Стародавні астрономічні інструменти, що використовуються в географії список. Астрономічні прилади Історія створення. Незвичайна найстаріша обсерваторія "Ель-Караколь", розташована в Чичен-Іце

Спробуйте уявити себе ролі стародавнього спостерігача Всесвіту, повністю позбавленого будь-яких інструментів. Чи багато у такому разі можна побачити на небі?

Вдень зверне на себе увагу рух Сонця, його схід, підйом до максимальної висоти та повільне сходження до горизонту. Якщо такі спостереження повторювати з кожним днем, можна легко помітити, що точки сходу і заходу, а також найбільша кутова висота Сонця над горизонтом безперервно змінюються. При тривалих спостереженнях переважають у всіх цих змін можна помітити річний цикл - основу календарного літочислення.

Вночі небо набагато багатше й за об'єкти і події. Око легко розрізнить візерунки сузір'їв, неоднакові яскравість та забарвлення зірок, поступова протягом року зміна виду зоряного неба. Особливу увагуприверне Місяць з його мінливістю зовнішньої форми, сіруватими постійними плямами на поверхні та дуже складним рухом на тлі зірок. Менш помітні, але, безсумнівно, привабливі планети - ці яскраві «зірки», що блукають немиготливими, часом описують на тлі зірок загадкові петлі.

Спокійна, звична картина нічного неба може бути порушена спалахом «нової» яскравої незнайомої зірки, появою хвостатої комети чи яскравого боліда, чи, нарешті, «падінням зірок». Всі ці події, безсумнівно, збуджували інтерес давніх спостерігачів, але про справжні причини вони мали жодного уявлення. Спочатку потрібно було вирішити більш просте завдання - помітити циклічність в небесних явищах і по цих небесних циклах створити перші календарі.

Очевидно, першими це зробили єгипетські жерці, коли приблизно за 6000 років донині вони зауважили, що ранкова поява Сиріуса в променях зорі збігається з розливом Нілу. Для цього не потрібні були астрономічні інструменти - була потрібна лише велика спостережливість. Натомість і помилка в оцінці тривалості року була великою – перший єгипетський сонячний календар містив у році 360 діб.

Рис. 1. Найпростіший гномон.

Потреби практики змушували давніх астрономів удосконалювати календар, уточнювати тривалість року. Належало розібратися і в складному русі Місяця - без цього рахунок часу по Місяцю був би неможливий. Треба було уточнити особливості руху планет та скласти перші зіркові каталоги. Усі перелічені завдання передбачають кутові виміри на небі, числові характеристикитого, що досі описувалося лише словами. Так виникла потреба в кутомірних астрономічних інструментах.

Найдавніший з них гномон (Рис. 1). У найпростішому варіанті він є вертикальним стрижнем, що відкидає тінь на горизонтальну площину. Знаючи довжину гномону L і вимірявши довжину I тіні, що відкидається їм, можна знайти кутову висоту h Сонця над горизонтом за сучасною формулою:

Стародавні використовували гномони для вимірювання південної висоти Сонця у різні дні року, а головне у дні сонцестоянь, коли ця висота досягає екстремальних значень. Нехай південна висота Сонця в день літнього сонцестояння дорівнює Н, а в день зимового сонцестояння h. Тоді кут? між небесним екватором та екліптикою дорівнює

а нахил площини небесного екватора до горизонту, що дорівнює 90°-?, де? - широта місця спостереження, що обчислюється за формулою

З іншого боку, уважно стежачи за довжиною полуденної тіні, можна досить точно помітити, коли вона стає найдовшою або найкоротшою, тобто інакше кажучи, зафіксувати дні сонцестоянь, а отже, і тривалість року. Звідси легко вирахувати і дати сонцестояння.

Таким чином, незважаючи на простоту, гномон дозволяє вимірювати дуже важливі в астрономії величини. Ці вимірювання будуть тим точніше, чим більший гномон і чим, отже, довше (за інших рівних умов) тінь, що відкидається ним. Так як кінець тіні, що відкидається гномоном, не буває різко окреслений (через півтіні), то на деяких древніх гномонах зверху зміцнювали вертикальну пластинку з круглим маленьким отвором. Сонячні промені, пройшовши крізь цей отвір, створювали чіткий сонячний відблиск на горизонтальній площині, від якого вимірювали відстань до основи гномона.

Ще за тисячу років до нашої ери в Єгипті було збудовано гномон у вигляді обеліска заввишки 117 римських футів. За царювання імператора Августа гномон перевезли до Риму, встановили на Марсовому полі і визначали за його допомогою момент півдня. На Пекінській обсерваторії у XIII столітті зв. е. було встановлено гномон заввишки 13 м,а знаменитий узбецький астроном Улугбек (XV століття) користувався гномоном, за деякими відомостями, заввишки 55 м.Найвищий гномон працював у XV столітті на куполі Флорентійського собору. Разом із будинком собору його висота досягала 90 м.

До найдавніших кутомірних інструментів належить також астрономічний посох (рис. 2).

Рис. 2. Астрономічний палиця (зліва вгорі) і трикветр (праворуч). Зліва внизу креслення, що пояснює принцип дії астрономічного палиці.

Уздовж градуйованої лінійки АВпереміщалася рухома рейка CD,на кінцях якої іноді зміцнювали невеликі стрижні – візири. У деяких випадках візир з отвором був і на тому кінці лінійки АВ,до якого спостерігач прикладав своє око (крапка а).За положенням рухомої рейки щодо ока спостерігача можна було судити про висоту світила над горизонтом, або про вугілля між напрямками на дві зірки.

