Звіздар з острова гвен

Данська астроном Тихо Браге увійшов в історію науки перш за все як винятковий майстер прецизійних спостережень, без яких не було б кеплерівських законів.

Армілярна сфера - астрономічний інструмент, вживаний для визначення екваторіальних або екліптичних координат небесних світил. Зображення: «Популярна механіка»

У першій половині XVI століття Микола Коперник позбавив Землю статусу центру світобудови і скинув до рівня звичайної околосолнечной планети. На початку XVII століття Іоганн Кеплер визначив справжню форму планетних орбіт і встановив математичний зв'язок між їх геометричними параметрами і періодами планетних рухів. Роботи цих учених ознаменували початок і завершення великого перетворення теоретичних основ астрономічної науки, яке тепер називають коперниканской революцією. Але при всій своїй геніальності Кеплер мало що міг би зробити, якби не було у нього результатів астрономічних спостережень, які довгі роки з безпрецедентною точністю виконував його старший сучасник Тихо Браге. І до того ж саме йому Кеплер зобов'язаний посадою при дворі імператора Священної Римської імперії Рудольфа II, на якій він зміг присвятити себе обробці та осмисленню дісталися від Бразі архівів. Не буде перебільшенням сказати, що без первинних даних Тихо Браге не було б кеплерівських законів - точніше, їх відкрив би хто-небудь інший (або інші), причому набагато пізніше.

Одним з основних інструментів астронома був секстант - пристрій для визначення кутових відстаней між світилами. Завдяки якості своїх інструментів Тихо Браге зміг провести надзвичайно точні для свого часу астрономічні вимірювання. Зображення: «Популярна механіка»

Звичайно, астрономи того часу зовсім не перебували в захваті від наявності двох альтернативних моделей Сонячної системи. Однак концепція нерухомої Землі відповідала фізичним уявленням епохи, і відмовитися від неї було нелегко. Однозначно довести, що Земля обертається навколо Сонця, було б можливо, якби вдалося побачити періодичні зміщення найближчих зірок щодо більш далеких сусідів по небосхилу - так званий річний паралакс (це розумів вже Арістотель), проте секстанти, квадранти і астролябії XVI століття не дозволяли цього зробити- їх точність в той час вимірювалася навіть не хвилинами, а градусами. А річний паралакс, вперше визначений для зірки 61 Лебедя німецьким астрономом Фрідріхом Бесселя, значно пізніше, в 1830-х, склав лише одну третину кутової секунди. Коперник просто прийняв, що зірки знаходяться настільки далеко від Землі і Сонця, що їх паралакс неможливо визначити, але ця гіпотеза була чисто логічним припущенням.

Великий квадрант - один з найбільших астрономічних інструментів того часу. Шкала поділена на безліч дрібних поділок, що давало можливість дуже точно вимірювати висоту світил над горизонтом. Квадрант прикрашений портретом Браге, що вказує рукою на щілину в стіні, через яку ведуться спостереження, а на задньому плані - розріз замку Ураніборг. Зверніть увагу на методику вимірювань: спостерігачеві, заміряли висоту над горизонтом, допомагають два асистента - один засікає час, другий записує результати. Зображення з сайту en.wikipedia.org

У XVI столітті Данія перебувала на вершині політичного й військової могутності. Данські королі носили корону Норвегії і володіли великими територіями Скандинавського півострова, які нині належать Швеції. У провінції Сканія (або Сконе), відокремленою протокою Ересунн від датського острова Зеландія, був розташований замок Кнудструп, яким володів Отте Бразі, батько майбутнього астронома.

Альтернативна історія астрономії

Як відомо, історія не знає умовного способу. Однак в науково-фантастичній літературі існує такий напрямок, як «альтернативна історія». Вона описує, що було б, якби деякі обставини склалися не так, а трохи інакше. Давайте спробуємо розглянути, щоб було б, якби в історії астрономії не було Тихо Браге і Кеплера.

