Ученые древности астрономы: Учёные астрономы античности, средневековья и нового времени |

Содержание

Учёные астрономы античности, средневековья и нового времени

Со времён седой древности люди интересовались вопросами мироздания не только из любопытства, но и с целью применить полученные знания в земледелии, мореплавании и т. д. История донесла до нас имена многих астрономов, занимавшихся изучением звездного неба. Рассмотрим основных деятелей этой науки.

Астрономы древности

Аристотель. В Древней Греции занятия философией подразумевали не просто обобщение каких-то жизненных наблюдений, но и первые научные наблюдения за окружающим миром, попытки понять его законы, не ссылаясь на «волю богов». Античных философов также волновали загадки вечного синего неба и ярких звезд.

Так, Аристотель (384 г. до н. э. -322 г. до н. э.) в своих трудах говорил о том, что Земля является шаром. Он это доказывал, опираясь на наблюдения за формой тени, отбрасываемой нашей планетой, во время лунных затмений. Аристотель пришел к выводу, что окружность Земли составляет 400 000 стадией, что составляет около 70 000 километров.

Эта цифра превышает почти вдвое истинные габариты нашей планеты, однако является неплохим показателем, учитывая возможности того времени.

Рисунок 1. Аристотель. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Аристарх Самосский, жил около 310 до н. э., — 230 до н. э., был древнегреческим астрономом, математиком и философом.

Именно он впервые высказал идею о том, что Земля вращается вокруг Солнца. Аристарх таким образом разработал гелиоцентрическую систему, а также предложил новый метод определения расстояния до Солнца и Луны и вычисления их размеров.

Эратосфен (276 г. до н. э. — 194 г. до н. э) – ещё один знаменитый греческий ученый. Он ещё в 240 г. до н. э. смог более точно, чем Аристотель измерить длину земной окружности. Также он смог определить наклон земной оси. Кроме того, Эратосфен предложил усовершенствования в систему летоисчисления (система високосов), которые позже вошли в юлианский календарь.

Клавдий Птолемей (примерно. 100 — 170 г. до н. э.) знаменитый древнегреческий астроном, математик и географ. Он жил в Александрии, в Египте, входившем в состав Римской империи.

Клавдию Птолемею принадлежит роль разработчика геоцентрической системы мира. В основе этой системы лежит утверждение, что Земля является её центром, а Солнце вращается вокруг неё. Птолемей сделал эту известную уже тогда модель мироздания, более теоретически обоснованной.

Однако, несмотря на то что сама идея о том, что Земля вращается вокруг Солнца, неверна, система Птолемея помогала предсказывать с помощью вычислений положение планет на небосводе, что в какой — то мере удовлетворяло потребности того времени.

Астрономы средневековья

Эпоху средних веков отсчитывают с момента падения Западной Римской империи, что случилось в 476 году нашей эры, когда германские племена окончательно сломили некогда могучую римскую державу.

Падение Рима, развитие и наступление христианской антиязыческой идеологии привело к долгому упадку знаний, умений, в том числе и в астрономии.

Следование буквальной трактовке Библии снова вернуло представления людей о Земле как о некоем неподвижном объекте, окружённом стенами. К такому восприятию мира призывал Козьма Индипоклов живший в VI веке в Византийской (Восточно –Римской империи). В своём трактате «Христианская топография» он отрицал шарообразность Земли и считал её плоской, окруженной небесной твердью, над которой расположен Рай.

Однако, уже в раннем средневековье появлялись мыслители, которые призывали не воспринимать рассказ о сотворении мира, описанный в Библии, буквально.

Так, Ориген (185 – 254 г. н. э) из Александрии считал, что Вселенная содержит в себе множество различных миров, и в том числе, обитаемых. Также Ориген допускал возможность существования множества Вселенных, имеющих собственные звездные сферы.

Замечание 1

В эпоху средневековья европейские астрономы занимались преимущественно наблюдениями видимых движений планет, согласовывая их с принятой геоцентрической системой Птолемея

Однако, главными идеями, положенными в основу христианского и западноевропейского представления о мироустройстве, были переведенные на латынь в XI—XII века труды древнегреческих ученых и их арабоязычных последователей.

В результате деятели католической церкви Алберт Великий и Фома Аквинский, опираясь на труды Аристотеля и Птолемея, создали учение, которое стало частью католической догматики, утвержденной на долгие столетия.

Астрономы Нового времени

Великие географические открытия и развитие новых капиталистических отношений в Европе вели и к развитию ремесел, науки и техники.

В астрономии Западной Европы начался подъём научной мысли, связанный с именами:

Николая Коперника,
Галилео Галилея,
Иоганна Кеплера,
Тихо Браге и др.

Уже в XV веке кардинал католической церкви и философ Николай Кузанский говорил о том, что видимая человеком Вселенная не имеет границ и ни занимает особого положения в мироздании.

Замечание 2

В результате развития научной мысли и наблюдений за небом стало очевидным, что система Птолемея не отражает действительного положений вещей и приводит к ошибкам в вычислениях.

Николай Коперник (1473—1543), польский астроном, был первым, кто разработал и предложил альтернативу птолемеевской системе. Коперник в своей работе «О вращении небесных сфер» доказал, что именно Солнце является центром нашей системы, а Земля обращается вокруг неё.

Рисунок 2. Николай Коперник. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Галилео Галилей (1564—1642) – итальянский ученый, который изобрел телескоп. С помощью него он увидел, что Млечный путь состоит из скоплений звезд, на Луне имеются горы, а на Солнце присутствуют пятна.

Тихо Браге (1546—1601) — был датским астрономом, а также астрологом и алхимиком. Он первый начал вести наблюдения за небом систематически и с высокой точностью. На основании его работ Иоганном Кеплером были сформированы законы движения планет.

Иоганн Кеплер (1571 – 1630) немецкий астроном, математик и оптик. На основе собственных астрономических наблюдений ему удалось сформировать законы небесной механики, по которым происходит движение небесных тел в Солнечной системе.

