Подняв глаза к ночному небу, мы видим почти то же, что видели люди несколько тысячелетий назад. Серебрится серп или диск луны, вокруг тысячи мерцающих звезд, между которыми порой блеснет тонкий росчерк. Глядя на этот след «падающей звезды», многие люди, отдавая дань традиции, загадывают желание. При этом они даже не задумаются, что видели вовсе не звезду, сорвавшуюся со своего привычного места на твердом своде небес, а метеорит, прилетевший к нам из глубин космоса.

За несколько последних столетий представления людей об устройстве звездного мира в корне изменились. Наша планета перестала быть центром мироздания. Солнце превратилось в рядовую звезду, расположенную на периферии галактики. Сама наша галактика стала одним из многих подобных звездных скоплений космоса. Все эти удивительные открытия стали возможными благодаря работе астрономов. Именно их наблюдения, исследования, догадки и доказательства меняли картину мира в головах людей. Порой новые идеи с трудом пробивали себе дорогу и даже ставили под угрозу саму жизнь творцов. Об удивительных людях, посвятивших себя астрономии, и о различных небесных объектах и рассказывает эта книга. Возможно, она немного изменит и ваше представление о небе.

Наверняка сотни тысяч людей задавались простым вопросом: сколько на небе звезд? Сосчитать точно непросто. Одной ночи наверняка не хватит. Да и как считать, чтобы не запутаться? Верный способ – определять координаты звезд на воображаемой звездной сфере. Одним из первых исследователей неба, который всерьез занялся этой работой, был древнегреческий ученый Гиппарх.

Он родился во II веке до нашей эры в Малой Азии, в городке Никея (теперь это турецкий город Изник). Отсюда прозвище – Гиппарх Никейский. Большую часть своей жизни он проработал на острове Родос. «Трудолюбцем» его назвал другой великий астроном, живший на три столетия позже, – Птолемей. О нем мы еще поговорим.

Возможно, в наши дни Гиппарха назвали бы трудоголиком. Он исследовал положение на небе 850 звезд и составил первый в истории Европы звездный каталог. К сожалению, до наших дней он не сохранился – сгорел вместе с другими рукописями во время пожара знаменитой Александрийской библиотеки. Мы знаем о существовании этого каталога лишь по пересказам астрономов более поздних времен. О частной жизни Гиппарха вообще мало что известно. Достоверного его портрета не сохранилось. Обычно иллюстраторы изображают его типичным ученым греком – высокий лоб с залысинами, окладистая борода. Мы не знаем, чем он зарабатывал себе на хлеб насущный, был ли высокороден или выбился в знаменитые ученые лишь силой своего ума.

А ум у Гиппарха был довольно острый. Именно Гиппарх придумал координатную сетку. Параллели и меридианы – его изобретение. Он разбил все звезды на группы по величине светимости. Самые яркие были первой величины, самые тусклые – шестой. Новшество оказалось удачным. Современные астрономы до сих пор пользуются понятием «звездная величина». Гиппарх определил, что «небесная сфера» медленно изменяет свое положение относительно экватора. Теперь астрономы называют это явление прецессией, и мы знаем, что оно связано с тем, что изменяет свое положение земная ось.

Гиппарх ошибся всего на несколько минут, определяя длительность года

Используя данные о солнечных затмениях, он определил (и довольно точно) расстояние от Земли до Луны. К тому же он работал над теорией движения Солнца и Луны. Это теперь, когда ребенку уже в детстве рассказывают, что наша планета движется вокруг Солнца по вытянутой орбите, а Луна вращается вокруг Земли, все вроде бы понятно. А в античности было очень непросто объяснить, почему Солнце и Луна выделывают на небе такие сложные пируэты, а траектории планет порой напоминают петли. Гиппарх предполагал, что планеты двигаются по кругу (эпициклу), но центр этого круга в свою очередь двигается по другому кругу – деференту. В результате и получается сложная траектория. Конечно, он заблуждался, однако попробуйте придумать нечто подобное, просто фиксируя положение светил на небе!

Гиппарх определил длительность года и ошибся всего на несколько минут. Такая точность кажется невероятной, учитывая, что в его распоряжении были самые простые угломерные инструменты. До изобретения телескопа оставалось еще семнадцать веков!

Без измерений, проведенных Гиппархом, вряд ли вскоре возникла бы знаменитая птолемеевская картина мира. Сейчас мы поговорим о ней.

В наши дни исследования идут стремительной чередой, а в прошлом от одного важного научного события до другого порой проходили века. Начатое Гиппархом дело каталогизации звезд через два с половиной столетия было продолжено другим древнегреческим ученым – Клавдием Птолемеем. На одной из гравюр, выполненных в XVI веке, он изображен с витыми усами и прямоугольной бородой, в роскошном бархатном камзоле и в большой шляпе, напоминающей берет художника. Вряд ли в реальной жизни Птолемей выглядел именно так. Он жил во II веке нашей эры и работал в жаркой Александрии – городе, основанном Александром Македонским. Это был знаменитый научный центр того времени. Достаточно сказать, что библиотека Александрии насчитывала около 700 тысяч рукописных документов. Среди них были и сочинения Гиппарха. Птолемей этим богатством пользовался.

