Астрономия (от греческих слов ἄστρον, светило, и νόμος, закон) — наука о небесных светилах. В обширном значении этого слова А. включает в себе исследование всего того, что можно знать о небесных светилах: солнце, луне, планетах, кометах, падающих звездах, неподвижных звездах, туманностях неба. Но в настоящее время обыкновенно в А. в собственном смысле включают только изучение законов движения небесных тел, между тем как вопросы, касающиеся строения или состава их, выделяются в особую область астрофизики (см. это сл.). Таким образом, А. можно определить как геометрию, кинематику неба. Эту обширную науку делят обыкновенно на следующие части: общею, или описательною А., иначе космографией, называют описание неба, отдельных светил, видимых на нем, и их движений. Сферическою А. называют совокупность геометрических дисциплин, относящихся к видимым положениям светил на небесной сфере, а именно теорию астрономических координат и кажущихся изменений видимых положений светил под влиянием прецессии, нутации и иных более мелких движений Земли или изменений ее орбиты, аберрации, параллакса, рефракции и др. явлений. Теоретическая А. переходит от видимых движений и положений к истинным, изучает теорию движений планет и комет по коническим сечениям около солнца и излагает методы определения орбит этих тел из наблюдений над ними, и наоборот, определения места их на небесной сфере по данным орбитам. Сюда же в последнее время относят и теорию движения двойных звезд и метеорных потоков. Физическая А. изучает механизм движений в солнечной системе в общем виде, она исследует силу взаимодействия между телами солнечной системы и почти исключительно рассматривает закон тяготения Ньютона и все следствия, которые из него вытекают относительно движения небесных тел по их орбитам, возмущения в этих орбитах, а также теорию вращения планет, приливов и отливов, движения атмосферы как целого и др. вопросы меньшей важности. Можно сказать с достаточною точностью, что сферическая А. есть геометрия неба, теоретическая А. — кинематика неба и физическая А. — механика неба. Все эти три отдела вместе взятые составляют части одной теоретической А. в обширном смысле этого слова в противоположность практической А., которая дает теорию инструментов для астрономических наблюдений, методологию наблюдений, теорию ошибок инструментов или наблюдений вообще. Сюда же включают изложение способов определения времени из астрономических наблюдений, а также способов определения геометрических координат точек земной поверхности. Последняя задача в применении специально к мореходному искусству выделяется часто в мореходную А., которая излагает специальные способы определения географического положения на море вместе с определением времени при помощи инструментов, которыми может пользоваться мореплаватель. Хронология составляет специальный отдел А., занимающийся составлением календаря и изучением древней хронологии на основании астрономических наблюдений древности.
Но все эти наблюдения, которые стали в настоящее время легко выполнимыми и до которых простому смертному нет никакого дела, так как они делаются за него специалистами, прежде делались каждым для себя. Прежде чем появились часы, которые непрерывно показывают время, каждый человек должен был сам определять время, как умел, когда ему это было нужно. Вместо того, чтобы узнавать о смене годов и времен года из календаря, человек должен был справляться с состоянием неба и уметь предугадывать по данному виду неба наступление интересующих его моментов. В путешествиях по ненаселенным странам или в море все члены экспедиции должны были помогать определять направление, которого следует держаться, оценивать длину пройденного пути и т. п. Не было специалистов, которые избавляют большинство от всякого рода астрономических наблюдений, каждый был своим собственным астрономом. Эта потребность привела в раннем детстве всех народов к изучению движений небес. светил. Если А. стала одною из первых наук о времени, то это должно приписывать скорее практической пользе, сопряженной с первыми астрономическими наблюдениями, а не интересу, возбужденному созерцанием звездного неба.
История астрономии. Во все времена и у всех народов А., как и всякая наука, была тесно связана с состоянием общего развития человечества. Ее гипотезы и теории носят на себе отпечаток того времени, в котором они появляются, на них видно общее миросозерцание эпохи и народа, в котором они рождаются. А. прогрессирует или терпит застой вместе с обществом в обширном смысле этого слова. Она связана даже, в особенности вначале, с практическою жизнью народов. Таким образом, отражая в себе историю развития человечества, история А. есть часть истории цивилизации, или умственной эволюции человечества вообще. Вместе с тем и время появления каждой науки определяется общим историческим течением развития человеческого интеллекта. Простые истины, лежащие в основе математических понятий, приводят к раннему развитию математических наук. Простая и видимая гармония небесных движений вместе с практическою потребностью в знании их эмпирических законов приводят уже в глубочайшей древности к некоторым астрономическим обобщениям. Более сложные явления, составляющие предмет биологических наук, откладывают развитие этой отрасли человеческого знания на тысячелетия после того, как математика уже достигла высокой степени совершенства. Научная психология и социальные науки только теперь выступают на свет. Чрезвычайная сложность явлений, подлежащих исследованию метеорологии, заставляет до сих пор большинство даже цивилизованных народов видеть в метеорологических явлениях проявление случая, не поддающегося научному исследованию, и метеорология едва только начинает становиться действительною наукою со второй половины настоящего столетия.
В детстве всякого народа А. занимает в ежедневной жизни каждого отдельного человека гораздо большее место, чем в жизни цивилизованных наций; цивилизованный горожанин не может себе представить, как необходимо первобытному человеку постоянное наблюдение неба. Мы постоянно окружены множеством точных часов, за ходом которых постоянно наблюдают меридианные инструменты обсерваторий, о которых большинство пользующихся часами не имеет никакого понятия. Наши недели, месяцы и года заранее устанавливаются календарем без всякого содействия с нашей стороны. Восход и заход солнца и луны, фазы луны, затмения или какие бы то ни было другие явления, происходящие на небе, заранее указываются в календарях, которыми может пользоваться всякий, и все движение светил кажется настолько простым, что им и не интересуются. Корабли движутся по морю и прибывают по назначению после дней, недель или месяцев пути в океане благодаря наблюдениям над звездами, которые делаются так быстро и незаметно, что публика обыкновенно о них ничего не узнает.
Одна из первых потребностей человека, приводящих к астрономическим наблюдениям, есть потребность в определении времени и измерении промежутков времени. Точное измерение стало возможным только со времени изобретения некоторых инструментов. Вначале время определяется, конечно, только грубо, приблизительно. Днем довольно точно можно связать время с положением солнца на небе, в особенности с высотой солнца над горизонтом. Ночью требуется внимательное наблюдение звезд. При облачной погоде и это средство недостаточно. Число частей, на которые делились сутки, или отдельно ночь и день зависело от степени развития данного народа и увеличивалось постепенно с развитием человечества. Большая часть народов Нового Света делила сутки только на 4 части, соответствующие восходу солнца, высшей точке дневного пути его, заходу солнца и, наконец, середине ночи. Индейцы мака на перешейке Фука и в настоящее время делят сутки на 5 частей: восход солнца, полдень, заход солнца, вечер и середина ночи. Несмотря на сравнительно высокую степень культуры, инки довольствовались также довольно грубым разделением времени, они различали: рассвет, восход солнца, утро, день, заход солнца и ночь, в которой также указывался один определенный момент. Но майаны в Юкатане делили уже день на 10 частей: полночь, до рассвета, начало рассвета, рассвет, восход солнца, день, полдень, пополудни, заход солнца, вечер. По свидетельству путешественника Горребоу, описавшего Исландию в середине прошлого столетия, исландцы делили день также на 10 частей, причем каждая часть называлась описательно, напр.: полудень, полный день и т. д. Современные арабы различают также только восход и заход солнца, подъем и опускание его, сумерки, ночь, первый крик петуха и рассвет. Однако у некоторых нецивилизованных народов можно найти сравнительно точное разделение дня, как, напр., у туземцев островов Товарищества, которые во времена Кука имели разделение дня на 18 частей, длина которых была однако неодинакова; наиболее короткие промежутки времени соответствовали утру и вечеру, наиболее длинные — полуночи и полудню.
Дошедшие до нас памятники письменности древних цивилизаций дают указания о способах деления времени у евреев, греков, римлян в глубокой древности. В книге Бытия часы не упоминаются, а говорится только о состоянии дня. То же можно сказать о поэмах Гомера и Гесиода. Даже у Платона и Ксенофонта мы еще не встречаем слова «час». Первое упоминание этого слова встречается у Менандра в IV веке до Р. Х., где вместе с часом встречается и «полчаса». Это время можно считать, таким образом, началом действительного измерения времени вместо приблизительной оценки его. Всякий знает, что и до сих пор большая часть человечества пользуется для означения времени более или менее неопределенными выражениями, вроде «утром», «около полудня», «в обеденное время» и т. д. Греки имели множество выражений подобного рода. Из римских выражений приведем напр.: ante lucem — до света, ad lucem — при приближении дня, albente coelo — вначале рассвета, cum luci simul — с восходом солнца, prima lux — в начале дня, multo adhuc die — когда еще было совсем светло, sub lumine prima — когда начинали зажигать факелы.
Народы, живущие в полярных странах, испытывали в данном случае особое затруднение, неизвестное в более южных странах. В самом деле, летом там в течение некоторого промежутка времени солнце совсем не заходит и высота его весьма мало изменяется, а зимой в течение такого же промежутка времени солнце совсем не восходит и ночь не прекращается. Оказывается, что эскимосы, которые были, таким образом, лишены естественных показателей времени и не имели искусственных, пользовались наблюдениями над приливами и отливами моря для оценки времени и таким образом даже открыли зависимость, существующую между этими явлениями и луною. В то же время наблюдения над положением некоторых созвездий, в особенности Большой Медведицы, отчасти заменяли в отсутствие солнца это светило и давали возможность отличать полдень от полуночи в течение непрерывной ночи или непрерывного дня.
