Но особо высокой точностью отличались наблюдения, которые не требовали применения каких бы то ни было инструментов, и именно эти наблюдения послужили экспериментальной основой важнейших теоретических выводов и Птолемея, и Коперника.
– Странные вы какие-то вещи говорите, – встрепенулся Игорь Викторович. – Что это за точные наблюдения без инструментов? Тщательно прищурившись, что ли? Абсурд какой-то. И потом – о каком эксперименте можно говорить в астрономии? Ведь эксперимент, по-моему, – это изучение протекания процесса или явления в специально созданных экспериментатором условиях: ну, там, определенной температуры или давления, или еще какого-то регулируемого фактора.
– Игорь, не спешите с критикой, ведь речь идет об экспериментах, которые ставит сама природа. Например, наблюдая определенное повторяющееся астрономическое явление через очень большие промежутки времени, можно ослабить влияние погрешности наблюдений на результат, как это сделал Гиппарх. Он еще во II веке до н.э. определил продолжительность тропического года, используя два солнцестояния, разделенных интервалом времени в 415 лет. Точность определения моментов солнцестояний и равноденствий, взятых в отдельности, невысока: погрешность могла достигать четверти суток. Но за такой большой интервал времени эта погрешность будет равномерно распределена по годам, и на один год приходится меньше в 415 раз, то есть менее одной минуты. А если взять интервал времени еще больше, то соответственно уменьшится и погрешность.
Еще один метод наблюдений без инструментов использовал Коперник, как и его предшественники. Я говорю о солнечных и лунных затмениях.
Условием затмения является нахождение Луны в одном из узлов ее орбиты при равенстве долгот Луны и Солнца для солнечного затмения и их разнице в 180 градусов для лунного. То есть на момент затмения мы, не используя никаких инструментов, точно узнаем долготу Луны и ее положение на своей орбите. для построения теории движения Луны еще Птолемей выбирал именно лунные затмения. Это было связано с тем, что лунное затмение наблюдается одновременно на всей ночной стороне Земли, а солнечное затмение видно в определенной полосе, и его моменты его начала и конца зависят от положения наблюдателя. Коперник неоднократно наблюдал лунные затмения; определение моментов затмений и разности времени между последовательными затмениями доставляло сведения, позволяющие подтвердить или отвергнуть ту или иную теорию видимого собственного движения Луны.
наблюдения движения Солнца, по-видимому, заключались в том, что, когда позволяла погода, измерялась в полдень зенитное расстояние Солнца. выполненный полный годичный цикл таких наблюдений позволил Копернику уточнить даты равноденствий и солнцестояний, подтвердить известную, по меньшей мере, со времен гиппарха, неодинаковую продолжительность сезонов года – промежутков времени между последовательными равноденствиями и солнцестояниями, и, таким образом, подтвердить неравномерность скорости изменения долготы Солнца.
Систематические наблюдения за положением Луны были не менее важны для построения теории ее движения.
О наблюдениях Коперником звезд мало что известно; скорее всего, он определял координаты некоторых «опорных» звезд, сравнивая их с приведенными в «Альмагесте». В течение ряда лет он наблюдал за положением Спики – самой яркой звезды в созвездии Девы, чтобы определить величину прецессии – изменения координат светил вследствие смещения точки весенного равноденствия, от которой ведется отсчет эклиптических долгот.
Зато к наблюдениям за движением планет он возвращался постоянно, направляя визир армиллярной сферы на Марс и Сатурн, Юпитер и Венеру. Это, конечно, связано с тем, что объяснение движения планет – узловой вопрос всякой астрономической теории.
– Скажите, пожалуйста, – обратился ко мне внимательно слушавший мои объяснения Андрей, – а привели ли наблюдения Коперника к открытиям каких-нибудь новых светил?
…Студенту ответил Игорь Викторович:
– Насколько мне известно, Коперник никаких новых звезд или планет не открыл. Вот вам и астроном!
…Иронию «олигарха» парировал Семен Борисович:
– Да, действительно, наблюдения Коперника не привели к открытию новых астрономических объектов. Открытие новых планет было делом далекого будущего, а сверхновые звезды они не вспыхнули в годы его наблюдений. Удивительно, однако, что он даже нигде не упомянул о появлении в 1528 году яркой кометы, которую его современники называли «небесным чудовищем».