В дальнейшем астрономия полагается не только на прямые астрономические наблюдения, но и на математические расчеты, основанные на ньютоновской механике.

Так, в 1846 году британский математик Джон Адамс, французский астроном Урбен Леверье и берлинский ученый – астроном Иоганн Галле открыли планету Нептун. А спустя короткое время Уильям Лассел открыл спутник Нептуна, названный Тритоном.

Астрономы древних веков — Статьи по астрономии — Сайт по астрономии

Аристарх — Коперник античного мира

Аристарх (около 310–250 гг. — III в. до н. э.) родился на
острове Самос. Он был учеником физика Стратона из Лампсака. Его учитель
принадлежал к школе Аристотеля и в конце жизни даже руководил Ликеем. Он был
одним из основателей знаменитой Александрийской библиотеки и Мусейона -главного
научного центра поздней античности. По-видимому, здесь, среди первого поколения
учёных Александрии, учился и работал Аристарх.

Всё это, однако, не объясняет личности Аристарха, которая кажется совершенно
выпадающей из своей эпохи. До него теории неба строились чисто умозрительно, на
основе философских аргументов. Иначе и быть не могло, поскольку небо
рассматривалось как мир идеального, вечного, божественного. Аристарх же
попытался определить расстояния до небесных тел с помощью наблюдений. Когда у
него это получилось, он сделал второй шаг, к которому не были готовы ни его
современники, ни учёные много веков позднее.

Как Аристарх решил первую задачу, известно точно. Единственная
сохранившаяся его книга «О размерах Солнца и Луны и расстояниях до них» как раз
посвящена этой проблеме. Сначала Аристарх определил, во сколько раз Солнце
дальше Луны. Для этого он измерил угол между Луной, находившейся в фазе
четверти, и Солнцем (это можно сделать при заходе или восходе Солнца, когда Луна
иногда видна одновременно с ним). Если, по словам Аристарха, «Луна кажется нам
рассечённой пополам», угол, имеющий Луну своей вершиной, прямой. Аристарх
измерил угол между Луной и Солнцем, в вершине которого находилась Земля. Он
получился у него равным 87° (в действительности 89° 5 2′). В прямоугольном
треугольнике с таким углом гипотенуза (расстояние от Земли до Солнца) в 19 раз
длиннее катета (расстояния до Луны). Для знающих тригонометрию отметим, что 1/19
к cos 87°. На этом выводе — Солнце в 19 раз дальше Луны — Аристарх и
остановился. На самом деле Солнце дальше в 400 раз, однако с инструментами того
времени найти верное значение было невозможно.

Аристарх знал, что видимые диски Солнца и Луны примерно одинаковы. Он сам
наблюдал солнечное затмение, когда диск Луны полностью закрыл диск Солнца. Но
если видимые диски равны, а расстояние до Солнца в 19 раз больше, чем расстояние
до Луны, то диаметр Солнца в 19 раз больше диаметра Луны.
Теперь осталось главное: сравнить Солнце и Луну с самой Землёй. Вершиной научной
смелости тогда была идея, что Солнце очень велико, возможно даже почти так же
велико, как вся Греция.

Наблюдая лунные затмения, когда Луна проходит через тень Земли, Аристарх
установил, что диаметр Луны в два раза меньше земной тени. С помощью довольно
хитроумных рассуждений он доказал, что Луна меньше Земли в 3 раза. Но Солнце
больше Луны в 19 раз, а значит, её диаметр в 6 с лишним раз больше земного (в действительности
в 109 раз). Главным в работе Аристарха был не результат, а сам факт выполнения,
доказавший, что недостижимый мир небесных тел может быть познан с помощью
измерений и расчётов.

По-видимому, всё это и подтолкнуло Аристарха к его великому открытию. Его идея
дошла до нас только в пересказе Архимеда. Аристарх догадался, что большое Солнце
не может обращаться вокруг маленькой Земли. Вокруг Земли вращается только Луна.
Солнце есть центр Вселенной. Вокруг него обращаются и планеты. Эта теория
получила название гелиоцентрической. Смену дня и ночи на Земле Аристарх объяснял
тем, что Земля вращается вокруг своей оси. Его гелиоцентрическая модель
объясняла многое, например заметное изменение блеска Марса. Судя по некоторым
данным, Аристарх догадался и о том, что его теория естественно объясняет и
петлеобразное движение планет, вызванное обращением Земли вокруг Солнца.

Свои теории Аристарх продумал хорошо. Он учёл, в частности, тот факт, что
наблюдатель на движущейся Земле должен заметить изменение положений звёзд —
параллактическое смещение. Аристарх объяснял кажущуюся неподвижность звёзд тем,
что они очень далеки от Земли, и её орбита бесконечно мала по сравнению с этим
расстоянием. Теория Аристарха не могла быть принята его современниками. Слишком
многое нужно было менять. Невозможно было поверить, что наша опора не покоится,
а вращается и движется и осознать все последствия того факта, что Земля тоже
небесное тело, подобное Венере или Марсу. Ведь в этом случае рухнула бы
тысячелетняя идея Неба, величественно взирающего на земной мир.
Современники Аристарха отвергли гелиоцентризм. Его обвинили в богохульстве и
изгнали из Александрии. Через несколько веков Клавдий Птолемей найдёт и
убедительные теоретические доводы, опровергающие движение Земли. Потребуется
смена эпох, чтобы гелиоцентризм смог войти в сознание людей.

Платон утверждал, что Солнце ровно вдвое дальше от Земли, чем Луна. «Посмотрим,
так ли это», — подумал Аристарх и начертил треугольник.
Наблюдатель смотрит с Земли на Солнце и Луну. Луна в фазе первой четверти. Это
бывает, когда угол ∟TLS
прямой. По Платону, TS = 2TL, значит, угол ∟TLS = 60°. Но такого не может быть, ведь во время
фазы первой четверти Луна отделена от Солнца примерно на 90°. А если померить?
Точно Аристарх померил ∟TLS в момент первой четверти и получил угол в 87°.

