Стівен Вайнберг - Пояснюючи світ

У своїй поемі, написаній у VI столітті до н. е., Гомер порівнює Ахілла із Сіріусом, який високо стоїть у небі під кінець літа[9]: «Наче зоря, що наприкінці літа виходить на небо й сяє яскраво між зір незліченних у темряві ночі, – Псом Оріона зорю ту блискучу в людей називають. Найяскравіша вона, але знаком бува лиховісним і вогневицю виснажливу людям нужденним приносить»2. Трохи згодом поет Гесіод у своєму творі «Роботи і дні» розповідає селянам, що виноград найкраще зрізати під час геліактичного сходу Арктура, а орати слід під час космічного заходу сузір’я Плеяд (це день, коли Плеяди вперше в поточному році заходять перед самим світанком – раніше вони не заходять взагалі, допоки Сонце не підніметься високо в небі, а пізніше вони заходять задовго до світанку). Після Гесіода греки, чиї міста-держави не мали іншого спільного способу визначення дат, почали широко використовувати календарі, відомі як парапегми, у яких були наведені схеми сходу й заходу помітних зірок на кожен день.

Спостерігаючи вночі за зірками, не затьмареними вогнями сучасних міст, люди багатьох ранніх цивілізацій могли чітко бачити, що з небагатьма винятками (які ми розглянемо пізніше) зірки завжди залишаються в одному й тому самому положенні відносно одна одної. Ось чому сузір’я не міняються ніч за ніччю або з року в рік. Але весь небосхил таких «нерухомих» зірок, схоже, щоночі обертається зі сходу на захід навколо однієї точки на небі, що завжди розташована точно на півночі, а тому відома як Північний полюс світу. Сучасною мовою – це точка, до якої простягнеться земна вісь, якщо продовжити її від Північного полюса Землі в небо.

Завдяки цьому спостереженню мореплавці змогли дуже рано почати використовувати зірки, щоб шукати напрямки руху вночі. Гомер розповідає, як Одіссей на шляху додому до Ітаки потрапив у полон до німфи Каліпсо на її острові в Західному Середземномор’ї й був там, поки Зевс не наказав його відпустити. Каліпсо каже Одіссею: «Ведмедицю, – інші ще Возом її називають… ліворуч од себе, прямуючи морем, лишати»3. Йдеться, звісно ж, про сузір’я з латинською назвою Ursa Major, також відоме як Колісниця (або Віз), а в наш час як Велика Ведмедиця. Воно розташоване саме поблизу Північного полюса світу. Тож на середземноморських широтах Велика Ведмедиця ніколи не заходить («Тільки один до купань в Океані-ріці непричетний», – як каже про це Гомер) і завжди розташована більш-менш на півночі. З Ведмедицею по ліву руку Одіссей плив би весь час на схід, до Ітаки.

Деякі давні греки навчилися використовувати інші сузір’я ще краще. Згідно з біографією Александра Великого, яку написав Арріан, хоча більшість моряків його часу використовували для визначення напряму на північ Велику Ведмедицю, фінікійці (найкращі мореплавці Стародавнього світу) використовували Малу Ведмедицю – не таке помітне сузір’я, як Велика Ведмедиця, але розташоване ближче до Північного полюса світу. Поет Каллімах, якого цитує Діоген Лаертський4, стверджував, що ідею використовувати Малу Ведмедицю висловив іще Фалес.

Сонце також протягом дня обертається зі сходу на захід навколо Північного полюса світу. Звісно, ми зазвичай не можемо бачити зорі вдень, але Геракліт5, а може, й інші до нього, здається, розуміли, що зорі нікуди не діваються, навіть коли вдень їхнє світло затьмарюється Сонцем. Деякі зорі можна побачити перед самим світанком або одразу після заходу Сонця, коли його положення в небі очевидне, а з цього стає зрозуміло, що Сонце не має фіксованого положення відносно зірок. Радше, як було добре відомо ще в давніх Вавилоні та Індії, на додачу до щоденного видимого обертання зі сходу на захід разом із зірками Сонце також щороку проходить по небу із заходу на схід шляхом, відомим як зодіак, впорядковано розміченим традиційними сузір’ями Овна, Тельця, Близнюків, Рака, Лева, Діви, Терезів, Скорпіона, Стрільця, Козорога, Водолія та Риб. Як ми побачимо нижче, Місяць та планети також проходять зодіаком, хоч і не точно однаковими шляхами. Конкретний шлях через ці сузір’я, який проходить Сонце, відомий як екліптика.

Якщо зрозуміти, що таке зодіак, нескладно визначати положення Сонця серед зірок. Треба лише побачити, яке сузір’я зодіаку найвище в небі опівночі – Сонце перебуває в тому сузір’ї, що розташоване саме навпроти. Припускають, що Фалес розрахував час, потрібний Сонцю, щоб пройти один повний цикл зодіаку, як 365 днів.

Небосхил зірок може здаватися сферою, що обертається навколо Землі, з Північним полюсом світу над Північним полюсом Землі. Але зодіак не є екватором цієї сфери. Радше, як нібито відкрив Анаксімандр, зодіак нахилений під кутом 23,5° відносно небесного екватора, причому сузір’я Рака та Близнюків розташовані найближче до Північного полюса світу, а Козорога та Стрільця – найдалі від нього. Зараз ми знаємо, що причиною цього нахилу, який зумовлює зміну пір року, є той факт, що вісь обертання Землі не перпендикулярна до площини її орбіти, що доволі близька до площини, у якій рухаються майже всі об’єкти Сонячної системи, а відхилена від перпендикуляра під кутом 23,5°. Відповідно, коли в Північній півкулі літо, Сонце рухається в напрямку, до якого нахилений Північний полюс Землі, а коли зима – у протилежному.

Астрономія як точна наука почалася із застосування пристрою, відомого як гномон, який дав змогу точно обчислювати видимі рухи Сонця. Його винайдення єпископ Євсевій Кесарійський (IV століття) приписував Анаксімандру, а Геродот – вавилонянам. Гномон – це просто вертикальний стовпчик, встановлений на рівній ділянці землі, відкритій сонячним променям. За допомогою гномона можна точно сказати, коли настає полудень – це той момент дня, коли Сонце стоїть найвище, тож тінь від гномона найкоротша. У будь-якому місці на північ від тропіків опівдні Сонце перебуває точно на півдні, а тому тінь від гномона вказує на північ, тож на землі можна зробити постійну розмітку компаса. Гномон також працює як календар. Навесні та влітку Сонце сходить дещо північніше від сходу, а восени та взимку – південніше від сходу. Коли тінь від гномона на світанку вказує точно на захід, то Сонце встає точно на сході, тож цей день є або весняним рівноденням, коли зима дає дорогу весні, або осіннім рівноденням, коли закінчується літо й починається осінь. Літнє та зимове сонцестояння – це ті дні в році, коли тінь від гномона опівдні відповідно найкоротша або найдовша. (Сонячний годинник відрізняється від гномона – його стовпчик паралельний осі Землі, а не вертикальній лінії, тому його тінь у ту чи ту годину має щодня однаковий напрямок. Це робить сонячний годинник кориснішим за звичайний годинник, але непридатним як календар.)

Гномон – чудовий