Александр Македонский – основатель Александрии

Если бы Птолемей жил в наши дни, его наверняка назвали бы энциклопедистом. Есть такой тип исследователей, которые собирают и обобщают ранее полученные данные. Таким был и Птолемей. Он оставил после себя обширную «Географию». По сути, это был первый атлас мира, включавший карты Европы, Африки и Азии, а также более 8 тысяч различных мест: островов, гор, рек и городов. Взглянув на составленную Птолемеем сводную карту мира, просвещенные люди того времени могли наглядно представить границы и формы всех обитаемых земель. Разумеется, в этом атласе было много ошибок, отсутствовали открытые много позже Америка с Австралией. Однако недооценить «Географию» Птолемея трудно.

Александрия – город на берегу Средиземного моря

Похожую работу Птолемей проделал с астрономическими знаниями. В результате на свет появился грандиозный труд. Ученый назвал его «Большое построение». Позже арабские переписчики заменили «большое» на «величайшее» – Аль Магисте. Поэтому в историю эта рукопись вошла как «Альмагест».

Она включала каталог 1022 звезд, обширные сведения из области астрономии, а также объяснения движения Солнца, Луны и пяти известных Птолемею планет. Он развил идеи Гиппарха о сложных траекториях (помните эпициклы и деференты?), что позволило предсказывать, пусть и не совсем точно, положения светил и планет в будущем. В результате геоцентрическая система мира, в центре которой находилась неподвижная Земля, почти на полтора тысячелетия стала единственно верной для тысяч ученых. Веками «Альмагест» был настоящим учебником европейских астрономов, их настольной книгой.

Клавдий Птолемей – великий астроном и географ древности

Они внесли немалый вклад в развитие астрономии:

Иоганн Стабия

Конрад Хейнфонель

Альбрехт Дюрер

Кстати, в XV веке «Альмагест» перевели с греческого на латынь. С этим переводом в Нюрнберге познакомился знаменитый художник и гравер Альбрехт Дюрер. В 1515 г. с помощью Иоганна Стабия и Конрада Хейнфонеля он создал первую печатную карту неба с фигурами нанесенных на нее созвездий. Ее издание было бы невозможным без труда Птолемея.

Поскольку геоцентрическая гипотеза оказалась не отвечающей действительности, не все в предсказаниях Птолемея было гладко. Некоторые данные не укладывались в стройную картину движения планет по круговым орбитам. Говорят, Птолемей даже рискнул подправить кое-какие результаты измерений, считая их ошибочными. Для современных ученых такие действия неприемлемы. Однако вряд ли Птолемей сознательно шел на обман. Он был уверен в своей системе и получал истинное наслаждение от занятий астрономией. Незадолго до своей кончины он писал: «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, пищей богов».

В 1941 году, по мистическому совпадению за день до нападения фашистов на СССР, советские ученые вскрыли склеп под мавзолеем Тамерлана в Самарканде, чтобы восстановить внешний облик этого завоевателя Азии. Строительство мавзолея началось в 1403 г. после внезапной смерти Мухаммеда – любимого внука Тамерлана и его наследника. Завершил возведение постройки другой его внук по прозвищу Улугбек – Великий князь. Его останки покоились рядом. Голова лежала отдельно от тела, третий шейный позвонок вместе с челюстью были рассечены мечом. Улугбек был предательски убит, и немаловажную роль в этой трагедии сыграло его увлечение астрономией.

Улугбек родился в конце марта 1394 года в военном обозе во время очередного похода Тамерлана. Суровый полководец по-своему взялся за воспитание внука и постоянно возил его с собой по просторам Азии. Так Улугбек увидел мир: Индию, Малую Азию, Сирию. Особо сильное впечатление на него произвела астрономическая обсерватория в городе Мераге (теперь это территория Ирана). В то время она была крупнейшей в арабском мире, который уже познакомился с птолемеевским «Альмагестом». Это сочинение перевел в XI веке на арабский язык великий энциклопедист Аль-Бируни.

Тамерлан – суровый воин, дед ученого Улугбека

Улугбек «заболел» астрономией. Легенда утверждает, что составленный для него гороскоп предрекал насильственную смерть, и только потому Улугбек стремился уточнить положения звезд на небосводе. Просто чтобы проверить точность предсказания. Однако это не так. Астрономия была лишь частью знаний о мире, а энциклопедист Улугбек в течение всей своей жизни расширял эти знания. Он обладал феноменальной памятью. Говорят, однажды, уже под конец жизни, надиктовал потерянный список собственных охотничьих трофеев, включавший сотни наименований. Рукопись потом нашлась. Оба списка почти совпали.

Улугбек создавал медресе – своеобразные университеты исламского мира. Над входом одной из них в Бухаре сохранилась надпись: «Стремление к знанию есть обязанность каждого мусульманина и мусульманки».

В 1406 году Тамерлан умер, и через три года его власть в полной мере оказалась в руках Улугбека. Он воспользовался этим «административным ресурсом» по-своему: стал превращать Самарканд в интеллектуальный центр своего ханства. В 1417 году, собрав своеобразный ученый совет из сотни ведущих исламских ученых и архитекторов, Улугбек начал строительство грандиозной астрономической обсерватории высотой с трехэтажный дом. Внутри находился огромный угломер-секстант. Он был так велик, что его нижняя часть располагалась в подвале обсерватории, в специальной широкой, облицованной мрамором траншее.