Гиппарх

«Этот Гиппарх, который не может не заслужить достаточной
похвалы, более чем кто-либо доказал родство человека со звёздами и то, что
наши души являются частью неба. Он решился на дело, смелое даже для богов, —
переписать для потомства звёзды и пересчитать светила. Он определил места и
яркость многих звёзд, чтобы можно было разобрать, не исчезают ли они, не
появляются ли вновь, не движутся ли они, меняются ли в яркости. Он оставил
потомкам небо в наследство, если найдётся тот, кто примет это наследство» — так
писал римский историк и естествоиспытатель Плиний Старший о величайшем астрономе
Древней Греции. Годы рождения и смерти Гиппарха неизвестны. Известно только, что
он родился в городе Никее, в Малой Азии. Большую часть жизни (1бО— 125 гг.
до н. э.) Гиппарх провёл на острове Родос в Эгейском море. Там он построил
обсерваторию.

Из трудов Гиппарха почти ничего не сохранилось. До нас дошло лишь одно его
сочинение — «Комментарии к Арату и Евдоксу». Другие погибли вместе с
Александрийской библиотекой. Она просуществовала более трёх столетий — с конца
IV в. до н. э. и до 47 г. до н. э., когда войска Юлия Цезаря взяли Александрию и
разграбили библиотеку. В 391 г. н. э. толпа христианских фанатиков сожгла
большинство рукописей, чудом уцелевших во время нашествия римлян. Полное
уничтожение довершили арабы. Когда в 641 г. войска халифа Омара взяли
Александрию, он приказал сжечь все рукописи. Лишь случайно спрятанные или ранее
переписанные манускрипты сохранились и позднее попали в Багдад.

Гиппарх занимался систематическими наблюдениями небесных светил. Он первым ввёл
географическую сетку координат из меридианов и параллелей, позволявшую
определить широту и долготу места на Земле так же, как до того астрономы
определяли звёздные координаты (склонение и прямое восхождение) на воображаемой
небесной сфере.

Многолетние наблюдения за движением дневного светила позволили Гиппарху
проверить утверждения Ев-ктемона (V в. до н. э.) и Каллиппа (IV в. до н. э.) о
том, что астрономические времена года имеют неодинаковую продолжительность. Они
начинаются в день и даже в момент наступления равноденствия или солнцестояния:
весна — с весеннего равноденствия, лето — с летнего солнцестояния и т. д.
Гиппарх обнаружил, что весна длится примерно 94,5 суток, лето −92,5 суток, осень
— 88 суток и, наконец, зима продолжается приблизительно 90 суток. Отсюда
следовало, что Солнце движется по эклиптике неравномерно — летом
медленнее, а зимой быстрее. Это нужно было как-то согласовать с античными
представлениями о совершенстве небесных движений: Солнце должно двигаться
равномерно и по окружности.

Гиппарх предположил, что Солнце обращается вокруг Земли равномерно и по
окружности, но Земля смещена относительно её центра. Такую орбиту Гиппарх назвал
эксцентриком, а величину смещения центров (в отношении к радиусу) —
эксцентриситетом. Он нашёл, что для объяснения разной продолжительности времён
года надо принять эксцентриситет равным 1/24. Точку орбиты, в которой Солнце
находится ближе всего к Земле, Гиппарх назвал перигеем, а наиболее удалённую
точку — апогеем. Линия, соединяющая перигей и апогей, была названа линией апсид
(от греч. «апсидос» -«свод», «арка»).

В 133 г. до н. э. в созвездии Скорпиона вспыхнула новая звезда. По сообщению
Плиния, это событие побудило Гиппарха составить звёздный каталог, чтобы
зафиксировать изменения в сфере «неизменных звёзд». Он определил координаты 850
звёзд относительно эклиптики — эклиптические широту и долготу. Одновременно
Гиппарх оценивал и блеск звёзд с помощью введённого им понятия звёздной
величины. Самым ярким звёздам он приписал 1-ю звёздную величину, а самым слабым,
едва видным, — 6-ю.

Сравнив свои результаты с координатами некоторых звёзд, измеренными Аристилом и
Тимохарисом (современниками Аристарха Самосского), Гиппарх обнаружил, что
эклиптические долготы увеличились одинаково, а широты не изменились. Из этого он
сделал вывод, что дело не в движении самих звёзд, а в медленном смещении
небесного экватора.

Так Гиппарх открыл, что небесная сфера кроме суточного движения ещё очень
медленно поворачивается вокруг полюса эклиптики относительно экватора (точный
период 26 тыс. лет). Это явление он назвал прецессией (предварением
равноденствий).

Гиппарх установил, что плоскость лунной орбиты вокруг Земли наклонена к
плоскости эклиптики под углом 5°. Поэтому у Луны изменяется не только
эклиптическая широта, но и долгота. Лунная орбита пересекается с плоскостью
эклиптики в двух точках — узлах. Затмения могут происходить, только если Луна
находится в этих точках своей орбиты. Пронаблюдав в течение своей жизни
несколько лунных затмений (они происходят в полнолуние), Гиппарх определил, что
синодический месяц (время между двумя полнолуниями) длится 29 суток 12 ч 44 мин
2,5 с. Это значение всего на 0,5 с меньше истинного.

Гигшарх впервые начал широко использовать древние наблюдения вавилонских
астрономов. Это позволило ему очень точно определить длину года. В результате
своих изысканий он научился предсказывать лунные и солнечные затмения с
точностью до одного часа. Попутно он составил первую в истории
тригонометрическую таблицу, в которой приводились значения хорд, соответствующие
современным синусам.

