Айзек Азимов - Царство Солнца. От Птолемея до Эйнштейна
Поскольку звезды остаются на месте каждую ночь, год за годом, век за веком, их называли «неподвижными звездами». Они ведут себя так, словно закреплены на небесной тверди.
Конечно, в течение ночи звезды все-таки двигались. Они поднимались в небо на востоке, двигались но небосводу подобно Солнцу и Луне и заходили на западе. Однако они двигались все вместе, словно весь небесный свод вращался вокруг Земли.
И казалось, что небо не только движется целиком, словно оно представляет собой пустотелый вращающийся глобус: на нем имелся центр оси, вокруг которой оно вращалось. Сам центр не двигается. Он расположен в северной части неба примерно на половине расстояния до зенита, каким его видят и из Вавилона, и из Соединенных Штатов.
Неподалеку от этого центра сияет довольно яркая звезда, которая называется Полярной звездой. Она находится настолько близко от центра вращения, что описывает очень маленький круг. Сначала даже кажется, что в течение всей ночи она не движется. Звезда остается на одном и том же месте ночь за ночью, точно отмечая север. Благодаря этому звезда была очень важна для путешественников в те дни, когда еще не существовало компаса. Именно с помощью Полярной звезды можно было точно определить, не сбились ли они с пути.
Этот центр оси вращения, о котором я говорю, называется Северным полюсом мира, и именно поэтому обозначающая его звезда называется Полярной.
Звезды около Северного полюса мира вращаются вокруг него по кругу, делая полный оборот за сутки, то есть за двадцать четыре часа. Даже в самой нижней точке оборота такие звезды не касаются горизонта. Например, когда на звезды Большой Медведицы смотрят из Вавилона, из Европы или из северной части Соединенных Штатов, они всегда находятся в небе.
Звезды, расположенные дальше от Северного полюса мира, двигаются но таким большим окружностям, что нижняя часть ее уходит за горизонт. Такие звезды восходят и заходят, как Солнце и Луна.
Именно вавилонские звездочеты первыми подробно записали движения звезд и при этом открыли их пользу. Регулярные величественные перемещения звезд образовывали неизменный фон, но которому можно было изучать движение Солнца и Луны.
Дело в том, видите ли, что, хотя звезды всегда сохраняли свое положение, Солнце и Луна этого не делали. Даже в глубокой древности люди должны были заметить, что два «великих светила» порой находятся в небе очень близко друг к другу, а в другое время расходятся довольно далеко.
Без звезд, составляющих надежный фон, было бы трудно точно определить движение Солнца и Луны, гораздо труднее разработать календари. И кроме того, не имея возможности определять это движение относительно звезд, людям было бы намного труднее догадаться об истинном перемещении Земли и других планет в пространстве.
Так что, как видите, звезды не только прекрасны. Они имеют и практическое применение.
ДРЕЙФУЮЩИЕ СВЕТИЛА
Вавилонские наблюдатели могли заметить, например, что в одну из ночей Луна была к западу от некой звезды. Следующей ночью она могла оказаться чуть восточнее этой звезды. А еще через ночь она могла оказаться далеко к востоку от нее.
На самом деле в некоторые моменты можно было видеть как Луна движется перед какой-то звездой. Звезда заходила за восточный край Луны и какое-то время оставалась невидимой. Она могла спрятаться всего на несколько минут, если луч ее света перекрывался только северным или южным краем Луны. Или же она могла скрываться целый час, если поверх нее проходила вся Луна. Однако в конце концов звезда появлялась из-за западного края Луны.
Очевидно, Луна движется с запада на восток относительно движения звезд. Действительно, Луна восходила на востоке, как и звезды, и в течение ночи перемещалась на запад, как они. Но Луна двигалась медленнее, чем звезды, так что по сравнению с ними казалось, что она смещается назад, с запада на восток.
Это похоже на два поезда, которые едут в одну сторону по параллельно проложенным рельсам и на разных скоростях. Если вы находитесь в более быстром поезде, то при обгоне более медленного поезда вам будет казаться, будто тот движется назад.
По прошествии приблизительно 27 1/3 дня движение Луны с запада на восток приведет ее обратно к исходному положению среди звезд. За это время, называемое звездным месяцем, звезды словно обгонят Луну на один круг. Или, наоборот, Луна отстанет от звезд на один круг.