Стародавні грецькі астрономи користувалися так званим триквітом,що складається з трьох з'єднаних разом лінійок (рис. 2). До вертикальної нерухомої лінійки АВна шарнірах прикріплені лінійки НДі АС.На першій з них укріплено два візири або діоптри. mі п.Спостерігач спрямовує лінійку НДна зірку так, щоб зірка одночасно була видна крізь обидва діоптри. Потім, утримуючи лінійку НДу цьому положенні, до неї прикладають лінійку АСтаким чином, щоб відстань ВАі НДбули рівні між собою. Це було легко зробити, тому що на всіх трьох лінійках, що складає триквіт, були поділу однакової шкали. Вимірявши за цією шкалою довжину хорди АС,спостерігач потім за спеціальними таблицями знаходив кут ABC,тобто зенітна відстань зірки.

Рис. 3. Стародавній квадрант.

І астрономічний палиця і трикветр не могли забезпечити високу точністьвимірів, і тому їм нерідко вважали за краще квадранти- Кутомірні інструменти, що досягли до кінця середньовіччя високого ступеня досконалості. У найпростішому варіанті (рис. 3) квадрант є плоскою дошкою у формі чверті градуйованого кола. Біля центру з цього кола обертається рухома лінійка із двома діоптрами (іноді лінійку замінювали трубкою). Якщо площина квадранта вертикальна, то за положенням труби або візирної лінійки, спрямованих на світило, легко виміряти висоту світила над горизонтом. У тих випадках, коли замість чверті кола використовували його шосту частину, інструмент називався секстантом,а якщо восьму частину - октантом.Як і в інших випадках, чим більшим був квадрант або секстант, чим точніше було його градуювання та встановлення у вертикальній площині, тим більше точні вимірювання з ним можна було виконувати. Для забезпечення стійкості та міцності великі квадранти зміцнювали на вертикальних стінах. Такі стінні квадранти ще у XVIII столітті вважалися найкращими кутомірними інструментами.

До того ж типу інструментів, як і квадрант, відноситься астролябіяабо астрономічне кільце (рис. 4). Розділене на градуси металеве коло підвішується до якоїсь опори за кільце. А.У центрі астролябії укріплена алідада - лінійка, що обертається, з двома діоптрами. За становищем алідади, спрямованої на світило, легко відраховується його кутова висота.

Рис. 4. Давня (праворуч) та саморобна астролябія.

Часто стародавнім астрономам доводилося вимірювати не висоти світил, а кути між напрямками на два світила, наприклад, планету і якусь із зірок). Для цього дуже зручний був універсальний квадрант (рис. 5а). Цей інструмент забезпечений двома трубками - діоптрами, з яких одна ( АС) нерухомо скріплювалася з дугою квадранта, а друга (ВС) оберталася довкола його центру. Головна ж особливість універсального квадранта – його штатив, за допомогою якого квадрант можна було фіксувати у будь-якому положенні. При вимірах кутової відстані від зірки до планети нерухомий діоптр прямував на зірку, а рухливий - планету. Відлік за шкалою квадранта давав шуканий кут.

Широкого поширення у давній астрономії набули армілярні сфери, або армили (Рис. 56). По суті, це були моделі небесної сфери з її найважливішими точками та колами – полюсами та віссю світу, меридіаном, горизонтом, небесним екватором та екліптикою. Нерідко армили доповнювалися малими колами – небесними паралелями та іншими деталями. Майже всі кола були градуйовані і сфера могла обертатися навколо осі світу. У ряді випадків робився рухливим і меридіан - нахил осі світу можна було змінювати відповідно до географічної широти місця.

Рис. 5а. Універсальний квадрант.

З усіх стародавніх астрономічних інструментів армили виявилися найживішими. Ці моделі небесної сфери і зараз можна купити в магазинах наочних посібників, і вони використовуються на заняттях з астрономії для вирішення різних завдань. Також застосовували невеликі армили і древні астрономи. Що ж до великих армил, то вони були пристосовані для кутових вимірів на небі.

Армілла насамперед жорстко орієнтувалася так, щоб її горизонт лежав у горизонтальній площині, а меридіан – у площині небесного меридіана. При спостереженнях з сферою армілярної очей спостерігача поєднували з її центром. На осі світу зміцнювали рухоме коло відміни з діоптрами і в ті моменти, коли крізь ці діоптри була видна зірка, відраховували по поділу кіл армили координати зірки - її годинний кут і відмінювання. При деяких додаткових пристроях за допомогою армілл вдавалося вимірювати безпосередньо і прямі сходження зірок.

Рис. 56. Армілярна сфера.

На будь-якій сучасній обсерваторії є точний годинник. Був годинник і на древніх обсерваторіях, але вони і за принципом дії і точно відрізнялися від сучасних. Найдавніші з годинників - сонячні. Їх вживали ще багато століть до нашої ери.

Найпростіший із сонячного годинника - екваторіальний (рис. 6, а). Вони складаються із стрижня, спрямованого до Полярної зірки (точніше, до північного полюса світу), та перпендикулярного до нього циферблата, розділеного на години та хвилини. Тінь від стрижня виконує роль стрілки, причому шкала на циферблаті рівномірна, тобто всі вартові (і, звичайно, хвилинні) поділу рівні між собою. У екваторіального сонячного годинника є суттєва вада - вони показують час лише в період з 21 березня до 23 вересня, тобто коли Сонце знаходиться над небесним екватором. Можна, звичайно, зробити двосторонній циферблат і зміцнити ще один нижній стрижень, але від цього екваторіальний годинник навряд чи стане зручнішим.