Конечно, наблюдение – основа всякого астрономического исследования, но не меньшую роль играют систематизация и осмысливание накопленного опыта, а в этом равных Копернику немого найдется.…проводник принес чай, прервав на время объяснения Семена Борисовича. Поужинали, чем у кого было запасено на дорогу. Спать еще не хотелось, и астроном с новым вдохновением продолжил свой рассказ.
– Многие великие открытия были совершены вовсе не потому, что их авторы сознательно стремились их достичь.
Монах и алхимик Бертольд Шварц в поисках «философского камня» смешивал в ступке различные вещества – и нечаянно создал порох.
Христофор Колумб отправился в Индию за перцем и имбирем, а открыл Америку.
Николая Коперника мало смущало то, что предвычисление положений планет по правилам, установленным Птолемеем, давало иногда неточные результаты; Коперник записал в дневнике наблюдений: «Марс превышает расчет более чем на два градуса, Сатурн – вычисление больше на полтора градуса». Это могло всего-навсего требовать либо уточнения величин смещения эксцентров, либо радиусов эпициклов, либо, возможно, введения дополнительных эпициклов.
Система мира Птолемея гораздо сложнее и умнее, чем ее обычно изображают в школьных учебниках, популярных и даже научных изданиях. в адаптированных изложениях, вроде тех, которые обычно приводятся в учебниках и даже в энциклопедиях, всё просто и понятно, кроме одного – как и зачем Птолемей это придумал?
Благодаря своему математическому совершенству система Птолемея безраздельно господствовала полтора десятка столетий, и потребовались не только глубокие научные познания, но и исключительное мужество, чтобы поколебать утвердившийся во всеобщем признании и освященный церковью авторитет.
Однако в гипотезе Птолемея Коперник усмотрел небольшой, кажется, недостаток. Ну, насчет эксцентров все вроде бы правильно: их введение не нарушало принципа равномерности кругового движения. Не вызывало особых возражений и использование эпициклов: по ним планеты движутся равномерно, а сложение равномерных движений по деференту и эпициклу давало наблюдаемое неравномерное движение планеты.
Но вот что касается эквантов – специальных точек, из которых неравномерное движение по деференту усматривалось как равномерное, то тут что-то было явно не так. Коперник видел в этом отступление от принципа равномерности движения светил по эксцентрам и эпициклам, которые в совокупности представляли их фактически наблюдаемое движение, хотя математически у Птолемея всё выглядело безукоризненно. Мелочь, конечно, но эта мелочь заставляла задумываться об искусственности всей системы в целом. А нельзя ли как-то иначе объяснить наблюдаемые странности в движении небесных светил?
Несомненно, что Коперника смущало и то, что для объяснения движения Солнца Птолемей подобрал один набор круговых движений, для 
Луны – другой, для Меркурия – свой собственный, для Венеры – иной, а для верхних планет – отдельный. Единства системы мироздания никак не получалось, и объяснения этому разнобою никто не мог дать, кроме разве ссылок на высший промысел.
Коперник – астроном
Но для отказа от геоцентрической системы мира, несомненно, нужен был какой-то мгновенный, во многом интуитивный импульс, который перевернул в сознании Коперника всё мироздание, поставив его с головы на ноги.
– А я знаю, как это было, – спрыгнул со своей верхней полки студент.
– Ну, ну, интересно, расскажи, что такое и откуда ты знаешь?
– Да вы сами с этого весь разговор начали. Коперник, вместе с братом Андреем, моим тезкой, как-то вечером посмотрел на небо и увидел то же самое, что мы все наблюдали вчера вечером: сошлись вместе Венера, Луна и Юпитер, а Николай сказал брату, как и вы, Семен Борисович, насчет эклиптики. А сам вдруг словно картинку увидел: Венера и Юпитер ведут свой путь по кругам не вокруг Земли, а вокруг Солнца, которое полчаса назад спряталось за горизонтом. Коперник еще никакими формулами не мог подтвердить свою догадку, но уже четко представлял себе, что это так, а не иначе. Вот вам и тот самый «интуитивный импульс».