Луна, гораздо менее удобная для измерения времени, представляла зато добавочный интерес по изменению своих фаз, наблюдение которых гораздо проще, чем наблюдение положений звезд или даже солнца. Цикл лунных фаз совершается в течение достаточно краткого промежутка времени, который было легко разделить на части. Так, индейцы Северной Америки, назначая время свидания задолго вперед, определяют его наступлением полнолуния. Блеск полной луны представляет, в особенности в южных странах, столь прекрасное зрелище и в то же время луна настолько полезна первобытному человеку, что не удивительно, если полнолуние сопровождается у многих народов праздниками веселого характера, между тем как исчезновение луны во время новолуния вводит человека в уныние, когда он не знает вернется ли его светило и когда вернется. Празднества в день появления новой луны существуют и в настоящее время у многих народов на Востоке и в Африке. Такие же праздники существовали и в Америке, и в древнем классическом мире (см. Луна). Фазы и движения луны служили для измерения промежутков времени, охватывавших несколько дней, они привели к установлению месяца (самое название которого во многих языках и, между прочим, в русском, указывает на его происхождение) и недели. Более трудно было наблюсти продолжительность года солнечного периода, тем более что продолжительность года несоизмерима с продолжительностью лунного периода и деление на лунные месяцы не применимо к солнечному году.
Изменение длины тени в полдень давало довольно простой метод определения времени в солнечном периоде. Измерение этой длины приобрело даже в древности вполне научный характер. Вначале, конечно, наблюдение длины тени было весьма неточно. Вместо длины некоторые наблюдали также направление тени в определенный момент времени, напр. в момент восхода или захода солнца. Так, в санскритских книгах указывается, что для того, чтоб определить продолжительность года, следует в какой-нибудь день заметить при восходе или заходе солнца направление тени и ждать, чтобы тень снова вернулась к тому же направлению. В Египте и странах, имевших с ним сношения, установился довольно точный способ определения времени года посредством гелиакического (см. это сл.) восхода или захода какой-нибудь определенной звезды. Сириус служил преимущественно для этой цели. Эвдокс, у греков, пишет, что через 1461 день, возвращаясь в четвертый раз, гелиакический восход Сириуса повторяется при вполне тождественных условиях, так что продолжительность года равняется 365 дням. В Египте годичный период весьма естественно проявляется в явлениях природы, однако продолжительность года долгое время считалась равною 365 дням. Зато это было найдено уже в глубокой древности. Сначала год считался равным 360 дням, но несомненно, что уже в 3104 г. до Р. Х. было известно, что в году содержится 365 дней. Из других стран нам весьма мало известно относительно летосчисления в столь глубокой древности. Известно, что в Месопотамии уже весьма давно год принимался равным 365¼ дням. Китайцы относят установление такого года ко времени Яо, т. е. к XXIV веку до Р. Х. В Персии до средних веков сохранилось деление года ровно на 365 дней. В Индии, гелиакический период Риг-Веда, записанный в XII веке до Р. Х., но происходящий, по всей вероятности, из XVIII-го или даже ХХ-го века, содержит 366 дней, так как в нем каждый год имеет 360 дней и после каждых 5 лет прибавляется 30 дней. В Америке мы находим почти такое же определение продолжительности года, как и в Старом Свете. В Чили в году считалось 366 дней. В Перу, по-видимому, за три столетия до покорения европейцами, был введен год в 365¼ дней. В Мексике точный календарь свидетельствует о сравнительно высокой степени точности астрономических наблюдений, но нет возможности указать время введения этого календаря. На севере более дикие народы не определяли вовсе продолжительности года, хотя замечали изменение длины тени в разные времена года. С другой стороны для народов, живущих вблизи экватора, где годичный период имеет гораздо меньшее значение, чем для жителей умеренного климата, определение продолжительности года не представляет насущной потребности. Таитяне не имели слова для означения понятия «год». Они знали об изменении вида звездного неба, но это составляло для них не более, как любопытное зрелище. Они замечали эпоху северного солнцестояния, во время которого дни их были несколько короче, но эпоха южного солнцестояния не обращала на себя их внимания. Такое же преимущество отдавалось северному солнцестоянию перед южным жителями Перу.
Вид звездного неба мог служить, подобно смене времен года, для определения продолжительности годового периода. Звездное небо изучалось в глубочайшей древности всеми народами. Время установления созвездий, которыми мы пользуемся до сих пор, теряется во мраке времен. Полярная звезда, столь полезная для ориентировки в пути, должна была уже рано обратить на себя внимание наблюдателей вследствие своей неподвижности. Ирокезы руководствовались для определения направлений положением звезды, «которая не ходит». Когда в XV веке первые европейские мореплаватели ознакомились с туземцами Зеленого мыса, они заметили, что при странствованиях внутри материка они руководствовались ветрами, птицами и звездами. Во времена Плиния путешественники, отправлявшиеся из Карфагена внутрь Африки, для определения направления пути руководствовались в пустыне звездами. Наибольшее значение звезды имели в смысле указания направления для мореплавателей. Финикияне обращали внимание на положения созвездия Малой Медведицы, между тем как большинство народов их окружавших довольствовались грубым приближением, которое давалось наблюдением положения Большой Медведицы. Орион служил нередко древним мореплавателям для наблюдения вращения небесной сферы. Еще в средние века арабы наблюдали Канопус (α Navis) для определения точки Ю. Норманны, не менее финикиян нуждавшиеся в знании неба для руководства в морских походах, по-видимому, обладали некоторыми познаниями в этой области, хотя об объеме этих познаний нам почти ничего не известно. В числе особенностей норманнских князей, упоминаемых в их преданиях, мы узнаем, что они умели играть в шахматы, кататься на коньках, плавать, сочинять стихи, знали звездное небо и названия звезд. Звездное небо представлялось, насколько о том можно судить из памятников, весьма близким. Гомер говорит, что высокие сосны горы Ида выходят за пределы атмосферы в область эфира, через которую звук оружия героев доходит до неба. Для большинства народов древности звездное небо представляется в виде твердого шара или полушара, опрокинутого на землю. Эврипид называет его «крышкой, покрывающей творение божественного работника». Анаксимен рассматривал звезды как гвозди, воткнутые в свод небес. Эмпедокл считал звезды прикрепленными к хрустальной сфере, какою он считал небо. Под небесным сводом расстилалась плоская земля, в центре которой каждый народ полагал свою собственную страну. Китай до сих пор называется «Царством середины», Индия называлась «Мидгиама», или место центра. Такое же значение имеют названия Midheim у скандинавов, Mittigart — у древних германцев, Meadhon — в Ирландии. Инки показывали центр земли в храме Купко, название которого значит «пуп». Такое же название носил храм Аполлона в Дельфах (ὄμφαλος) и Иерусалим у христиан. Китайцы полагают пуп земли в городе Хотан (см. Земля). Из планет только Венера известна издавна. Отсутствие методического обозрения неба долгое время заставляло смешивать планеты с неподвижными звездами. Уран, видимый простым глазом, был открыт только в конце XVIII века. Не удивительно, что во времена Гомера другие планеты, кроме Венеры, еще не были известны как таковые. Уже в самом начале мы встречаем, что утренняя и вечерняя звезда, каковою бывает Венера, считаются одною и тою же звездой. Vesper и Lucifer считаются одним и тем же светилом. Гомер и Гесиод упоминают об этой планете. Она упоминается в древнееврейских книгах, где Венера является олицетворением утра в книге Иова в XV-м веке до Р. Х. и названа «солнцем утра» в VIII-м веке, в одном стихе Исайи. Наблюдения над Венерой находятся в клинообразных надписях Халдеи. Одна из таких надписей восходит до VIII века до Р. Х. Арийцы распознали Венеру сравнительно поздно. По крайней мере, законы Ману не упоминают вовсе о планетах. Названия планет у арийцев происходят очевидно из Индии.
В Новом Свете, в Перу, Венера была известна под именем «Часка», т. е. волосатая, по-видимому, вследствие кажущейся лучистости этой планеты. Она остается постоянно вблизи солнца, как красивейшая звезда, с которою солнце не хочет расставаться. Мексиканцы знали Венеру под на званием citlapuli-veyestlalin, что значит Утренняя звезда, и tlaviscalpan-leaitli, т. е. бог утра и вечера. В языке майя, о разделении дня которых было сказано выше, имеется особое название для Венеры. Такое же знакомство с Венерой и с одною только Венерой из всех планет мы находим у индейцев пауни, у ирокезов, в Бразилии, у племени топинамбу. Уже в XX, а может быть, даже в XXIII веке до Р. Х. аккадийцы делили видимый путь солнца на 12 частей, додекатеморий, которые впоследствии послужили для наблюдения гелиакических восходов звезд. Халдейцы наблюдали восход и заход звезд, которые бывают часть года постоянно ниже горизонта, для определения наступления определенных моментов года. У Гесиода много раз упоминается о гелиакических восходах, подробное изложение теории которых находим у Секста Эмпирика. Служа для определения времени года, восход или заход определенной звезды мог служить также и для оценки часа ночи. Весьма замечательную систему измерения времени мы находим в египетском календаре, написанном на потолке одной царской гробницы XIII-го века, в которой дается через промежутки в 15 дней для всего года — восход звезд и созвездий в течение ночи, причем звезды весьма искусно выбраны, так что дают для каждой ночи 13 определенных моментов, т. е. 12 промежутков, которые, однако, не могли быть равны, так как звезды, которыми могли пользоваться для наблюдений, не находились на равных расстояниях часовых углов одна от другой. В Китае, как и в Индии и в Халдее, вместо восхода звезд наблюдали их кульминацию, и мы видим уже в XXII-м веке, что для определения времени они пользуются семью блестящими звездами Большой Медведицы и двумя звездами из созвездия «Вышивальщицы», т. е. α и β Lyrae. Такое же наблюдение кульминаций указывается Гиппархом, который дает список звезд для каждого часа ночи. Мы уже видели, что Венера была известна большинству древних народов как планета. На островах Таити, кроме того, был известен Марс, и некоторые таитяне знали Юпитера и Сатурна. Уже в глубочайшей древности, когда арийцы переселились в Индию, они встретили там дравидийские племена, которые следили за Марсом и Юпитером. В Египте все планеты древности (Меркурий, Венера и Сатурн) уже названы в календаре гробницы Рамзеса XIII века. Все эти планеты упоминаются в Греции впервые в связи с Пифагором. Индусы и китайцы также независимо открыли все планеты, причем первое наблюдение положения Марса в созвездии Скорпиона относится к XVI веку. Может быть, кроме этих народов, одни персы самостоятельно открыли планеты, ибо едва ли можно сомневаться, что галлы, скандинавы и другие европейские народы заимствовали свои знания о небесных светилах от более цивилизованных народов Юга. Почти везде мы видим, что, подобно солнцу и луне, планетам приписывается божественность, во многих местах им поклоняются и вскоре они начинают играть важную роль в астрологии (см. это сл., а также Астролатрию).