Рис. 6. Екваторіальний (ліворуч) і горизонтальний сонячний годинник.

Найбільш уживані горизонтальні сонячні годинники (рис. 6, 6). Роль стрижня в них зазвичай виконує трикутна платівка, верхня сторонаякою спрямована на північний полюс світу. Тінь від цієї платівки падає на горизонтальний циферблат, годинникові поділки якого цього разу не рівні між собою (рівні лише попарно годинникові поділки, симетричні щодо полуденної лінії). Для кожної широти оцифрування циферблату такого годинника різне. Іноді замість горизонтального вживали вертикальний циферблат (настінний сонячний годинник) або циферблати особливої ​​складної форми.

Найбільший сонячний годинник був побудований на початку XVIII століття в Делі. Тінь від трикутної стіни, вершина якої має висоту 18 м,падає на оцифровані мармурові дуги з радіусом близько 6 м.Цей годинник справно діє досі і показує час з точністю до однієї хвилини.

Весь сонячний годинник має дуже великий недолік - в похмуру погоду і ночами вони не працюють. Тому поряд з сонячним годинникомдревні астрономи вживали також пісочний годинникі водяний годинник, або клепсидри. І в тих і в інші часи, по суті, вимірюється рівномірним рухом піску або води. Невеликий пісочний годинник зустрічається досі, клепсидри ж поступово вийшли з вживання ще в XVII столітті після того, як був винайдений високоточний механічний маятниковий годинник.

Як зовні виглядали стародавні обсерваторії?

<<< Назад

Вперед >>>

Астролябія.

Дзеркальний телескоп (рефлектор) І. Ньютона.

Телескоп І. Кеплера.

Гігантський телескоп Я. Гевелія.

Квадрант визначення висот небесних світил.

40-футовий телескоп-рефлектор В. Гершеля.

Телескоп-рефлектор із діаметром дзеркала 2,6 м Кримської астрофізичної обсерваторії.

Вся історія астрономії пов'язана із створенням нових інструментів, що дозволяють підвищити точність спостережень, можливість вести дослідження небесних світил у діапазонах електромагнітного випромінювання (див. Електромагнітне випромінювання небесних тіл), недоступних неозброєному оку.

Першими ще в давнину з'явилися кутомірні інструменти. Найдавніший із них - це гномон, вертикальний стрижень, що відкидає сонячну тінь на горизонтальну площину. Знаючи довжину гномона та тіні, можна визначити висоту Сонця над горизонтом.

До старовинних кутомірних інструментів належать і квадранти. У найпростішому варіанті квадрант – плоска дошка у формі чверті кола, поділеного на градуси. Навколо його центру обертається рухома лінійка із двома діоптрами.

Широке поширення в давній астрономії набули армілярні сфери - моделі небесної сфери з її найважливішими точками та колами: полюсами та віссю світу, меридіаном, горизонтом, небесним екватором та екліптикою. Наприкінці XVI ст. кращі за точністю та витонченістю астрономічні інструменти виготовляв датський астроном Т. Браге. Його армілярні сфери були пристосовані для вимірювання як горизонтальних, і екваторіальних координат світил.

Корінний переворот у методах астрономічних спостережень стався 1609 р., коли італійський вчений Г. Галілей застосував для огляду неба зорову трубу і зробив перші телескопічні спостереження. У вдосконаленні конструкцій телескопів-рефракторів, що мають лінзові об'єктиви, великі досягнення належать І. Кеплеру.

Перші телескопи були вкрай недосконалі, давали нечітке зображення, пофарбоване райдужним ореолом.

Позбутися недоліків намагалися, збільшуючи довжину телескопів. Однак найбільш ефективними та зручними виявилися ахроматичні телескопи-рефрактори, які почали виготовлятися з 1758 Д. Доллондом в Англії.

Для фотографічних спостережень використовуються астрографи.

Для астрофізичних досліджень потрібні телескопи зі спеціальними пристроями, призначеними для спектральних (об'єктивна призма, астроспектрограф), фотометричних (астрофотометр), поляриметричних та інших спостережень.

Створено інструменти, що дозволяють вести спостереження небесних тіл у різних діапазонах електромагнітного випромінювання, зокрема й у невидимому діапазоні. Це радіотелескопи та радіоінтерферометри, а також інструменти, що застосовуються в рентгенівській астрономії, гамма-астрономії, інфрачервоній астрономії.

Для спостережень деяких астрономічних об'єктів розроблено спеціальні конструкції інструментів. Такі сонячний телескоп, коронограф (для спостережень сонячної корони), кометошукач, метеорний патруль, супутникова фотографічна камера (для фотографічних спостережень супутників) та багато інших.

Важливий прилад, необхідний для спостережень, - астрономічний годинник.

Під час обробки результатів астрономічних спостережень використовуються суперкомп'ютери.

Істотно збагатила наші уявлення про Всесвіт радіоастрономія, що зародилася на початку 30-х рр. ХХ ст. нашого сторіччя. У 1943 р. радянські вчені Л. І. Мандельштам та Н. Д. Папалексі теоретично обґрунтували можливість радіолокації Місяця. Радіохвилі, послані людиною, досягли Місяця і, відбившись від нього, повернулися на Землю. 50-ті роки. XX ст. - Період надзвичайно швидкого розвитку радіоастрономії. Щорічно радіохвилі приносили з космосу нові дивовижні відомості про природу небесних тіл.