Швидше за все, телескопи все одно прийшли б в астрономію 400 років тому, в 1609 році. Однак книга Кеплера «Нова астрономія», де викладені перший і другий закони планетних рухів, природно, не з'явилася б ні тоді (як це сталося в дійсності), ні пізніше. Перші великі відкриття оптичної астрономії (супутники Юпітера, многозвездной Чумацького шляху, плями на Сонці) могли б збільшити довіру до системи Коперника, але ніяк не прискорили б відкриття законів, керуючих орбітальним рухом планет.

Для цього треба було б зробити саме те, що зробив Тихо Браге, - проміряти параметри планетних зсувів по небесній сфері з точністю до декількох кутових хвилин. Вперше настільки (і навіть більше) прецизійні вимірювання став робити англієць Вільям Гаскойн лише в кінці 1630-х (коли Кеплера вже не було в живих). І ще ж треба було, щоб знайшовся теоретик екстра-класу, який осмислив б ці нові дані і зрозумів, як Земля і інші планети обертаються навколо Сонця. Хто знає, як довго довелося б чекати його появи?

Тіге (або Тихо - латинська форма цього імені) Бразі провчився в Копенгагені три роки. За традицією йому належало продовжити класичну освіту за кордоном, а потім вступити на королівську службу. Дядько вирішив відправити юнака в Лейпцігський університет, один з кращих в Європі, де Тихо з 1562 по 1565 рік слухав лекції правознавців і знавців античної поезії, але для душі продовжував займатися астрономією. Він купив кілька кутомірних інструментів і з весни 1564 року розпочав вести щоденник спостережень небесних тіл. Потім він на рік повернувся в Копенгаген, звідки відправився в тривалу поїздку по університетських містах Німеччини і Швейцарії. У Ростоку на сабельной дуелі Тихо втратив кінчик носа і все життя був змушений приховувати настільки помітний дефект зовнішності під металевим ковпачком.

У 1569 році Тихо добрався до Аугсбурга, де провів майже два роки і подружився з освіченими купцями Йоганнесом і Паулем Хайнзелямі. Вони звели Тихо з кращими міськими майстрами і навіть оплатили замовлені їм інструменти. Тихо отримав великий квадрант для вимірювання висот небесних тіл над горизонтом і дуже якісний секстант для визначення кутових відстаней між світилами. Був також замовлений і п'ятифутової дерев'яний глобус, на який Тихо збирався наносити координати зірок. Незважаючи на молодість, він уже знайшов репутацію одного з найбільш обіцяють європейських астрономів.

В кінці 1570 року Тихо довелося терміново покинути гостинний Аугсбург за викликом, який занедужав батька. У травні 1571 року Отте Бразі помер, і Тихо разом з молодшим братом успадкував Кнудструп. Щоб розібратися з фамільної власністю, йому довелося повернутися в Сканію. Він оселився у який жив неподалік від Кнудструп брата матері, який заразив його інтересом до хімії (вірніше, алхімії). Тихо також допомагав дядькові в пристрої стеклодувной і папероробної майстерень - перше в Скандинавії. Тихо навіть встановив в дядькової садибі привезений з Аугсбурга секстант, проте, маючи багато інших справ, спостереженнями не займався.

1574 року Тихо Браге запросили до Копенгагенського університету прочитати невеликий курс астрономії (неминуче і астрології). Потім він близько року знову провів в подорожах, зокрема, відвідав Кассель, де дуже плідно спілкувався з Вільгельмом IV. А 1576 року доля послала йому королівський (у всіх сенсах слова) подарунок.

З подачі Вільгельма та інших впливових шанувальників таланту Тихо датський король Фредерік II вирішив створити для нього, як сказали б зараз, державний науковий центр. Бразі отримав в ленне володіння острівець Гвен в протоці Ересунн укупі з кількома бенефіціями, які гарантували великі доходи. Щедрість монарха дозволила йому побудувати на Гвен кращу в Європі обсерваторію зі своєю друкарнею, паперовою млином і інструментальними майстернями.