Гиппарх вторым после Аристарха сумел найти расстояние до Луны, оценив также
расстояние до Солнца. Он знал, что во время солнечного затмения 129 г. до н. э.
оно было полным в районе Геллеспонта (современные Дарданеллы). В Александрии
Луна закрыла лишь 4/5 солнечного диаметра. Иначе говоря, видимое место Луны не
совпадало в этих городах на 0,1°. Зная расстояние между городами, Гиппарх легко
нашёл расстояние до Луны, используя метод, введённый ещё Фалесом. Он вычислил,
что расстояние Земля — Луна составляет около 60 радиусов Земли (результат, очень
близкий к действительному). Расстояние Земля — Солнце, по Гиппарху, равно 2
тыс. радиусов Земли.

Гиппарх обнаружил, что наблюдаемые движения планет очень сложны и не описываются
простыми геометрическими моделями. Здесь он впервые столкнулся с задачей,
разрешить которую был не в силах. Только спустя три века «небесное наследство»
великого астронома было принято Птолемеем, который смог построить систему мира,
согласующуюся с наблюдателями.

Клавдий Птоломей — создатель теории неба

«Пусть никто, глядя на несовершенство наших человеческих изобретений, не считает
предложенные здесь гипотезы слишком искусственными. Мы не должны сравнивать
человеческое с божественным. Небесные явления нельзя рассматривать с точки
зрения того, что мы называем простым и сложным. Ведь у нас всё произвольно и
переменно, а у небесных существ всё строго и неизменно». Этими словами последний
из выдающихся греческих учёных Клавдий Птолемей завершает свой астрономический
трактат. Они как бы подводят итог античной науки. В них слышны отзвуки её
достижений и разочарований. Полтора тысячелетия до Коперника — они будут
звучать в стенах средневековых университетов и повторяться в трудах учёных.

Клавдий Птолемей жил и работал в Александрии, расположенной в устье Нила. Город
был основан Александром Македонским. В течение трёх веков здесь была столица
государства, в котором правили цари из династии Птолемеев — преемников
Александра. В 30 г. до н. э. Египет был завоёван Римом и стал частью Римской
империи.

В Александрии жили и работали многие выдающиеся учёные древности: математики
Евклид, Эратосфен, Аполлоний Пергский, астрономы Аристилл и Тимохарис. В III в.
до н. э. в городе была основана знаменитая Александрийская библиотека, где были
собраны все основные научные и литературные сочинения той эпохи — около 700
тыс. папирусных свитков. Этой библиотекой постоянно пользовался и Клавдий
Птолемей.

Он жил в пригороде Александрии Канопе, целиком посвятив себя занятиям наукой.
Астроном Птолемей не имеет никакого отношения к династии Птолемеев, он просто их
тёзка. Точные годы его жизни неизвестны, но по косвенным данным можно
установить, что он родился, вероятно, около 100 г. н. э. и умер около 165 г.
Зато точно известны даты (и даже часы) его астрономических наблюдений, которые
он вёл в течение 15 лет: со 127 по 141 год.

Птолемей поставил перед собой трудную задачу: построить теорию видимого движения
по небосводу Солнца, Луны и пяти известных тогда планет. Точность теории должна
была позволить вычислять положения этих небесных светил относительно звёзд на
много лет вперёд, предсказывать наступление солнечных и лунных затмений.

Для этого нужно было составить основу для отсчёта положений планет — каталог
положений неподвижных звёзд. В распоряжении Птолемея был такой каталог,
составленный за два с половиной века до него его выдающимся предшественником
-древнегреческим астрономом Гиппархом. В этом каталоге было около 850 звёзд.
Птолемей соорудил специальные угломерные инструменты для наблюдений положений
звёзд и планет: астролябию, армиллярную сферу, трикветр и некоторые другие. С их
помощью он выполнил множество наблюдений и дополнил звёздный каталог Гиппарха,
доведя число звёзд до 1022.

Используя наблюдения своих предшественников (от астрономов Древнего Вавилона до
Гиппарха), а также собственные наблюдения, Птолемей построил теорию движения
Солнца, Луны и планет. В этой теории предполагалось, что все светила движутся
вокруг Земли, которая является центром мироздания и имеет шарообразную форму.
Чтобы объяснить сложный характер движения планет, Птолемею пришлось ввести
комбинацию двух и более круговых движений. В его системе мира вокруг Земли по
большой окружности — деференту (от лат. deferens — «несущий») — движется не сама
планета, а центр некоей другой окружности, называемой эпициклом (от греч. «эпи»
— «над», «киклос» -«круг»), а уже по нему обращается планета. В действительности
движение по эпициклу является отражением реального движения Земли вокруг Солнца.

Для более точного воспроизведения неравномерности движения планет на
эпицикл насаживались ещё меньшие эпициклы.
Птолемею удалось подобрать такие размеры и скорости вращения всех «колёс» своей
Вселенной, что описание планетных движений достигло высокой точности. Эта работа
потребовала огромной математической интуиции и громадного объёма вычислений.
Он был не вполне удовлетворён своей теорией. Расстояние от Земли до Луны у него
сильно (почти вдвое) менялось, что должно было привести к бросающимся в глаза
изменениям угловых размеров светила; не были понятны и сильные колебания яркости
Марса и т. п. Но лучшего ни он, ни тем более его последователи предложить не
могли. Все эти проблемы представлялись Птолемею меньшим злом, чем «нелепое»
допущение движения Земли.

Все астрономические исследования Птолемея были им подытожены в капитальном
труде, который он назвал «Мегалесинтаксис» (Большое математическое построение).
Но переписчики этого труда заменили слово «большое» на «величайшее» (мэгисте), и
арабские учёные стали называть его «Аль-Мэгисте», откуда и произошло его
позднейшее название «Альмагест». Этот труд был написан около 150 г. н. э.
В течение 1500 лет это сочинение Клавдия Птолемея служило основным учебником
астрономии для всего научного мира. Оно было переведено с греческого языка на
сирийский, среднеперсидский, арабский, санскрит, латынь, а в Новое время -почти
на все европейские языки, включая русский.