Сьогодні радіоастрономія використовує найчутливіші приймальні пристрої та найбільші антени. Радіотелескопи проникли в такі глибини космосу, які поки що залишаються недосяжними для звичайних оптичних телескопів. Перед людиною відкрився радіокосмос - картина Всесвіту в радіохвилях.

Астрономічні інструменти спостережень встановлюють на астрономічних обсерваторіях. Для будівництва обсерваторій вибирають місця з гарним астрономічним кліматом, де досить велика кількість ночей із ясним небом, де атмосферні умови сприяють отриманню гарних зображень небесних світил у телескопах.

Атмосфера Землі створює значні перешкоди при астрономічних спостереженнях. Постійний рух повітряних мас розмиває, псує зображення небесних тіл, у наземних умовах доводиться застосовувати телескопи з обмеженим збільшенням (зазвичай, лише у кілька сотень разів). Через поглинання земної атмосферою ультрафіолетових та більшої частини довжин хвиль інфрачервоного випромінювання втрачається величезна кількість інформації про об'єкти, що є джерелами цих випромінювань.

У горах повітря чистіше, спокійніше, і тому умови вивчення Всесвіту там сприятливіші. З цієї причини ще з кінця ХІХ ст. всі великі астрономічні обсерваторії споруджувалися на вершинах гір чи високих плоскогір'ях. У 1870 р. французький дослідник П. Жансен використовував для спостережень Сонця повітряну кулю. Такі спостереження проводять і в наш час. У 1946 р. група американських вчених встановила спектрограф на ракету та відправила її у верхні шари атмосфери на висоту близько 200 км. Наступним етапом заатмосферних спостережень було створення орбітальних астрономічних обсерваторій (ВАТ) на штучних супутниках Землі. Такими обсерваторіями були радянські орбітальні станції «Салют». В даний час успішно експлуатується космічний телескоп "Хаббл".

Орбітальні астрономічні обсерваторії різних типів та призначень міцно увійшли до практики сучасних досліджень космічного простору.

У тих місцях Землі, де зародилися найдавніші цивілізації, збереглося безліч письмових документів, у тому числі видно, що з появою писемності стала розвиватися і астрономія. Наявність писемності дозволяло астрономам надійніше зберігати свої спостереження і знання про навколишній світ. Письмова історія астрономії бере початок III-II тисячоліттях до зв. е.

Спочатку розвивалася наглядова астрономія, яка розглядалася як частина астрології. Для того, щоб отримувати більш точні відомості про пересування небесних тіл, людина вигадала гномон та астрономічний календар. Крім цього, до найдавніших астрономічних інструментів відносяться пристрої типу схилу з рухливою лінійкою. Їх направляли на Сонце визначення кутової відстані від зеніту.

Накопичення спостережень та відомостей про закономірності небесних явищ призвело до розвитку нової науки, причому у різних країнах звертали увагу різні астрономічні явища. Люди вирішували одні й самі завдання, описували руху світил. Але головною була все-таки соціально-економічна відмінність, інший спосіб життя суспільства. Найбільші держави (Вавилон, Єгипет, Китай) мали розвинені торгові та державні зв'язки. Завдяки цьому в галузі науки у них існував взаємний вплив.

Держава Вавилон виникла на берегах Євфрату приблизно у II тисячолітті до зв. е. Згідно з письмовими джерелами, вавилоняни вже на той час систематично вели спостереження за небом. Спочатку просто фіксували небесні явища, які сприймалися ними як астральні божества. І лише у VII столітті до н. е. набула бурхливого розвитку вавілонська математична астрономія. Вона за допомогою незвичайних моделей та методів описувала рух світил. Перш за все, вавилоняни були виділені на небі Місяць, потім Сіріус, Оріон і Плеяди. Всі ці зірки описані на глиняних табличках, що належать до II тисячоліття до зв. е. У цей час у Вавилоні з'явилася офіційна посада придворного астронома. Він спостерігав і записував найважливіші зміни та явища на небі.

Систематизувавши всі астрономічні записи, вавилоняни винайшли місячний календар. Трохи згодом він був удосконалений. У календарі було 12 синодичних місячних місяців по 29 і 30 днів порівну, рік дорівнював 354 дням. Вавилонцям був відомий і сонячний рік. Для того, щоб узгодити з цим роком місячний календар, вони час від часу робили вставки 13-го місяця.

Починаючи з 763 року до зв. е. вавилоняни склали практично повний списокзатемнень. Згодом ці записи використав Птолемей. Вставки в календар, передбачення затемнень та інші потреби - все це вимагало розвитку математики. Досягнення вавілонян у математиці були дуже високими. Вони були знайомі зі стереометрією, задовго до греків сформулювали теорему, що нині називається «теорема Піфагора». У IV столітті до зв. е. у Вавилоні було винайдено еліптичну систему небесних координат. Там же астрономи склали таблиці місячних ефемерид, що точно показували положення Місяця.

Держава Єгипет, як вважають історики, існувало вже IV тисячолітті до зв. е. Сприятливим мотивом інтересу єгиптян до вивчення неба стало, швидше за все, сільське господарствоповністю залежали від розливів Нілу. Розливи відбувалися строго періодично, у певний сезон, і єгиптяни відразу помітили їхній зв'язок із полуденною висотою Сонця. Тому вони стали поклонятися Сонцю як головному богу Ра.

У Єгипті встановилася влада фараонів, яких прості людиобожнювали. Фараони заснували посаду придворного астронома та ретельно стежили за розвитком цієї науки, яка мала не лише прикладні, а й господарські та соціально-політичні цілі. Крім цього, астрономією займалися жерці та спеціальні чиновники, які вели записи.

