Становление астрономии как науки
Астрономия — очень древняя наука о строении и развитии космических тел, их взаимодействии и движении, а также о строении систем, которые они образуют.
Зародилась астрономия несколько тысяч лет назад, на заре человеческих цивилизаций, когда ни о каких других науках речи даже не шло. Удивительно, что первыми объектами научных наблюдений и попыток объяснить и предсказать их поведение стали именно небесные тела, которые находятся от нас так далеко, что мы над ними абсолютно не властны. До изобретения телескопов ученые составляли звездные каталоги, строили картину мира и теории движения Луны и планет. И лишь с появлением первых телескопов в начале XVII в. астрономия стала развиваться очень бурно.
В поисках простых правил, связывающих между собой определение времени по звездам, Луне и Солнцу, вавилонские жрецы за несколько веков до нашей эры начали развивать астрономию. На основе своих наблюдений они составили детальные таблицы для предсказания важнейших небесных явлений. Они разделили круг, позже названный греками зодиаком, по которому движутся Солнце, Луна и планеты, на 12 равных частей. Традиция научной астрономии восходит к древним грекам, объединившим наблюдения вавилонских звездочетов с естествознанием и геометрией.
Пифагор (VI в. до н. э.) и его последователи представляли Землю в виде шара и учили, что пути небесных светил можно представить как равномерное круговое движение вокруг некоего центрального огня. Подобное учение только с Землей в центре математически оформил Евдокс Книдский (IV в. до н. э.), а Аристотель (384–322 до н. э.) представил в виде системы мира, которая просуществовала вплоть до XVI в.
В противовес этим взглядам Гераклид Понтийский (IV в. до н. э.) считал, что Земля вращается вокруг оси, а Меркурий и Венера обращаются вокруг Солнца, которое само движется вокруг Земли. Еще ближе к современной гелиоцентрической системе мира подошел Аристарх Самосский (III в. до н. э.), учивший, что Земля вместе с другими планетами обращается вокруг Солнца. Геоцентрическая система, разработанная в период эллинизма Гиппархом (II в. до н. э.), была завершена Птолемеем (II в.) в его «Альмагесте». Этот классический труд служил основным пособием по астрономии в течение 1400 лет. В нем содержится старейший звездный каталог, описаны угломерные инструменты той эпохи и открытая Гиппархом прецессия, изложена эпициклическая теория движения Луны и планет, употреблявшаяся вплоть до XVII столетия.
Согласно этой теории, планеты равномерно обращаются по окружностям (эпициклам), центры которых, в свою очередь, обращаются вокруг Земли по окружностям большего диаметра (деферентам), причем плоскости тех и других не совпадают. Теория Птолемея позволила с хорошей точностью описать не только видимые пути планет на фоне звезд, но и в определенной степени изменения их яркости, связанные с изменением расстояния от Земли. Таблицы движения светил, вычисленные по теории Птолемея, долгие годы удовлетворяли практические потребности людей.
После распада древней культуры путь греческой науки в христианский мир Средневековья пролег через исламскую цивилизацию. Захватывая новые земли в VII–IX вв., арабы сохраняли культурное наследие завоеванных народов. Багдад стал центром науки. Здесь переводили на арабский греческую научную классику, включая «Альмагест» Птолемея. Затем через Каир эти труды достигли мусульманских университетов Испании. Сохранив основные принципы греческой астрономии, арабские ученые развили технику наблюдений и повысили точность вычисления планетных таблиц. В XII в. труды Аристотеля и Птолемея (в переводе с арабского на латинский) вновь стали доступны христианскому миру, а в XV в. обнаружились и греческие тексты классических трудов. Иоганн Мюллер (1436–1476) из Нюрнберга, известный как Региомонтан, возродил астрономию в Европе. Коренной переворот в представлениях об устройстве Солнечной системы связан с именем Николая Коперника.
Уникальность астрономии
Цели и задачи, которые стояли перед астрономами, постоянно менялись и всегда определялись уровнем науки и техники, которую можно было использовать для наблюдений. Самым первым «оптическим прибором», использовавшимся при астрономических наблюдениях, был человеческий глаз. Систематические наблюдения неба позволяли измерять время, предсказывать наступление лунных и солнечных затмений, устанавливать дни религиозных праздников, определять время посева и сбора урожая. Но подавляющее большинство астрономических объектов невозможно увидеть без телескопов.
Мы можем проводить исследования и эксперименты лишь в отношении наших ближайших соседей по космосу: комет, астероидов, планет и их спутников. Да и то такая возможность появилась у людей по космическим меркам совсем недавно — лишь в середине ХХ века, с началом космической эры. Поэтому основную часть астрономических объектов приходится изучать по излучению, которое от них приходит. Кроме того, астрономию иногда называют наукой об исключениях, ведь в глубинах космоса вещество находится в особых условиях, которых никогда не бывает на Земле, так что привычные нам вещества находятся в совершенно непривычных нам состояниях. В этом и заключается отличие астрономии от всех других наук.