Абд ал-Латиф считал, что не дело правителей заниматься астрономией

В результате многолетней работы обсерватории Улугбека был составлен зидж – каталог звездного неба с описанием положения 1018 звезд. Были сделаны другие важнейшие измерения. Достаточно сказать, что продолжительность года была установлена с ошибкой всего в минуту!

Улугбек был прекрасным ученым, но недостаточно жестким правителем, чтобы надежно удерживать власть в своих руках. Ее захватил его сын Абд ал-Латиф, представивший увлечение отца астрономией как ересь. Через некоторое время под Самаркандом войска Улугбека потерпели поражение. Сдавшись на милость победителя, он отправился в Мекку. Караван паломников вскоре догнали посланцы Абд ал-Латифа… Отцеубийца пережил Улугбека всего на восемь месяцев и лишился жизни в результате заговора. Обсерватория Улугбека проработала еще около 20 лет, а затем прекратила свое существование и была постепенно разрушена.

Улугбек – властитель и ученый

Просвещенный исламский мир справедливо считает Улугбека шахидом, то есть мучеником, погибшим за веру. Все правильно. Улугбек верил в силу знаний и поплатился за это жизнью.

Мать маленького Иоганна Кеплера могла послужить прототипом знаменитой Каталины из романа Шарля де Костера «Легенда о Тиле Уленшпигеле». Ту пытали, обвинив в колдовстве, и едва не сожгли на костре. Такая же участь была уготована и Катарине Кеплер. Времена стояли на дворе все еще средневековые…

Катарина обладала живым умом, независимым и непростым характером. Держала трактир недалеко от Штутгарта. Она рассказывала своему сыну о лечебных травах, в которых знала толк. Однажды она вывела Иоганна за ворота и показала ему в небе яркую комету с длинным хвостом. Небо с его мириадами звезд было прекрасно и полно тайн. Возможно, уже тогда в голове у маленького Кеплера возникла мысль, что все на небесах происходит по предустановленной Творцом гармонии, законы которой можно постичь.

Катарина Кеплер – мать великого астронома

И Кеплер получил возможность выполнить эту миссию. Когда он стал посещать монастырскую школу, ее настоятели заметили способности мальчика к математике. Задатки Иоганна к учебе были замечены и городскими властями, и он получил стипендию для получения образования. Сама Катарина его учебу в Университете Тюбингена вряд ли бы смогла оплатить. Кстати, старинный Тюбинген до сих пор остается одним из самых известных университетских городков Германии. Около трети его обитателей – студенты.

После окончания учебы Кеплера пригласили читать лекции по математике в городе Грац (ныне это второй по величине город Австрии). Здесь, в Граце, он впервые попытался описать тайную гармонию небес, в существование которой верил безоговорочно. В результате в 1596 году на свет появилась написанная на латыни книга «Тайна мира». Одна из ее иллюстраций показывала шар, внутри которого, как матрешки, располагались вписанные друг в друга правильные тела – пирамиды, кубы, тетраэдры. Так Кеплер изобразил орбиты планет, которые по его представлениям были расположены на таинственных «небесных сферах». Теперь-то мы, конечно, знаем, что вся эта геометрическая красота была лишь плодом воображения Кеплера. Однако именно вера в красоту «небесной механики» помогла Кеплеру открыть истинные законы движения планет Солнечной системы.

Произошло это намного позже, уже в Праге, куда Кеплера в качестве помощника-ассистента пригласил Тихо Браге. Он поставил перед Иоганном сложную задачу – разобраться в законах, по которым движется на небе Марс. Он порой выделывал на небосводе сложные петли, и разобраться в причинах такого поведения было непросто. Браге давно скрупулезно занимался фиксацией положений Марса на небе. Его архив содержал тысячи измерений координат этой планеты. Цифры, цифры, цифры… Огромное количество цифр, в которых надо было найти какой-то порядок. В шутку Кеплер говорил, что древнегреческий бог войны Марс вызвал его на бой.

Кеплер – открыватель гармонии небес

Кеплер выиграл эту битву. Тщательно проанализировав тысячи наблюдений, доставшихся ему в наследство после кончины Тихо Браге, он пришел к выводу, что Марс, как и прочие известные на то время планеты, движется не по кругам, как считали ранее, а по эллипсам. В отличие от круга с его единственным центром, у эллипса две важные точки – два фокуса. Так вот, Кеплер установил, что в одной из таких точек орбиты планеты обязательно находится Солнце. Второй важный закон, отрытый Кеплером, утверждал, что площади секторов, которые получаются при движении планеты по эллиптической орбите за одинаковый отрезок времени, всегда одинаковы. Представьте себе, что вы делите торт и хотите, чтобы все получили одинаковое его количество. Можно вырезать узкий, но длинный сектор, а можно широкий, но короткий. И площадь, и объем таких кусочков будут одинаковыми. Оказалось, что по такому же закону небесной справедливости нарезают воображаемые сектора и планеты в процессе своего движения. Наконец, третий закон Кеплера связывал красивой закономерностью время, за которое планета проходит всю свою орбиту, и удаленность этой планеты от Солнца.