Первые изображения небесной сферы относятся приблизительно к IV веку до Р. Х. Птоломей упоминает о сфере, начерченной Гиппархом, но эта сфера погибла в Александрийской библиотеке. Первое сохранившееся изображение неба есть, по всей вероятности, то, которое имеется на некоторых фигурах, представляющих Атласа, поддерживающего небо, на котором нанесены некоторые звезды. В Неаполитанском музее хранится фигура Геркулеса Фарнезийского, держащего на плечах большой мраморный шар, на котором можно различить главнейшие созвездия. Фигура эта относится к концу IV века до Р. Х. Сходные сферы хранятся в музее Арольсена и в Ватикане. Последняя относится, по-видимому, к I-му веку до Р. Х. Изображения зодиака находятся на многих памятниках каменного века, напр. в Китае, — у арийских народов, в Новом Свете. Первые наблюдения, заслуживающие названия таковых, были делаемы в Китае. Мы видим в Шу-Кинге, что во время Яо, т. е. в XXIV веке до Р. Х., существовали астрономы, которые были обязаны наблюдать за временем наступления равноденствий и солнцестояний. Для этих наблюдений употреблялся гномон с острым наконечником, который давал довольно смутную тень. До нас сохранилось измерение, произведенное Чеу-кунгом в XII веке до Р. Х. в городе Ло-янг, на Ю. Желтой реки. Лаплас мог воспользоваться в своих изысканиях наблюдениями, произведенными в Китае в 49 г. до Р. Х. и в 173, 461, 629 и 1279 г. по Р. Х., из которых он вывел заключение об уменьшении наклонности эклиптики. Один стих Лукана указывает на то, что в Сиене (ныне Ассуан) в день летнего солнцестояния предметы не отбрасывают тени. В то же время солнце можно видеть в колодце по отражению. Между тем, уже с середины Х века до Р. Х. вследствие уменьшения наклонности эклиптики солнце уже не появлялось более в зените этой местности. Древнейшее наблюдение в Греции относится к гораздо более позднему времени, а именно к 431 г. до Р. Х. По-видимому, впервые было сделано Метоном и Эвктемоном определение момента летнего солнцестояния, которым впоследствии пользовались Гиппарх и Птоломей. В Перу, по-видимому, незадолго до появления европейцев, были воздвигнуты башни, обсерватории, в которых наблюдалось посредством остроумного расположения столбов, из-за которых появлялось солнце, время наступления солнцестояния. Инки наблюдали посредством вертикального столба момент, когда солнце оказывалось в зените, раз в году. День этот считался большим праздником, и жрецы должны были производить постоянные наблюдения, чтобы заранее предсказать его наступление. Древнейшие записи астрономических явлений касаются затмений и находятся у китайцев. Одна такая запись восходит к 2136 г. до Р. Х. Более 600 записей затмений находятся в китайских анналах. Вавилоняне и ассирияне также обладали длинными перечнями древних затмений. О древности их можно судить по цитате Диогена Лаэртского, который говорит, что во времена Александра Македонского египтяне имели список 832 затмений луны и 373 затмений солнца. Числа эти достоверны, ибо, как легко убедиться посредством вычисления, таково должно быть действительное отношение между числом тех и других затмений для одной и той же местности в течение достаточно долгого промежутка времени. Это вычисление показывает, кроме того, что начало записей должно относиться к 1600 г. до Р. Х. (см. подробнее в статье Затмения). С VII-го века до Р. Х. в энциклопедии Ма-туан-лин мы находим записи появления комет и падающих звезд. Там же даны наблюдения 45 случаев солнечных пятен, видимых простым глазом. Последние наблюдения относятся к промежутку времени от 305 до 1205 г. по Р. Х. Из новых звезд китайские летописи упоминают о звездах, появившихся в 133 г. до Р. Х., и, может быть, о звезде в 2240 г. до Р. Х. Первая оккультация, наблюденная китайцами, записана под 68 г. до Р. Х., а именно оккультация Марса Луною. Оккультацию звезды α Virginis наблюдали уже в 282 г. до Р. Х.
В Америке первые наблюдения относятся к весьма позднему времени, а именно незадолго до появления европейцев. Инка Гуяна-Капак видел пятно на солнце в 1525 г. (т. е. раньше открытия солнечных пятен европейцами). Существовали некоторые воспоминания о кометах, а также о падающих звездах. И те, и другие рассматривались здесь, как и в Старом свете, как предвестники несчастий. У ацтеков, как видно из рукописи, хранящейся в Национальной библиотеке в Париже, записаны затмения с 1476 г. и под 1509 г. упоминается о зодиакальном свете. Астрономические записи велись там еще некоторое время под испанским владычеством. Настоящие астрономические наблюдения, т. е. первые сколько-нибудь точные измерения положений небесных светил, мы находим опять-таки у китайцев, причем их древние инструменты отличаются от наших не по принципу, а только меньшею точностью. Так, напр., уже в XXIII веке до Р. Х., по свидетельству книги Конфуция, китайцы употребляли зрительную трубу (без стекол, конечно), которая направлялась, напр., на планету и наклон которой к горизонту измерялся для определения склонения планеты. Такою же трубой, укрепленной на вершине гномона, пользовались и индусы в своих наблюдениях. Когда труба была направлена на требуемое светило, ее направление определялось затем посредством веревки, которая прокладывалась в трубе и продолжалась до пересечения с землею, где легко было измерить угол ее с горизонтом. Секст Эмпирик и Макробий описывают, каким образом первые астрономы достигли разделения зодиака на 12 равных частей. Измерив количество воды, вытекающей из сосуда с малым отверстием в течение суток, и разделив это количество на 12 равных частей, они заставляли вытекать каждую двенадцатую часть отдельно и замечали появление звезд по истечении этой части. Свидетельство названных авторов подтверждается текстом папирусов Лувра. Со времени Гиппарха, когда некоторые сведения по сферической тригонометрии позволяли находить зависимость между различными дугами на небесной сфере, астрономические наблюдения и их вычисления вступают уже на тот путь, которому они следуют до настоящего времени. Первый греческий философ, занимавшийся А., о котором мы имеем исторические свидетельства, Фалес Милетский, родился около 640 г. до Р. Х., основатель т. н. ионийской школы философов. Его астрономические теории уже показывают довольно высокий уровень познаний и большое остроумие исследователя, хотя в них мы встречаем и немало ошибочного. Нам известно, что он утверждал, что звезды состоят из огня, что луна получает свой свет от солнца и бывает невидима во время соединений, так как исчезает в лучах солнца; он учил, что Земля имеет вид шара и находится в центре мира. Землю и небесную сферу он делил на пять поясов — экватором, тропиками и полярными кругами. Он наблюдал затмения и, если верить свидетельству Геродота, предсказал затмение, положившее конец войне мидян и лидийцев, хотя, по-видимому, в этом предсказании не был указан день затмения, а только год появления его. Каллимах сообщает, что он, кроме того, определил положение звезд Малой Медведицы, хотя, по всей вероятности, он только указал на значение, которое это созвездие может иметь для мореплавателя и которым уже в то время пользовались финикийцы в своих плаваниях.
Ученик Фалеса Анаксимандр, по свидетельству Плутарха, считал землю за тело цилиндрической формы. По мнению этого философа, Солнце равно по величине с Землею. Ему же приписывается устройство в Лакедемоне гномона для наблюдений солнцестояний и равноденствий. Наконец, по-видимому, он же первый стал чертить географические карты. Устройство солнечных часов приписывается, как Анаксимандру, так и последователю его Анаксимену, который придерживался тех же взглядов относительно строения Вселенной, как и его предшественники. Ученик и последователь его Анаксагор, по свидетельству Плутарха, имел весьма ложные понятия о Вселенной. Он считал небесный свод состоящим из камней, которые не падают на землю вследствие быстроты своего вращательного движения. Солнце, по мнению его, есть большой, величиною в Пелопоннес, раскаленный камень, которому плотная атмосфера Земли мешает подвигаться дальше тропиков. Весьма возможно, что эти взгляды и не принадлежали Анаксагору, который был изгнан из отечества за то, что приписывал естественным силам то, что, по мнению толпы, было делом богов. Но во всяком случае ионийская шкода уже не внесла ничего нового в А., а на место ее выступает школа пифагорейцев. Рассказывают, что Пифагор узнал в Египте о наклонности эклиптики, о тождественности утренней и вечерней звезды и о других фактах. Но сам Пифагор заслуживает особенного внимания, так как он, вероятно, первый учил, что Земля движется в пространстве около Солнца, как и другие планеты, хотя публично утверждал, что Земля находится в центре мира. Увлекаясь теориею мировых чисел и мировой гармонии, он искал в расстояниях планет указаний на гармонию небесных светил и элементы, из коих составлена вселенная с пятью правильными геометрическими телами. Система Пифагора была впоследствии вновь открыта и доказана Коперником, а аналогии с правильными телами еще увлекали Кеплера. Так как сам Пифагор не оставил никаких сочинений, то нельзя утверждать, что все то, что приписывается ему, не было отчасти делом его ближайших учеников, из которых некоторые продолжали начатое Пифагором исследование вселенной. Филолай Кротонский, напр., утверждал, что Солнце есть стеклянный диск, отражающий на землю свет мира. Он считал продолжительность лунного месяца равною 29½ дням, лунного года 354 дням и солнечного года 365½ дням. Никет Сиракузский, по-видимому, первый публично защищал Пифагорову систему мира. Ссылаясь на Теофраста, Цицерон утверждает, что он приписывал кажущееся вращение небесного свода вращению земли около оси, но вероятнее, что это было впервые высказано Гераклитом Понтийским и Экфантом, учеником Пифагора.
