АСТРОНОМІЯ - Навчальний посібник для профільної школи 2017

Частина 3. Космософія

Розділ І. Коротка історія астрономії

Тема 1.1. Розвиток астрономічної науки в світі

§ 3. Розвиток астрономії в середні віки

Вступ

Середньовіччя (V—XV ст.) зазвичай вважають важким часом для науки загалом й астрономії зокрема, бо духовне життя людей було повністю під «владою» нових світових релігій (християнство, іслам, буддизм). Але розвиток астрономії тривав навіть за таких умов.

Вивчивши матеріал цього параграфа, Ви будете:

• знати й розуміти особливості розвитку астрономії в середні віки;

• уміти будувати усну чи письмову розповідь на тему з історії астрономії в середньовічному світі;

• оцінювати розвиток астрономічної науки в добу Середньовіччя.

Актуалізація раніше набутих знань / компетентностей

Потрібно повторити з курсу історії матеріал, що стосується Середньовіччя, а також § 2 цього посібника.

Методичні поради щодо опанування навчального матеріалу

Матеріал цього параграфу охоплює не лише великий (1000 років) відтинок часу з історії астрономії, але й доволі широкі географічні та культурні межі території планети, де була поширена астрономія. Бажано знати бодай в загальних рисах особливості цієї історичної доби людства. Радимо додатково з інших джерел ознайомитись зі станом матеріальної й духовної культури Середньовіччя, адже астрономічні знання поширювалися й здобувалися в тісному зв’язку з її розвитком.

Пояснювальний текст

Після того, як наприкінці V ст. перестала існувати Західна Римська імперія, спадщина давньогрецької культури перейшла до Візантії (Ромейска держава). В її християнських монастирях осідали і зберігалися античні рукописи і праці епохи еллінізму. За повної відсутності у Візантії світської освіти монастирі ставали центрами принаймні книжкової вченості. Пізніше це стало характерним і для Європи середніх віків.

Доба Середньовіччя у Європі «переплавила» глибокі природничі знання Стародавньої Греції з примітивними християнськими уявленнями про довкілля, що привело як до нових астрономічних знань, так і до нового розуміння світобудови. Водночас, коли в континентальній Європі на початку середніх віків астрономічні знання попередньої епохи були майже втрачені, то в Індії, Китаї та країнах арабського світу вони отримали новий розвиток.

п. 1. Астрономія в Індії і Китаї. У перші століття нашої ери в Індії з’явилися твори астрономічного змісту (сиддханти — «рішення», «остаточні твердження»). Перші з п’яти відомих сиддхант вміщують деякі відомості з давніх «Вед», але інші, наприклад «Вашіштха-сиддханти», подають відомості й методи, що спиралися на спеціальні спостереження, виконані за часів нашої ери. У них висвітлено методи визначення середньої тривалості дня (з допомогою гномона), положення екліптики — її висоти над горизонтом (за довжиною полуденної тіні гномона в моменти сонцестояння). Також наведено значення довжини тропічного й зоряного років і синодичні періоди руху п’яти відомих тоді планет.

Результати спостережної й обчислювальної індійської астрономії вміщує п’ята сиддханта (її назва «Сурья-сиддханта» походить від імені бога Сонця — Сур’я). Цей твір, очевидно, є індійським аналогом «Альмагеста» (§ 2, ч. 3). Він умістив опис рухів і положень п’яти планет, місячних і сонячних затемнень, а також виклад деяких методів спостережень та опис астрономічних інструментів. Своєрідною енциклопедією знань з математики й астрономії, накопичених в Індії до V ст., став трактат знаменитого індійського математика Аріабхати (бл. 476 — бл. 550). До заслуг Аріабхати також відносять запровадження функції синуса й застосування її в астрономії, виклад правила визначення кутового діаметра земної тіні на місячній орбіті, тривалості й типу затемнення, зокрема ступеня часткового затемнення. Також він з дуже високою точністю обчислив тривалість тропічного року (365,27 доби).

Загалом індійські вчені суттєво розвинули математичний апарат астрономії, а надто тригонометрію. Разом з десятковою системою обчислення його успадкували астрономи арабського світу.

У період VI—X ст. астрономія набула нового розвитку в Китаї, коли там знову виникла об’єднана могутня китайська держава. Тоді було встановлено тісні наукові контакти з Індією, а з VIII ст. — з арабським світом і Середньою Азією (Бухара, Хорезм, Самарканд). У Китаї до ІХ ст. було створено спеціальну державну установу, фактично астрономічний інститут. Його співробітники виконували астрономічні спостереження, укладали календарі, передбачали затемнення, а також визначали «щасливі дні» для державних справ і церемоній.

