Астрономія в давнину: початки астрономічних знань

З давніх-давен людство вражало космічне простір, і вже в античності можна спостерігати явища, що стосуються цієї теми.

Астрономія в давніх цивілізаціях

Астрономія стала важливим інструментом для первісних людей, дозволяючи їм точно визначати час для сівби та збору врожаю, а також орієнтуватися під час подорожей. Сонце, що розділяло день і ніч, щодня сходило з одного напрямку — Сходу, рухалося протягом дня і заходило в протилежному напрямку — Заході. У помірних широтах було помічено, що тривалість дня і ночі змінюється протягом року. У дні з довгими ночами Сонце сходило більше на Південь і піднімалося менше в небі. Знання циклічних рухів Сонця, Місяця та зірок виявилося корисним для прогнозування таких явищ, як зміна сезонів, від чого залежала виживаність будь-якої людської групи. Череда дня та ночі, ймовірно, була першим універсальним виміром часу.

Астрономи виявили, що Сонце проходить річний шлях по небесній сфері, частина якого зображена на малюнку блакитною смугою. Вони пов'язували дати з сузір'ями в цьому вузькому поясі, відомому як зодіак, і призначали кожному з них дату, коли Сонце проходило через них. Астроном II століття Птолемей дав імена дванадцяти знакам зодіаку: Овен, Телець, Близнюки, Рак, Лев, Діва, Терези, Скорпіон, Стрілець, Козеріг, Водолій та Риби, хоча спочатку це зробили вавилоняни. Сонце проходить через зодіакальні сузір'я в різні дати, ніж традиційно зазначено. Цікавість давніх народів до дня і ночі, Сонця, Місяця та зірок призвела до висновку, що небесні тіла рухаються регулярно, що стало корисним для визначення часу та орієнтування. Астрономія вирішила проблеми, які турбували перші цивілізації, такі як необхідність точно встановлювати час для сівби, збору врожаю та святкувань, а також для орієнтування під час тривалих комерційних подорожей.

Сонце та Місяць завжди рухаються по зодіаку з Заходу на Схід. Проте п'ять яскравих планет: Меркурій, Марс, Венера, Юпітер і Сатурн, які також рухаються на Схід на фоні зірок, мають рух на Захід, або ретроградний, різної тривалості. Таким чином, планети здаються нерегулярно слідують за східним курсом, з періодичними вигинами в їхніх траєкторіях. З давніх часів вважалося, що небесні явища, зокрема рухи планет, пов'язані з долею людей. Ця віра, відома як астрологія, сприяла розвитку математичних схем для прогнозування рухів планет і стимулювала прогрес астрономії в минулому.

Астрономія в Єгипті

Єгиптяни спостерігали, що зірки роблять повний оберт трохи більше ніж за 365 днів. Цей цикл у 365 днів Сонця збігається з сезонами, і вже до 2500 року до н.е. єгиптяни використовували календар, заснований на цьому циклі. Таким чином, можна припустити, що вони систематично використовували астрономічні спостереження з четвертого тисячоліття. Єгипетський цивільний рік складався з 12 місяців по 30 днів, плюс 5 днів, відомих як епагомени. Різниця становила ¼ дня щодо сонячного року. Вони не використовували високосні роки: через 120 років додавалися місяць, так що через 1456 років цивільний і астрономічний роки знову збігалися. Ніл починав підніматися приблизно в той момент, коли зірка Сотіс, наш Сиріус, після тривалого перебування невидимою під горизонтом, знову ставала видимою незадовго до сходу Сонця. Єгипетський календар мав три сезони по чотири місяці кожен.

Орієнтація храмів і пірамід є ще одним доказом астрономічних знань єгиптян: піраміди, такі як піраміда Гізи, були вирівняні зі полярною зіркою, що дозволяло визначати початок сезонів, використовуючи положення тіні піраміди. Вони також використовували зірки для навігації. Спадок єгипетської астрономії дійшов до наших днів у формі календаря. Геродот у своїх "Історіях" зазначає: "єгиптяни були першими з усіх людей, хто відкрив рік, і стверджували, що його виявили за допомогою зірок". Тонке спостереження за зоряним і планетним рухом дозволило єгиптянам створити два календарі: один місячний і один цивільний. Юліанський календар і, пізніше, сучасний григоріанський календар — це лише модифікації єгипетського цивільного календаря.

Астрономія в Греції

В Греції почало розвиватися те, що ми тепер знаємо як західна астрономія. Астрономічні спостереження мали на меті служити орієнтиром для фермерів, тому активно працювали над створенням календаря, корисного для цих цілей. У "Одіссеї" Гомера вже згадуються сузір'я, такі як Велика Ведмедиця та Оріон, і описується, як зірки можуть служити орієнтирами в навігації. Легенда про те, що Фалес передбачив повне затемнення Сонця 28 травня 585 року до н.е., здається, є апокрифом. Філолай (V століття до н.е.), учень Піфагора, вірив, що Земля, Сонце, Місяць і планети обертаються навколо центрального вогню, прихованого за "контратерою". Згідно з його теорією, обертання Землі навколо вогню кожні 24 години пояснювало добові рухи Сонця та зірок.