В сравнении со звездами Солнце тоже движется с запада на восток. Однако обратный дрейф Солнца проходит медленнее, чем у Луны. Движение Солнца ближе к движению звезд, так что оно отстает меньше. На самом деле звездам требуется 365 1/4 дня, чтобы обогнать Солнце на один круг, и этот период времени называется годом.
Вы можете удивиться: как определялось положение Солнца относительно звезд? Ведь когда Солнце находится на небе, звезды не видны!
Дело в том, что вавилоняне заметили: звезда, заходившая в какую-то ночь через час после заката, на следующий день заходила на несколько минут раньше, а еще через день — еще на несколько минут раньше. Спустя примерно две недели она уже успевала зайти до заката, и на ночном небе ее уже не видно было.
Тем временем звезды, которые прежде не были видны на ночном небе, начнут восходить на востоке перед самым рассветом, а с каждой следующей ночью будут восходить все раньше и раньше.
И таким образом, хотя все звезды будут сохранять между собой прежние расстояния и конфигурации, создается впечатление, словно каждую ночь весь небосвод чуть смещается. Понадобится 365 ночей таких смещений, чтобы небо снова вернулось к первоначальному положению. Звезда, восходившая в какую-то ночь на рассвете, с каждой ночью будет восходить все раньше и раньше, а в то же самое время взойдет только 365 ночей.
Вавилоняне поняли, что эти изменения вызваны более медленным смещением Солнца с запада на восток относительно звезд. Каждый день сияние Солнца будет затмевать звезды в другой части неба, каждую ночь будут видны звезды на иной части небосвода.
Теперь представьте себе, что Луна находится очень близко от Солнца. В этот момент она имеет форму месяца и называется молодой. Когда Луна отстанет от звезд на один круг, она снова окажется на небе в том же самом месте. Однако за прошедшие 271/3 дня Солнце сместилось на восток. Луне нужно чуть больше двух дней для того, чтобы догнать Солнце в его новом положении. Следовательно, время между одной молодой луной и следующей равно примерно 29 1/2 дня, и этот период называется синодическим месяцем.
Именно это поначалу и сделало звездочетов важными персонами. Синодический месяц был основой всех древних (и некоторых современных) календарей. Тропический год — это основа для календаря, которым пользуется большая часть населения мира в наше время. Ни один календарь не может быть по-настоящему точным, если не известна точная продолжительность синодического месяца или тропического года. Только звездочеты могли выяснить нужное число, наблюдая за движением Солнца и Луны относительно звездного фона. Синодический месяц равен точно 29 дням 12 часам 44 минутам, а тропический год длится 365 дней 5 часов 48 минут 45 секунд. Поскольку цивилизованный человек высоко ценит точный календарь, этого достаточно, чтобы заставить его уважать звездочетов.
И он их уважал. В древние времена звездочетов очень почитали, и не только за их помощь в составлении календарей. Было нечто такое, что человек (даже цивилизованный) ценил еще выше, и мы в этом скоро убедимся.
БРОДЯЧИЕ ЗВЕЗДЫ
Солнце и Луна — не единственные небесные тела со странным движением. Существуют и похожие на звезды объекты, которые тоже необычны — они не остаются на одном и том же месте. Я назвал их похожими на звезды, потому что на самом деле они выглядят не совсем так, как звезды, а только похожи на них. Например, эти объекты гораздо ярче, чем почти все звезды, за исключением одной-двух. Более того, они не мерцают, как все остальные звезды, а светят ровно.
Однако звездочетов больше всего заинтересовало то, что эти пять объектов двигались с запада на восток относительно движения фиксированных звезд. По правде говоря, пути движения этой пятерки были даже сложнее путей Солнца и Луны. (Греки называли Солнце, Луну и эти дрейфующие звезды «планетес», что означало «бродяги», потому что им казалось, будто те бродят среди неподвижных звезд. Это слово пришло к нам как «планета». Однако мы используем его только для звездоподобных объектов, но не для Солнца и Луны. Греки говорили бы о семи планетах, а мы будем говорить о Солнце, Луне и пяти планетах.)