После создания «Альмагеста» Птолемей написал небольшое руководство по астрологии
— «Тетрабиблос» (Четверокнижие), а затем второе по значению своё произведение —
«Географию». В нём он дал описания всех известных тогда стран и координаты
(широты и долготы) многих городов. «География» Птолемея также была переведена на
многие языки и уже в эпоху книгопечатания выдержала более 40 изданий.
Клавдий Птолемей написал также монографию по оптике и книгу по теории музыки
(«Гармония»). Ясно, что он был весьма разносторонним учёным.
«Альмагест» и «Географию» относят к числу важнейших книг, созданных за всю
историю науки.

Армиллярная сфера.

Через 500 лет после Аристотеля Клавдий Птолемей писал: «Существуют люди, которые
утверждают, будто бы ничто не мешает допустить, что Земля вращается вокруг
своей оси, с запада на восток, делая один оборот в сутки. И правда, ничто не
мешает для большей простоты, хоть этого и нет, допустить это, если принять в
расчёт только видимые явления. Но эти люди не сознают, что Земля из-за своего
вращения имела бы скорость, значительно большую тех, какие мы можем наблюдать.
В результате все предметы, не опирающиеся на Землю, должны казаться совершающими
такое же движение в обратном направлении; ни облака, ни другие летающие или
парящие объекты никогда не будут видимы движущимися на восток, поскольку
движение Земли к востоку будет всегда отбрасывать их в обратном направлении».
Выбирая между подвижной и неподвижной Землёй, Птолемей, исходя из физики
Аристотеля, выбрал неподвижную. По этой же причине он, вероятно, принял и
геоцентрическую систему мира.

«Знаю, что я смертен, знаю, что дни мои сочтены; но,
когда я в мыслях неустанно и жадно прослеживаю пути светил, тогда я не касаюсь
ногами Земли: на пиру Зевса наслаждаюсь амброзией, пишей богов.»—Клавдий Птолемей. «Альмагест».

Источник: «Энциклопедия для детей Аванта+, Астрономия» под ред. М.Д. Аксёнова.
стр. 37
Автор: Сергей Житомирский
Год публикации: 1997

Знаменитые астрономы: как эти ученые сформировали астрономию

(Изображение предоставлено SPACE. com/Карл Тейт)

На протяжении всей истории человечества астрономы помогали людям понять, что они видят в ночном небе. Эти знаменитые астрономы — многие из них великие ученые, освоившие многие области — объясняли космические явления с разной степенью точности.

На протяжении веков геоцентрический взгляд на Вселенную — с Землей в центре всего — уступил место правильному пониманию, которое мы имеем сегодня о расширяющейся Вселенной, в которой наша галактика — всего лишь одна из миллиардов. В этом списке некоторые из самых известных ученых с первых дней астрономии до современной эпохи, а также краткое изложение некоторых их достижений.

Эратосфен из Кирены

Когда большинство людей считало, что мир плоский, известный греческий математик, астроном и географ Эратосфен (276–195 гг. до н. э.) использовал Солнце для измерения размера круглой Земли, согласно НАСА (opens в новой вкладке).

Его измерение в 24 660 миль (39 690 километров) было всего лишь на 211 миль (340 км) от истинного измерения.

Клавдий Птолемей

В Древней Греции астроном и математик Клавдий Птолемей г. (90–168 гг. н. э.) создал модель солнечной системы, в которой солнце, звезды и другие планеты вращались вокруг Земли. Известная как система Птолемея, она оставалась в силе сотни лет, хотя и оказалась абсолютно ошибочной.

Согласно НАСА , «Птолемей представляет собой воплощение знаний греческой астрономии». Как математик, географ и астроном он написал несколько научных текстов, которые оказали значительное влияние на западную интеллектуальную мысль.

Во II веке Птолемей опубликовал Альмагест , исчерпывающий трактат о движении звезд и планет. Он расширил геометрическую модель небесных движений Гиппарха, используя эпициклы и эксцентрические круги в геоцентрической теории, которая поместила Землю в центр Солнечной системы. Эта птолемеевская система представляла таблицы информации, позволяющие удобно предсказывать расположение планет. Птолемей также каталогизировал 48 созвездий, названия которых используются до сих пор.

Писания Птолемея оставались авторитетными более 1200 лет. Однако его модель, которая была неверной, позже вышла из употребления, когда возник гелиоцентрический взгляд на Солнечную систему.

Немного подробностей о жизни Птолемея сохранилось до наших дней.

Птолемеевская геоцентрическая модель Вселенной, разработанная греческим ученым Клавдием Птолемеем, предполагала, что все вращается вокруг Земли. (Изображение предоставлено Бартоломеу Вельо)

Абд аль-Рахман аль-Суфи

Персидский астроном Абд аль-Рахман аль-Суфи (903–986) , , известный на Западе как Азофи , сделал первое известное наблюдение (откроется в новой вкладке) группы звезд за пределами Млечного Пути, галактика Андромеды.

Николай Коперник

В XVI веке в Польше астроном Николай Коперник (1473–1543) предложил модель Солнечной системы, в которой Земля вращалась вокруг Солнца, согласно НАСА. Модель была не совсем правильной, поскольку астрономы того времени боролись с обратным путем Марса, но в конечном итоге это изменило то, как многие ученые рассматривали Солнечную систему.

Коперник из Польши полагал, что птолемеевское представление о планетах, движущихся по круговым орбитам вокруг Земли, было чрезмерно сложным из-за множества меньших кругов, эпициклов, необходимых для объяснения прерывистого ретроградного движения планет (при котором они кажутся движущимися в обратном направлении). противоположное направление звезд). Коперник опубликовал свою книгу De Revolutionibus Orbium Coelestium («Об обращениях небесных сфер »), когда ему было 70 лет, и он лежал при смерти.