Большею славою, как астроном, пользовался Эвдокс Книдский. По мнению Плиния, он ввел в употребление в Греции разделение года на 365½ дней. Архимед сообщает, что он считал диаметр солнца в 9 раз большим диаметра Луны, что уже отчасти показывает, что он умел видеть дальше того, что дается непосредственно внешними чувствами. До нас сохранились три его труда, а именно «О периоде или окружности земли», «Феномены» и «Зеркало». Его обсерватория еще существовала в Книде во времена Страбона. Он презирал халдейские предсказания и строго разграничивал область астрологии от А. По-видимому, он первый дал механическое объяснение движения планет. А именно он утверждал, что планеты занимают каждая отдельную часть неба и что их пути определяются комбинациею движений нескольких сфер. Солнце и луна имели по три сферы. Одна из них вращается около оси, полюсы которой совпадают с земными полюсами, другая вращается около полюсов эклиптики в противоположном направлении, что производит годичный период одного и месячный период другого светила, наконец, третья вращается в направлении, перпендикулярном к первой, и производит изменение в склонении светил. Каждая из планет имеет еще четвертую сферу, которая объясняет стояния и обратное движение планет. По мере открытия новых неравенств в движениях светил приходилось прибавлять новые сферы, и система эта, весьма сходная с системою эпициклов Птоломея, вскоре привела к весьма запутанному сплетению воображаемых сфер.
Хотя едва ли можно назвать Платона астрономом, однако успехи А. отчасти зависели от света, пролитого им на разные вопросы в науке. Он, по-видимому, имел верное представление о причине затмений, он говорил, что небесные тела имели стремление двигаться по прямым линиям, но тяжесть заставляет их отклоняться и описывать криволинейные пути, причем он считал эти пути круговыми и движения равномерными. Геометрия усердно изучалась в школе Платона, так что этой школе А. обязана некоторыми своими открытиями и теориями.
Аристотель написал трактат по А., в котором он сообщает о некоторых своих собственных наблюдениях, напр. об оккультации Марса Луною и одной звезды в созвездии Близнецов Юпитером. Так как такие явления довольно редки, то мы имеем право заключить, что он следил за состоянием неба. В это время в Греции уже существовало немалое число астрономов, которые подготовляли имевшее совершиться преобразование науки, которое было сделано Гиппархом. О Геликоне Кизикском сообщают, что он предсказал одно затмение, которое и произошло, как сообщает Плутарх, в назначенное время. Кроме Фалеса и Геликона, в истории упоминается еще только один астроном, которому удалось предсказать появление затмения, а именно Эвдем. Он написал, между прочим, историю А., от которой до нас дошло, однако, только несколько строк в «Bibliotheca Graeca» Фабрициуса. Здесь упоминается, что оси экватора и эклиптики наклонены одна к другой под углом, равным углу пятиугольника, т. е. 24°. Это первое упоминание об измерении этого угла, которое мы находим у греков. Оно дано в круглых числах и, конечно, может быть ошибочное на четверть градуса.
Калипп ввел новый цикл, состоящий из 4-х циклов Метона, введенных в 433 г. до Р. Х. Он же составил коллекцию наблюдений гелиакических восходов планет. Теофраст написал сочинение по истории А. По мнению этого ученого, Млечный Путь происходит от неполного скрепления двух полушарий неба, вследствие чего свет из-за них проникает к нам. Автолик Питанский написал два сочинения, сохранившиеся до нас: «О подвижной сфере» и «О заходе звезд». Питеас Марсельский, живший около времени Александра Македонского, определял длину тени в момент равноденствия в различных странах посредством гномона. Наблюдения эти, однако, не отличались особенною точностью, как можно судить из того, что он нашел длину тени одинаковою в Марсели и в Византии, хотя разность широт этих городов составляет 2¼°. Наблюдение это, однако, интересно, как подтверждение уменьшения наклонности эклиптики и как древнейшее измерение длины тени (после китайского). Питеас много путешествовал для своих астрономических и геодезических наблюдений и достигал даже Исландии. Его описания считались древними географами вымышленными сказками (Страбон и Полибий), но верность многих из них подтверждена новейшими наблюдениями. Он же первый указал на связь климата и различной длины дня и ночи. Первые астрономы Александрийской школы — Аристилл и Тимохарис, жившие около 300 г. до Р. Х., определяли относительное положение звезд зодиака, не довольствуясь одним перечислением времени восхода и захода их. Их наблюдения послужили Гиппарху при открытии предварения равноденствий и служили основанием теории, которую впоследствии дал для этого явления Птоломей. Аристарх Самосский написал трактат «О величине и расстоянии солнца и луны», сохранившийся до нас, в котором он описывает придуманный им остроумный способ для определения отношения расстояний солнца и луны. В тот момент, когда наблюдается дихотомия лунного диска, т. е., когда для наблюдателя, находящегося на земле, ровно половина лунного диска кажется освещенной и линия отдела света от тени есть прямая, можно доказать геометрическим рассуждением, что угол между прямыми, исходящими из центра луны к наблюдателю и к солнцу, есть прямой. Измеряя в этот момент угол между лучами зрения от наблюдателя к солнцу и луне, можно из прямоугольного треугольника, составленного перечисленными прямыми, вычислить отношение длин сторон его, которое равно отношению синусов углов. По измерениям Аристарха оказалось, что этот угол равен 87°. На самом деле он равен 87° 60′. При такой большой величине угла малая ошибка в угле приводит к большой ошибке в отношении сторон. Аристарх получил из своих вычислений тот результат, что расстояние солнца в 18—19 раз больше расстояния луны. Другое тонкое наблюдение, сделанное Аристархом, состоит в измерении солнечного диаметра. Архимед сообщает, что он нашел для этого диаметра величину, равную 720 части окружности круга, т. е. ½°, что уже весьма близко к истине, несмотря на трудность измерения. Он придерживался воззрений Пифагора относительно движения Земли и, по-видимому, имел более верные понятия, чем большинство астрономов его времени, об обширности вселенной. Преемник Аристарха Эратосфен Киренский был приглашен библиотекарем в Александрию Птоломеем Эвергетом; ему приписывают изобретение армиллярной сферы (см. это сл.). Посредством этого инструмента он измерил расстояние между тропиками и нашел, что оно относится к окружности как 11 к 83, что дает в нашем счислении для наклонности эклиптики 23° 51′. Это весьма важное наблюдение, также подтверждающее уменьшение наклонности эклиптики, требуемое теориею. Он же первый пытался научными приемами измерить величину Земли. Заметив (каким образом неизвестно), что Сиена и Александрия находятся почти точно на одном и том же меридиане, он решил измерить дугу небесной сферы, соответствующую разности широт этих двух городов, и в то же время измерить линейное расстояние их по Земле. Сиена находилась, по мнению Эратосфена, точно под тропиком, так как в день летнего солнцестояния гномон не давал тени и солнце можно было наблюдать в глубоком колодце.
В день солнцестояния в Александрии Эратосфен нашел зенитальное расстояние солнца равным 7° 12′ (50-й части окружности). Землемеры Александра и Птоломея нашли уже раньше, что расстояние между Александриею и Сиеной составляет 5000 стадий. Отсюда Эратосфен заключил, что окружность Земли составляет 250000 стадий. К сожалению, нам не известна точная величина стадии, и мы не имеем возможности определить степень точности этого измерения. В это время А. обогащается открытиями некоторых знаменитых геометров Александрийской школы. Эвклид, автор знаменитой геометрии, жил в царствование первого Птоломея. Он написал книгу о сфере, которая, вероятно, служила образцом для позднейших сочинений о той же материи и в которой впервые трактуется геометрически о различных явлениях, представляемых наклонною сферою. Конон Самосский, друг Архимеда, собрал коллекцию египетских наблюдений затмений. Архимед также содействовал успехам А. Его знаменитый планетарий, изображавший движения солнца, луны, планет и звездного неба, нередко воспевался поэтами древности. Аполлоний из Перга решил посредством системы эпициклов и деферентов трудную задачу о стояниях и обратных движениях планет. Ему принадлежит установление связи между геометриею и А., которая оказала столь большое влияние на дальнейшие успехи нашей науки.
А., состоявшая до сих пор из собрания сведений о разных отдельных, не связанных между собою фактах, приобрела совершенно новый облик после обработки ее Гиппархом, который был, может быть, величайшим из философов-неметафизиков древности. Он родился в Никее, в Вифинии, и наблюдал на Родосе. Флемстид и Кассини, вероятно, введенные в заблуждение каким-нибудь неясным местом Птоломея, сообщили, что Гиппарх производил свои наблюдения в Александрии, и это мнение получило всеобщее распространение в истории А. Деламбр, исследовавший подробно этот вопрос, полагает, что нет никакого основания утверждать, что Гиппарх был когда бы то ни было в Александрии. Птоломей, сообщающий о наблюдениях Гиппарха, считает, что Родос и Александрия находятся на одном и том же меридиане, и потому не считает нужным упоминать о месте наблюдения. Прежде всего Гиппарх поверил наблюдения Эратосфена относительно наклонности эклиптики, затем он старался определить длину тропического года. Сравнивая свои собственные наблюдения над временем наступления солнцестояния с наблюдениями Аристарха, сделанными 140 лет перед тем, он нашел, что длина тропического года составляет 365 дней 5 часов 49 мин., что всего на 12 секунд больше истины. Тщательным наблюдением солнцестояний и равноденствий он убедился, что эти моменты не делят год на четыре равные части, так как солнце переходит от весеннего равноденствия к летнему солнцестоянию в 94½ дня, между тем как оно переходит в 92½ дня от осеннего равноденствия к зимнему солнцестоянию, так что солнце остается 187 дней между экватором и северным полюсом и только 178 дней между экватором и южным полюсом. Это указывало на эксцентричность солнечной орбиты. Гиппарх объяснял это тем, что Земля находится не точно в центре круга, описываемого солнцем, а отсюда следовало и что расстояние солнца от Земли изменяется, а также должна казаться непостоянною скорость перемещения солнца по эклиптике. На основании этих наблюдений и теоретических изысканий он составил первые таблицы солнца и объяснил также неравенство дней в разные времена года, происходящее помимо перемещения солнца по эклиптике, от т. наз. уравнения времени. Столь же успешны были и изыскания Гиппарха относительно движения луны. Сравнивая наблюдения над затмениями, сохранившиеся от халдеев, он определил время обращения луны относительно звезд, относительно солнца, узлов лунной орбиты и линии апсид ее. Эти определения имеют весьма важное значение для теоретической А., так как доказывают существование ускорения среднего движения Луны и тем дают весьма тонкое подтверждение теории тяготения Ньютона, из которой оно выводится априорным путем. И в самом деле, в новейшее время Галлей доказал существование такого ускорения, именно сравнением наблюдений Гиппарха с позднейшими наблюдениями арабских астрономов и новейшими изысканиями. Гиппарху также удалось измерить эксцентриситет лунной орбиты и определить наклонность ее пути к эклиптике, причем, как можно убедиться из сравнения с современными изысканиями, его результаты точны до нескольких минут дуги. Он провидел существование неравенства Луны, называемого эвекцией, и уже подготовил материал для определения его, но не успел докончить этой работы, которая была сделана Птоломеем. Наконец, он же определил параллакс Луны, сравнивая его с параллаксом Солнца посредством измерения диаметра сечения конуса тени Земли во время лунного затмения. Таким образом он нашел, что наибольший и наименьший полудиаметр лунной орбиты равны соответственно 78 и 67 полудиаметров Земли и в то же время что расстояние Солнца от Земли равно 1800 радиусам Земли. Первый из этих результатов несколько больше истинного (расстояние Луны, как известно, составляет около 60 радиусов Земли), а второй результат во много раз ниже истинного: Солнце отстоит от Земли на расстоянии, в 24000 раз большем ее радиуса. Следует, однако, заметить, что Птоломей, желавший найти более точное назначение параллакса, получил еще менее верный результат.