Открытые Кеплером законы навсегда прославили его имя. Однако последние годы жизни великого ученого были безрадостными. После смерти императора Рудольфа II, который финансировал работу Кеплера в Праге, Иоганн был вынужден перебраться в Ульм. Денег на жизнь не хватало. Кеплер был вынужден подрабатывать, составляя для зажиточных горожан астрологические прогнозы. Относился он к этому занятию более чем скептически и так писал по этому поводу: «Конечно, эта астрология – глупая дочка, но, Боже мой, куда бы делась ее мать, высокомудрая астрономия, если бы у нее не было глупенькой дочки! Свет ведь еще так глуп, что для пользы этой старой разумной матери глупая дочка должна болтать и лгать».

Кеплер скончался 15 ноября 1630 года. После его кончины остались 22 флорина денег, долгов на 29 тысяч флоринов и десятки опубликованных и неопубликованных рукописей. Большая часть этого архива, приобретенного полтора века спустя Екатериной II, хранится теперь в архиве Российской академии наук.

До 1609 года единственными оптическими приборами, с помощью которых астрономы могли изучать небо, были их собственные глаза. Квадранты и секстанты различной конструкции лишь измеряли углы между звездами, их высоту над горизонтом, но помочь разглядеть более пристально таинственные небесные объекты они не могли. Все изменилось в конце 1608 года, когда до Венецианской республики докатились слухи, что в Голландии были изобретены какие-то удивительные «зрительные перспективные трубы». Говорили, что их начали уже продавать в Париже и товар идет нарасхват, поскольку эти «новые очки» приближают далеко расположенные предметы. Более того, в Венецию заявился некий иностранец с подобной трубой и просил за нее огромные деньги – целую тысячу цехинов. При этом он категорически отказывал в праве исследовать свою трубу и говорил про расположенный внутри какой-то особенный «главный секрет» этого прибора.

Галилео Галилей одним из первых понял, что обещают науке телескопы

Джордано Бруно – мученик науки

К чести венецианцев, они выставили шарлатана вон и обратились к специалисту – Галилео Галилею, который давно преподавал астрономию, механику и математику в знаменитом Падуанском университете. Тот прекрасно знал оптику, разбирался в законах преломления света на сферических поверхностях, знал, что такое фокусное расстояние линзы и от чего зависит его величина. Поэтому Галилею ничего не стоило начертить схему трубы с двумя линзами, которая могла бы увеличивать предметы. Сам он так описывал свое изобретение: «Я же, движимый знанием этих фактов, изобрел ее (зрительную трубу) путем процесса размышления».

Далее дело было за малым. Галилей попросил умельцев-механиков воплотить его чертеж в жизнь. Первую полученную таким образом зрительную трубу он подарил венецианскому дожу. Эффект от этого дипломатичного подношения превзошел все ожидания. Знатные венецианцы с колокольни Святого Марка могли рассмотреть в море корабли, которые становились видны простым глазом лишь через два часа ходу на всех парусах. Какие возможности новый прибор давал военным морякам!

Вторая труба, которую рассчитал и соорудил Галилей, была еще мощнее первой – увеличивала в тридцать раз. Словно кораблю, Галилей дал ей имя – Conspicilla, «Наблюдательница» в переводе с латыни.

Стоило Галилею направить ее на ночное небо, и открытия посыпались как из рога изобилия. Луна не гладкая! На ее поверхности есть горы и впадины! Оказывается, Млечный Путь – это не «уплотнение земных испарений, принадлежащее подлунному миру» (так писалось в книгах тех лет). Нет! Это скопище мириад звезд, а может быть, и миров, о которых прозорливо догадывался еще Джордано Бруно! С помощью своей трубы Галилей открыл спутники Юпитера и сделал еще много других интересных открытий. Можно сказать, что благодаря изобретению Галилея картина мира для просвещенных людей Европы в одночасье преобразилась.

Изменить мировоззрение людей другого сорта – церковников – оказалось куда сложнее. Галилей был горячим сторонником гелиоцентрической системы Коперника. Свои взгляды он изложил в популярной книге «Диалог о двух главнейших системах мира». Примечательно, что написана она была не на латыни – языке науки того времени, а на итальянском. Таким образом, ее мог прочесть любой грамотный соотечественник Галилея.

Судьба этого сочинения сложилась неудачно. Поначалу церковь относилась к гелиоцентрическим идеям Галилея лояльно. Однако вскоре недоброжелатели Галилея (а их всегда хватает у людей талантливых) убедили церковные власти, что в образе одного из героев «Диалога», простака Симпличио, Галилей насмешливо изобразил самого папу римского Урбана. Продажа книги была запрещена. Галилей был вызван в Рим для объяснений. Его обвинили в нарушении церковных запретов, долго допрашивали, угрожали даже пытками. Приговор оказался неожиданно суровым – пожизненное тюремное заключение. Для семидесятилетнего Галилея это было равносильно скорой смерти. Пришлось на коленях отрекаться от всевозможной «ереси». Тюрьму заменили домашним арестом под строгим надзором инквизиции. В довершение всех бед Галилей начал медленно слепнуть. Таким, старым, усталым, с красноватыми опухшими веками, большой залысиной и скорбно поджатым ртом, его изобразил на портрете голландский художник Юстум Сустерманс.