Его идеям потребовалось почти сто лет, чтобы завоевать доверие, но утверждения Галилея 1632 года о том, что Земля вращается вокруг Солнца, были основаны на работе польского астронома и закрепили коперниканскую революцию.

Иоганн Кеплер

С помощью подробных измерений пути планет, проведенных датским астрономом Тихо Браге , Иоганн Кеплер (1571–1630) определил, что планеты движутся вокруг Солнца не по кругу, как думал Коперник, а по эллипсы. При этом он вычислил три закона движения планет, которые астрономы до сих пор используют в расчетах. Однако закрытые умы поставили работу Кеплера под угрозу.

Кеплер защитил и модифицировал коперниканский взгляд на Солнечную систему, радикально переформировав его, сделав его одним из величайших светил научной революции 16-17 веков.

Вывод Кеплера о том, что планеты движутся по эллиптическим орбитам с Солнцем в одном из фокусов, сформировал его первый планетарный закон, который он опубликовал в 1609 году вместе со вторым законом, утверждавшим, что планеты движутся по своим орбитам с разной скоростью.

Третий закон Кеплера, опубликованный десятилетие спустя, утверждал, что связь между длиной орбит двух планет связана с их расстоянием от Солнца. Хотя он внес и другие вклады в математику и оптику, три закона Кеплера сделали его гигантом астрономии.

«Эпоха, в которой жил Кеплер, была эпохой огромных потрясений и перемен, — сказал Дэн Льюис, куратор отдела истории науки и техники в Хантингтонской библиотеке в Сан-Марино, Калифорния. — Религиозные лидеры не хотели отказываться от своих идей о небеса.

Разговоры астрономов о небе, заполненном объектами, движущимися по некруговым орбитам, и о других явлениях, противоречащих земно-центрической модели, угрожали их убеждениям. В результате Кеплер и его первая жена Барбара создали код с которыми писать друг другу письма, чтобы их переписка не подвергала их риску преследования».

Галилео Галилей

Гравюра Галилео Галилея 1842 года. (Изображение предоставлено Getty images) усовершенствование существующих моделей.

Согласно проекту «Галилео» Университета Райса (открывается в новой вкладке), «Галилей сделал свой первый телескоп в 1609 году по образцу телескопов, произведенных в других частях Европы, которые могли увеличивать объекты в три раза. Позже в том же году он создал телескоп, который мог увеличивать предметы в двадцать раз».

Статьи по теме

Астроном (также математик, физик и философ) направил новый наблюдательный инструмент на небеса, где он обнаружил четыре основных спутника Юпитера (теперь известные как галилеевские спутники), а также кольца Сатурна. (откроется в новой вкладке).

Хотя модель вращения Земли вокруг Солнца была впервые предложена Коперником, прошло некоторое время, прежде чем она получила широкое признание. Галилей наиболее широко известен тем, что защищал эту идею через несколько лет после того, как Кеплер уже рассчитал пути планет, и из-за этого Галилей оказался под домашним арестом в конце своей жизни.

Галилей, родившийся в Пизе, Италия, также сделал множество научных открытий. Он лихо доказал, что все падающие тела падают с одинаковой скоростью, независимо от массы. Далее он разработал первые маятниковые часы.

Джованни Кассини

Итальянский астроном Джованни Кассини (1625–1712) измерил, сколько времени требуется планетам Юпитер и Марс, чтобы совершить оборот. Он также обнаружил четыре спутника Сатурна и разрыв в кольцах планеты. Когда НАСА запустило спутник на орбиту Сатурна и его спутников в 1997, он был назван «Кассини».

Христиан Гюйгенс

Христиан Гюйгенс впервые наблюдал кольца Сатурна. (Изображение предоставлено Getty Images)

Голландский ученый Христиан Гюйгенс (1629–1695) предложил самую раннюю теорию о природе света — явлении, которое сотни лет озадачивало ученых. Его усовершенствования телескопа позволили ему сделать первые наблюдения колец Сатурна и открыть его самый большой спутник, Титан.

Разработав усовершенствованные телескопы, Гюйгенс смог сделать несколько важных астрономических открытий. В 1655 году он предположил, что Сатурн окружает тонкое плоское кольцо. Его открытие Титана ознаменовало собой первую обнаруженную луну вокруг планеты. Он сделал первый известный рисунок туманности Ориона.

В другом месте своего исследования Гюйгенс предложил волновую теорию света, которую оспаривал Ньютон, предпочитавший теорию частиц. Современная теория света объединяет их в модель корпускулярно-волнового дуализма.

Недавно наследие Гюйгенса было увековечено в названном в его честь зонде, спустившемся с парашютом на Титан в 2005 году. именно гравитация. Опираясь на работу тех, кто был до него — цитируют его слова: «Если я и видел дальше, то только потому, что стоял на плечах гигантов», — он вычислил три известных сегодня закона, описывающих движение сил между объектами. как законы Ньютона.

Хорошо известные ньютоновские законы движения таковы: 1) объект в состоянии покоя имеет тенденцию оставаться в состоянии покоя, а объект в равномерном движении имеет тенденцию оставаться в равномерном движении, если на него не действует чистая внешняя сила. 2) Суммарная сила, действующая на объект, равна скорости изменения его количества движения в инерциальной системе отсчета, или, если тело ускоряется, на него действует сила. 3) На каждое действие есть равное и противоположное действие.

В истории, которая давно вошла в общественное сознание, Ньютон предположительно нашел вдохновение для своей теории гравитации, увидев, как яблоко падает с дерева. Исходя из этого, он предположил, что гравитационное притяжение может простираться от Земли наружу, даже до Луны и дальше.

Ньютон часто пользуется уважением как самая влиятельная фигура во всей науке. Он изобрел исчисление, а также исследовал оптику, механику, экспериментальную химию, алхимию и теологию. Его создание трех универсальных законов движения плюс изобретение теории всемирного тяготения навсегда изменило область науки.