Появление новой звезды во время Гиппарха побудило его предпринять составление полного каталога всех звезд, видимых на небе, определить их относительное положение и тем дать возможность потомству замечать всякие перемены, которые могут произойти в состоянии неба. Это смелое и трудное предприятие привело его к открытию предварения равноденствий, одного из фундаментальных элементов А. Сравнивая свои собственные наблюдения с наблюдениями Аристилла и Тимохариса, он нашел, что точка Овна, которая во времена этих астрономов, т. е. 150 лет перед тем, совпадала с весенним равноденствием, переместилась на 2°, т. е. со среднею скоростью 48 сек. в год. Это весьма близко к истине. Ибо, согласно новейшим определениям, предварение равноденствия составляет 50,1 сек. в год. Каталог его содержит 1080 звезд (а не 1022, как иногда говорится; такое количество звезд находится в каталоге Птоломея, который пропустил некоторые слабые звезды). Он же начал ряд наблюдений, долженствовавших служить потомству для составления теории движения планет, и, наконец, ему принадлежит изобретение способа изображения неба на плоскости, который давал возможность решать многие вопросы А. легче и точнее, чем посредством глобуса. Он первый дал способы решения прямолинейных и сферических треугольников и построил таблицу хорд, которою пользовался так же, как мы пользуемся ныне таблицами синусов. В географии он ввел определение положения мест посредством их долгот и широт, и он определял долготы посредством наблюдений затмений Луны.
Прошли почти три столетия после смерти Гиппарха, прежде чем повторился последователь, достойный названия продолжателя этого великого астронома. В течение всего этого периода А. не сделала никаких существенных приобретений. Несколько наблюдений незначительной точности, несколько трактатов, не вносивших ничего нового в науку, доказывают только, что А. не была забыта в это время, столь богатое ораторами и поэтами. Геминус и Клеомед написали трактаты, сохранившиеся до нашего времени. Об Агриппе и Менелае сообщают, что они производили наблюдения. Римский календарь был преобразован по желанию Юлия Цезаря египетским астрономом Созигеном. Посидоний измерил длину одного градуса на земной поверхности и заметил, что приливы и отливы связаны с движением Луны и Солнца. Наконец А. снова ожила в руках знаменитого Птоломея, системе которого было суждено царствовать в течение более тысячелетия. Птоломей жил около 130 г. по Р. Х., в царствование императоров римских Адриана и Антония. Его собственные открытия дают ему право занять одно из первых мест среди астрономов. Но еще большую службу он сослужил науке собранием древних наблюдений, которые имеют для А. чрезвычайно большую важность. Из совокупности своих наблюдений и собрания наблюдений других лиц составился знаменитый трактата его «Альмагест», который представляет полную энциклопедию А. его времени и содержит уже изложение многих методов, употребляющихся в А. и доныне. Для объяснения запутанных движений планет Птоломей уже имел готовые гипотезы, предложенные его предшественниками. Он принял теорию эпициклов и деферентов Аполлония с поправкой, которую внес Гиппарх, поместив Землю не в центре круга, описываемого светилами. Птоломей принял, что планета описывала эпицикл равномерным движением, причем эпицикл двигался поступательно по кругу, эксцентричному относительно Земли. Посредством такой комбинации, выбрав соответствующим образом размеры эпицикла и деферента и подобрав также скорости движения планеты по одному и центра эпицикла по другому кругу, он мог с достаточною точностью представить движение планет. Таким образом теории Аполлония и Гиппарха были систематизированы, все размеры эпициклов и деферентов вычислены Птоломеем, и система эта получила название Птоломеевой системы. Важнейшее фактическое открытие, принадлежащее самому Птоломею, есть открытие эвекции Луны. Уравнение, данное им для этого неравенства, весьма точно. Весьма остроумный способ был также им употреблен для измерения лунного параллакса.
Птоломей подтвердил также результат Гиппарха относительно изменения долгот звезд, но данная им величина прецессии гораздо менее точна, чем та, которую раньше нашел Гиппарх. А именно Птоломей находит, что прецессия составляет 1° в 90 лет, что могло быть получено только при допущении ошибки в целый градус в наблюдениях Птоломея. С другой стороны, иные приводимые числа заставляют приписать его наблюдениям гораздо большую точность. Отсюда некоторые писатели вывели заключение, что Птоломей просто изменял наблюдения Гиппарха, чтобы согласовать их со своими теоретическими взглядами, и есть основание думать, что в этом обвинении есть доля истины. После тщательного изучения «Альмагеста» Деламбр находит, что, кроме собственных утверждений автора, нельзя видеть из его трактата, чтобы он произвел хотя бы одно наблюдение. Правда, он нередко упоминает о своих наблюдениях и приводит таблицы положений Солнца, Луны, измерения прецессии, движения Луны и ее параллакса, каталога звезд и пр., однако все эти данные могли быть вычислены из таблиц Гиппарха. Он никогда не приводит более одного наблюдения данного объекта, так что нет никакой возможности сравнить отдельные наблюдения между собою для определения, хотя бы приблизительно, их точности. Наконец, его каталог звезд, составленный на основании каталога Гиппарха, хотя не имеет поэтому самостоятельного значения, но важен по деталям, которые в нем сообщаются. После Птоломея мы уже не находим в александрийской школе ни одного знаменитого астронома. Можно назвать только Теона, наблюдавшего затмение 365 г., и дочь его Гипатию, которая погибла в 415 г. под ударами камней толпы, возбужденной фанатическим патриархом Кириллом. Последние остатки некогда блестящей академии исчезли, когда Александрия попала в руки магометанского полководца Амру и сокровища ее сгорели в пожаре, виновником которого считают этого варвара.
А. совершенно исчезла в европейской цивилизации и в течение многих веков сохранялась и отчасти совершенствовалась у арабов, от которых потом вновь вернулась в Европу. После окончания походов арабов, когда наступил мирный период их истории, новые основанные ими города Багдад, Каир, Кордова в Испании стали центрами новой цивилизации магометанского мира и средоточиями наук, которые вскоре стали процветать в странах, занятых арабами. Правда, арабы не обогатили науку многими важными открытиями, но они старательно собрали то, что было оставлено греческими и римскими писателями, перевели большинство древних сочинений на свой язык, и им мы обязаны сохранением многих памятников древности, грозивших полным исчезновением. В А. арабы отличались, главным образом, большим количеством весьма старательно сделанных наблюдений, но не создали новой теории, а довольствовались комментированием Птоломея. Халифы оказывали существенную поддержку науке вообще и А. в частности. Так, халиф Аль-Мамун (ум. 833 г.) построил около Багдада обсерваторию, где он сам вместе со своим главным астрономом Альфергани и другими учеными наблюдал звезды. В IX веке также существовала обсерватория в Дамаске. Альбатегний построил также свою обсерваторию вблизи Багдада, Ибн-Юнис в Каире, Джебер в Севилье, и др. имели также свои обсерватории. Персиянин Абуль-Вефа наблюдал планеты в обсерватории, построенной персидским эмиром Сараф-эд-Даула. В Багдаде же наблюдал персидский астроном Аль-Суфи, который оставил каталог звезд, недавно опубликованный Шьеллерупом.
