История космонавтики

     Зображення  в телескопі Галілея було не дуже чітким, в основному унаслідок  хроматичної аберації. По цій і  з інших причин повідомлення про  відкриття Галілея викликало  у багато кого недовір'я і навіть насмішки. Галілея також, що було куди неприємніше, звинуватили в єресі. Він неодноразово був вимушений  їздити до Рима, особисто і письмово пояснюватися з вищим духівництвом і інквізицією.

     В 1616 році римська конгрегація офіційно забороняє геліоцентризм як небезпечну єресь:

     Стверджувати, що Сонце стоїть нерухомо в центрі світу - думка безглузда, помилкова з філософської точки зору і формально єретичне, оскільки воно пряме суперечить Св. Писанню.

     Стверджувати, що Земля не знаходиться в центрі світу, що вона не залишається нерухомою і володіє навіть добовим обертанням, є думка така ж безглузда, помилкова з філософською і гріховне з релігійної точки зору.

     Книга Коперника була включена в Індекс заборонених книг «до її виправлення».

     Спочатку  величезний науковий авторитет і  заступництво знатних персон, включаючи  кардинала Барберіні (пізніше що став татом Урбаном VII) рятували Галілея  від репресій. Але вихід у світ «Діалогів про дві найголовніші системи світу» (1632 січень-люті), хоча і дозволений папською цензурою, викликав лють інквізиції і самого тата Урбана, який запідозрив, що саме його вивели в  книзі під ім'ям простака Симплічіо. Не дивлячись на демонстративно нейтральну позицію автора, доводи коперниканця Сальвіаті в книзі явно переконливіші, ніж його супротивників. Мало того, в «Діалозі» містилися припущення про нескінченність Всесвіту і множинності жилих світів.

     Вже в серпні того ж 1632 року «Діалоги»  були внесені в горезвісний «Індекс», недбайливого цензора звільнили, книгу  вилучили з продажу, а в жовтні 69-річного Галілея викликали в  римську інквізицію. Спроби тосканського герцога добитися відстрочення процесу  зважаючи на погане здоров'я вченого  і чумного карантину в Римі успіху не мали, і в лютому 1633 року Галілей був вимушений з'явитися  до Рима.

     Процес  Галілея тривав до червня 1633 року. По вироку, Галілей був визнаний винен  в тому, що він підтримував і  поширював помилкове, єретичне і  осоружне Св. Писанню навчання. Ученого  примусили публічно покаятися і  відректися від «єресі». Потім його направили у в'язницю, але декілька днів опісля тато Урбан дозволив відпустити Галілея під нагляд інквізиції. В  грудні він повернувся на батьківщину, в село поблизу Флоренциі, де і  провів залишок життя в режимі домашнього арешту. 

     Закони  Кеплера 

     До  середини XVI століття астрономічні нагляди  в Європі були не дуже регулярними. Першим проводити систематичні нагляди  почав данський астроном Тихо Бразі, використовуючи спеціально для цього  обладнану обсерваторію Ураніборг  в Данії (острів Вен). Він спорудив крупні, унікальні для Європи інструменти, завдяки яким визначав положення світил з небувалою раніше точністю. До цього часу не тільки «Альфонсинськіє», але і більш нові «Прусські таблиці» давали велику помилку. Для підвищення точності Бразі застосовував як технічні удосконалення, так і спеціальну методику нейтралізації погрішностей нагляду.

     Бразі першим зміряв паралакс комети (1577) і  показав, що це не атмосферне, як вважали  раніше (навіть Галілей), а космічне тіло. Тим самим він поруйнував уявлення, що розділяється навіть Коперником, про існування планетних сфер - комети явно рухалися у вільному просторі. Довжину року він зміряв з точністю до 1 секунди. В русі Місяці він відкрив  дві нові нерівності - варіацію і  річне рівняння, а також коливання  нахилу місячної орбіти до екліптики. Бразі склав уточнений каталог  для 1000 зірок, з точністю 1'. Але головна  заслуга Тихо Бразі - безперервна (щоденна), протягом 15-20 років, реєстрація положення  Сонця, Місяця і планет. Для марса, чий рух самий нерівномірний, нагромадилися нагляди за 16 років, або 8 повних оборотів марса.

     Бразі був знайомий з системою Коперника  ще по «Малому коментарю», проте  відразу вказав на її недоліки - у  зірок немає паралакса, у Венери не спостерігається зміна фаз (телескопа  тоді не було!) і ін. Разом з тим  він оцінив обчислювальні зручності  нової системи і в 1588 році запропонував компромісний варіант, близький до «єгипетської моделі» Геракліда: Земля нерухома в просторі, обертається навкруги осі, Місяць і Сонце обертається  навкруги неї, а інші планети - навкруги Сонця. Частина астрономів підтримала такий варіант.