Таке ставлення до астрономії дало свої плоди. У Китаї відкрили прецесію (IV ст.), обчислили (V ст.) з дуже високою точністю тривалість драконічного місяця (усереднений проміжок часу між двома послідовними проходженнями Місяця через висхідний вузол своєї орбіти), а також тривалість сидеричного періоду обертання Юпітера (проміжок часу, за який Юпітер здійснює небом повний оберт відносно зір). Знаменитий китайський астроном І Сін (683—727) за тисячу років до Галлея відкрив власний рух зір. На 100 років раніше, ніж це зробили араби, в Китаї (VIII ст.) виміряли довжину дуги меридіана у градусній мірі.

Китайські середньовічні астрономи продовжили роботу попередників зі спостережень нових зір та комет. Упродовж X—XVII ст. було відзначено 12 випадків появи Нових. Серед них і знаменита нова зоря (її залишок — нейтронна зоря, або пульсар, оточена Крабовидною

туманністю), що спалахнула на небі 28 червня 1054 р. і яку було видно до 1056 р. Серед комет в китайських хроніках неодноразово відзначали ту, що зрештою назвали кометою Галлея.

Рис. 3.1. Залишки давньої китайської обсерваторії Ґаочен (ХІІІ ст.).

Протягом XII—XVII ст. китайська астрономія, як і культура загалом, перебувала в занепаді. Після цього почався сучасний етап її розвитку.

п. 2. Астрономія в арабському світі. Наукові здобутки Стародавньої Греції потрапили до арабів у VII ст., коли на великій території (від Середньої Азії на сході до Іспанії на заході) виникла нова імперія — Арабський халіфат. Це відбувалося через асиміляцію культури Візантії, завойованої арабами, і через запозичення знань з Індії. Наприкінці VIII ст. арабською було перекладено індійські сиддханти Брахмагупти й Аріабхати, а в IX ст. «Альмагест» Птоломея. Усе це стимулювало розвиток спостережної астрономії та будівництво перших великих інструментів. Водночас тривала розробка математичних методів для потреб астрономії.

Відомий арабський астроном аль-Баттані (858—929), який виконував спостереження в Багдаді, визначив нахил екліптики до екватора з вищою точністю, ніж Птолемей. Після Xст. новими науковими центрами арабської культури були в різний час Каїр, де існував «Будинок знання» й обсерваторія і де трудився відомий астроном Ібн Юніс (950—1009); Ісфахан, де в обсерваторії працював поет і вчений Омар Хайям (бл. 1048 — після 1122); пізніше — Марага, на території нинішнього іранського Азербайджану і, нарешті, Самарканд.

В одному з таких центрів — Газні, на південному сході сучасного Афганістану, тривалий час працював вчений-енциклопедист арабського світу Аль-Біруні (973—1048). Він побудував великий настінний квадрант з радіусом дуги 7,5 м, що дозволяв вимірювати положення Сонця і планет з точністю до 2'. Результати своєї астрономічної діяльності Аль-Біруні виклав у творах: «Індія», «Книга тлумачення основних засад астрономії», «Канон Масуда» (Астрономічні таблиці та зоряний каталог). Дві останні книги протягом століть були основними підручниками астрономії в арабському світі. З погляду сучасності Аль-Біруні мав цікаві уявлення про світобудову. Наприклад, він вважав Сонце і зорі вогняними кулями, а Місяць і планети — темними тілами, що відбивають сонячне світло. Біруні дуже критично ставився до астрології, яка відродилася та поширилася на середньовічному Сході.

Арабські астрономи навчилися по творах греків виготовляти астрономічні кутомірні інструменти (секстанти і квадранти). Вони значно підвищили точність вимірювання положень світил на небесній сфері, головно через збільшення розмірів кутомірних інструментів, а також за рахунок тривалих регулярних спостережень. Це дозволило їм помітили неточність астрономічних таблиць Птолемея. Тому вони великі зусилля спрямували на укладання нових сонячних, місячних і планетних таблиць (арабською — зідж) і зоряних каталогів. Ця складова арабської астрономії збереглася і в середньоазіатських наукових центрах вже після розпаду в X ст. халіфату на окремі держави.

Визначних успіхів у цій справі досягли відомі середньоазіатські астрономи-спостерігачі Насиреддін Тусі (1201—1274) та Улугбек (1394—1449). Тусі очолював Марагинську обсерваторією, де в 1271 р. було укладено «Ільханскі таблиці». Таблиці, окрім положень Сонця, Місяця і планет, включали новий зоряний каталог.

