Эратосфен – современник Архимеда. Он стал первым выдающимся географом древности и вместе с тем астрономом и филологом. Из многочисленных сочинений Эратосфена для нас наиболее интересна «География» в трех книгах, вторая из которых содержит учение о поясах, о возможности кругосветного плавания и, кроме того, отчет о знаменитом измерении земной окружности, содержащий первое в истории изложение самого способа измерения.
Существовало наблюдение, что в начале лета в Сиене, в верхнем Египте, бывает вполне освещено солнечным светом дно глубокого колодца. Солнце находилось, стало быть, в этот момент в зените над Сиеной, тогда как в Александрии оно отклонялось от зенита на 1/50 окружности круга. Эратосфен полагал, что Александрия лежит прямо на север от Сиены, и отсюда заключил, что расстояние между обоими городами равно 1/50 земного меридиана. А так как путешественники считали это расстояние равным 5 000 стадий, то Эратосфен определил земную окружность в 250 000 стадий. К сожалению, длина стадий нам в точности неизвестна.
Гиппарх, уроженец Никеи, руководил школой в Александрии. Вместе с Аристархом и Птолемеем он составил блестящую тройку византийских астрономов. Многие ставят его даже выше Птолемея, называя систему последнего лишь искусным переложением трудов Гиппарха. Для объяснения неравномерности движения планет Гиппарх выдвинул Землю на некоторое расстояние из центра планетных путей и принял последние за эксцентрические круги.
Далее, он определил расстояние Земли от центра солнечного пути (эксцентриситет) в 1/24 радиуса и определил также положение земного приближения и удаления, что дало ему возможность вычислить солнечные таблицы. При сравнении своих наблюдений летнего солнцестояния с наблюдениями Аристарха Гиппарх определил длину года в 365 дней, 5 часов и 55 минут вместо 365 1/2 дней. При помощи эксцентрического пути Луны ему удалось также объяснить главнейшую неравномерность лунного движения и по вычислению элементов этого пути составить лунные таблицы. Параллаксы Солнца и Луны (углы, под которыми виден земной радиус с этих светил) он определил в 3 и 57 и из этого вычислил относительные расстояния их от Земли в 1200 и 59 земных радиусов, – второе довольно верно; первое же в 20 раз меньше действительного.
При сравнении своих наблюдений с более древними Гиппарх нашел, что одна звезда в Деве за 150-летний период времени изменила свою долготу на 2°, и далее заметил, что такое перемещение одинаково свойственно всем неподвижным звездам и что оно объясняется движением экваториального полюса вокруг полюса эклиптики. Для установления так называемого предварения равноденствий Гиппарх должен был произвести множество определений места неподвижных звезд. В звездном каталоге Гиппарха, которым впоследствии воспользовался Птолемей, действительно указано место более 1000 неподвижных звезд.
Гиппарх сперва наблюдал прямые восхождения и склонения светила и превращал их в долготы и широты: это значит, что он положил основания сферической тригонометрии. Но так как тогда надо было производить долгие и тяжелые вычисления, он придумал снаряд (астролябию), посредством которого мог уже прямо определять долготы и широты.
Историки науки ставят Гиппарху в упрек, что он вернулся к видимому движению Солнца и вновь «обрек» Землю на неподвижность. Не следует, однако, забывать, что при тогдашнем положении науки его теория была единственной надежной и вполне удовлетворительной. А кстати, почти все сочинения Гиппарха погибли, и о них мы знаем только из трудов Птолемея и других древних. Чьи труды, к сожалению, тоже известны лишь в поздних копиях.