Згідно з єгипетським міфом, Сонце виникло з квітки лотоса, яка, у свою чергу, з'явилася з первинного водяного хаосу. Практично від початку зародження цивілізації у єгиптян існувала релігійно-міфологічна картина світу, що має астрономічну основу. На їхню думку, Земля є центром Всесвіту, навколо якого обертаються усі світила. А Меркурій та Венера звертаються ще й навколо Сонця.

Пізня астрономія отримала у спадок від єгиптян 365-денний календар без вставок. Він використовувався європейськими астрономами до XVI ст.

Астрономія як наука була відома у Китаї. Приблизно у II-I тисячолітті до зв. е. китайськими астрономами небо було поділено на 28 ділянок-сузір'їв, у яких рухалися Сонце, Місяць та планети. Потім вони виділили Чумацький Шлях, назвавши його явищем невідомої природи. Найраніший зірковий каталог, що включає понад 800 зірок, було складено Гань Гуном і Ши Шенем приблизно 355 року до зв. е. Це приблизно сто років раніше Тимохаріса і Арістілла у Греції. Трохи пізніше знаменитий китайський астроном Чжан Хен поділив небо на 124 сузір'я та зафіксував близько 2,5 тисяч видимих ​​зірок.

З ІІІ століття до н. е. в Китаї користувалися сонячним і водяним годинником. Усі астрономічні спостереження велися із спеціальних майданчиків-обсерваторій.

Як і в інших народів давнини, загальні уявлення китайців про Всесвіт мали міфологічну основу. Центром світу в них вважалася Китайська імперія («Піднебесна, або Серединна, імперія»). Взагалі історія космогонічних уявлень стародавніх китайців дійшла до теперішнього часу в хроніках ранніх династій. У цей час було створено вчення про п'ять земних першоелементів-віршів. Це вода, вогонь, метал, дерево, земля. Число стихій пов'язані з давнім розподілом п'ять сторін світла, і навіть відповідає числу рухливих зірок-планет. Символічно це можна уявити у поєднаннях: вода - Меркурій - північ, вогонь - Марс - південь, метал - Венера - захід, дерево - Юпітер - схід, земля - ​​Сатурн - центр. Крім цього, існував ще й шостий елемент - ці (повітря, ефір).

У VIII-VII століттях до зв. е. виникла ідея загальної зміни в природі та зародження самого Всесвіту. Вважалося, що вона з'явилася в результаті боротьби двох протилежних засад — позитивного, світлого, активного, чоловічого (ян) та негативного, темного, пасивного, жіночого (інь).

У зв'язку з тим, що Китай згодом став замкнутою країною, розвиток наук, у тому числі й астрономії, загальмувався.

Не менший інтерес викликає й Індія. Найдавнішими джерелами, що розповідають про астрономічні заняття стародавніх індійців, вважаються печатки із зображеннями на космогонічні міфологічні теми (які датуються III тисячоліттям до н.е.). Короткі написи, що містяться на них, не розшифровані і до цього дня. Печатки належать до індської цивілізації, головними містами якої були Хараппа, Мохенджо-Даро, Калібанган. До XVII-XVI століть центри індської культури були значно ослаблені землетрусами та внутрішніми протиріччями, а потім остаточно зруйновані аріями та індо-іраномовними племенами, що дали початок нинішньому населенню Індії.

Документів про астрономічні спостереження періоду індської культури збереглося дуже небагато, але за ними все ж таки можна зрозуміти, як складалися уявлення стародавніх індусів про Всесвіт. Першими об'єктами дослідження були Сонце та Лука. Як і в інших стародавніх народів, астрономічними дослідженнями займалися жерці, які й склали згодом календар. У ньому, починаючи з VI століття до н. е. у назвах днів семиденного тижня були використані імена семи рухливих світил: перший день Місяця, другий Марса, третій Меркурія, четвертий Юпітера, п'ятий Венери, шостий Сатурна, сьомий Сонця. Деяка подібність до єгипетського календаря надавала поділ місяця на дві половини. У давньоіндійській астрономії це була світла та темна половини.

На уявлення стародавніх греків про Всесвіт великий вплив мали більш ранні культури: єгипетська, щумеро-вавилонська і, ймовірно, давньоіндійська. Греція мала зв'язки Польщі з Єгиптом, Вавилоном, з країнами Близького Сходу.

Астрономічними спостереженнями займалося багато грецьких філософів і астрономів. З поем Гесіода і Гомера відомо, що древнім грекам були знайомі багато сузір'їв. Вони навіть створили практично про кожну з них свою легенду.

Багато хто вважає, що наша цивілізація — джерело постійного прогресу, і всі найцікавіші відкриття та розробки ще попереду. Однак глибокі філософські праці, деякі шедеври архітектури і навіть створені задовго до нас прилади виразно висвітлюють неповноту цієї концепції. Стародавнім ученим також багато було відомо, вони створювали будови та речі, принцип роботи та призначення яких до кінця незрозумілі. Чітка узгодженість функціонування тих чи інших пристроїв із законами фізики та незаперечність одержуваних з їх допомогою відомостей часто огорнуті легендами. До таких приладів входить і астролябія, древній астрономічний інструмент.

Призначення

Як відомо з назви («астра» у перекладі з грецької означає «зірка»), прилад пов'язані з вивченням небесних тіл. Астролябія — це інструмент, що дозволяє розрахувати, на якій висоті щодо поверхні нашої планети знаходяться зірки і Сонце, і на основі отриманих даних визначити місце розташування того чи іншого земного об'єкта. У тривалих подорожах сушею і морем астролябія допомагала визначати координати і час, часом служила єдиним орієнтиром.