Улугбек у XV ст. збудував у Самарканді найбільшу на той час у світі обсерваторію, обладнану дуже великим квадрантом — радіус його дуги становив 40 м. Упродовж 30-річних спостережень Сонця з допомогою цього інструмента вдалося з точністю до 13 виміряти положення точки весняного рівнодення, нахил екліптики до екватора, а також визначити тривалість тропічного року.

Рис. 3.2. Сучасний вигляд (після реконструкції) частини квадранта з обсерваторії в Самарканді.

Окрім цього, астрономи обсерваторії Улугбека уклали новий зоряний каталог, що вміщував небесні координати понад тисячі зір. У Самарканді для майже 700 зір положення були визначені з досить високою для того часу точністю. Ці результати увійшли в «Гураганські таблиці» (1437), які протягом кількох століть були найточнішими.

Загалом арабські вчені, зберігши певною мірою здобутки античної астрономії, досягли суттєвих результатів у частині спостережень та укладання таблиць і каталогів, а також математичних методів для астрономії.

п. 3. Астрономічні знання в середньовічній Європі. Після тривалого, впродовж V—УІІ ст., занепаду наукової діяльності на території континентальної Європи (її західної частини) запровадження (782 р.) Карлом Великим, імператором Франкської держави, при своєму дворі наукового товариства стало ознакою її відродження. Водночас в монастирях стали виникати школи, що мали два рівні навчання: «тривіум» (граматика, риторика, діалектика) і «квадривіум» (астрономія, арифметика, геометрія, музика).

Через арабів, які до кінця IX ст. захопили частину Європи, на континент проникли астрономічні твори Стародавньої Греції, а також результати арабських вчених. У X—XI ст. виникли навчальні центри в Іспанії (Кордова, Толедо, Севілья) і Північній Африці. Перші в середньовічній Європі астрономічні таблиці («Толедські») було укладено 1080 року.

Якраз у Толедо за сприяння Альфонса X (Мудрого), майбутнього короля Кастилії й Леону, було збудовано першу в Європі астрономічну обсерваторію та укладено (1252 р.) нові таблиці положень небесних світил. Їх підготувала група мусульманських, єврейських та християнських астрономів і математиків, запрошених Альфонсом X. Для укладання «Альфонських таблиць» науковці разом з результатами власних спостережень використали також досягнення арабських астрономів.

У період XI—XIII ст. в Західній Європі суттєво зросла перекладацька діяльність, що привело до появи багатьох латинських перекладів творів Аристотеля (з грецької та арабської), Евкліда («Елементи»), Аль-Батані («Астрономія»), Птолемея («Альмагест»).

Хоча Церква спершу й намагалася заборонити вчення Аристотеля про світобудову, та зрештою засновники схоластики німецький філософ і богослов Альберт Великий (1193—1280) і його знаменитий учень і послідовник італійський філософ і теолог Тома Аквінський (1225— 1274) допасували католицьке вчення до космологічної картини світу Аристотеля. Внаслідок цього Земля «стала» центром Всесвіту, як указували Птолемей і Аристотель, і саме такі уявлення про світобудову узаконила Католицька церква.

Рис. 3.3. Середньовічне уявлення про будову Всесвіту.

Освічені європейці, наприклад, видатний англійський філософ і натураліст Р. Бекон (1214—1294), вже в XIII ст., уважно ознайомившись з науковою спадщиною Стародавньої Греції і спостереженнями арабів, побачили, що між системою Птолемея й уявленнями Аристотеля про довкілля існують неузгодженості. Це підштовхувало їх до думки про те, що вивчення природи вимагає експериментів і дослідів, а також широкого застосування математичних методів. Очевидним ставало те, що пасивне споглядання явищ природи та їх суто розумове пояснення на підставі логіки, що не спирається на досліди, не дозволяє їх пояснити.

Однак, за винятком діяльності Альфонса X, упродовж XIII—XIV ст. в середньовічній Західній Європі астрономія не мала бодай якогось розвитку, хоча інтерес до неї помітно зріс. Але загальні уявлення про світобудову були примітивними, астрономічні знання — на елементарному рівні. Про це свідчить поширення астрономічного твору «Трактат про сферу» (1230) англійського письменника Джона Галіфакса (ширше відомого як Сакробоско). Хоча автор виклав найпростіші астрономічні знання, проте його твір використовували як університетський підручник з астрономії протягом чотирьох століть (до XVI ст. вона витримала 65 видань)!

