Периодизация истории астрономии
С древних времен небо играло важную роль в жизни людей. С помощью Солнца, Луны и звезд люди научились определять направление и измерять время. С появлением земледелия людям понадобилось определять смену сезонов года и определять время разлива рек. С появлением охоты и скотоводства люди научились измерять цикл воспроизводства и сроки миграции животных. Важную роль в этом играли Солнце и Луна.
Астрономическая деятельность прослеживается в источниках по крайней мере с VI—IV тыс. до н. э. Отдельные особенности мегалитических сооружений и даже наскальных рисунков первобытных людей истолковываются как астрономические. Еще в неолите (8 – 7-е тысячелетия до н. э.) существовали календари, выбитые на камне. Они содержали метки, соответствующие месяцам, а также указывали даты солнцестояний. На камнях также выбивались изображения созвездий. В фольклоре также множество подобных мотивов.
После окончания эпохи оледенения климат Земли стал меняться и в VI – V тысячелетие до н.э. в разных регионах (долина Нила, Двуречье - долины Тигра и Евфрата, долины Инда и Ганга, долина Хуанхэ) началась неолитическая революция, ознаменовавшая переход к оседлой жизни и земледелию. Чуть позже аналогичные процессы проходили в Центральной Европе и Средиземноморье. Нужды земледелия привели к развитию счета и календарных систем, а также возникновению письменности.
С точки зрения истории современной астрономии наибольший интерес представляет развитие астрономических представлений у народов Двуречья и в Древнем Египте. В государствах Двуречья религия приобрела астральный характер – небесные светила ассоциировались с богами. Составление лунного календаря, пригодного для нужд земледелия, потребовало астрономических наблюдений. Многие звезды и созвездия получили названия. Получила свое развитие и астрология – наука о предсказаниях по положению небесных светил. Многие астрономические наблюдения от древних времен до нового времени проведено в интересах астрологии. Свое научное значение астрология стала терять только в позднее средневековье, а окончательно превратилась в коммерческую дисциплину с псевдонаучной терминологией, на мой взгляд, к XVII веку.
Аналогичная ситуация была и в Древнем Египте. Если в изучении небесных светил, египтяне и отставали от жителей Вавилона, то они достигли больших успехов в составлении календаря. Они создали солнечный календарь, в котором год состоял из 12 месяцев по 30 дней и пяти дополнительных дней. Этот календарь был положен в основу Юлианского календаря. На основе египетского иероглифического письма в Финикии был изобретен алфавит, содержащий 24 согласных буквы.
В Древней Греции в него были введены символы для гласных. Этот алфавит послужил основой для всех современных европейских систем письменности. Создание алфавита повысило точность письменного отображения информации и облегчило обучение письму, что привело к повышению общей грамотности и возникновению в Античной Греции науки (в современном понимании) вообще и научной астрономии в частности. Уже к V веку до н.э. в Древней Греции было написано множество сочинений на разные темы и существовали большие библиотеки. Возникли первые научные школы – ионийская школа философии, основателем которой считается Фалес Милетский и италийская во главе с Пифагором.
В IV веке до н.э. один из самых выдающихся древнегреческих математиков Евдокс Книдский составил первую кинематическую модель движения небесных светил. Дальнейшему развитию античной науки способствовали завоевательные походы Александра Македонского, в результате которых возникла огромная империя. Хотя после смерти Александра его империя распалась, связи между ее частями сохранились. Основанный Александром в дельте Нила город Александрия стал основным научным и культурным центром античного мира. В Александрии был создан Музей (прообраз Академии Наук) при котором были обсерватория, ботанический сад и лаборатории. В «царской» библиотеке Александрии хранилось более 700 000 манускриптов. Это привело к быстрому развитию астрономии. Успешно развивались теории движения небесных тел, позволяющие предсказывать различные явления. Метод решения геометрических задач на строго логических основаниях, изложенный Евклидом в «Началах» использовался для решения астрономических задач в течение двух тысячелетий – вплоть до XVII века.
Аристарх Самосский впервые поставил задачу определения расстояний до Солнца и Луны, предложил метод ее решения и попытался определить эти расстояния и предложил гелиоцентрическую систему мира.
Первое точное определение радиуса Земли на основе астрономических наблюдений было сделано Эратосфеном. Крупнейшим эллинистическим астрономом считается Гиппарх, который очень точно определил среднюю продолжительность лунного месяца, обнаружил различие между тропическим и звездным годом и объяснил его прецессией – смещением точки весеннего равноденствия вдоль эклиптики.
Последним из великих астрономов античности принято считать Птолемея. Разработанная им теория движения планет очень точно описывала их реальное положение и использовалась на протяжении полутора тысячелетий.