Первый астроном арабов, Альбатегний, или Мохаммед-бен-Джебер-аль-Батани, был князем сирийским и жил в Ракка, в Месопотамии. Но многие наблюдения его сделаны в Антиохии. Изучив «Альмагест» Птоломея и ознакомившись с греческими приемами наблюдения, он открыл ошибки в положениях звезд, происходящие от неверного определения прецессии, и измерил величину ее гораздо точнее, чем Птоломей. Чрезвычайно точное значение было им получено для эксцентриситета солнечной орбиты, но в определении продолжительности года он сделал ошибку на целых 2 минуты, что зависело, как показал Галлей, от излишнего доверия к точности наблюдений Птоломея. Он же первый открыл перемещение апогея солнечной орбиты, подтвержденное впоследствии теорией тяготения и новыми наблюдениями. Новые астрономические таблицы, изготовленные Альбатегнием, точнее таблиц Птоломея. Они изданы вместе с другими его трудами впервые в 1537 г. под заглавием «De Scientia Stellarum». Ибн-Юнис, наблюдавший в громадной обсерватории, построенной халифами Азизом и Гакемом на горе Мокоттаме около Каира, известен в особенности своими так назыв. Гакемитскими таблицами Солнца, Луны и планет (ум. 1008 г.). Даже монгольские князья покровительствовали наукам, как можно судить, напр., по тому, что после завоевания Багдада Илех-ханом этот повелитель дал астроному Наср-Эддину средства для постройки большой обсерватории в Мерага, в северо-западной Персии, где он производил наблюдения над планетами и изготовил таблицы планет, переводы разных греческих авторов и пр. Внук Тамерлана, Улуг-бей, основатель Самарканда, учредил в своей резиденции высшую школу и обсерваторию, из которой вышел, между прочим, известный каталог звезд. Посредством гномона в 180 футов вышины он определил наклонность эклиптики, которая оказалась равною 23° 30′ 20″, прецессию он определил в 1° в 70 лет (т. е. в 51 сек. в год). Таблицы планет Улуг-бея по точности стоят наравне с таблицами Тихо Браге, и каталог звезд его — первый полный каталог после Гиппарха, спустя XVI веков. После смерти Улуг-бея А. уже не дала ничего нового арабам или иным восточным народам. Но в это время наука снова перекочевывает в Европу, где ей суждено было получить в скором времени блестящее развитие и остаться до настоящего времени. До XV столетия в Европе нельзя назвать ни одного астронома, который бы внес что-либо в науку, хотя во все время средних веков в Европе процветали астрологи, имевшие громадное значение в жизни человечества (см. Астрология). Первым астрономом в собственном смысле является Георг Пурбах из Беурбаха, род. в этом австрийском местечке в 1423 г. Он учился в Вене и путешествовал по Европе, между прочим по Италии, где был принят благосклонно кардиналом Куза, любителем А. Вернувшись в Вену, он предпринял перевод «Альмагеста» и, хотя был не знаком ни с арабским, ни с греческим языками, но все же знание А. позволило ему исправить многие ошибки, вкравшиеся в переводы «Альмагеста» вследствие невежества переводчиков и переписчиков. Но особенно Пурбах известен как учитель знаменитого Иоганна Мюллера, более известного под именем Региомонтануса (т. е. Кенигсберского). Кроме переводов греческих авторов, он производил и сам наблюдения в обсерватории, построенной им на средства, пожертвованные одним богатым нюренбергским купцом, причем инструменты для наблюдения, которыми была снабжена эта обсерватория, были почти целиком его собственным измышлением. Здесь он мог посредством точных измерений исправить многие ошибки древних таблиц и передать обсерваторию своему преемнику Вальтеру, который продолжал его наблюдения в течение 30 лет. Исторически интересно заметить, что Вальтер первый пользовался тогда только что входившими в употребление часами для своих астрономических наблюдений. Его наблюдения были собраны и опубликованы в 1544 г. Шенером, наконец, еще раз Тихо Браге. В том же Нюренберге, из которого по всей Европе распространились часы — этот необходимейший астрономический инструмент, мы должны назвать еще одного астронома, Иоганна Вернера, который предложил способ, впоследствии развитый Маскелином, для нахождения долготы на море посредством наблюдений расстояний луны от звезд. Он опубликовал несколько математических и географических сочинений и определял посредством собственных наблюдений наклонность эклиптики и предварение равноденствий.
С начала XVI века А. вступает на совершенно новый путь благодаря новым великим теориям, которые вскоре приводят, вместе с развитием других наук, к всеобъемлющим обобщениям и строгой гармонической науке. Коперник (1473—1543) первый ясно формулирует гелиоцентрическую теорию строения солнечной системы, которая вскоре совершенно переворачивает астрономические взгляды и создает новую эпоху в науке. Конечно, гипотеза Коперника не была вполне новою и самостоятельною мыслью. Мы уже видели некоторые намеки на это в греческих космогонических учениях, вкратце изложенных выше. Уже в III веке до Р. Х. Аристарх Самосский приписывал Земле вращение около оси и поступательное движение около Солнца. Селевк Вавилонский около столетия позже учил эту теорию, как доказанный факт. Однако хотя отдельные умы и приходили к мысли о движении Земли, их мнения не получали всеобщего распространения и невозможно было представить доказательство такого движения, так как все небесные явления одинаково хорошо объяснялись и системою Птоломея. Клеомед (II-й век по Р. Х.) упоминает о движении Земли, как о фантазии. Незадолго до появления сочинения Коперника, в 1541 г., Кальканнини изложил некоторые соображения, доказывающие вращение Земли около оси. Сам Коперник не мог, собственно говоря, представить никаких доказательств верности своих взглядов, кроме сравнительной простоты его теории. В знаменитой книге его «De revolutionibus orbium coelestium» все еще царствует система эпициклов, с тою только разницей, что вращения происходят не около Земли, а около Солнца. Такая теория, как та, которую предлагал Коперник, требовала для своего подтверждения каких-нибудь новых фактов. Если она просто объясняла видимые движения планет, то так же просто можно было объяснить эти движения гипотезой, поддерживавшейся Тихо Браге, по которой все планеты вращались около Солнца, а Солнце около Земли. Только впоследствии, когда было открыто изменение тяжести, происходящее от влияния центробежной силы вращения Земли, когда были открыты Ремером и Брадлеем явления аберрации света, можно было говорить о доказательствах вращения Земли около оси и обращения ее около Солнца, так как явления эти не могли быть объяснены в системе Птоломея и весьма просто объяснялись в системе Коперника.
Наука обязана весьма многим датскому астроному Тихо Браге. Неутомимый и искусный наблюдатель, он первый ввел в измерение угловых величин точные приемы, которые позволили ему превзойти в точности все, что было сделано до него в этом отношении. Он первый опубликовал таблицу рефракции, доходившую до высоты в 45°, выше которой рефракция была нечувствительна для его инструментов. Таблицы солнца Тихо Браге были настолько точны, что он утверждал, что никогда в них не оказывалось ошибки даже в четверть минуты, в чем, однако, можно сомневаться, так как даже Кассини, сто лет после него, не мог ручаться за целую минуту дуги, хотя имел в своем распоряжении гораздо более точные инструменты. Он значительно усовершенствовал таблицы Луны и открыл новое неравенство движения ее, которое назвал вариацией, и другое неравенство, в долготе Луны, не получившее особого названия, для которого он определил с большою точностью числовую величину. Неравенства в движении узлов и наклонности орбиты Луны он изобразил движением полюса лунной орбиты по малому кругу около полюса эклиптики. Он определил с большою тщательностью положение 777 звезд и оставил длинный ряд наблюдений над планетами, которые послужили Кеплеру для обоснования теории Коперника и нахождения знаменитых законов движения планет.
Несомненно, что законы Кеплера не могли быть открыты, если бы в руках Кеплера не находилась такая масса точных наблюдений над положением планет, какую доставили работы Тихо Браге. Настойчивость, энергия и терпение, с которыми Кеплер в течение 20 лет пробовал гипотезу за гипотезой для объяснения движения светил, громадная масса труда, потраченная на изучение этих движений, — поистине поразительны. Труд этот был наконец вознагражден открытием эмпирических законов Кеплера, которые в свою очередь дали возможность Ньютону обосновать свою теорию тяготения. Введенный сперва в заблуждение крепко державшимся убеждением, что планеты описывают в пространстве круги, убеждением, которое никем еще не оспаривалось, Кеплер потратил много излишнего труда на различные попытки изобразить движения планет комбинациею кругов. Удачная и смелая мысль попробовать вместо круга эллипс, удачный выбор планеты Марса для такой попытки привели наконец к открытию первого закона — эллиптического движения планет около Солнца, которое помещалось в одном из фокусов планетной орбиты. Дойдя до этого результата, освободившись от векового заблуждения кругового движения, Кеплер вскоре должен был отбросить другое априорное предположение, царившее до тех пор в астрономии и не подвергавшееся сомнениям, — гипотезу равномерного движения в орбите. Исследуя движение Марса, он заметил, что планета эта движется около Солнца неравномерно, и, вероятно случайно, напал на мысль сравнить площади, описываемые планетами в афелии и перигелии их орбит. Когда оказалось, что площади эти равны и когда сравнение площадей, описанных Марсом в разных частях его орбиты, показало, что равенство площадей, описанных в разные промежутки времени, сохраняется во все время движения, Кеплер мог провозгласить второй закон движения планет около Солнца. Несколько лет неустанного труда прошло, прежде чем Кеплер нашел третий закон, связывающий движения отдельных планет в одно стройное целое. Это открытие он считал наиболее важным из своих трудов, завершающим гармонию небесных движений. И это открытие было сделано им не на основании каких-нибудь теоретических соображений, а после множества попыток подчинить замеченные периоды обращения и расстояния планет около Солнца какому-нибудь закону. Одна из испробованных им гипотез состояла в том, что сравнивались некоторые степени времени обращения с некоторыми степенями расстояний. Оказалось, что квадраты времен обращений весьма точно пропорциональны кубам средних расстояний и что этот закон применим ко всем планетам, тогда известным, так что Кеплер мог выставить его как научный факт. Позднейшие наблюдения подтвердили все законы Кеплера, хотя оказалось, что во все эти законы должны быть внесены некоторые поправки, которые были уже открыты не эмпирическим путем, а путем математического анализа гением Ньютона. Во всяком случае уже законы Кеплера придали солнечной системе ту стройность, которая отсутствовала в системах других астрономов. Ни Птоломей, ни Коперник, ни Тихо Браге не были в состоянии связать все движения планет в одно целое, управляющееся столь простыми законами, которые открыл Кеплер. Теории Кеплера послужили ему для составления таблиц эллиптического движения планет, совершенно сходных с ныне употребляемыми таблицами. Может показаться странным, что ему не пришло в голову распространить теорию эллиптического движения и на кометы. Но в его время еще не было известно ни одной периодической кометы. Казалось, что всякая комета появляется только один раз в солнечной системе, и Кеплер считал излишнею потерею времени заниматься определением орбит тел, имеющих столь кратковременное существование. Он же развил теорию определения разности долгот посредством наблюдения затмений, или покрытий, звезд — способ, который до сих пор остается самым точным в А. В сочинениях его по оптике указана комбинация двояковыпуклых стекол, которая дает телескоп, гораздо более удобный для астрономических наблюдений, чем незадолго до этого времени изобретенная Галилеем зрительная труба. Наконец, нельзя не упомянуть вычисленной Кеплером таблицы логарифмов чисел и тригонометрических величин, служившей для позднейших вычислений. Его теоретические взгляды на причины небесных движений во многих случаях чрезвычайно проницательны. Тяготение уже до некоторой степени известно ему, хотя он считает его убывающим пропорционально расстоянию, вместо того чтобы взять квадраты расстояний. С замечательной ясностью он излагает в своем знаменитом сочинении «De Stella Martis», в котором даны законы планетных движений, известные под его именем, что тела имеют стремление одно к другому, подобно железу и магниту, и что как Земля притягивает камень, так и камень притягивает Землю. Если бы Луна не удерживалась в своей орбите какою-нибудь одушевленной или иной силой, то она упала бы на Землю, причем и Земля двигалась бы по направлению к Луне и прошла бы 1/54 расстояния, отделяющего ее от Луны, между тем как Луна успела бы в то же время пройти остальные 53/54 этого расстояния. Если бы Земля не притягивала вод, все море поднялось бы и соединилось бы с Луною. Сфера притяжения Луны достигает даже до Земли и направляет воды к жаркому поясу, так что они поднимаются в той точке, в которой Луна находится в зените. Легко представить себе, какое влияние могли оказать сочинения Кеплера на Ньютона.