Тільки від початку у XV ст. доби Відродження астрономія в Західній Європі набула ознак спостережної науки, що спиралась на математичні методи. Головну роль у цьому відіграли австрійський астроном і математик Георг Пурбах (1423—1461) та його німецький друг, учень і соратник Йоганн Мюллер (1436—1476), ширше відомий як Реґіомонтан.

Читаючи лекції у віденському університеті про математичну теорію планет, Пурбах згодом на підставі теорії Птолемея написав книжку «Нова теорія планет», яка протягом десятиліть була для європейців основним посібником з астрономії.

Реґіомонтан у 16-річному віці став співробітником Пурбаха. Протягом 1456—1461 рр. вони виконали багато спостережень Сонця, Місяця, місячних затемнень, а також спостерігали рух та зміну вигляду комети (1456—1457), яка пізніше отримала назву комета Галлея. З результатів спостережень Пурбах і Реґіомонтан побачили, що Альфонські таблиці XIII ст. застаріли (наприклад, обчислене за ними положення Марса не збігалося зі справжнім на 2°).

Науковці вирішили укласти нові таблиці положень небесних світил на підставі власних спостережень та обробки результатів із застосуванням методів сферичної тригонометрії. Окрім цього, Пурбах задумав видати скорочений переклад «Альмагеста», але до смерті не встиг виконати переклад. Цю роботу завершив Реґіомонтан у Нюрнберзі. Щоправда, її було видано лише 1496 р.

У Нюрнберзі Реґіомонтан разом з аматором астрономії Б. Вальтером (1430—1504), який влаштував у своєму будинку першу на німецькій землі обсерваторію, виконували в 1471—1475 рр. перші в Європі тривалі регулярні спостереження Сонця. Водночас Реґіомонтан організував власну друкарню зі спеціальним верстатом для друкування астрономічних текстів і таблиць. Це дозволило йому друкувати астрономічні календарі-щорічники, які вміщували не тільки астрономічні дані, але й дати церковних свят, а також інформацію астрологічного змісту.

Друкарня Реґіомонтана видала його головну працю — «Ефемериди» — астрономічні таблиці на 1475—1506 рр., що були значно точнішими, ніж Альфонські таблиці. Це були останні в Європі таблиці, обчислені на підставі геоцентричної теорії Птоломея. Твір також містив опис нового методу (на підставі порівняння табличних і спостережуваних на місці положень Місяця) визначення географічної довготи в морі. «Ефемериди» використав Колумб, а згодом Амеріґо Веспуччі у своїх подорожах, наслідком чого стало відкриття Нового Світу (Америки).

У таблицях на 1474 р. Реґіомонтан указав на помилку визначення дати Великодня. Розбіжність між визначеною в 325 р. на Нікейському соборі датою весняного рівнодення зі справжнім днем рівнодення в XV ст. становила вже 10 діб. Цей факт став ще одним доказом того, що календар вимагає реформування. Але таку реформу здійснили лише 100 років потому в жовтні 1582 року, запровадивши григоріанський календар (ч.1, § 10, п. 3).

Навчальні завдання (Практична робота)

• Підготуйте усну доповідь, реферат, есе на тему з історії астрономії в світі.

Висновки

Доба Середньовіччя у Європі «переплавила» глибокі природничі знання Стародавньої Греції з примітивними християнськими уявленнями про довкілля. Це привело як до нових астрономічних знань, так і до нового розуміння світобудови. Водночас, коли в континентальній Європі на початку середніх віків астрономічні знання попередньої епохи були майже втрачені, то в Індії, Китаї та країнах арабського світу вони отримали новий розвиток.

Запитання для самоперевірки

1. Які джерела вказують на те, що на початку нашої ери в Індії виконували астрономічні спостереження?

2. Назвіть 2—3 астрономічних відкриття, зроблених у Китаї в середні віки.

3. Який інструмент використовували в обсерваторії Улугбека і в чому полягала його особливість?

4. Яким чином у західну Європу проникли знання Стародавньої Греції та результати спостережень арабських астрономів?

5. На основі якої теорії були обчислені таблиці Реґіомонтана?

Додаткові та цитовані джерела інформації до § 3

• Пункт «Історія астрономії» розділу «Астрономія у світі» Українського астрономічного порталу. (http://www.astrosvit.in.ua/istoriia-astronomii)

За результатами вивчення § 3 Ви маєте:

знати й розуміти

особливості розвитку астрономії в середні віки.

уміти

будувати усну чи письмову розповідь на тему з історії астрономії в середньовічному світі.

оцінювати

розвиток астрономічної науки в добу Середньовіччя.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.