Посидоний, родом из Сирии, учившийся философии в Родосе, предпринял вторичное градусное измерение по способу Эратосфена. Он заметил, что звезда Каноп в созвездии Корабль Аргонавтов касается горизонта в Родосе в то самое время, когда в Александрии она находится на 1/48 окружности круга над горизонтом. А так как расстояние между обоими городами считали в 5000 стадий, то он вычислил, что окружность Земли равна 210 000 стадий. Позднее он принял расстояние между Родосом и Александрией равным 3750 стадий и, внеся соответственную поправку, получил 180 000 для земной окружности – результат, который Птолемей приводит в своей «Географии», не указывая источника. Второе определение отличается не большей точностью, чем первое, оно настолько же меньше действительного, насколько первое больше него.
Египтянин Созиген занимался проблемой календаря. Считается, что именно он придумал юлианское счисление. Он делит год на 11 месяцев попеременно в 30 и 31 день, плюс 1 месяц в 28 дней, к которому каждые 4 года прибавляется один лишний день. Длина года оказывается равной в среднем 365 1/4 дней, что хуже определения Гиппарха, но лучше для составления календаря.
Считается, что Птолемей был смелее Гиппарха и, владея геометрическими знаниями своего времени, вообразил, что можно уже решиться на предположение об устройстве солнечного мира, и составил книгу, которая для всего Востока, а потом и для Запада стала самой авторитетной книгой по астрономии.
Неизвестно ни места, ни времени его рождения, ни подробностей его жизни. Некоторые писатели, основываясь на сходстве имен, утверждали, что он принадлежал к царственному роду Птолемеев, но скрывал знаменитость своего происхождения, желая прославиться своей ученостью, и потому провел всю жизнь в созерцании неба в одном из отделений египетского храма в Канопе. Главное свое сочинение Птолемей скромно назвал «Великое математическое построение по астрономии в 13 книгах». Ее сокращенное название было «Мэгистэ» (величайший, по-гречески). Арабские переводчики превратили его в «Альмагест», и это название осталось навсегда.
«Альмагест» пользовался на Востоке столь великим уважением, что победоносные халифы, заключая мир с византийскими императорами, требовали списки птолемеева творения.
Много позже Кеплер, увидев, как трудно согласовать выводы Птолемея с новейшими наблюдениями, не смог посягнуть на величие александрийского астронома и предположил, что за время, прошедшее от написания этого труда, произошли на небе значительные перемены. Но Галлей, Лемонье, Лаланд и Деламбр не были так снисходительны. Они обвиняли Птолемея в подделках наблюдений Гиппарха, в присвоении некоторых из них и в утайке тех, которые не согласовались с его теорией. С этого начались споры между первоклассными учеными, кончившиеся тем, что древняя слава Птолемея много убавилась, и первенство перешло к Гиппарху.
Византийская астрономия
Главным для византийцев, после работ Птолемея, было изучение, издание и комментирование трактатов предшествующих ученых. Для чего? Чтобы применять это знание на практике, прежде всего в сельском хозяйстве и мореплавании, а также для нужд астрологии. В эти времена греческие слова «астрономия» и «астрология» были почти синонимами, а то, что мы ныне понимаем под астрологией, называли «прогностикой».
Наиболее замечательным достижением в области практического использования астрономических знаний было усовершенствование Синесием Киренским, епископом Птолемаиды, астролябии – угломерного прибора, служившего для определения астрономической широты и долготы. Небесная сфера была им построена по данным Клавдия Птолемея и описана в «Слове о подаренной астролябии».
Феон Александрийский составил толкование к сочинениям астронома Евдокса и к «Альмагесту» Птолемея. Труды Птолемея комментировал и Папп Александрийский. Прокл Диадох оставил после себя не только труды по философии и математике, но и трактат по астрономии, где дал критический обзор исследований о движении небесных светил. По эстетическим и теологическим соображениям Прокл отверг теорию эпициклов Птолемея, но не принял и точку зрения Аристарха Самосского, высказавшего мысль о вращении Земли вокруг Солнца.
Иоанн Филопон, известный византийский математик, подготовил краткий очерк о построении и использовании астролябии. В отличие от астролябии Синесия Киренского, Иоанн Филопон создал прибор, по которому могли определять время даже ночью.