Одновременно с Кеплером в Италии жил Галилей, открытия которого касались более общеизвестных вопросов, были более поразительны и общепонятны для большинства людей и потому имели гораздо большее непосредственное влияние на умы и в значительной степени способствовали быстрому перерождению наук, которое уже началось со времени Возрождения. В Голландии почти одновременно несколько лиц открыли, что известною комбинациею стекол можно составить инструмент, который показывает предметы в увеличенном виде и как бы приближает отдаленные объекты. Галилей слышал об этом изобретении и сам попробовал восстановить его по тем туманным сведениям, которые до него дошли. Попытка его сразу увенчалась успехом. Ему в тот же день удалось изготовить телескоп, увеличивающий в три раза. Этот первый телескоп состоял из кожаной трубы, в которую были вставлены плосковыпуклое и плосковогнутое стекло. Впоследствии ему удалось последовательно увеличить силу своих оптических комбинаций и достигнуть до увеличения в 32 раза. Хотя Галилей и не может считаться изобретателем зрительной трубы, но, во всяком случае, он первый направил ее на небо и вскоре мог оповестить миру о необычайных открытиях, сделанных им в солнечной системе. На Луне он сразу узнал ее горы и мог с уверенностью подтвердить, что Луна есть твердое непрозрачное тело, отражающее лучи солнца, причем пятна Луны зависят от неровности ее поверхности. Фазы Венеры, открытые Галилеем при помощи зрительной трубы, служили первым несомненным доказательством того, что планета эта обращается около Солнца, а не около Земли. Существование этих фаз было предсказано Коперником и подкрепляло его гипотезу. Спутники Юпитера, названные сперва Галилеем в честь Медичисов — «Медицейскими звездами», составляют одно из важнейших открытий, сделанных тогда же Галилеем. Аналогия мира Юпитера с солнечной системой, как ее понимал Коперник, также служила новым доводом в пользу его предположений. У Сатурна Галилей открыл особый придаток, который он не мог разложить посредством своих оптических инструментов, так что ему казалось, что Сатурн есть тройная звезда (tergenum observatio). На Солнце зрительная труба указала существование пятен, и из наблюдений над перемещением этих пятен оказалось, что Солнце вращается около оси в течение 27 дней. Помимо обогащения фактического материала А., открытия эти имели громадное философское значение не только как аргументы в пользу теории Коперника, но и сами по себе, как доказательства того, что как Солнце, так и остальные небесные тела суть вещественные предметы, сходные с Землей, не божественного нетленного характера, как думали некоторые. Не меньшее значение для науки имели теоретические изыскания Галилея относительно законов падения тел, а также найденная им изохроничность колебания маятника.
Мы уже упоминали о таблицах логарифмов, вычисленных Кеплером. Изобретение их принадлежит шотландскому математику Непиру, который ими во много раз сократил утомительную и скучную работу необходимых в А. вычислений и дал возможность позднейшим астрономам приступить к решению таких задач, которые раньше были недоступны по причине громадности вычислений, которые бы потребовались при трактовании их. Несомненно, что дальнейшие успехи теоретической А. в значительной степени обусловлены появлением в это время логарифмов, без помощи которых астрономы не имели бы терпения произвести те вычисления, которые требовались как для теоретического обоснования новых взглядов, пробивавшихся в науке, так и для практических приложений наблюдательной А. при постоянно возраставшей точности инструментов. Наблюдения продолжали совершенствоваться и охватывать большее число объектов. Иезуит Шейнер оспаривал у Галилея открытие солнечных пятен, Иоган Байер опубликовал знаменитый атлас неба, описание созвездий и ввел в употребление сохранившийся доныне способ означения звезд буквами греческого алфавита. Фламандский астроном Лансберг напечатал ряд математических таблиц, которые, между прочим, указали Горроксу на имеющее быть прохождение Венеры перед диском Солнца, наблюдаемое тогда этим астрономом (24 ноября 1639 г.). Снеллий произвел известное геодезическое измерение Земли. Гассенди, которому вместе с Декартом принадлежит заслуга ниспровержения системы Аристотеля во Франции, произвел несколько важных наблюдений, между прочим над прохождением Меркурия перед Солнцем в 1631 г. Его труды, занимающие 6 томов in folio, наполнены интересными исследованиями. Иезуит Риччиоли, более заботившийся о подтверждении догматов церкви, чем об исследовании природы, враг системы Коперника и защитник Птоломея, собрал массу наблюдений, теоретических рассуждений, методов обработки наблюдений и пр. и написал целую энциклопедию А. в книге, которую назвал «Novum Almagestum». Ему помогал Гримальди, известный в физике открытием дифракции света, а в А. исследованием поверхности Луны, топография которой им была начата.
Самые точные наблюдения, сделанные в это время, до применения телескопа к астрономическим наблюдениям, были исследования данцигского гражданина Гевелия, который посвятил свою жизнь и богатое состояние изучению А. Более сорока лет он производил астрономические наблюдения в обсерватории, которую построил на свои средства и снабдил лучшими инструментами того времени. В сочинении «Selenographia» он дал подробное описание пятен Луны и рисунки наличных фаз ее и при различных состояниях либрации. Может показаться, что задача графического изображения фаз Луны не представляет особых трудностей. Но Гримальди и Пейреск, которые пытались раньше Гевелия изобразить фазы Луны, не могли достигнуть этого, и сам Гевелий в течение многих лет трудился над этой работой, хотя владел с большим совершенством искусством рисования. Много лет занимался он кометами и, найдя, что орбиты их не могут быть изображены ни прямыми линиями, ни круговыми орбитами — первый изображал их параболами. Следует заметить, что зрительная труба уже применялась в это время к наблюдениям и давала в руках Галлея чрезвычайно точные результаты. Но Гевелий отказывался применить телескоп к своим инструментам, утверждая, что от этого наблюдения становятся менее точными. И в самом деле, когда Галлей, желая лично убедиться в превосходстве того или другого способа, посетил Гевелия в Данциге и сравнил свои наблюдения с наблюдениями этого астронома, то оказалось, что между теми и другими нельзя было указать различия в пользу кого бы то ни было. Искусство Гевелия заменяло увеличение, даваемое зрительной трубой. Различие в положениях небесных тел между наблюдениями Галлея и Гевелия обыкновенно составляло несколько секунд дуги и редко доходило до одной минуты.
Обсерватория, инструменты и рукописи Гевелия сгорели во время большого пожара в Данциге в отсутствие их владельца. Сгорела, между прочим, рукопись второго тома его «De machina coelestii», в которой излагались результаты многих его работ. Несмотря на преклонные лета, Гевелий принялся за восстановление потерянного, снова составил таблицы Солнца, приготовил к печати карту неба, названную им «Firmamentum Sobiescianum», которая, однако, была напечатана только после его смерти. Для точности астрономических наблюдений имело большое значение приложение маятника к часам, сделанное Гюйгенсом, теоретические изыскания которого в механике, усовершенствования телескопов и открытие кольца Сатурна составляют также важные шаги в науке. При помощи усовершенствованных им телескопов он открыл не только, что кажущееся удлинение Сатурна происходит от существования кольца, наклонность которого к эклиптике, по измерениям Гюйгенса, составляет около 21, но и открыл еще одного спутника у этой планеты. Насколько в это время еще были сильны телеологические, априорные построения Вселенной, можно видеть, напр., из того, что даже Гюйгенс, столь много содействовавший установлению механических принципов, считал, что после открытия им спутника у Сатурна уже бесполезно искать новых спутников, так как число спутников планет оказалось равным числу планет, что, по мнению Гюйгенса, должно было иметь место для гармонии мироздания. Первое приложение телескопа к измерительным инструментам астронома было сделано, вероятно, Мореном в 1634 г., когда этот астроном приспособил телескоп к квадранту. В 1635 г. он мог наблюдать посредством своего телескопа звезды днем. Несколько важных приспособлений к телескопу было сделано в короткое время. Гюйгенс, Мальвазиа и Озу изобрели и усовершенствовали микрометр. Наконец, Пикар в 1667 г. начал ряд правильных наблюдений с телескопом, причем он ввел наблюдение кульминаций звезд, употребляющееся и доныне. Он же первый придумал способ наблюдения равных высот и этими методами положил начало новой наблюдательной А. во Франции. Ученик Пикара, Ремер, открыл движение света и определил скорость его посредством наблюдений спутников Юпитера и их затмений. Ремер же построил первый пассажный инструмент, сходный с современными.