     Перевірити  правильність своєї моделі Бразі  не зумів через недостатнє знання математики, і тому, переїхавши до Праги  на запрошення імператора Рудольфа, запросив туди (в 1600 році) молодого німецького вченого  Іоганна Кеплера. Наступного року Тихо Бразі помер, і Кеплер зайняв його місце.

     Кеплера більш привертала система Коперника - як менш штучна, більш естетична  і відповідна тій божественній «світовій  гармонії», яку він убачав у Всесвіті. Використовуючи нагляди марсіанської орбіти, виконані Тихо Бразі, Кеплер намагався підібрати форму орбіти і закон зміни швидкості марса, що найкращим чином узгоджуються з досвідченими даними. Він бракував одну модель за іншою, поки, нарешті, ця настирна робота не увінчалася першим успіхом - були сформульовано два закони Кеплера:

     Кожна планета описує еліпс, в одному з  фокусів якого знаходиться Сонце.

     Кожна планета рухається в площині, що проходить через центр Сонця, причому секторна площа, що замітається  її радіус-вектором, пропорційна часу обігу.

     Другий  закон пояснює нерівномірність  руху планети: чим ближче вона до Сонця, тим швидше рухається.

     Основні ідеї Кеплера він висловив в праці  «Нова астрономія, або фізика неба» (1609), причому, обережності ради, відносив їх тільки до марса. Пізніше в книзі  «Гармонія світу» (1619) він розповсюдив  їх на всі планети і повідомив, що відкрив третій закон:

     Квадрати  часів обігу планет по орбіті відносяться  як куби їх середніх відстаней від  Сонця.

     Цей закон фактично встановлює швидкість  руху планет (другий закон регулює  тільки зміну цієї швидкості) і дозволяє їх обчислити, якщо відома швидкість  однієї з планет (наприклад, Землі) і  відстані планет до Сонця.

     Кеплер  видав свої астрономічні таблиці, присвячені імператору Рудольфу («Рудольфінськіє»).

     Через рік після смерті Кеплера (1631) Гассенді спостерігав передбачене їм проходження  Меркурія по диску Сонця.

     Вже сучасники Кеплера переконалися в точності відкритих ним законів, хоча їх глибинне значення до Ньютона  залишалося незрозумілим. Ніяких серйозних  спроб реанімувати Птолемея або  запропонувати іншу систему руху більше не було.

 

      Інші відкриття XVII століття 

     1612: відкриття Туманності Андромеди.  Сім років опісля відкрита  туманність Оріона.

     1647: докладна карта Місяця (Ян Гевелій).

     1655: Гюйгенс відкриває супутник Сатурна  Титан, а наступного року - кільця  сатурна.

     1657: перший виклад системи Коперника  на російській мові - Епіфаній  Славінецкий, «Зеркало вся Вселенния»; ця книга була перекладом «Введення  в космографію» І. Блеу.

     1665: відкриття на Юпітері Червоної  плями (Кассині, Гук). Зміряний  період обігу Юпітера (а в  1666 році - і марса) навкруги своєї  осі (Кассині).

     1666: разом з паризькою Академією  наук заснована і паризька  обсерваторія. Кассині стає першим  директором цієї обсерваторії. З  його досягнень на новому посту  (сумісно з Же. Ріше) - перше достатньо  точне визначення (1671-1673) паралакса  Сонця (9.5") і астрономічної  одиниці (140 млн км), відкриття  «щілини Кассині» в кільці  сатурна (1675).

     1675: оцінка швидкості світла (Ремер), що уточнила уявлення про відстані  до планет.

     1676: заснована Грінвічськая обсерваторія (Флемстід). Едмонд Галлей відкриває  «велику нерівність» Сатурна  і Юпітера, а в 1693 році - вікове  прискорення Місяця. Пояснення цим  явищам через 100 років дав Лаплас.

     В історії науки Галлей знаменитий понад усе своїми дослідженнями  комет. Обробивши багаторічні дані, він обчислив орбіти більше 20 комет  і відзначив, що декілька їх появ, у  тому числі комета 1682 року, відносяться  до однієї і тієї ж комети (названої його ім'ям). Він призначив новий  візит своєї комети на 1758 рік, хоча самому Галлею не судилося переконатися в точності свого прогнозу.

     1687: Ісаак Ньютон формулює закон  тяжіння і виводить з нього  всі 3 закони Кеплера. Іншим  найважливішим слідством теорії  Ньютона стало пояснення, чому орбіти небесних тіл трохи відхиляються від кеплеровського еліпса. Ці відхилення особливо помітні для Місяця. Причиною є вплив інших планет, а для Місяця - також і Сонця. Облік цього дозволив Ньютону відкрити в русі Місяці нові відхилення (нерівності) - річне, паралактичне, задній рух вузлів і ін. Ньютон вельми точно обчислив величину прецесії (50" в рік), виділивши в ній сонячну і місячну складові.

