История астрономии. Великие открытия с древности до средневековья - Джон Дрейер

Любой из этих гипотез вполне достаточно, чтобы представить видимое движение Солнца с погрешностью равной менее одной минуты дуги, то есть величине, совершенно незаметной не только в те времена, но и в течение 1700 последующих лет. Длина радиуса г, конечно, нематериальна, но эксцентриситет е и долгота апогея А должны выбираться таким образом, чтобы выявить наблюдаемые различия в длине времен года. Гиппарх установил следующие значения: е = 0,04166 и А = 65°30′, причем и то и другое довольно верные, А на 35′ меньше, чем нужно, а погрешность в определении эксцентриситета может ввести максимальную погрешность в 22′ в уравнение центра.

Большое внимание, которое Гиппарх уделял движению Солнца, позволило ему отвергнуть любопытную идею, что Солнце перемещается по орбите, наклоненной к плоскости эклиптики, о чем мы уже говорили в главе о Евдоксе. Тот факт, что учение о движении Солнца по широте, приводимое в несколько видоизмененной форме поздними некритическими компиляторами Плинием, Теоном и Марцианом Капеллой (которые все, по-видимому, писали в блаженном неведении о трудах Гиппарха), чрезвычайно повышает вероятность того, что их изложения отображают попытку какого-то раннего александрийского астронома объяснить разницу между продолжительностью тропического и сидерического года, сделанную еще до того, как Гиппарх обнародовал свое открытие ежегодной прецессии, или до того, как это открытие получило признание[141].

Поскольку движение Луны гораздо менее упорядоченно, чем Солнца, ее теория оказалась намного сложнее, но все же в ней остается возможность представить первое неравенство при помощи эксцентра или эпицикла. Так как в конце концов Птолемей остановился на эпицикле (оставив эксцентр для другого случая), мы рассмотрим здесь только теорию эпициклов. Гиппарх сначала предположил, что круг, наклоненный под углом 5° к эклиптике, вращается в попятном направлении вокруг оси последнего, так что узлы совершают полный оборот за 18⅔ года. На этом деференте прямо[142](то есть с запада на восток) движется центр эпицикла, в то время как Луна обращается по окружности последнего в попятном направлении. По причине прямого движения линии апсид по небу, совершаемого почти за девять лет, периоды обращения по деференту и эпициклу не совсем равны, причем движение по деференту соответствует изменению долготы, а движение на эпицикле – изменению аномалии, и первая примерно на 3° превышает вторую[143]. Отношение радиусов эпицикла и деферента было найдено на основе наибольшей разницы между видимым и средним местом Луны, значение которой Гиппарх определил как 5°1′, причем синус этого угла является искомым отношением, или 5¼ : 60 = 0,0875.

Это объяснило так называемое первое неравенство движения Луны, уравнение центра, которое в действительности вызвано эллиптической формой лунной орбиты. Гиппарх основал свою теорию на вавилонских и александрийских наблюдениях лунных затмений, и таким образом его теория довольно хорошо представляла движение Луны в фазы новолуния и полнолуния. Естественно, он этим не удовольствовался и занялся вопросом, соответствует ли Луна в других точках своей орбиты его расчетам, поэтому он наблюдал ее в квадратурах, в первую и четвертую четверть. Он обнаружил, что в одних случаях видимое местоположение Луны согласуется с теорией, а в других случаях – нет; но хотя таким образом стало очевидно, что должно существовать какое-то другое неравенство, зависящее от взаимного расположения Солнца и Луны, Гиппарх был вынужден предоставить исследовать ее характер своим преемникам.

Что касается пяти остальных планет, то Гиппарху не удалось сформулировать удовлетворительную теорию. Теон Смирнский говорит нам (с. 300), что Гиппарх благосклонно относился к теории эпициклов (на авторство которой даже претендовал), предпочитая ее теории подвижных эксцентров, утверждая, что вся система небесных тел устроена симметрично по отношению к центру мира, поскольку это казалось более правдоподобным; «и хотя он не разбирался в естественных науках и даже точно не представлял, какие движения блуждающих звезд соответствовали природе и истине, а какие были случайными и лишь кажущимися, все же он полагал, что эпицикл каждой движется по концентрическому кругу, а планета – по окружности эпицикла». Иными словами, Гиппарх просто рассматривал движения планет с математической точки зрения, не утруждая себя вопросом о физической истинности его сочетаний кругов. Но Птолемей сообщает нам более интересные сведения («Синтаксис», IX, 2; II, с. 210). Упомянув, как трудно отследить пути планет, он продолжает: «Поэтому я полагаю, что Гиппарх выказал себя наиболее любящим истину, поскольку как на основании всего изложенного, так и главным образом потому, что у него не было более ранних таких же точных наблюдений, какие он сам оставил для нас, он занялся только исследованиями гипотез относительно Солнца и Луны и показал, как только было возможно, что они всецело объясняются при помощи круговых равномерных движений. Относительно же пяти планет, как можно видеть из дошедших до нас его произведений, он даже не положил начала разработке их теории, но только собрал их наблюдения, расположив в удобном для использования виде, и показал при их помощи, что наблюдавшиеся явления не соответствовали тогдашним математическим гипотезам. Он, по-видимому, считал, что еще не в состоянии как следует объяснить их движения, так как каждая из планет имела два неравенства и у каждой из них получались неодинаковые попятные движения такой-то величины, в то время как другие математики доказывали геометрически, что все это происходит в силу только одного и всегда неизменного неравенства и попятного движения. Однако можно было клясться Зевсом, что этого нельзя объяснить ни при помощи эксцентрических кругов, ни в силу гомоцентрических с зодиаком кругов, несущих эпициклы, ни при помощи того и другого одновременно».

Этот важный фрагмент сообщает нам не только тот исторический факт, что Гиппарх отказался от надежды сформулировать полную теорию планет, но и говорит о его причинах, проливая свет на тогдашнее положение дел в теоретической астрономии. Мы видим, что предшественники Гиппарха видели перед собой только одну цель, а именно объяснение ежегодных нерегулярностей, которые происходят примерно в то время, когда планета находится в противостоянии с Солнцем; и они либо не знали о неравенствах движения планет по мере их прохождения по зодиаку в течение нескольких лет, в результате чего дуга попятного движения имеет неравную длину и что, как мы теперь знаем, происходит из-за эллиптической орбиты планеты и вызывает изменение ее орбитальной скорости и расстояния, либо предполагали, что этими величинами можно пренебречь. Очевидно, что изучение этих последних явлений требует не только более тщательных наблюдений, но и гораздо более продолжительных, чем зависящих от Солнца неравенств, и не только потому, что эти явления не столь заметны, но и потому, что Сатурну требуется почти тридцать, а Юпитеру – почти двенадцать лет, чтобы сделать круг по небу, и, таким образом, чтобы обнаружить законы, управляющие этими явлениями, нужно было должным образом организовать и упорно продолжать систематические наблюдения. Вероятно, еще издавна наблюдатели более-менее смутно замечали изменчивую скорость планеты, не зависящую от ежегодно повторяющегося очевидного нарушения ее пути, но влияющую на величину этого нарушения, но теоретики не пытались ее объяснить. Гиппарх понял, что без этого теория останется крайне неполной, и потому сделал первый шаг путем просеивания и накопления наблюдений, которые вместе с наблюдениями, проводившимися в течение последующих трехсот лет, в итоге позволили Птолемею создать удовлетворительную планетную теорию.