Будова

Астрономічний інструмент складається з диска, що є стереографічною проекцією зоряного неба, і кола з високим бортиком, в який диск вкладено. Основа приладу (елемент із бортом) має у центральній частині невеликий отвір, а також підвісне кільце, необхідне для полегшення орієнтації всієї конструкції щодо горизонту. Середня деталь складена кількома колами з нанесеними на них лініями та точками, що визначають широту та довготу. Ці диски називаються тимпанами. Кутомірний астрономічний інструмент мав три такі елементи, кожен з них підходив для певної широти. Порядок, у якому вкладалися тимпани, залежав від місцевості: верхній диск мав утримувати проекцію піднебіння, відповідного цій ділянці Землі.

Поверх тимпанів розташовувалися спеціальні грати («павук»), з великою кількістю стрілок, що вказують на найяскравіші зірки, позначені на проекції. Крізь отвори в центрі тимпанів, решітки та основи проходила вісь, яка скріплювала деталі. До неї була приєднана алідада – спеціальна лінійка для обчислень.

Точність показань астролябії вражає: деякі прилади, наприклад, здатні показувати непросто рух Сонця, а й відхилення, періодично які у ньому. Цікаво, що створювався древній астрономічний інструмент на той час, коли панувала геоцентрична картина світу. Однак уявлення про те, що всі крутяться навколо Землі, не завадили давнім вченим створити такий точний прилад.

Трішки історії

Астрономічний інструмент має грецьку назву, проте багато його складових носять імена арабського походження. Причина такої невідповідності, що здається, у тривалому шляху, який подолав прилад за період свого становлення.

Історія розвитку астрономії, як і багатьох інших наук, нерозривно пов'язана з Давньою Грецією. Тут приблизно за два сторіччя до початку нашої ери з'явився прообраз астролябії. Автором його став Гіппарх. Вже в другому столітті після Різдва Христового опис подібного до астролябії кутомірного приладу зробив Клавдій Птолемей. Він спорудив інструмент, здатний визначати на небі.

Ці перші прилади дещо відрізнялися від астролябій, якими їх уявляє сучасна людина і які виставлені в багатьох музеях світу. Першим інструментом звичного будови вважається винахід Теона Олександрійського (IV ст. н. е.)

Східні мудреці

Історія розвитку астрономії в період раннього Середньовіччя почала розгортатися на території Пов'язано це було з гоніннями вчених з боку церкви, з приписуванням інструментам, подібним до астролябії, сатанинського походження.

Араби удосконалили прилад, стали застосовувати його не тільки для визначення місця розташування зірок та орієнтації на місцевості, але і як вимірник часу, інструмент для деяких математичних обчислень, джерело астрологічних передбачень. Мудрість Сходу та Заходу злилася воєдино, результатом став прилад астролябію, який об'єднав у собі європейську спадщину з арабською думкою.

Папа Римський та диявольський інструмент

Одним із європейців, які прагнули відродити астролябію, був Герберт Орільяцький (Сільвестр II), короткий часВін вивчав досягнення арабських учених, навчився застосовувати багато інструментів, забутих з часів античності або заборонених церквою. Його таланти зізнавалися, проте зв'язок із чужими ісламськими знаннями сприяв виникненню цілої низки легенд навколо нього. Герберта підозрювали у зв'язку із суккубом і навіть дияволом. Перший обдарував його знаннями, а другий допоміг зайняти таке високе становище в Нечистому приписувалося його сходження. Незважаючи на всі чутки, Герберт зумів відродити низку важливих приладів, у тому числі й астролябію.

Повернення

Через деякий час, у XII столітті, Європа знову почала користуватися цим приладом. Спочатку в ході була лише арабська астролябія. Це був для багатьох новий інструмент і лише для деяких — забута та модернізована спадщина предків. Поступово почали з'являтися аналоги місцевого виробництва, а також довгі вчені праці, пов'язані із застосуванням та влаштуванням астролябії.

Пік популярності приладу припав на епоху Великих відкриттів. У ході була морська астролябія, яка допомагала визначати, де було судно. Щоправда, вона мала особливість, яка зводила нанівець точність даних. Колумб, подібно до багатьох своїх сучасників, що подорожували по воді, скаржився, що цей прилад неможливо використовувати в умовах хитавиці, він ефективний, тільки коли під ногами нерухома земля або на морі повний штиль.

Певну цінність для мореплавців прилад все ж таки представляв. Інакше не назвали б на його честь один із кораблів, на яких вирушила у подорож експедиція знаменитого дослідника Жана Франсуа Лаперуза. Корабель «Астролябія» — один із двох, які брали участь в експедиції та таємниче зникли наприкінці вісімнадцятого століття.

Прикраса

З настанням епохи Відродження «амністію» отримали як різні пристосування на дослідження навколишнього світу, а й предмети декору, пристрасть до колекціонування. Астролябія — це прилад, окрім іншого, який часто використовувався для передбачень долі за рухами зірок, а тому він був прикрашений різними символами та знаками. Європейці перейняли в арабів звичку створювати точні в плані вимірів та елегантні зовні прилади. Астролябії почали з'являтися у придворних колекціях. Знання астрономії вважалося основою освіти, володіння приладом підкреслювало вченість та смак власника.

Вінець колекції

Найкрасивіші прилади інкрустувалися дорогоцінним камінням. Покажчикам надавалась форма листя та завитків. Для декорування інструменту використовувалося золото та срібло.

