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

Второй том книги De mundi oetherei recentioribus phoenomenis, «О недавних явлениях в небесном мире», вышел из печати в 1588 году, и, хотя серийная публикация состоялась уже после 1603 году, несколько экземпляров немедленно разошлись между друзьями и корреспондентами Браге. Немало этих экземпляров дошло до наших дней с оригинальным титульным листом и колофоном 1588 года. Благодаря этому мир сразу же узнал о геогелиоцентрической системе мира, и некий шотландец по имени Дункан Лиддел уже в 1589 или 1590 году читал по ней лекции в Ростоке, заявляя, что нашел ее сам независимым путем. Однако тут же объявился более опасный конкурент в лице Николауса Реймерса, прозванного Урсус, урожденного Гольштейна. Этот человек служил у датского дворянина, с которым в 1584 году отправился в Вен, и менее чем через два года он оказался в Касселе, где заявил, что открыл точно такую же систему, как у Браге, за исключением того, что она допускала вращение Земли. Ландграфу Гессенскому, большому любителю астрономии, так понравилась эта система, что он велел сделать ее модель своему мастеру-механику – знаменитому математику Бюрги. Браге услышал об этом, только когда его собственная книга добралась до Касселя, но очень скоро в свет вышла небольшая книжка, в которой Реймерс излагал новую систему. Она называлась Nicolai Raymari Ursi Dithmarsi Fudamentum Astronomicum, «Основы астрономии Николая Реймерского Урсуса Дитмарского», и была отпечатана в Страсбурге в 1588 году (ин-кварто с двумя полностраничными иллюстрациями). Большая часть книги посвящена тригонометрии, но одна глава «О наблюдении за движениями планет и посему о нашей новой гипотезе» описывает новую систему, ни словом не упоминая Тихо Браге. Браге решил, что Реймерс украл идею у него, но, когда это обвинение увидело свет в опубликованной переписке с Ротманом, Реймерс ответил весьма оскорбительной книгой De astronomicis hypotensibus, «Об астрономических гипотезах» (Прага, 1597), и их перебранка продолжалась вплоть до смерти Реймерса в 1600 году.

Однако нет малейших доказательств этого якобы плагиата. Идея геогелиоцентрической системы была настолько очевидным следствием из коперниковской системы, что она практически обязана была независимо прийти в голову разным людям; и Реймерс, который определенно был способным математиком, вполне мог придумать ее сам. Он не мог разделять обычные возражения против движения Земли, ведь он признавал ее вращение; более того, трудно понять, почему кто-либо, признавая вращение Земли, стал бы отрицать ее орбитальное движение, если только не из религиозных соображений. Из схемы в книге Реймерса следует, что он не видел необходимости допускать (как это делали Коперник и Браге), что расстояние до Марса в противостоянии меньше, чем расстояние до Солнца, так как у него две орбиты не пересекаются друг с другом.

