Научная революция XVII века - Владимир Кирсанов

В то время, как многие пытались связать появление новой звезды — вполне в духе алхимических представлений того времени — с различными экстраординарными событиями на самой Земле — от второго пришествия до знамения Варфоломеевской ночи, Тихо начал с того, что попытался возможно точно определить ее местоположение. Для этого он использовал деревянный секстант радиусом около пяти футов с ценой деления дуги в одну минуту, при помощи которого он в течение 1572–1573 гг. измерял угловые расстояния новой звезды от девяти наиболее ярких звезд в созвездии Кассиопеи, причем измерения проводились каждую ночь по нескольку раз. Эти измерения неопровержимо доказали, что новая находится вне планетных орбит на расстоянии от Земли, которое по тогдашним представлениям соответствовало сфере неподвижных звезд. (Результаты наблюдений Тихо показали, во-первых, что у новой отсутствует параллакс, т. е. угол, под которым был бы виден с нее диаметр Земли. Поскольку параллакс Луны равен приблизительно 1°, это означало, что новая находится значительно дальше Луны. Во-вторых, из результатов следовало, что расстояния между новой и звездами Кассиопеи не изменяются.)

Этот вывод из наблюдений Тихо явился сильнейшим ударом по аристотелевской картине мира, согласно которой в сфере неподвижных звезд не может происходить никаких изменений, а ведь само появление новой в надлунном мире находилось с таким представлением в очевидном противоречии. Более того, наблюдения Тихо зарегистрировали изменения в яркости и цвете новой звезды: вначале она была белой и по яркости соответствовала Венере, потом стала желтоватой, красноватой и, наконец, сероватой; соответственно падала и ее яркость — вплоть до марта 1674 г., когда она исчезла. Благодаря записям Тихо звезду 1572 г. можно сегодня идентифицировать как суперновую, Для таких звезд, образующихся в результате взрыва, характерно резкое увеличение яркости вначале, обычно в течение нескольких дней яркость увеличивается в сотни тысяч раз, затем в течение нескольких месяцев звезда горит ярким светом, а потом постепенно гаснет, исчезая в конце концов с небосвода.

В 1573 г. Тихо выпускает свою первую книгу «О новой звезде», половина которой посвящена детальному описанию результатов точных и регулярных астрономических наблюдений. В этом смысле книга Браге была беспрецедентной — впервые ученому миру предлагалась работа, где неоспоримые научные выводы следовали из неоспоримых и тщательно зарегистрированных наблюдений. К этому стоит добавить, что данные Тихо и в действительности были столь точны, что уже в наше время с помощью его указаний радиотелескопом в Джодрелл Бэнк были обнаружены ныне невидимые остатки сверхновой 1572 г.

Книга Тихо Браге «О новой звезде» навсегда вписала его имя в историю науки и создала 26-летнему астроному широкую известность, но все же ему еще далеко в 1573 г. от всеобщего признания и уважения со стороны сильных мира сего. Тихо не оставляет мысль о возвращении в любимую им Германию. Это решение укрепляется, когда его женитьба на простой крестьянке вызвала враждебное отношение к нему со стороны родственников и друзей. И в 1575 г. Браге отправляется в Европу. Он пробыл за границей около года, посетив Германию, Италию и Швейцарию, и возвратился домой с намерением в дальнейшем обосноваться навсегда в Базеле. Трудно сказать, как сложилась бы дальнейшая судьба Тихо, если бы не его встреча в 1575 г. — и самом начале путешествия — с ландграфом Гессен-кассельским Вильгельмом IV.

Вильгельм был достаточно странной фигурой среди германских сюзеренов того времени, прежде всего потому, что он занятии астрономией предпочитал всем остальным делам, в том число и государственным. 19-летним юношей он передал управление страной отцу, чтобы иметь возможность отдаться целиком научным занятиям, и в 1561 г. построил в Касселе астрономическую обсерваторию. Естественно, что в отличие от датского монарха Вильгельм IV относился к занятиям астрономией с глубоким унижением и потому радушно принял Тихо в своем замке. Недели, которую провел Тихо в Касселе, было вполне достаточно, чтобы ландграф проникся к нему чувством восхищения и глубокой симпатии. Будучи по существу профессиональным астрономом — впоследствии Снеллиус издал в Лейдене его книгу «Наблюдения за небом и звездами» (1618), — он вполне оценил гений Тихо, и когда до него дошли слухи, что Тихо Браге намерен покинуть Данию и поселиться в Базеле, Вильгельм направил датскому королю Фредерику II специальное послание, в котором убеждал его сделать все возможное, чтобы удержать Тихо на родине, сослужив таким образом службу науке и самой Дании. Фредерик внял совету Вильгельма, в результате чего Тихо Браге получал в ленное владение остров Вен, а также необходимые средства для постройки на острове обсерватории и для ее содержания.

