Игорь Тимофеев - Бируни

Вот почему ученые мусульманского Востока, прекрасно понимавшие, что для решения основных задач астрономии именно Солнце представляет собой наиболее удобный объект, настойчиво работали над созданием такого угломерного инструмента, который позволял бы, не поднимая головы к слепящему светилу, с необходимой точностью определять его высоту. Еще в Кяте, в возрасте пятнадцати или шестнадцати лет, Мухаммед слышал о том, что по приказу эмира Шарафа ад-Дауля Ширзила багдадский астроном Абу Сахл ал-Кухи построил необычную обсерваторию, положив в основу наблюдений за Солнцем новый, неизвестный до этого принцип.

Абу Сахл возвел строение, писал Ибн Ираку один из его багдадских коллег, пол которого — сегмент шара диаметром в двадцать пять локтей, а центр шара — диоптр на потолке этого дома, через который лучи Солнца проникают вовнутрь и вычерчивают суточные параллели.

Трудно сказать, кому и когда впервые пришло в голову, что измерять высоту Солнца можно, направляя солнечный луч на вогнутую или выпуклую поверхность, имеющую градуированную шкалу. Возможно, в разработке этой идеи принимали участие многие ученые, но лишь Ходженди смог создать первый и единственный в своем роде огромный подземный секстант, точность которого казалась почти невероятной.

Обсерватория Ходженди на горе Табарак произвела на Мухаммеда ошеломляющее впечатление. Еще издали он заметил две узко поставленных параллельных стены высотой около десяти локтей, соединенных в своей южной части ажурным арочным перекрытием. Чуть пригнув голову, он вслед за Абу Махмудом переступил порог низкосводчатой двери и очутился в полутемном, пахнущем колодезной сыростью помещении. Из отверстия в южном перекрытии почти отвесно падал на глубину около 20 пядей узкий, как лезвие, солнечный луч. Прямо из-под ног уходил вниз дугообразный желоб, выложенный медными пластинами с насечками шкалы. А по обе стороны от него вели к основанию шахты две лестницы с крутыми каменными ступенями.

Это и был знаменитый Фахриев секстант, удивительный угломерный инструмент, построенный Абу Махмудом Ходженди в 994 году.

— В том году, — сказал Ходженди, — я проводил здесь измерение угла наклона эклиптики к экватору и получил значение, равное 23°32′31″! Ты говорил мне, что дважды занимался этим вопросом в Кяте. Не помнишь ли ты, сколько у тебя тогда вышло, сын мой?

Бируни помнил. Результат, полученный во время наблюдений в окрестностях Кята в том же 994 году, был равен 23°35′40″. Что это? Грубая ошибка? Наверное. Хотя это почти невероятно. Но если так, то в чем и отчего был допущен просчет?

Ходженди, казалось, был искренне рад замешательству своего молодого гостя.

— Представь себе, неточность здесь не твоя, а моя, — сказал он, довольно потирая руки. Эти слова он произнес с таким торжеством, будто сознание собственной ошибки доставляло ему необыкновенное удовольствие. Бируни молчал, чувствуя, что старик готовится сообщить ему нечто чрезвычайно важное.

Так оно и оказалось.

— Небольшая погрешность, выяснение которой принесло мне мало радости, — продолжал Ходженди, — была вызвана едва заметным проседанием стен секстанта, что привело к некоторому смещению диоптра. Обнаружив это, я даже не расстроился, потому что поправку на смещение в конце концов вычислить несложно. Однако сравнивая свой результат и то, что получено астрономами багдадской школы, с данными Птолемея и древних индийцев, я вдруг открыл удивительную вещь. Расхождение между двумя сторонами, проводившими упомянутые наблюдения, то есть между наблюдениями индийцев и нашими, составляют приблизительно половину градуса. Возникновение такого расхождения по вине инструментов исключено. Это доказывается тем, что если бы оно возникло по вине инструментов, то величина наибольшего склонения наблюдалась бы беспорядочно: то завышенной, то заниженной, а не сплошь заниженной. Поскольку же ее наблюдали только с уменьшением, значит, данное расхождение вызвано иными причинами, а именно тем, что наклонение эклиптики к экватору непостоянно.

Подмеченное Абу Махмудом Ходженди неуклонное уменьшение угла наклонения эклиптики к экватору относилось к числу явлений, называемых в астрономии прецессией. Впервые на прецессию обратил внимание древнегреческий астроном Гиппарх еще в III веке до нашей эры. Сравнивая свой звездный каталог с каталогами, составленными за 150 лет до него Тимохарисом и Аристиллом, Гиппарх заметил, что расстояние звезд от точки равноденствия за это время увеличилось в среднем на полтора градуса. Измерив наклонение эклиптики и не обнаружив в нем никаких изменений, Гиппарх сделал вывод, что причина этого явления заключается в медленном смещении экватора в направлении, обратном движению Солнца. Следствием такого смещения было то, что каждый год Солнце вступало в точку весеннего равноденствия на двадцать минут раньше, чем завершался его полный оборот на небе. Вот почему открытое им явление Гиппарх назвал предварением равноденствия, или прецессией.

В течение многих веков явление прецессии составляло одну из самых волнующих тайн астрономии. Пытаясь объяснить загадку прецессии, багдадский ученый Сабит ибн Курра ввел в научный обиход крайне сложное и запутанное понятие трепидации, которое было принято на вооружение современниками и многими учеными последующих поколений. Некоторые уточнения, связанные с предварением равноденствия, сделал в IX веке ал-Баттани, но и его работы не добавили ничего существенного к пониманию природы прецессии.

Первым, кто связал прецессию с движением земной оси, был Николай Коперник. Великий польский астроном считал, что земной оси свойственно медленное коническое движение; при этом ось конуса расположена под прямым углом к оси эклиптики. Оставалось лишь выяснить, отчего ось вращения нашей планеты совершает это коническое движение.

Эту задачу решил во второй половине XVII века Исаак Ньютон, доказавший, что на ось вращения Земли, сплюснутой в виде гигантского сфероида, оказывают возмущающее действие силы тяготения Луны и Солнца.

Каждый, кому доводилось в детстве закручивать игрушечный волчок, знает, что его ось не бывает неподвижной — перемещаясь, она описывает коническую поверхность. То же самое происходит и с Землей — ее ось вычерчивает около оси эклиптики конус с углом в 23,5°, и вследствие этого полюс мира совершает вокруг полюса эклиптики движение по малому кругу, возвращаясь в исходную точку через 26 тысяч лет.

Такое движение и называется прецессией.

Явление, открытое Ходженди, было одним из частных случаев прецессии, в основе которого лежат возмущения орбитального движения Земли, вызванные притяжением других планет. Именно это приводит к медленному перемещению плоскости эклиптики и соответственно к уменьшению угла ее наклона к экватору почти полсекунды в год. Впоследствии суммарное перемещение точки весеннего равноденствия, складывающееся из лунно-солнечной и планетарной прецессий, стало называться общей прецессией.