В истории же Галилей остался совсем иным – профессором, блестящим лектором с огромным кружевным воротником, неутомимым исследователем, приказывающим помощникам сбрасывать чугунные разнокалиберные ядра с верхнего яруса Пизанской башни, чтобы доказать всему научному миру: авторитеты античности ошибаются, и тела падают вниз с одинаковым ускорением, не зависящим от их массы.

С ускорением свободного падения связано другое выдающееся открытие. Его сделал человек, по странному стечению обстоятельств родившийся в год смерти великого Галилея. Словно природа передала эстафетную палочку из старческих рук одного гения в молодые руки нового пытливого исследователя природы. Речь идет об Исааке Ньютоне. Между тем в обычной сельской школе, в которую его отдали на обучение, маленький Исаак считался невнимательным и даже ленивым учеником. Однако это была не лень бездельника, а лишь оборотная сторона процесса сосредоточенного мышления, который не прекращался в голове Ньютона.

Он не только умел и любил размышлять, но и много мастерил своими руками. Делал механические игрушки, водяные и солнечные часы, работающие модели ветряных мельниц. Умение работать с самыми разными материалами пригодится ему в будущем, когда Ньютон возьмется за конструирование собственного телескопа, где в качестве одной из линз будет выступать параболическое зеркало. Телескоп давал 40-кратное увеличение и стал достоянием науки.

Мать Ньютона была землевладелицей и хотела приобщить сына к ведению фермерского хозяйства. Из этой затеи ничего не вышло. К деньгам Исаак относился почти равнодушно и под конец жизни, став знаменитым и богатым, охотно помогал неимущим студентам. Он и сам таким был, когда поступил в знаменитый Тринитиколледж. Говорят, отпустить сына получать настоящее образование уговорил мать Ньютона его школьный учитель, который однажды заметил, как Исаак увлеченно решает математические задачки. Мать согласилась, но денег на учебу не дала. Пришлось талантливому юноше записаться в разряд студентов, обучающихся бесплатно. Взамен такие учащиеся должны были оказывать мелкие услуги профессорам и состоятельным студентам.

Исаак Ньютон

Когда начинаешь рассказывать про Ньютона, сразу приходит на ум знаменитая история с Ньютоновым яблоком: якобы молодой ученый открыл закон земного тяготения, сидя под яблоней, с которой на него упало яблоко. Скорее всего, эту историю сочинил для пущей наглядности первый биограф Ньютона – Уильям Стьюкли. Ньютон работал очень целенаправленно. Известно, что еще в начале своей научной деятельности он составил длинный список нерешенных проблем и потом методично трудился над многими из них. Это и теория цвета, и основы механики. В наши дни эти законы Ньютона можно найти в любом учебнике физики. Первый закон говорит о том, что в космосе равномерно движущееся тело будет лететь бесконечно долго. На Земле такой трюк не проходит из-за тормозящих сил трения. Второй закон говорит об инерции. Более массивное тело труднее сдвинуть с места и разогнать, чем тело с маленькой массой. Третий закон говорит, что тела действуют друг на друга равными, но противоположными силами. Поэтому если ударить кулаком по гипсокартону, то и вмятина останется, и кулаку будет больно…

Именно такими разнонаправленными, противоположными и одинаковыми по величине силами являются силы притяжения, которые существуют между любыми телами. Земля притягивает яблоко, но и яблоко притягивает Землю. Земля на это воздействие практически не реагирует. У нее слишком большая масса, поэтому инерция огромная (второй закон вспомните). Под воздействием силы притяжения яблоко, как и любой другой предмет, устремляется к Земле с ускорением свободного падения – 9,8 м/c². Законам Ньютона подчиняются любые тела, включая все космические объекты, а силы притяжения удерживают планеты Солнечной системы на их орбитах. Исходя из открытых им законов, Ньютон понял: если с очень большой высоты сильно метнуть вперед камень, он превратится в искусственный спутник Земли. Так оно и оказалось, когда пришла эпоха спутников. Многие идеи Ньютона были непонятны его коллегам. Он предпочитал не ввязываться в споры, считая их пустой тратой своего времени. Ньютон действительно во многом опередил свое время. В Кембридже ему поставили памятник. На пьедестале высечены слова: «Разумом он превосходил род человеческий».

Астрономическая наука в России начала быстро развиваться благодаря кипучей энергии Петра Великого. Он еще в детстве познакомился с геоцентрической системой мира. В столовой его отца, царя Алексея Михайловича, висела большая картина, иллюстрирующая взгляды Птолемея. Идеи Коперника Петр вычитал из переведенных на русский язык книг. Во время так называемого «Великого посольства» будущий император под именем Петра Михайлова посетил в Англии знаменитую Гринвичскую обсерваторию. Говорят, что встречался с Ньютоном. Во всяком случае, точно посещал британский Монетный двор, директором которого в то время был Ньютон.

Петр I – царь-реформатор

Астрономия Петру нужна была не для развлечения ума. По звездам можно было ориентироваться в море. Поэтому по возвращении Петра в Россию в Москве была создана Школа математических и навигационных наук, в которой преподавали астрономию. Располагалась Школа в знаменитой Сухаревской башне. К сожалению, до наших дней она не дожила – была уничтожена в 1934 году по распоряжению Сталина.

