Антикитерский механизм
В 1901 г. на дне Эгейского моря вблизи греческого острова Антикитера среди остатков римского корабля был найден бесформенный кусок бронзы, в котором угадывались очертания зубчатых колесиков. Учёных заинтересовал загадочный предмет, названный «антикитерским механизмом». После длительных исследований учёные поняли, что перед ними сложнейший прибор, астрономическое вычислительное устройство, созданное во II в. до н. э.
Увидеть скрытое
Детали антикитерского механизма буквально срослись от многовекового пребывания на дне моря. Заглянуть внутрь механизма и разобрать изображения и надписи на его деталях смогли с помощью рентгена, особой фотосъёмки и компьютерной томографии. Взорам учёных предстали символы Луны и Солнца, планет и зодиакальных созвездий, деления, цифры и надписи, выгравированные на циферблатах.
Исследователи сделали вывод, что с помощью антикитерского механизма выясняли, как будут расположены светила и планеты в любой день на десятилетия вперёд, и точно рассчитывали даты полнолуний и солнцестояний, лунных и солнечных затмений. По этим «небесным событиям» астрологи составляли гороскопы, жрецы определяли даты религиозных праздников, а земледельцы — сроки полевых работ.
Как это работало?
Бронзовые шестерёнки (зубчатые колёса) механизма, вероятно, помещались внутри деревянного корпуса чуть длиннее и толще обычной книги. На корпусе с двух сторон были бронзовые циферблаты. Большой передний циферблат отображал устройство Вселенной по представлению древних греков: в центре — Земля, вокруг неё стрелки с изображениями Солнца, Луны и известных грекам планет — Марса, Юпитера, Сатурна, Венеры и Меркурия. Обод циферблата был разделён на 12 месяцев и 365 дней, на даты указывала стрелка-указатель. Стрелки вращались разными шестерёнками внутри механизма. Боковой ручкой стрелку-указатель наводили на нужную дату, и стрелки с небесными телами вставали в том порядке, в котором светила и планеты будут находиться в указанный день.
Указателем управляла ведущая шестерёнка. Её движение приводило во вращение сцепленные с ней шестерёнки внутри механизма. За счёт разницы в количестве зубцов на шестерёнках скорость их вращения получались разной. Древний механик сочетанием 37 шестерёнок добился того, что каждая шестерёнка, управляющая стрелкой с изображением небесного тела, вращалась со своей скоростью, моделируя реальное движение этого тела на небе.
Два циферблата на задней стороне корпуса предназначались для расчёта времени солнечных и лунных затмений, закатов и восходов, зимнего и летнего солнцестояния, равноденствий и фаз луны. Эти явления происходят с определённой цикличностью. Древние астрономы высчитали продолжительность этих циклов, а гениальный механик с помощью шестерёнок заставил стрелки совершать обороты, соответствующие этим циклам.
Астролябия
Один из старейших астрономических и измерительных инструментов — астролябия. Создание простейшей астролябии приписывают древнегреческому учёному III в. до н. э. Аполлонию Пергскому. Неизвестно, как выглядела его астролябия, но классическая астролябия в IVв. представляла собой тарелку с подвесным кольцом, на бортике которой нанесены градусы и часы. В тарелку вкладывался диск — тимпан, с выгравированными линиями и точками небесной сферы, необходимыми для астрономических наблюдений. Поверх тимпана ложилась ажурная решётка — паук — с изображением эклиптики (круга годового движения солнца) и «веточек» — указателей самых ярких звёзд небосвода. Все детали скрепляла ось в центре тарелки. На этой же оси, подобно стрелке, крепилась визирная линейка — апиада.
У астролябии было множество функций. С её помощью, например, можно было определить своё местонахождение. Для этого в полдень нужно было, держа астролябию за подвесное кольцо, строго перпендикулярно к горизонту, направить алиаду на солнце, и тогда её конец укажет на деление на бортике, обозначающее высоту солнца. Зная высоту полуденного солнца и дату наблюдения, по формуле вычисляли координаты своего местонахождения (широту).
Узнав высоту солнца, паук поворачивали так, чтобы точка эклиптики, соответствующая дате наблюдения, оказалась на линии тимпана, обозначающей эту высоту. Тогда все остальные указатели светил вставали так, как они располагались на небосводе в данное время и в данном месте, составляя карту звёздного неба. Указатели звёзд оказывались над теми линиями и точками тимпана, которые указывали их координаты и высоту в момент наблюдения. Сверяясь с астролябией, моряки ориентировались по звёздам.
Применение
Открытие антикитерского механизма перевернуло представление об истории развития техники. Считалось, что зубчатые механизмы такой сложности появились лишь в XIII в. в башенных часах. Но оказалось, что и более хитроумные приборы, да ещё и портативных размеров, создавали древнегреческие механики. Секрет их изготовления перекочевал из Гэеции в Рим. С падением Римской империи на Западе забыли о шестерёнках, но их продолжали создавать в Византии. В византийском Ливане был сделан второй по древности после анти — китерского механизма шестерённый механизм, дошедший до наших дней, — астролябия 520 г., показывающая фазы Луны. От Византии секреты шестерёнок перекочевали к арабам, а арабская культура проникла в Европу во времена арабского завоевания Испании и Крестовых походов. Сделав крюк во времени и пространстве, шестерённые механизмы вернулись в Европу и нашли достойное применение в механических часах.