Найоригінальнішим з давніх спостерігачів неба був інший грек, Арістарх Самоський. Він вірив, що небесні рухи можна пояснити гіпотезою, що Земля обертається навколо своєї осі один раз на 24 години і разом з іншими планетами обертається навколо Сонця. Ця теорія була відкинута більшістю греків-філософів. Ця теорія, відома як геоцентрична система, залишалася незмінною протягом близько 2000 років. Її основи включали:

• Планети, Сонце, Місяць
• Зірки рухаються по ідеальних кругових орбітах.
• Швидкість планет, Сонця, Місяця та зірок є абсолютно рівномірною.
• Земля знаходиться в центрі руху небесних тіл.

Згідно з цими принципами, Еудокс (408 - 355 рр. до н.е.) був першим, хто уявив Всесвіт як набір з 27 концентричних сфер, що оточують Землю, яка також була сферою. Платон і один з його найрозвиненіших учнів Арістотель (384 - 322 рр. до н.е.) підтримали систему, вигадану Еудоксом, додавши не менше п'ятдесяти п'яти сфер, в центрі яких знаходилася нерухома Земля.

Астрономія в Китаї

Мало відомо про астрономію в стародавньому Китаї. Китайці вважали Всесвіт апельсином, що висить на полярній зірці, розташовуючи свої 284 сузір'я в 28 сегментах або домах, на які ділили Всесвіт. Стародавня астрономія Китаю суттєво відрізнялася від вавилонської та західної. Твір "Календар трьох циклів", що з'явився на початку нашої ери і автором якого є Ліо Сін, описує історію китайської астрономії з третього тисячоліття. Астрономи імператорського двору спостерігали надзвичайні небесні явища, опис яких у багатьох випадках дійшов до наших днів. Ці хроніки є цінним джерелом для дослідників, оскільки дозволяють перевірити появу нових зірок, комет тощо. Існує історія про нещасних астрономів двору, Хсі і Хо, які були страчені за те, що поставили під загрозу безпеку світу, не передбачивши затемнення Сонця.

Пізніше довелося змінити модель для пояснення проходження Сонця по горизонту; згідно з новою версією Кай Т'єн, небо і Земля є концентричними півсферами, радіус півсфери Землі становить 60 000 лі. Кай Т'єн був занадто складним для практичних розрахунків і з часом вийшов з ужитку. Одночасно виникла нова концепція Всесвіту: теорія Хун Т'єн (обгорткове небо), згідно з якою: "Небо велике, а Земля мала". Пізніше космогонічні теорії в Китаї обертатимуться навколо ідеї, що Всесвіт складається з двох субстанцій: янь і інь, що асоціюються з рухом і спокоєм відповідно. Рухливий янь був викинутий на периферію і сформував небо, тоді як нерухомий інь залишився в центрі і сформував Землю; проміжні елементи, такі як живі істоти та планети, мали змінні пропорції янь і інь. Концепція Всесвіту в стародавньому Китаї викладена в "Чжоу Пей Суань Цзін", трактаті, написаному приблизно в IV столітті до н.е. Згідно з теорією Кай Т'єн, небо та Земля є плоскими і розділені відстанню в 80 000 лі (один лі приблизно дорівнює півкілометру). Сонце, діаметр якого становить 1 250 лі, рухається по колу в небесному плані; коли воно знаходиться над Китаєм, день, а коли віддаляється — ніч.

Астрономія в Америці

У доколумбовій Америці розвивалося досить широке астрономічне вивчення. Деякі спостереження майя добре відомі, такі як місячне затемнення 15 лютого 3379 року до н.е. Вони мали свій власний сонячний календар і знали про періодичність затемнень. На кам'яних монументах були записані формули для прогнозування сонячних затемнень та геліакального сходу Венери. Якщо різні народи стародавнього Мексики досягли ієрогліфічної стадії, то майя досягли силабічно-алфавітної стадії в своєму письмі. Нумерація, започаткована ольмеками на основі двадцяткової системи, була вдосконалена майя в III і IV століттях до н.е.

Астрономія майя

Майя знали з третього тисячоліття до н.е. принаймні про багатогранний розвиток астрономії. Багато їх спостережень дійшли до наших днів (наприклад, місячне затемнення 15 лютого 3379 року до н.е.) і вони знали з великою точністю синодичні обертання планет, періодичність затемнень тощо. Дослідження астрономії, проведені майя, продовжують вражати вчених. Сонячний календар майя був точнішим, ніж той, що ми використовуємо сьогодні. Усі міста класичного періоду були орієнтовані щодо руху небесної сфери. Багато будівель були збудовані з метою відтворення небесних явищ на Землі, такі як Замок в Чичен-Іца, де спостерігається спуск Кукулькана, змії, що утворюється з тіней, які виникають на кутах будівлі під час сонцестоянь. У Кодексі Дрезден і на численних стелах містяться розрахунки місячних, сонячних, венеріанських циклів та таблиці періодичності затемнень.

Астрономія інків

У Південній Америці, в Центральних Андах, доколумбові культури створили такі пам'ятки, як Лінії Наска або Порта Сонця в Тіахуанако. Безумовно, інки є найпредставницькою імперією Південної Америки. Саме в Куско багато дослідників знайшли документи колонізаторів, які описують Храм Сонця, від якого виходило сорок один вісь, званий секуес, розташування яких передбачало геомантні або астрономічні лінії, що визначали долину в 328 хуак, які виконували ритуальні та політичні функції. Інки знали про обертання планет і мали розвинуту астрономічну систему, що дозволяла їм успішно прогнозувати різні природні явища.