Достижения Ньютона отмечены разными способами: статуями и стихами. Примечательно, что в его честь была названа единица силы — ньютон (Н).

Edmond Halley

Edmond Halley (1656–1742) был британским ученым, который сделал обзор исторических наблюдений комет и предположил, что кометы, появлявшиеся в 1456, 1531, 1607 и 1682 годах, были одинаковыми и вернутся через 1758. Хотя он умер до ее возвращения, его правота оказалась доказанной, и комета была названа в его честь.

Шарль Мессье

Шарль Мессье, 40 лет. (Изображение предоставлено Ansiaux)

Французский астроном Шарль Мессье (1730–1817) составил базу данных объектов, известных в то время как «туманности», которая на момент окончательной публикации включала 103 объекта, хотя дополнительные объекты были добавлены на основе его личных заметок. Многие из этих объектов часто указываются с каталожным названием, например, галактика Андромеды, известная как M31. Мессье также обнаружил 13 комет в течение своей жизни.

Родившийся во Франции, Мессье проявил интерес к астрономии в раннем возрасте, увидев 6-хвостую комету в возрасте 14 лет в 1744 году. Кроме того, он наблюдал кольцеобразное солнечное затмение в 1748 году.

Будучи молодым охотником за кометами, он начал открывать и замечать туманности, поскольку их часто путали с кометами. Так начался его знаменитый каталог объектов дальнего космоса, таких как звездные скопления и галактики. Первая версия 1771 года охватывала 45 объектов, в конечном итоге Мессье расширил ее до 103 объектов (хотя по поводу M102 ведутся споры). Позже астрономы дополнили каталог до 110 объектов. Сегодня каталог Мессье по-прежнему широко используется, хотя из-за его местоположения во Франции он включал только небесные объекты Северного полушария.

Уильям и Кэролайн Гершель

Астроном Уильям Гершель (1738-1822), открывший планету Уран, наблюдает за небом со своей сестрой Кэролайн Лукрецией (1750-1848). (Изображение предоставлено Bettmann / Contributor)

Британский астроном Уильям Гершель (1738–1822) каталогизировал более 2500 объектов глубокого космоса. Он также открыл Уран и два его самых ярких спутника, два спутника Сатурна и марсианские ледяные шапки.

Уильям обучал свою сестру, Кэролайн Гершель (1750–1848) по астрономии, и она стала первой женщиной, обнаружившей комету, идентифицировав несколько комет в течение своей жизни.

Henrietta Swann Leavitt

Henrietta Swan Leavitt обнаружила связь между периодом цикла яркости звезды и ее абсолютной величиной. Открытие позволило рассчитать их расстояние от Земли. (Изображение предоставлено Гарвард-Смитсоновским центром астрофизики)

Генриетта Суонн Ливитт (1868–1921) была одной из нескольких женщин, работавших «компьютером» в Гарвардском колледже, идентифицируя изображения переменных звезд на фотопластинках.

Она обнаружила, что яркость особой мерцающей звезды, известной как переменная цефеида, связана с частотой ее пульсаций. Эта взаимосвязь позволила астрономам рассчитать расстояния до звезд и галактик, размер Млечного Пути и расширение Вселенной.

Энни Джамп Кэннон

Энни Джамп Кэннон работала в Гарвардской обсерватории. (Изображение предоставлено Библиотекой Конгресса)

Энни Джамп Кэннон (1863–1941), известная как «счетчик неба», была американским астрономом, вручную классифицировавшим около 350 000 звезд. Она разработала Гарвардскую спектральную систему, которая сегодня используется для классификации звезд.

До Кэннона звезды классифицировались в алфавитном порядке, от A до Q, в зависимости от их температуры. Кэннон понял, что элементы звезды создают разную длину волны и определяют ее цвет. В 1901 году она улучшила систему классификации с десятью категориями, которые также отражали цвет и яркость звезды.

Кэннон вдохновил многих женщин на работу в астрономии в то время, когда гендерные предубеждения в большей степени благоприятствовали мужчинам в космической отрасли.

Альберт Эйнштейн

Альберт Эйнштейн высовывает язык, чтобы произнести «разз» на этой фотографии, сделанной 5 мая 1958 года в Принстоне, штат Нью-Джерси. (Изображение предоставлено Bettmann/Contributor/Getty Images)

В начале 20-го века немецкий физик Альберт Эйнштейн (1879–1955) стал одним из самых известных ученых, когда-либо предложивших новый взгляд на вселенную, выходящий за рамки текущее понимание. Эйнштейн предположил, что законы физики одинаковы во всей Вселенной, что скорость света в вакууме постоянна и что пространство и время связаны в единое целое, известное как пространство-время, которое искажается гравитацией.

В лекции, прочитанной в 1966 году , коллега-ученый Роберт Оппенгеймер сказал: «Эйнштейн был физиком, естествоиспытателем, величайшим из нашего времени».

Эдвин Хаббл

Эдвин Хаббл изобрел схему классификации последовательностей Хаббла. (Изображение предоставлено Йоханом Хагемейером)

В то же время, когда Эйнштейн расширял представления человека о Вселенной, американский астроном Эдвин Хаббл (1899–1953) подсчитал, что за пределами Млечного Пути на небе существует небольшое пятно.

До его наблюдений дискуссия о размере Вселенной разделилась на предмет того, существует ли только одна галактика. Хаббл определил, что сама Вселенная расширяется, и этот расчет позже стал известен как закон Хаббла. Наблюдения Хаббла за различными галактиками позволили ему создать стандартную систему классификации, используемую до сих пор.

Харлоу Шепли

Американский астроном Харлоу Шепли (1885–1972) рассчитал размер галактики Млечный Путь и общее расположение ее центра. Он утверждал, что объекты, известные как «туманности», находятся внутри галактики, а не за ее пределами, и ошибочно не соглашался с наблюдениями Хаббла о том, что во Вселенной есть другие галактики, помимо Млечного Пути.