Комплекс Ураніборг був квадратний сад з замком в центрі, причому діагоналі квадрата були точно орієнтовані по сторонах світу. Крім комфортабельних житлових приміщень замок відкривав чудові можливості для астрономічних спостережень і алхімічних експериментів. Зображення з сайту en.wikipedia.org

Новий господар Гвена діяв з розмахом. Головним будівлею комплексу (названого Ураніборг в честь давньогрецької музи астрономії Уранії) став чудовий замок, зведений в центрі острова посеред квадратного двору-саду, діагоналі якого були строго орієнтовані по чотирьох сторонах світу. Крім сверхкомфортабельних житлових приміщень (в спальнях був водопровід, якого не було навіть в Луврі!) В Ураніборг були кілька обсерваторій, добре оснащена лабораторія (Тихо продовжував захоплюватися алхімією) і багата бібліотека. У 1584 році неподалік звели ще одну обсерваторію, Стьернеборг ( «Зоряний замок»), з найбільшим і точним кутомірними інструментами (для захисту від негоди деякі з них встановили в спеціальні поглиблення).

За 21 рік, проведений на острові Гвен, Тихо Браге накопичив величезний архів спостережень зірок, планет, Місяця і Сонця, які за якістю і обсягом далеко перевершували всі раніше зроблену не тільки в Європі, але і в кращих обсерваторіях мусульманського Сходу. Середня помилка його спостережень становила 4 хвилини (а мінімальна - близько хвилини!) Проти 1-2 градусів, якими задовольнялися його попередники. Саме ці матеріали дозволили Кеплеру строго довести, що планети обертаються навколо Сонця по еліптичних орбітах.

Накопичивши величезний досвід астрономічних спостережень, Тихо вирішив спробувати себе в ролі теоретика. Він замахнувся на всеосяжний астрономічний трактат, що містить не тільки обсерваційні дані, але і повну теорію Сонячної системи. Цю гігантську програму він виконав лише частково. Перший том Astronomiae Instauratae Progymnasmata ( «Введення в нову астрономію») був частково завершений до 1590 року і тоді ж видрукуваний, але повністю його видав Кеплер лише через 12 років. Другу книгу, De Mundi Aetherii Recentioribus Phaenomenis ( «Про недавніх явищах в небесному світі»), Тихо в невеликому числі копій видрукував в Ураніборг в 1588 році і розіслав друзям і колегам (видання для широкої публіки вийшло в світ 15 років тому). Решта розділів цієї праці так ніколи і не були написані.

Космологія Тихо Браге

Бразі, Птолемей і Коперник
Малюнок з Harmonia Macrocosmica - зоряного атласу математика, інженера, картографа і астронома Андреаса Целлариуса, який зображає картину світу із Землею в центрі, як її описав Тихо Браге. П'ять відомих в той час планет - Меркурій, Венера, Марс, Юпітер і Сатурн - зверталися в моделі Бразі навколо Сонця (як і в моделі Коперника), а Сонце і Місяць - навколо Землі (як у Птолемея). Схему, показану на тлі астрономів і їх інструментів, оточують знаки зодіакальних сузір'їв. Зображення з сайту www.taschen.com

Сонячна система по Тихо Браге представляла собою гібрид геоцентричної і геліоцентричної моделей. Планети оберталися навколо Сонця, але саме Сонце разом з Місяцем зверталося навколо Землі.

Однак сам Тихо вважав її чудовим досягненням і навіть вплутався в довголітній суперечка з перекладачем книги Коперника на німецьку мову Николаусом Реймерсом Бером, який претендував на пріоритет її винаходу (справедливості заради варто відзначити, що схема Бера була реалістичніше, оскільки допускала добове обертання Землі).

В історію астрономії Бразі увійшов насамперед як винятковий майстер прецизійних спостережень. Він отримав найважливіші дані про рух Місяця, уточнив координати 788 зірок, заново визначив протяжність земного року, величину прецесії земної осі і більшість інших констант, відомих тодішнім астрономам. Саме він привів у велику науку Кеплера і забезпечив його даними про рухах планет. Цілком достатньо, щоб зайняти видатне місце в історії коперниканской революції.