Упадок европейской науки, последовавший за падением Рима, привел и к застою в астрономической науке. Лишь в VIII веке произошел всплеск науки, вызванный арабской экспансией. Важным фактором развития астрономии в арабском мире послужила необходимость ориентирования во время далеких морских путешествий и развитие календаря в нуждах сельского хозяйства и для религиозных целей.
Для решения задач точного определения азимутов, точного предсказания моментов восхода и захода Солнца и Луны потребовалось перейти от эклиптической системы координат к горизонтальной. Для решения сферических треугольников исламскими математиками и астрономами был создан специальный математический аппарат (сферическая тригонометрия) и инструмент (астролябия).
В начале второго тысячелетия нашей эры началось возрождение науки и в Европе. Это связано с возникновением и ростом городов, как центров ремесленного производства и торговли, который сопровождался повышением роли светской культуры. Появились школы при епископских кафедрах и соборах в городах, которые впоследствии послужили основой для образования университетов.
В европейских университетах в XII–XIII веках астрономическая деятельность сводилась к повторению наблюдений исламских астрономов и общенаучными философскими рассуждениями об устройстве Вселенной.
В XV веке Иоганн Мюллер, более известный как Региомонтан, составил и издал в своей типографии «Эфемериды» - самые точные на тот момент астрономические таблицы, содержащие предвычисленные положения Солнца, Луны и планет с 1475 по 1506 год. Ими пользовались Колумб и Веспуччи во время своих плаваний в Америку. Наблюдения Региомонтаном комет 1456 и 1472 годов и попытка измерения их расстояния от Земли привели к выводу, что они являются небесными объектами. Также он исследовал влияние рефракции на видимое положение Солнца вблизи горизонта.
В XVI трудами Николая Коперника, обосновавшего гелиоцентрическую систему мира, произошел переворот в развитии астрономии, отразившийся на всей системе естественных наук. Благодаря усилиям Тихо Браге удалось повысить точность наблюдений в десятки раз. Погрешность его наблюдений составляла менее 1’. На основе наблюдений Тихо Браге Иоганну Кеплеру удалось установить действительную форму орбиты Марса и вывести свои законы движения планет. Развитие оптики привело к изобретению в начале XVII века телескопа, которое обычно приписывается Галилею (кто действительно первым использовал зрительную трубу для астрономических наблюдений неизвестно, споры по этому вопросу продолжаются). С помощью телескопа Галилею удалось обнаружить рельеф Луны, разделить Млечный Путь на звезды и открыть четыре спутника Юпитера.
В XVII – XVIII веках потребности развития экономики и мореплавания привели к совершенствованию организации науки и образованию общегосударственных научных учреждений и государственной и общественной поддержке ученых. Стали издаваться научные журналы. Астрономические наблюдения стали выполняться на больших телескопах, требовавших для своей постройки больших затрат, непосильных для ученых-одиночек. Кроме того повышению точности астрономических наблюдений способствовало изобретение Гюйгенсом маятниковых часов, существенно увеличивших точность определения моментов времени. В 1672 году была построена Парижская обсерватория, а в 1675 году была создана Гринвичская обсерватория, оснащённые самыми совершенными, на тот момент, инструментами. На них удалось зафиксировать детали на поверхности планет, совершить открытия в пределах Солнечной системы, составить новые точные каталоги звезд и обнаружить их собственные движения, обнаружить и оценить конечность скорости распространения света.
Важнейшую роль в понимании Вселенной сыграло открытие Ньютоном фундаментального свойства природы – всемирного тяготения. Это стало началом современной физики и основой небесной механики.
В 1727 году было завершено строительство обсерватории в Петербурге. В ней работали такие ученые как Ж.Делиль и Л.Эйлер, велась подготовка российских астрономов.
Конец XVIII – начало XIX века стали началом развития звездной астрономии. Во многом это связано с именем Вильяма Гершеля, который изучил строение Млечного пути и определил его форму.
В 1837 – 1939 году Бессель разработал методику определения параллакса звезд и произвел первые измерения годичного параллакса звезды 61 Лебедя, что позволило определить расстояние до некоторых ближайших звезд.
Важным событием для развития науки стало открытие Нептуна на основе исследования неравномерности движения Урана. Другим важнейшим результатом XIX века стало зарождение астрофизики и использование фотографии в астрономии. Разработка методов спектрального анализа позволила вести исследования, как химического состава небесных тел, так и их физического состояния и свойств.
В конце XIX – начале ХХ века изучались проблемы устойчивости и эволюции астрономических объектов и их систем. Начала развиваться космология. Удалось доказать существование объектов вне Галактики. После второй мировой войны получили развитие новые методы астрономических исследований – радиоастрономия и исследование Вселенной пространства при помощи космических аппаратов.