Сухаревская башня

В Санкт-Петербурге своеобразным памятником живого интереса Петра к астрономии является так называемый Готторпский глобус. Вы можете его увидеть собственными глазами. Достаточно подняться на пятый этаж Кунсткамеры. Там вашему взору предстанет огромный шар диаметром в три метра. На его поверхности нанесены материки и океаны. Сбоку небольшая дверца. Для зрителей внутри сделана скамеечка, рассчитанная на 12 человек. Изнутри глобус показывает небесную сферу. Более тысячи звезд изображены с помощью фигурных гвоздей – у них позолоченные шляпки разных размеров. По сфере с помощью специального механизма движется Солнце – хрустальный шарик. По сути, глобус – оригинальный планетарий. Один из первых подобного рода в Европе и единственный сохранившийся до наших дней.

В фильме «Как царь Петр арапа женил» в этом глобусе – «чреве земном» – прячется актер Золотухин, играющий беглого холопа. Это, конечно, выдумка – про холопа. А правда то, что Петр узнал о существовании глобуса во время Северной войны со Швецией. Вскоре это чудо механики было доставлено ему в качестве подарка со стороны Карла Фридриха фон Шлезвиг-Гольштейн-Готторпского. Об этом напоминает герб Готторп-Голштинских герцогов, украшающий дверцу глобуса. Между прочим, этот самый Карл Фридрих позже стал мужем дочери Петра – Анны Петровны и отцом будущего императора Петра III.

Готторпский глобус хранится в Кунсткамере

Жозеф Николя Делиль

Необычный подарок везли в Россию долго – более трех лет. Сначала глобус стоял на Царицынском лугу (теперь это Марсово поле). Потом его перетащили в строящуюся Кунсткамеру и возвели вокруг стены очередного этажа. Судьба глобуса оказалась непростой. Во время пожара Кунсткамеры в 1747 году он почти полностью сгорел, даже металл оплавился. Потом были реконструкции. Последнюю производили в начале XXI века, на немецкие деньги.

Однако вернемся к рассказу об истоках отечественной астрономии. За год до пожара членом Петербургской академии наук стал французский астроном Жозеф Николя Делиль. Он приехал в столицу России в 1726 году по настоятельному приглашению Петра, которого в живых уже не застал. Зато Делиль выполнил свою роль, на которую Петр очень рассчитывал, – создал в России астрономическую школу. Ее специалисты, обладавшие искусством высокоточных наблюдений и измерений, издали в 1745 году «Атлас Российский», который по точности и объему географических карт далеко обогнал все страны Европы. Так звезды помогли россиянам точно определить границы и размеры своей державы.

Представьте себе, что вам надо определить средний рост людей. Измерять всех подряд? Жизни не хватит, ведь нас на планете более семи миллиардов. Ограничиться парой сотен измерений, а потом вычислить среднюю величину? Закрыть глаза и ткнуть наугад в любую группу людей? А если это будут африканские охотники масаи? Они очень высокорослы. Можно ведь и на группу малышей детского сада попасть. Так недолго получить совершенно неправильные данные. Статистики давно решили эту проблему. Измеряя различные параметры, они работают с так называемыми репрезентативными выборками – небольшими группами измеряемых объектов. Таких случайно взятых групп должно быть обязательно несколько, в идеале несколько десятков. В этом случае верный результат гарантирован.

Подобный способ измерений применял к изучению звезд английский астроном Уильям Гершель. Причина была веской. Гершель увлекся астрономией уже в зрелом возрасте. До этого играл на гобое в военном оркестре Ганновера (это в Германии). Однажды оркестр был командирован в Англию. Эта страна произвела на Гершеля сильное впечатление. В результате он оставил военную карьеру, перебрался в Лондон и начал заниматься только музыкой, давая концерты, обучая и сочиняя.

Однако пытливый ум Гершеля не позволял ему ограничиваться только одним занятием. Стремясь постичь основу гармонии звуков, он увлекся сначала математикой, потом его привлекла оптика. Гершель был выходцем из многодетной еврейской семьи и не мог себе позволить купить телескоп. К тому же качество и мощность тогдашних телескопов его не слишком устраивали. Он взялся за изготовление и полировку зеркал самостоятельно и так увлекся этим занятием, что порой забывал обедать и ужинать.

Уильям Гершель увлекся звездным небом

Планета Уран в телескопе

В результате Гершель стал обладателем собственных и достаточно мощных телескопов. В них он мог рассмотреть гораздо больше небесных объектов, чем его современники. Теперь Гершель увлекся звездным небом. Он методично просматривал один его участок за другим, методично фиксируя все новые обнаруженные объекты. В результате 13 марта 1781 года Гершель выловил в море звезд свою «золотую рыбку» – открыл новую планету Солнечной системы. Сначала Гершель думал, что движущаяся по небосводу точка является кометой, однако позже записал в своем дневнике: «Наблюдения самых выдающихся астрономов Европы доказали, что комета, которую я имел честь указать им в марте 1781 года, является планетой нашей Солнечной системы».

Гершель дипломатично назвал ее «Георговой звездой» – в честь короля Великобритании Георга III. Название не устоялось, и теперь мы называем эту планету Ураном. Георг и сам баловался астрономией. К тому же он был курфюрстом Ганновера и милостиво покровительствовал выходцам из этих мест. В результате Гершель получил чин Королевского Астронома и солидную финансовую помощь для постройки астрономической обсерватории.

