неизменным небом над ним.

Прием альмагеста Птолемея

Птолемеевская астрономия стала стандартом в средневековой западноевропейской и исламской астрономии, пока к XVI веку она не была вытеснена мараганской, гелиоцентрической и тихoнической системами. Первое критическое обсуждение «Альмагеста» принадлежит Артемидору, относящемуся к концу II или началу III века, хотя он понимал его поверхностно. В IV веке Папп Александрийский и Тео Александрийский написали комментарии или трактаты к отдельным частям «Альмагеста». Однако эти работы были направлены лишь на понимание «Альмагеста», а не на его улучшение или развитие. Это изменилось в V веке с неоплатоническим философом Проклом. В отличие от своих предшественников, его изложение «Альмагеста» продемонстрировало глубокое понимание технических деталей работы Птолемея. Хотя Прокл критиковал некоторые элементы «Альмагеста», например, его предположение о существовании эпициклов, он и последующие неоплатоники считали астрономию необходимой для теологии и продолжали изучать труды Птолемея. К ученикам и последователям Прокла, продолжавшим работать в традиции «Альмагеста», относились Иларий Антиохийский и Маринус. В VI веке был создан малоизученный полномасштабный комментарий к «Альмагесту», и историков интересует значительное количество примечаний на полях и между колонками, сделанных писцами при копировании текста в более поздние века, которые углубляют взаимодействие с «Альмагестом». Автор оригинального комментария, однако, неизвестен, поскольку в эту эпоху жили многие вероятные кандидаты, изучавшие астрономию Птолемея, такие как Эвтокий Аскалонский и Иоанн Филопон.

Индийская астрономия

Известно также, что в первые несколько столетий нашей эры в Индию было завезено несколько греко-римских астрологических трактатов. «Яванаджатака» («Изречения греков») была переведена с греческого на санскрит Яванешварой во II веке под покровительством западного сатрапа, царя саков Рудрадамана I. Столица Рудрадамана в Уджайне «стала Гринвичем для индийских астрономов и Арином для арабских и латинских астрономических трактатов; ведь именно он и его преемники способствовали внедрению греческой гороскопии и астрономии в Индию». Позднее, в VI веке, «Ромака-сиддханта» («Учение римлян») и «Паулиса-сиддханта» (иногда рассматриваемая как «Учение Павла» или в целом Учение мудреца Паулисы) считались двумя из пяти основных астрологических трактатов, собранных Варахамихирой в его «Паньча-сиддхантике» («Пять учений»).