В отличие от Коперника Браге имел в своем распоряжении большую массу наблюдений за Солнцем, Луной и планетами в их путешествиях по небу, которые наблюдались в течение многих лет по хорошо продуманному плану, а не эпизодически в противостояниях или других интересных точках орбит. Таким образом в отношении движения Луны ему удалось сделать первый важный шаг вперед со времен Птолемея, так что к моменту его смерти были известны уже все значительные лунные возмущения, за одним исключением – векового ускорения среднего движения, которое можно обнаружить только путем сравнения наблюдений, сделанных в течение столетий. Движение по долготе он представил иным образом, нежели Коперник, и оно лучше согласовалось с наблюдаемыми положениями светил. Он поместил центр деферента (радиус =1) на малом круге с радиусом 0,021 74, на окружности которого помещена Земля, так что центр деферента приходится на Землю в сизигиях и наиболее удален от нее в квадратурах. Есть два эпицикла с радиусами 0,058 и 0,029, в первом случае период соответствует аномалистическому месяцу, а во втором Луна движется в два раза быстрее и в противоположном направлении, таким образом в апогее Луна на 0,29 выходит за пределы деферента, в перигее – заходит на 0,087. Эффект двух эпициклов дает максимум первого неравенства 4°59′30″, в то время как окружность, проходящая через Землю, дает второй = 1°14′45″, что ближе к истине, чем значение у Птолемея. Третье неравенство, или вариацию, Браге обнаружил еще до отъезда из Дании и объявил о нем в 1598 году, но не попытался учесть его добавлением еще одного эпицикла. Он всего лишь позволил центру первого эпицикла колебаться (либрировать) взад-вперед на деференте на 40,5′ в обе стороны от среднего положения, причем второй движется на деференте со средним движением Луны в аномалии, а центр эпицикла находится в среднем положении в сизигиях и квадратурах и наиболее удален в октантах, при этом период полной либрации равен половине синодического периода обращения. В то же время наблюдения Тихо Браге показали существование другого неравенства по долготе, четвертого, период которого равен солнечному году, так что наблюдаемое положение находится за вычисленным, когда Солнце движется от перигея к апогею, и перед ним в остальные шесть месяцев. Браге заметил это неравенство не позднее своего приезда в Виттенберг (с декабря 1598 года по начало мая 1599), но его трудно было ввести в и без того запутанную теорию. Поскольку период этого явления был равен году, Браге (или, вернее, его ученик Лонгомонтан) в конце концов сумел учесть его, исправив уравнение времени, или скорее, использовав значение, отличающееся от обычного на 8 мин 13 с, умноженное на синус солнечной аномалии, хотя это оставляет неучтенными 5′ или 6′ неравенства.

Открытия Тихо Браге в отношении движения Луны по широте оказались не менее важными, чем в отношении неравенств по долготе. Рассматривая свои наблюдения кометы 1577 года, он впервые заметил, что величина наклона лунной орбиты к эклиптике, принятая со времен Гиппарха (5°), слишком мала, и изучение всех его наблюдений наконец показало ему, что наклон колеблется между 4°58′30″ и 5°17′30″, в то время как обратное движение узлов, как оказалось, неравномерно, так что истинные места узлов иногда отставали или обгоняли средние на 1°46′. Это неравенство узлов не было обнаружено в Античности, поскольку оно исчезает в момент затмения, когда Луна находится и на узле и в сизигии. Браге объясняет это и изменение наклона той гипотезой, что истинный полюс лунной орбиты описывает окружность с радиусом 9′30″ вокруг среднего полюса, так что наклон достигает минимума в сизигии и максимума в квадратуре.

Многочисленным наблюдениям планет, сделанным Тихо Браге, в руках Кеплера суждено было стать завершающим штрихом к труду Коперника, раскрыв истинную природу планетных орбит. Но он не довольствовался простым накоплением материала и уже в 1590 году (или раньше) начал делать некоторые выводы из сравнения его результатов с положениями планет в таблицах. В том же году Джованни Антонио Маджини из Болоньи, довольно известный астроном своего века, в письме к Браге выразил подозрение, что эксцентриситет Марса периодически меняется. В своем ответе Браге заявил, что нашел такую проблему не только у Марса, но в меньшей степени и в теориях других планет и что хотел бы понаблюдать за противостояниями Марса по всему зодиаку, чтобы полностью исследовать это явление. В письме от 1591 года ландграфу Гессенскому Браге снова говорит об этом как о «еще одном неравенстве, вытекающем из солнечного эксцентриситета», а в письме Кеплеру от 1 апреля 1598 года идет еще дальше, говоря, что не только отношение полудиаметров планетных эпициклов не так просто, как думал Коперник, но и годовая орбита Земли (по Копернику) или эпицикл Марса (по Птолемею), видимо, варьируются в размере. Это был первый шаг на пути к открытию эллиптической орбиты, и Кеплер верно интерпретировал его как доказательство того, что эксцентриситет орбиты Солнца (который Браге нашел равным 0,035 84) вдвое больше, чем до сих пор предполагалось, так что движение не просто равномерно относительно центра орбиты, но и относительно punctum aequans, точки экванта, как в птолемеевской теории других планет[333]. Наблюдения одного Солнца никогда бы не позволили выявить недостаточность простого эксцентрического круга. В последний год своей жизни, по завершении лунной теории, Браге приступил к исследованию движений планет, в чем принимал участие Кеплер, но в октябре 1601 года смерть Браге позволила Кеплеру свободно продолжить работу по собственному усмотрению.