Король явно не ошибся в своем фаворите. Гершель построил еще более мощный телескоп. Диаметр его зеркала составил 120 см – мировой рекорд для того времени. Длина трубы телескопа превышала 12 метров – пришлось для нее строить специальную поддерживающую конструкцию из лесов. С помощью этого гиганта Гершель открыл спутники Сатурна и Урана. В результате тщательных наблюдений и измерений он пришел к выводу, что наше Солнце двигается относительно некоторых звезд. Про Коперника, подразумевая его гелиоцентрическую систему, говорили, что он «остановил Солнце». Гершель снова дал нашему светилу ход, только на этот раз стала двигаться в космическом пространстве вся Солнечная система.

Новый телескоп Гершеля давал так много информации, что подробно изучать все видимые в него звезды было уже весьма затруднительно. Тут Гершель и придумал свою систему звездных выборок – «черпаков», как он их называл. В результате ему удалось определить форму нашей галактики – Млечного Пути. Ему она представлялась этаким гигантским звездным островом среди бескрайних просторов космоса. Более того, он увидел, что некоторые туманности с помощью его телескопа превращаются в звездные скопления. Другие же так и остаются туманностями. Это открытие предвосхитило дальнейшее изучение устройства Вселенной. С именем Уильяма Гершеля связан новый прорыв человечества в изучении космоса. Великий астроном скончался 25 августа 1822 года в своей обсерватории, расположенной в городке Слау, прожив 84 года. По странному стечению обстоятельств, это время обращения вокруг Солнца открытой им планеты Уран. Гершель был похоронен в церкви Святого Лауренсия в городке Аптон. На могильной плите краткая надпись: «Сломал засовы Небес».

Георг III, король Великобритании

Ньютон вывел закон всемирного тяготения, однако сущность этого явления оставалась неясной даже ему самому. Ну в самом деле, почему тела должны притягиваться друг к другу? И что это за таинственная сила, которая действует через пустое пространство, заставляя яблоко падать на землю, а планеты кружиться вокруг Солнца? По закону, выведенному еще Галилеем и красиво математически сформулированному тем же Ньютоном, тела в космическом пространстве должны двигаться без ускорения, равномерно и прямолинейно. А орбиты планет криволинейны – эллипсы, параболы, гиперболы. Откуда ускорение? Мы с детства привыкли, что зрелые яблоки шлепаются на землю, но, если посмотреть на эти явления свежим взглядом, они покажутся очень странными.

Чтобы решать странные задачи, нужен гибкий, парадоксальный ум. Именно таким обладал величайший физик XX века – Альберт Эйнштейн. Говорят, от отца он унаследовал аналитический ум, а от матери – любовь к музыке. Таким образом, строгая логика и живое, образное мышление не противоречили у него в голове, а шли рука об руку. Иначе как объяснить, что Эйнштейн догадался, как примирить волновую и корпускулярную теории света? Согласно первой, свет распространяется как волны. Согласно второй, состоит из крошечных частиц – фотонов. Эйнштейн предположил, что правы обе стороны. Присмотритесь к кругам на воде. С одной стороны, это просто колебания поверхности воды, то есть не более, чем вода – такая же, как и во всем озере, море или океане. С другой стороны, волна – вещь вполне материальная. Так порой поддаст, что и лодку может перевернуть.

Эйнштейн – гений ХХ века

Другой парадоксальный на первый взгляд вывод, к которому пришел Эйнштейн, – связь материи и энергии. Раньше люди думали, что это совершенно разные вещи. Раскаленный металлический шарик остыл. Шарик (материя) остался, тепло (энергия) пропало, вернее, нагрело окружающий воздух. Конечно, в данном примере шарик от потери тепла легче не станет. Однако при огромных температурах и давлениях связь материи и энергии становится очень важной. Колоссальная энергия Солнца, выплескивающаяся с его поверхности каждую секунду, как раз и является зримым воплощением идеи Эйнштейна. Ведь при этом наше светило постоянно теряет кроху своей массы. Другими словами, Эйнштейн подвел теоретическую базу под объяснение, почему светят звезды.

Острый ум и образное мышление помогли Эйнштейну решить и проблему гравитации. Он предположил, что материя, материальные тела могут искажать пространство. Наиболее наглядной иллюстрацией этой идеи является резиновая сетка, на которую кладут металлический шар. Сетка прогибается, искажается ее ровная поверхность. Получается нечто вроде лунки. Теперь катанем по сетке маленький шарик. Если пренебречь силой трения, он будет катиться равномерно и прямолинейно. Однако впереди лунка, в окрестностях которой сетка изогнута. В зависимости от направления движения у шарика три судьбы. Он может упасть в лунку. Он может прокатиться по ее краю, изменив свою траекторию, и двигаться дальше. Наконец, опять-таки если пренебречь силой трения, шарик может начать кататься по краю лунки почти по кругу.

Трансформация пространства

Именно так себя ведут небесные тела в космосе. Никакой специальной силы, заставляющей планеты двигаться именно по таким орбитам, нет! Просто они двигаются прямолинейно, только само пространство вокруг них искажено. Еще один житейский пример, который позволяет понять мысль Эйнштейна, – географическая карта холмистой местности. Вы можете прочертить по ней идеально прямой маршрут. Однако, двигаясь строго по проложенной линии, вы будете то опускаться в долины, то подниматься на холмы. Просто потому, что реальная поверхность, по которой вам придется идти, неровная!