Деякі майстри практично повністю присвячували себе мистецтву створення астролябій. У XVI столітті найзнаменитішим із них вважався фламандець Гуалтерус Арсеніус. Для колекціонерів його вироби були зразком краси та витонченості. У 1568 році йому було замовлено чергову астролябію. Прилад для вимірювання стану зірок призначався полковнику австрійської армії Альбрехту фон Валленштейну. Сьогодні зберігається у музеї ім. М.В. Ломоносова.

Огорнута таємницею

Астролябія, так чи інакше, прослизає в багатьох легендах та містичних подіях минулого. Так, арабський етап її історії подарував світу міф про віроломного султана та вчені здібності придворного астролога Біруні. Імператор, по прихованій у століттях причині, що ополчився на свого провісника, вирішив за допомогою хитрості позбутися його. Астролог мав точно вказати, яким виходом із зали скористається його господар, або ж понести справедливе покарання. У своїх обчисленнях Біруні скористався астролябією і, записавши результат на клаптик паперу, сховав його під килим. Хитрий султан наказав слугам вирубати прохід у стіні і вийшов через нього. Повернувшись, він відкрив папір із пророцтвом і прочитав там повідомлення, що передбачало всі його дії. Біруні було виправдано і відпущено.

Невблаганний рух прогресу

Сьогодні астролябія – це частина минулого астрономії. Орієнтація з її допомогою перестала бути доцільною вже початку XVIII століття, коли виник секстант. Періодично приладом все ж таки користувалися, але ще через століття чи трохи більше астролябія остаточно перекочувала на полиці колекціонерів та любителів старожитностей.

Сучасність

Приблизне розуміння пристрою та функціонування приладу дає сучасний його нащадок – планісфера.

Це карта, на яку нанесені зірки та планети. Її складові, стаціонарна та рухома частини, багато в чому нагадують основу та диск. Для визначення правильного становищасвітил у конкретній частині неба необхідний верхній елемент, що рухається, відповідний за параметрами потрібної широті. Так само орієнтується і астролябія. Своїми руками можна навіть виготовити подібність до планісфери. Така модель дасть уявлення і про можливості її стародавнього попередника.

Жива легенда

Готову астролябію можна купити в сувенірних лавках, іноді вона з'являється в колекціях декоративних виробів, які беруть за основу стиль сім-панк. Робочі прилади знайти, на жаль, важко. Планисфери також рідкісні на прилавках магазинів. Цікаві екземпляри можна виявити на закордонних сайтах, але коштуватиме така рухлива карта, як той самий чавунний міст. Самостійне конструювання моделі може виявитися справою, що вимагає маси часу, але результат того й точно сподобається дітям.

Зоряне небо, що настільки всеосяжно займало уми стародавніх, вражає своєю красою і загадковістю і сучасної людини. Такі пристосування, як астролябія, роблять його трохи ближчими до нас, трохи зрозумілішими. Музейний або сувенірний варіант приладу дає можливість відчути мудрість наших предків, і дві тисячі років тому створювали інструменти, що дозволяють досить точно відображати світ і знаходити наше місце в ньому.

Сьогодні астролябія - стильний сувенір, цікавий своєю історією і приваблює погляд незвичайністю конструкції. Колись це було значним проривом в астрономії, що дозволило співвіднести становище небесних тіл з місцевістю, практично єдиним шансом на розуміння, де на просторах океану чи пустелі загубився мандрівник. І нехай прилад значно програє у функціональному плані своїм сучасним аналогам, він завжди буде значною частиною історії, предметом, оповитим романтичним покривом таємниці, а тому навряд чи загубиться у віках.

Небесні світила цікавили людей з незапам'ятних часів. Ще до революційних відкриттів Галілея та Коперника астрономи робили неодноразові спроби з'ясувати закономірності та закони руху планет та зірок і використовували для цього спеціальні інструменти.

Інструментарій стародавніх астрономів був настільки складний, що сучасним вченим знадобилися роки, щоб розібратися в їхньому пристрої.

Хоча дивні поглиблення на полі Уоррен виявили з повітря ще 1976 року, тільки 2004 року було визначено, що це давній місячний календар. Як вважають науковці, знайдений календар близько 10 000 років.

Він виглядає як 12 заглиблень, розташованих по дузі 54 метри. Кожна лунка синхронізована з місячним місяцем у календарі, причому з поправкою на місячну фазу.

Дивно також те, що календар в Уоррен Філд, побудований за 6000 років до Стоунхенджа, орієнтований на точку сонячного сходу в день зимового сонцестояння.

2. Секстант Аль-Худжанді у розписі

Збереглося дуже мало відомостей про Абу Махмуд Хамід ібн аль-Хідр Аль-Худжанді, крім того, що він був математиком та астрономом, який жив на території сучасних Афганістану, Туркменістану та Узбекистану. Також відомо, що він створив один із найбільших астрономічних інструментів у 9-10 століттях.

Його секстант було зроблено у вигляді фрески, розташованої на 60-градусній дузі між двома внутрішніми стінами будівлі. Ця величезна 43-метрова дуга була поділена на градуси. Мало того, кожен градус був з ювелірною точністю розділений на 360 частин, що зробило фреску точним сонячним календарем.

Над дугою Аль-Худжанді розташовувалась куполоподібна стеля з отвором посередині, крізь яке сонячні промені падали на стародавній секстант.

3. Вольвелли та зодіакальна людина

У Європі на рубежі 14-го століття вченими та лікарями використовувався досить дивний різновид астрономічних інструментів – вольвели. Вони виглядали як кілька круглих аркушів пергаменту з діркою в центрі, накладені один на одного.