     Ньютон  відкрив причину хроматичної  аберації, яку він помилково вважав неусувною; насправді, як пізніше з'ясувалося, вживання декількох лінз в об'єктиві може істотно ослабити цей ефект. Ньютон пішов іншим шляхом і винайшов дзеркальний телескоп-рефлектор; при  невеликій величині він давав  значне збільшення і відмінне чітке  зображення. 

     XVIII ст. 

     1718: Едмонд Галлей знайшов власний  рух зірок (Сіріус, Альдебаран  і Арктур). Галлей також звернув  увагу на «туманні зірки», обговорювали  їх можливу структуру і причини  свічення. Галлей склав їх каталог,  пізніше доповнений Дерхемом; він  включав близько двох десятків  туманностей.

     1727: Дж. Бредлі відкрив річну аберацію (20,25"), і факт руху Землі одержав  пряме досвідчене підтвердження.

     Почали  з'являтися перші космогонічні гіпотези. Уїльям Уїстон припустив, що Земля спочатку була кометою, яка зіткнулася з іншою кометою, після чого Земля стала обертатися навкруги осі, і на ній з'явилося життя; книга Уїстона «Нова теорія Землі.» (англ. А New Theory Earth) одержала схвальні відгуки Ісаака Ньютона і Джона Локка. Великий Жорж Бюффон теж привернув комету, але в його моделі (1749) комета впала на Сонці і вибила звідти струмінь речовини, з якої і утворилися планети. Хоча обурена церква примусила Бюффона письмово відректися від цієї гіпотези, його трактат викликав великий інтерес і навіть в 1778 році був перевиданий. Катастрофічні гіпотези з'являлися і пізніше (Фай, Чемберлін і Мультон, Джінс і Джеффріс).

     Надзвичайно цікаві думки містилися в книзі  Р. Бошковича «Теорія натуральної  філософії, приведена до єдиного  закону сил, існуючих в природі» (1758) - структурна нескінченність Всесвіту, динамічний атомізм, можливість стиснення  або розширення Всесвіту без зміни  фізичних процесів в ній, існування  взаємнопроникаючих, але взаємно  неспостережуваних світів і ін.

     1755: філософ Іммануїл Кант публікує  першу теорію природної космогонічної  еволюції (без катастроф). Зірки і  планети, по гіпотезі Канта,  утворюються з скупчень дифузної  матерії: в центрі, де матерії  більше, виникає зірка, а на  околицях - планети. Математичну  основу гіпотези пізніше розробив  Лаплас.

     Англійський астроном-самоучка Томас Райт першим припустив, що Всесвіт складається  з окремих «зоряних островів». Ці острови, згідно моделі Райта, обертаються  навкруги якогось «божественного центру» (він, втім, допускав, що центрів може бути більш одного). Райт, а також  Сведенборг і пізніше Кант розглядали туманності як видалені зоряні системи.

     1757: перше визначення мас планет, що не мають супутників (А. Клеро). Дж. Долланд створює перший ахроматичний (трьохлінзовий) об'єктив, спростувавши  скептицизм Ньютона в цьому  відношенні.

     1766: Іоганн Тіциус відкриває нез'ясовний  дотепер закон планетних відстаней;  закон здобув широку популярність  після робіт Іоганна Боді (1772).

     1771: експедиція Пітера Симона Палласа  знаходить в Сибірі «Палласово  залізо».

     1784: Дж. Гудрайк припустив, що змінний  блиск Алголя викликається затьмареннями  від іншої компоненти цієї  подвійної зірки. 

     Телескоп  Гершеля 

     Виняткову роль в розвитку астрономії зіграв великий англійський учений німецького походження Уїльям Гершель. Він побудував унікальні для того часу рефлектори з діаметром дзеркал до 1.2 м і віртуозно ними користувався. Гершель відкрив сьому планету - Уран (1781) і його супутники (1787), що обертаються не «в ту сторону» (1797), декілька супутників сатурна, знайшов сезонні зміни полярних шапок марса, пояснив смуги і плями на Юпітері як хмари, зміряв період обертання сатурна і його кілець (1790). Він відкрив, що вся Сонячна система рухається у напрямку до сузір'я Геркулеса (1783), при вивченні спектру Сонця відкрив інфрачервоне проміння (1800), встановив кореляцію сонячної активності (по числу плям) і земних процесів - наприклад, урожаю пшениці і цін на неї. Але головним його заняттям за всі тридцять років наглядів було дослідження зоряних світів.