– Но с этим интуитивным озарением на суд ученого сообщества не пойдешь, – продолжил Семен Борисович. – Нужны были строгие математические доказательства, которым Коперник посвятил немало времени и трудов.
Наблюдения за движением планет подтолкнули Коперника к осознанию ошибочности общепринятой картины мира, существовавшей уже много столетий.
Вот, например, противоестественное поведение верхних планет около точек противостояний, в которых направление на планету противоположно направлению на Солнце: то их долгота увеличивалась, то они словно замирали на месте, потом долгота уменьшалась, а после движение возобновлялось в первоначальном направлении. И Солнце, и Луна совершают среди звезд замкнутые круги, двигаясь в одном и том же направлении; «верхние» планеты хоть и замыкали пути своего движения, но двигались то в ту, то в противоположную сторону. А уж Венера и Меркурий вели себя вовсе странно, находясь то по ту, то по другую сторону от Солнца, но не удаляясь от него не более чем на строго ограниченную величину. По-видимому, ошибка астрономов древности – не в частностях, а в самих представлениях о мироздании.
А если считать, что нижние планеты, как и Земля, движутся по окружностям вокруг Солнца? Представим себе две концентрических окружности, центром которых является центр Солнца. Пусть окружность меньшего диаметра представляет собой орбиту Венеры или Меркурия, а окружность большего диаметра – орбиту Земли. тогда, из какой бы точки земной орбиты не усматривать положение нижней планеты, та не удалится от Солнца на угол больший, чем определяемый касательной к внутренней окружности. Это вполне соответствует наблюдаемым явлениям.
Характерные положения нижних и верхних планет по Копернику
Немногим сложнее проиллюстрировать поведение «верхней» планеты, например, Марса. С этой целью нарисуем три концентрических окружности с центром также в центре Солнца. Пусть окружность меньшего диаметра изображает орбиту Земли, среднего – орбиту Марса, а наибольшего – сферу неподвижных звезд, на которую будут проектироваться направления из текущих положений Земли на положения Марса в те же моменты времени. Для наглядности разобьем окружность земной орбиты на дуги равной длины и пронумеруем соединяемые дугами точки. Орбиту Марса также разобьем на дуги равной длины, но меньшей, чем дуги земной орбиты. Предположим, что изучать характер видимого движения Марса мы начнем от такого положения, когда Марс становится видим на ночном небе после захода Солнца. Теперь пронумеруем точки, соединяемые дугами на орбите Марса, начиная от начальной точки и в том же направлении, что и точки на земной орбите.
Будем последовательно соединять точки земной орбиты с точками орбиты Марса, имеющими те же номера, продолжая линии до пересечения со сферой неподвижных звезд. Мы убедимся, что получающиеся на этой сфере дуги будут постепенно увеличиваться, что соответствует увеличению скорости видимого движения Марса, а затем, чем ближе к противостоянию, тем быстрее уменьшаться, пока, 
наконец, около точки противостояния прямое видимое движение Марса не сменится на движение в обратном направлении, которое после снова изменится на прямое движение.
Объяснение прямого и попятного движения верхней планеты
«Значит, – делает вывод Коперник, – принципиально возможно объяснение видимого движения планет, если принять в качестве центра мироздания не Землю, а Солнце».
Конструируя новую систему мира, Коперник посягал на установившиеся стереотипы, каждый из которых столетиями укреплялся в сознании общества.
Прежде всего, это общепринятый и очевидный житейский взгляд на вещи: Солнце утром восходит, а вечером заходит, то есть вращается вокруг Земли; небесный свод совершает за сутки круговое движение вместе со звездами, а что до движения планет, так на то воля Создателя.
Во-вторых, система мироздания, в которой земля является центром мира, закреплена научным авторитетом ученейших мужей древности – Аристотеля и Птолемея, и если ты считаешь иначе, то попробуй, опровергни их мудрейшие философские и математические доказательства.
Наконец, положение Земли как центра Вселенной провозглашено священным писанием и узаконено католическим вероучением. Кто-кто, а уж Коперник-то, прошедший школу канонического права, хорошо понимал, чем это грозило.
К продолжению