Це дозволяло переміщати кола, щоб розрахувати всі необхідні дані від фаз Місяця до положення Сонця в Зодіаку. Архаїчний гаджет крім своєї основної функції також був символом статусу – тільки найбагатші люди могли мати вольвелу.

Також середньовічні лікарі вірили, що кожна частина людського тілакерується своїм сузір'ям. Наприклад, голову відповідав Овен, а й за геніталії – Скорпіон. Тому для діагностування лікарі використовували вольвели, щоб розрахувати поточне положення Місяця та Сонця.

На жаль, вольвели були досить крихкими, тому збереглися лише небагато з цих стародавніх астрономічних інструментів.

4. Стародавній сонячний годинник

Сьогодні сонячний годинник служить хіба що для прикраси садових галявин. Але колись вони були необхідні для відстеження часу та руху Сонця небом. Один із найстаріших сонячних годинників був знайдений у Долині царів у Єгипті.

Вони датуються 1550 - 1070 роками до н. і є круглий шматок вапняку з намальованим на ньому півколом (розділеним на 12 секторів) і отвором у середині, в який вставлявся стрижень, що відкидає тінь.

Незабаром після виявлення єгипетського сонячного годинника, подібних було знайдено в Україні. Вони були поховані з людиною, яка померла 3200 — 3300 років тому. Завдяки українським годинникам вчені дізналися, що цивілізація Зрубна мала знання геометрії і вміла вираховувати широту і довготу.

5. Небесний диск із Небри

Названий на ім'я німецького міста, де його знайшли в 1999 році, «небесний диск з Небри» є найстарішим зображенням космосу, коли-небудь знайденим людиною. Диск був похований поруч із долотом, двома сокирами, двома мечами та двома кольчужними наручами близько 3600 років тому.

На бронзовому диску, вкритому шаром патини, були золоті вставки, що зображають Сонце, Місяць та зірки з сузір'їв Оріон, Андромеда та Кассіопея. Ніхто не знає, хто зробив диск, але розташування зірок говорить про те, що творці були розташовані на тій самій широті, що й Небра.

6. Астрономічний комплекс Чанкільйо

Стародавня астрономічна обсерваторія Чанкільо в Перу є настільки складною, що її справжнє призначення було виявлено лише у 2007 році за допомогою комп'ютерної програмидля вирівнювання панелей сонячних батарей.

13 веж комплексу збудовані по прямій лінії завдовжки 300 метрів уздовж пагорба. Спочатку вчені думали, що Чанкільйо - фортифікаційні споруди, але для форту це було неймовірно погане місце, оскільки в ньому не було ні оборонних переваг, ні проточної води, ні джерел прожитку.

Але потім археологи зрозуміли, що одна з веж дивиться на точку сходу сонця при літньому сонцестоянні, а інша - на точку сходу сонця при зимовому сонцестоянні. Побудовані близько 2300 років тому вежі є найстарішою сонячною обсерваторією в Америці. За цим давнім календарем досі можна визначити день року з максимум дводенною похибкою.

На жаль, величезний сонячний календар із Чанкільйо – це єдиний слід цивілізації будівельників цього комплексу, які передували інкам більш ніж на 1000 років.

7. Зірковий атлас Гігіна

Зірковий атлас Гігіна, також відомий як «Poetica Astronomica», був одним з перших творів із зображеннями сузір'їв. Хоча авторство атласу спірне, він іноді приписується Гаю Юлію Гігін (римському письменнику, 64 р. до н.е. - 17 р. н.е.). Інші стверджують, що робота має схожість із працями Птолемея.

У будь-якому випадку, коли Poetica Astronomica була перевидана в 1482 році, вона стала першим друкованим твором, в якому були показані сузір'я, а також міфи, зв'язкові з ними.

У той час як інші атласи надавали більш конкретну математичну інформацію, яка могла бути використана для навігації, Poetica Astronomica була більш химерною, літературною інтерпретацією зірок та їхньою історією.

8. Небесний глобус

Небесний глобус з'явився ще тоді, коли астрономи вважали, що зірки рухаються небом навколо Землі. Небесні глобуси, які були створені, щоб відобразити цю небесну сферу, почали створювати ще давні греки, а перший глобус у формі, аналогічній сучасним глобусам, створили німецький вчений Йоханнес Шенер.

На даний момент збереглися лише два небесні глобуси Шенера, які є справжніми витворами мистецтва, що зображають сузір'я в нічному небі. Найстаріший приклад небесного глобуса, що зберігся, датується близько 370 р. до н.е.

9. Армілярна сфера.

Армілярна сфера — астрономічний інструмент, де кілька кілець оточують центральну точку — була далеким родичем небесного глобуса.

Існували два різні типи сфер — спостережна та демонстраційна. Першим із вчених, хто використовував подібні сфери, був Птолемей.

За допомогою цього інструмента можна було визначити екваторіальні чи екліптичні координати небесних тіл. Поряд з астролябією армілярна сфера використовувалася моряками для навігації протягом багатьох століть.

10. Ель-Караколь, Чічен-Іца

Обсерваторія Ель-Караколь у Чичен-Іці була побудована між 415 та 455 р. н.е. Обсерваторія була дуже незвичайною — у той час як більшість астрономічних інструментів були налаштовані на спостереження за рухом зірок або Сонця, Ель-Караколь (у перекладі «равлик») була побудована для спостереження за рухом Венери.

Для майя Венера була священна - буквально все в їхній релігії ґрунтувалося на культі цієї планети. Ель-Караколь, крім того, що був обсерваторією, також була храмом бога Кетцалькоатля.