Фрэнк Дрейк

Фрэнк Дрейк с космическим уравнением для измерения наличия разумной жизни в космосе. Уравнение Дрейка определяет конкретные факторы, которые, как считается, играют роль в развитии цивилизаций в нашей галактике. (Изображение предоставлено Институтом SETI)

Фрэнк Дрейк (1930 г. р.) — один из пионеров в поисках внеземного разума. Он был одним из основателей Поиска внеземного разума (SETI) и разработал уравнение Дрейка, математическое уравнение, используемое для оценки количества внеземных цивилизаций в галактике Млечный Путь, которые можно обнаружить.

Карл Саган

Карл Саган был американским астрономом и научным писателем. (Изображение предоставлено Getty Images)

Американский астроном Карл Саган (1934–1996), возможно, не был великим ученым по сравнению с некоторыми из этого списка, но он является одним из самых известных астрономов. По данным NASA Science, Саган не только провел важные научные исследования в области планетологии, но и популяризировал астрономию.

Его харизматичное преподавание и безграничная энергия повлияли на людей во всем мире, поскольку он разбирал сложные темы таким образом, что это интересовало телезрителей, даже когда он обучал их. Саган основал Планетарное общество , некоммерческую организацию, занимающуюся развитием космической науки и исследованием.

Саган родился в Бруклине, Нью-Йорк. Он работал профессором астрономии и космических наук и директором Лаборатории планетарных исследований в Корнельском университете. Он сделал много научных открытий, в том числе объяснил высокие температуры Венеры и сезонные изменения на Марсе.

Однако самым известным вкладом Сагана в астрономию был педагог и популяризатор науки. Он опубликовал множество статей и книг, в том числе «Космос », ставший телешоу, которое посмотрели миллиард человек в шестидесяти странах. Как ведущий шоу, он даже породил свою собственную крылатую фразу — часто пародируемую «миллиарды и миллиарды» — основанную на его отличительной интонации, хотя он никогда не произносил эту фразу во время шоу. Саган также написал научно-фантастический роман «Контакт» , позже адаптированный для фильма с Джоди Фостер в главной роли. Многие дани и мемориалы были посвящены Сагану после его смерти, что свидетельствует о том, насколько глубоко его личность проникла в культурный ландшафт.

Уильям К. Хартманн

Астроном Уильям К. Хартманн, старший научный сотрудник и соучредитель Института планетарных наук. (Изображение предоставлено НАСА)

Американский астроном Уильям К. Хартманн (родился в 1939 г.) выдвинул наиболее широко распространенную теорию образования Луны в 1975 г.

Он предположил, что после столкновения с зачерпнутым большим телом обломки Земли слились в луну.

Стивен Хокинг

Профессор Стивен Хокинг испытывает свободу невесомости во время полета в невесомости. (Изображение предоставлено НАСА/Дж. Кэмпбелл, Aero-News Network)

Стивен Хокинг (1942–2018) сделал много важных открытий в области космологии. Он предположил, что, поскольку у Вселенной есть начало, она, вероятно, также и закончится. Он также предположил, что у него нет границы или границы.

Несмотря на то, что Хокинг считается одним из самых блестящих умов со времен Эйнштейна, многие книги и лекции Хокинга ориентированы на широкую публику, поскольку он стремится рассказать людям о Вселенной, в которой они живут.

Теоретический физик и космолог, Хокинг считался одним из величайших ученых со времен Эйнштейна. Хотя заболевание двигательных нейронов, связанное с боковым амиотрофическим склерозом (болезнь Лу Герига), мешало ему с 20 лет, Хокинг защитил докторскую диссертацию по космологии в Кембридже.

Основное открытие Хокинга гласит, что с тех пор, как Вселенная началась (в результате Большого Взрыва), она должна прийти к концу. Хокинг продемонстрировал (вместе с Роджером Пенроузом), что, поскольку общая теория относительности Эйнштейна предполагала, что пространство и время начинаются с рождения Вселенной и заканчиваются внутри черных дыр. Этот результат объединяет общую теорию относительности и квантовую теорию. Кроме того, Хокинг предсказал, что черные дыры действительно излучают излучение, называемое излучением Хокинга.

Хокинг написал об этих и других открытиях в нескольких книгах, в том числе в бестселлере Краткая история времени (открывается в новой вкладке). Его прикованный к инвалидной коляске вид и синтезированный голос (теперь он полностью парализован) знакомы публике по фильмам «Звездный путь: Следующее поколение», «Симпсоны», «Футурама» и «Теория большого взрыва».

Дополнительные ресурсы

Вы можете узнать больше об истории современной астрономии в этом TED Talk астрофизика Эмили Левеск (откроется в новой вкладке). Чтобы узнать об ученых, сделавших новаторские открытия в других областях, прочитайте в Live Science статью 7 ученых, которые помогли изменить мир (откроется в новой вкладке).

Библиография

«Вывод закона движения Ньютона из законов движения планет Кеплера». Архив тома «Прикладная механика» (2018). https://link.springer.com/article/10.1007/s00419-017-1245-x (открывается в новой вкладке)

«Галилео Галилей: Исследования и разработка телескопа». Тенденции в оптике (1996). https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780121860301500254

«Женщины-астрономы в истории». Публикации астрономической обсерватории Белграда (2008 г.). https://adsabs.harvard.edu/pdf/2008POBeo..85..207D

«Мера небес». Рассвет науки (2019). https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-030-17509-2_19 (открывается в новой вкладке)

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space. com.

Нола Тейлор Тиллман — автор статей для Space.com. Она любит все, что связано с космосом и астрономией, и наслаждается возможностью узнать больше. Она имеет степень бакалавра английского языка и астрофизики в колледже Агнес Скотт и проходила стажировку в журнале Sky & Telescope. В свободное время она обучает своих четверых детей дома. Подпишитесь на нее в Твиттере @NolaTRedd