Идеи Эйнштейна вновь изменили наше представление о космосе. Из безвоздушного пустого пространства, напоминающего только что отстроенную квартиру без мебели, Вселенная превратилась в сложное поле с таинственными свойствами, которые могут искажаться материей.

Исследование туманностей, так блестяще начатое Уильямом Гершелем, было продолжено его сыном – Джоном Гершелем. Он тоже стал знаменитым астрономом, был председателем Королевского астрономического общества Великобритании и помимо всего прочего написал замечательную популярную книгу «Очерки по астрономии». Возможно, ее в детстве наряду с романами Жюля Верна читал американский подросток Эдвин Хаббл. С именем этого человека связано очередное кардинальное изменение взглядов человечества на устройство Вселенной.

Астрономия увлекала его с детства, и на день рождения мальчику подарили небольшой телескоп. Эдвина воспитывали в истинно американском духе. Хотя его семья была состоятельной, отец платил мальчику за подстриженный газон перед домом – чтобы приучался к труду и знал, как зарабатывается каждый доллар.

Джон Гершель, сын Уильяма

Возможно поэтому, окончив университет в Чикаго, Эдвин решил продолжить обучение и стать юристом. Право он изучал в Англии, в Оксфорде. Работа в одной из юридических контор Чикаго приносила неплохие деньги, но была откровенно скучной. Эдвина по-прежнему, как в детстве, влекли звезды. И он решил рискнуть. Бросил юриспруденцию, вернулся в родной Чикагский университет и устроился там работать в астрономической обсерватории. Платили мало, зато звезды стали ближе.

Хаббл увлекся фотографированием неба и описал более полутысячи новых туманностей. Изучая туманность Андромеды, он смог оценить ее удаленность от Земли. Цифра получалась страшная – один миллион световых лет. Попробуйте подсчитать, сколько это миллионов километров, если известно, что свет пролетает в секунду около 330 километров. Результат доказывает, что туманности не могут находиться в пределах нашей галактики. Следовательно, они сами являются далекими галактиками во Вселенной.

Хаббл пришел к любопытному выводу – он понял, что галактики не стоят на месте. Расстояние их до Земли постоянно увеличивается. К примеру, одна из дальних галактик улетает от Земли со скоростью около 4 тысяч км/с. Более того, Хаббл понял, что галактики удаляются от нас со скоростями, пропорциональными удаленности от Земли. Иначе говоря, чем дальше галактика, тем больше ее скорость. Этот закон получил имя Хаббла и в корне изменил наше представление о космосе. Выходило, что наша Вселенная постоянно расширяется. Причем сразу во всех направлениях!

Хорошая иллюстрация этого явления – изюминки в тесте пирога, который поставили в духовку. Тесто поднимается, расстояние между изюминками увеличивается. С какой изюминки ни брось взгляд на остальные – до них расстояние все больше и больше. Также и с галактиками. Идея расширяющейся Вселенной ставила вопрос о первых секундах этого расширения – то есть о Большом взрыве, с которого началось ее существование. Любопытно также, чем это расширение закончится. Одни астрофизики склоняются к мысли, что особенно ничем и расстояние между галактиками будет становиться все больше и больше. Другие считают, что разбегание галактик должно смениться их сближением. Когда все они сольются в одну кучу, будет новый Большой взрыв и родится новая Вселенная…

Эдвин Хаббл

Открытия в области астрономии принесли Хабблу почет, уважение и деньги. Он не прогадал, сделав ставку на звезды. В последние годы своей жизни он трудился над большим «Атласом галактик». Однако закончить эту работу он не успел. Хаббл умер 28 сентября 1953 года.

Теперь высоко над нашими головами, на стационарной орбите Земли вращается вокруг нашей планеты знаменитый телескоп, названный его именем. Создание этой удивительной конструкции тоже стало новым прорывом в области астрономии. Исследователи неба давно стремились избавиться от досадных помех в наблюдениях, которые вызывает атмосфера Земли. Решение напрашивалось само собой – вывести телескоп в космос.

Телескоп «Хаббл»

Впервые такой проект был запущен в 1968 году Национальным управлением США по аэронавтике и исследованию космического пространства (сокращенно НАСА). К делу подключились и европейские астрономы. В 1978 году Конгресс США выделил на строительство телескопа 36 миллионов долларов, и работа закипела. Через два года телескопу было присвоено имя Эдвина Хаббла. На огромное зеркало телескопа нанесли пленки алюминия и фторида магния толщиной в несколько десятков микрон (тысячных долей миллиметра). На орбиту телескоп «Хаббл» был выведен 24 апреля 1990 года шаттлом «Дискавери».

Как в любом сложном деле, не обошлось и без проколов. При монтаже телескопа на земле при размещении оптических элементов прибора был допущен сдвиг. Он был совсем крошечным, однако здорово подпортил «зрение» «Хаббла». Пришлось создавать и монтировать в космосе специальную корректирующую систему – нечто вроде «очков» для телескопа.

«Хаббл» работает в космосе до 2014 года. Объем полученных с его помощью данных трудно переоценить. Красота получаемых снимков завораживает. Вы можете найти некоторые из них в Интернете. Пусть они напоминают вам об Эдвине Хаббле – человеке и телескопе.