23 мая 1576 г. была подписана королевская дарственная, а спустя четыре года строительство главной обсерватории была закончено.

Вен представляет собой небольшой островок суши, площадью всего 8 кв. км, возвышающийся в проливе Зунд на полпути между Копенгагеном и Эльсинором. Центральная часть острова находится на высоте около 50 м над уровнем моря — именно здесь Тихо и построил свою обсерваторию Ураниборг (Небесный замок), которая стала лучшей астрономической обсерваторией того времени. Ураниборг был построен как самый настоящий замок — главное здание окружали массивные крепостные стены высотой более 5 м, составляющие в плане квадрат, вершины которого ориентированы по странам света. Стены замка ограничивали площадь немногим более 0,6 гектара, на которой был разбит замечательный парк с цветниками и садом, насчитывавшим более 300 видов различных деревьев. Главное здание Ураниборга также было квадратным, причем его стены были параллельны внешним стенам крепости — весь ансамбль был в высшей степени симметричным. Как можно судить по старинным гравюрам и картине, находящейся ныне в королевском дворце в Копенгагене, само здание отличалось чрезвычайной вычурностью — современному наблюдателю оно определенно должно представляться пряничным домиком, тем не менее размеры его были довольно внушительны — это было трехэтажное строение высотой с современный восьмиэтажный дом. Несмотря на фантастическую вычурность, здание было отлично спланировано и было самым лучшим образом приспособлено для обсерватории, в которой не только работают, но и живут. В частности, в нем функционировала система трубопроводов и насосов для снабжения здания водой.

Ураниборг представлял собственно несколько обсерваторий — на втором этаже их было две — северная и южная, несколько большая по величине. Они были оборудованы целым набором астрономических инструментов, величина которых, а следовательно, и точность составляли предмет гордости датского астронома — среди них были азимутальный полукруг, бронзовый секстант и азимутальный квадрант, параллактические линейки для определения азимута и многое другое. На примыкающих к обсерваториям галереях были специальные шаровые шарниры, на которые можно было установить инструмент таким образом, чтобы направить его в любую сторону.

В одном из помещений первого этажа находился наиболее знаменитый инструмент Тихо — гигантский настенный квадрант радиусом около двух метров. Инструмент помещался на стене, расположенной в плоскости меридиана, с его помощью можно было измерять высоту звезды в момент прохождения через меридиан с точностью до пяти секунд. Такая точность достигалась с помощью специальной градуировки, а также благодаря особому устройству визирования инструмента на звезду. Новшество градуировки состояло в том, что каждая минута дуги представляла собой не просто отрезок дуги, а прямоугольник с меньшей стороной, равной дуговой минуте. По диагонали прямоугольника располагались на равном расстоянии друг от друга 12 точек, с помощью которых и осуществлялось при визировании деление минутного интервала, а поскольку длина диагонали значительно превышала длину минутной дуги, такое деление оказывалось возможным осуществить.

Способ визирования звезды, изобретенный Тихо, напоминает по своему принципу устройство из мушки и прицела в обычном огнестрельном оружии. Роль мушки в данном случае выполнял небольшой цилиндр, расположенный горизонтально посредине квадратного «объектива» квадранта, а роль прицела — квадратная рамка с горизонтальным же прямоугольным экраном, ширина которого в точности равнялась диаметру цилиндра. Эта рамка служила «окуляром», и когда наблюдатель видел звезду в точности рассеченной пополам по горизонтали, это означало, что звезда визирована верно. Для работы на настенном квадранте необходимо было три человека: наблюдатель, помощник, который по знаку наблюдателя регистрировал показание прибора, и другой помощник, который одновременно фиксировал время. Для отсчета времени в помещении находилось двое часов, отмерявших его с точностью до секунды. Пара часов давала возможность сверять их друг с другом при необходимости. Вообще, Тихо большое внимание уделял тому, что мы сегодня называем поверкой инструментов. Он сравнивал показания различных инструментов и вводил необходимые поправки.