Астрономические наблюдения и астрономические инструменты Коперника

В Фромборке, крохотном городке на берегу Вислинского залива Балтийского моря, где Коперник выполнял административные дела канцлера капитула, ученый оборудует себе место для астрономических наблюдений.

В Фромборке, крохотном городке на берегу Вислинского залива Балтийского моря, где Коперник выполнял административные дела канцлера капитула, ученый оборудует себе место для астрономических наблюдений.

Николай Коперник за наблюдениями небесных светил

Николай Коперник за наблюдениями небесных светил (с картины Я. Матейки, 1873).

Виды и место астрономических наблюдений Коперника

Считалось, что место для астрономических наблюдений было устроено в «башне Коперника» (рис. 1) — одной из сторожевых башен крепостной стены, ограждавшей фромборкский собор от нападений неприятеля (в течение длительного времени это был расположенный на соседних землях Тевтонский орден крестоносцев).  

Башня Коперника

Рис. 1 «Башня Коперника».

Однако более поздние исследования показали, что из этой башни и с небольшой площадки на стене, расположенной перед башней, многие наблюдения Коперника не могли быть выполнены, во-первых, потому, что по размерам были недостаточны для   размещения употреблявшихся Коперником инструментов, а во-вторых, вследствие недостаточного обзора.

Так, было установлено, что с этого места Коперник не мог произвести измерения параллаксов Луны, чем он занимался 27 сентября 1523 г. и 7 января 1524 г., так как обзор закрывала деревянная звонница, сооруженная на ближней восьмиугольной башне еще в 1448 г.

По последней гипотезе, по крайней мере часть своих наблюдений Коперник производил с площадки, расположенной в верхней части именно этой восьмиугольной башни (рис. 2), на которой возвышалась звонница. Там оставалось достаточно места для установки инструментов, площадка была окружена каменной оградой, защищавшей наблюдателя от ветра, с нее обеспечивался хороший обзор южной части неба. К тому же на эту юго-западную башню, называвшуюся октогоном, можно было пройти из «башни Коперника» непосредственно по верхнему обрезу стены.

 Башня РаздеевскогоВосьмиугольная башня

Рис. 2. Восьмиугольная башня. Башня Раздеевского – колокольня, опирающаяся на восьмиугольное основание бывшего артиллерийского комплекса. В настоящее время на первом этаже обучтроен планетарий, а в колокольне находится единственный в Польше маятник Фуко.

До нашего времени сохранились сведения о 63 из произведенных Коперником наблюдений: из них 51 было выполнено в Вармии, в основном в Фромборке, 9 — в Италии и 3 — в Кракове. Из этих наблюдений на долю Солнца приходилось 15, на долю Луны — 12, планет (Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна) — 29, на определение географической широты — 3, на долю звезд — 3 и комет — 1.

Астрономические инструменты Коперника

Следует сказать несколько слов об астрономических инструментах, применявшихся Коперником при наблюдениях. К тому времени инструментальная техника в астрономии ушла ненамного вперед по сравнению с временами Птолемея. До изобретения телескопа оставалось еще несколько десятков лет, не было еще и лучших для дотелескопической астрономии инструментов Тихо Праге, с помощью которых точность астрономических наблюдений могла быть доведена до 1-2 минут дуги. Копернику пришлось ограничиться очень простыми инструментами, обеспечивающими получение довольно грубых значений измеряемых величин.

Наиболее известным среди них был трикветрум, параллактический инструмент — именно с ним изображен Коперник на известной картине Яна Матейки. Этот прибор состоял из стойки с отвесом, к которой на шарнирах прикреплялись две линейки; соединенные концами, эти линейки вместе с отрезком стойки образовывали равнобедренный треугольник. Конец одной из линеек, снабженный диоптрами, мог скользить вдоль второй, на которой были нанесены деления, равные тысячным долям расстояния между точками крепления линеек на стойке. У Коперника на этой линейке было нанесено 1414 (≈ 1000*√2) делений. Инструмент был изготовлен Коперником собственноручно и отличался от обычных большей длиной одной из линеек. С помощью этого прибора определялись вертикальные расстояния светил.

Для проведения своих наблюдений Коперник применял также армиллу, или армиллярную сферу, с помощью которой издавна определялись координаты небесных светил. Армилла состояла из нескольких металлических или деревянных колец с делениями, снабженных диоптрами и могущих поворачиваться вокруг общего центра.

Для определения угла наклона эклиптики Коперник употреблял «гороскопий» — особые солнечные часы, разновидность квадранта.

Таблица наблюдений Солнца

Недавно была раскрыта тайна еще одного астрономического прибора, применявшегося Коперником. На стене одной из галерей Ольштынского замка, в котором Коперник некоторое время жил и работал, сохранился большой черетеж (705х140 см), в котором до недавнего времени видели вертикальные солнечные часы. Однако последние исследования польских историков астрономии показали, что это остатки своеобразного прибора для определения точного времени наступления моментов весеннего и осеннего равноденствий, что чрезвычайно интересовало Коперника в связи с начатыми им еще в 1515–1516 гг. исследованиями по определению точного значения продолжительности тропического года. Этот прибор, так называемая «Таблица наблюдений Солнца» (рис.3) был изготовлен Коперником, вероятно, весной1517 г.

Таблица наблюдений Солнца

Рис. 3 «Таблица наблюдений Солнца».

Была заново оштукатурена и тщательно выровнена часть стены галереи. Затем был проведен отрезок прямой иод углом примерно в 20° к горизонтали с надписью «equinoctium», т. е. «равноденствие», а затем по обе стороны от прямой 17 гиперболических дуг, с виду почти не отличающихся от прямых. Гиперболы были затем наведены красной краской, а прямая — голубой.

Красные линии были обозначены цифрами от 5 до 30 с шагом 5, затем счет снова начинался с 5. Эти деления могли означать или дни месяца или градусы долготы Солнца в пределах одного знака зодиака, что практически   почти одно и то же. Таким образом, здесь Коперник применил идею, утвердившуюся в гномонике веком позже при конструировании рефлексивных солнечных часов.

Метод наблюдения при помощи этого прибора может быть без труда реконструирован. В деревянной раме окна закреплялось еще зеркальце. Когда в том или ином месте астрономической таблицы перед равноденствиями или после них показывалось отражение солнечного луча от зеркальца, Коперник, отметив его на таблице, мог определить при помощи графической интерполяции, сколько времени осталось до или прошло после момента равноденствия.

Среднее арифметическое из данных нескольких или даже нескольких десятков наблюдений позволяло вычислить средний момент равноденствия и определить продолжительность тропического года точнее, чем это было сделано древними астрономами. Тот же результат достигался Коперником в Фромборке с помощью квадранта.

Поскольку год юлианского календаря, принятого христианской церковью в 325 г., на 11 минут 14 секунд больше истинного тропического года, действительное время весеннего равноденствия перестало совпадать с календарным, и в связи с этим празднование пасхи постепенно отодвигалось на все более позднее время. Попытки исправить календарь предпринимались с первой четверти XIV в.

Белый Ю.А. Коперник, коперниканизм и развитие естествознания // Историко-астрономические исследования. Выпуск XII. – М.: Наука, 1975. С. 36-42.