Постройка королевской обсерватории в Париже в значительной степени подвинула вперед точность астрономических наблюдений. Первый директор этой обсерватории, Доминик Кассини, начавший наблюдения в обсерватории, постройка которой была окончена в 1760 г., обогатил А. многими весьма тщательно сделанными наблюдениями. Его таблицы движений спутников Юпитера, построенные на основании собственных наблюдений их затмений, оказались чрезвычайно точными. Он открыл, что кольцо Сатурна состоит из двух частей с темным промежутком («промежуток Кассини»), и открыл еще четырех спутников у этой планеты, помимо спутника, найденного Гюйгенсом, так что этот астроном, живший еще в это время, мог убедиться в ложности своего гармонического понимания мира, о котором было сказано выше. Он определил время обращения Юпитера около оси и производил наблюдения над Венерой и Марсом с тою же целью. Зодиакальный свет, приблизительное измерение параллакса Солнца, теория либрации Луны, таблицы рефракции, вычисленные по верному принципу, и др. работы его заставили многих считать его как бы обновителем науки (Лаланд), и его имя сделалось синонимом с творцом А. во Франции — мнение, которое сильно оспаривалось Деламбром. Маральди, ассистент Кассини в Париже, произвел замечательные исследования движений спутников Юпитера. Он определил величину обратного движения узлов орбит этих спутников и поступательного движения линии апсид. Он же исправил теорию движения Марса и измерял параллакс Солнца. Однако ему казалось, что гипотеза поступательного движения света неосновательна, так как она недостаточна для объяснений неравенств движений спутников Юпитера.
Мы уже перечислили несколько капитальных открытий и изобретений, сделанных в XVII-ом веке в А. Этому же веку суждено было положить прочное основание полной теории движения небесных светил — теории тяготения Ньютона. Наряду с практическими приспособлениями, усовершенствовавшими наблюдения и открывшими целый новый мир небесных объектов, явилась теория, которая связывала все небесные движения одним законом, простота и почти очевидность которого были поразительны. Маятник, телескоп и логарифмы дали возможность измерять с точностью промежутки времени, определять с точностью относительное положение небесных тел, прежде известных и новооткрытых, и, наконец, вычислять с сравнительно поразительною легкостью все астрономические феномены. В то же время математика и теоретическая механика шли быстрыми шагами вперед. Приложение алгебры к геометрии, сделанное Декартом, законы падения тел, найденные Галилеем, законы планетных движений Кеплера, теория бесконечно малых были необходимыми предшественниками бессмертного открытия Ньютона, которое составило новую эру в науке. Тяготение не только объясняло все неравенства движений планет и их спутников, открытые вековыми наблюдениями, но и предсказывало существование новых явлений, которые постоянно подтверждались по мере возрастания точности методов наблюдений. Тяготение объясняло не только планетные движения, которые все же и раньше, хоть только эмпирически, укладывались в сравнительно краткие формулы, но и давало объяснение движению комет, которым еще так недавно приписывали существование свободной воли, а впоследствии оказалось, что оно объясняет и относительное движение составляющих двойных звезд, и привело к открытию новых тел в солнечной системе и в звездном мире. Но, помимо этих сравнительно практических результатов теории тяготения, главная заслуга его состоит несомненно в том философском взгляде на явления природы, который вытекал из понимания общности законов движения в мировом пространстве, единства мироздания и строгой причинности всех наиболее запутанных явлений Вселенной. До сих пор закон тяготения постоянно служит лучшим примером философского обобщения, охватывающего сразу бесконечную область фактов в одной простой, строгой, математической формуле.
Теория тяготения положила основание физической А. в отличие от чисто геометрической науки, какою А. была до тех пор. Он показал, что все движения планет управляются одним этим законом. Из того же закона он вывел и форму небесных тел, показав, напр., что сжатие Земли может быть выведено дедуктивным путем из теории тяготения. Он объяснил строго научно приливы и отливы, открыл физическую причину предварения равноденствий, многих неравенств движения Луны и возмущений в движениях планет. Многие частные приложения теории тяготения по необходимости должны были остаться в весьма несовершенном виде, так как требовалось развитие многих других отраслей знания для полного их приложения. Но позднейшие открытия только подтверждали теорию Ньютона и расширяли круг ее приложений. В то же время практическая А. делала быстрые успехи. Совершенствовались инструменты, изобретались новые методы наблюдения. Флемстид, первый директор построенной в 1675 году Гринвичской обсерватории, произвел в течение 33 лет пребывания в Гринвиче громадное количество чрезвычайно точных наблюдений. Наблюдения неподвижных звезд, планет, комет, солнечных пятен и спутников Юпитера составляют первый том его трудов. Во втором — даны прохождения планет и звезд через меридиан и положения планет, выведенные из этих наблюдений. Наконец, в третьем — сообщается исторический очерк развития знания неба и напечатаны звездные каталоги Птоломея, Улуг-бея, Тихо Браге, ландграфа Гессенского и Гевелия и, наконец, Британский каталог, содержащий 2884 звезды. Флемстид ограничивался чисто наблюдательною А., в которую он внес несколько новых методов, напр. метод одновременного наблюдения прямого восхождения Солнца и звезды, что сводит определение положения звезды к измерению ее высоты и определению времени прохождения ее через меридиан. Он же объяснил уравнение времени и ввел в теорию движения Луны годичное уравнение, предложенное Горроксом. Преемник Флемстида, Галлей, не менее известен своими теоретическими изысканиями, как и своими точными и обширными наблюдениями. Так, он поселился на о-ве св. Елены для того, чтобы составить каталог южных звезд, но, к сожалению, место это было выбрано неудачно, так как постоянные дожди и туманы помешали ему произвести много наблюдений. Он привез, однако, список положения 360 звезд южного полушария, после годичного пребывания на этом о-ве. Наблюдая раз прохождение Меркурия перед диском Солнца, он возымел блестящую мысль воспользоваться прохождениями Венеры для точного измерения параллакса Солнца, способ, который, как известно, до сих пор остается самым точным для этой цели. Его сочинение «Synopsis Astronomiae Cometicae» содержит замечательные мысли о кометах. Между прочим, он первый решился предсказать возвращение одной кометы (носящей его имя), возвращение которой ему уже не пришлось наблюдать, так как оно произошло после его смерти. А именно комета 1681 года, по вычислениям Галлея, должна была возвратиться в 1759 г. — первое предсказание, действительно оправдавшееся. Вступив в управление Гринвичскою обсерваторией, он предпринял обширные наблюдения над Луною, причем открыл из сравнения древних наблюдений с новейшими знаменитое ускорение среднего движения Луны, которое долгое время составляло неразрешимую загадку для математиков, пока это не объяснил Лаплас. Наконец, Галлей указал на вековые возмущения в движениях Юпитера и Сатурна, происходящие от взаимного тяготения этих светил, вопрос, который служил впоследствии темою для глубоких исследований Эйлера и Лагранжа и полное развитие которого было дано также Лапласом. Англия дала еще одного астронома, открытия которого в науке имели громадное значение. Брадлей, открывший аберрацию света, первый дал истинное доказательство поступательного движения Земли около Солнца, основанное на наблюдении. Уже раньше Брадлея Пикар нашел некоторые изменения в положении Полярной звезды, которые оказались имеющими годичный период, причем отклонения доходили до 40″. Гук и Флемстид объясняли параллактическим перемещением звезд наблюдавшиеся ими движения. Манфреди и Кассини доказали ложность взглядов Флемстида, но не были в состоянии дать верную теорию найденных малых движений. Молине вместе с Брадлеем произвел ряд наблюдений специально с целью проверить открытие Пикара, причем он убедился, что перемещение звезд несомненно существует, но никак не может быть объяснено существованием параллакса. Наконец, Брадлею удалось найти в аберрации объяснение кажущихся перемещений небесных светил. Однако вскоре Брадлей убедился, что одна аберрация недостаточна для полного совпадения теории с результатами наблюдений, причем уклонения первой от последних возрастали в течение 9 лет, после чего они стали убывать в течение следующих 9 лет. Эта периодичность совпадения с периодом узлов Луны легко объяснялась небольшим движением земной оси, происходящим от притягательного действия Луны на экваториальную выпуклость Земли. Окончательная теория нутации земной оси была дана Брадлеем в сообщении Английскому Королевскому обществу в 1748 г. Открытия аберрации и нутации придали астрономическим изысканиям большую точность и в то же время дали возможность последующим наблюдателям установить существование собственных движений звезд, открытых впервые Галлеем на примере Сириуса, Арктура и Альдебарана. Кассини удалось доказать существование собственного движения звезд из сравнения своих наблюдений с наблюдениями Ришера, произведенными 66 лет раньше его, но только Тобиасу Майеру первому удалось в середине XVIII века дать первый каталог действительных собственных движений из сравнения своих наблюдений с наблюдениями Ремера, а именно он нашел собственные движения у 56 звезд в размере, превосходящем 10″ в 50 лет.
В то же время Лакойль во Франции предпринимал обширные наблюдения для определения параллакса Солнца посредством измерения параллаксов Марса и Венеры из одновременных наблюдений этих планет в двух отдаленных точках земной поверхности. Он сам отправился на мыс Доброй Надежды с этою целью, а также для того, чтобы составить каталог южных околополярных звезд. В течение одного года, без посторонней помощи, он наблюдал более 10000 звезд между тропиком Козерога и полюсом эклиптики и вычислил положение 1942 из них. В 1763 г. появилось его «Coelum Australe stelliferum». В то же время он измерил дугу меридиана и произвел ряд наблюдений над Луною одновременно с наблюдениями Лаланда, находившегося в Берлине. Таким образом, параллакс Луны был определен из наблюдений в двух местах земной поверхности, отстоящих одно от другого на 35° дуги земного меридиана. Ему же А. обязана таблицею рефракции, которую он составил на основании более 300 наблюдений на мысе Доброй Надежды и в Париже. В 1757 г. появилось его сочинение «Astronomiae Fundamenta», в котором он дает методы вычисления положения звезд, которые употреблялись до тех пор, пока Ламберт показал способы введения поправок на нутацию, а Деламбр — поправок на аберрацию.
Первые ахроматические телескопы, построенные Доллондом в 1757 г., точные хронометры, изготовленные Гаррисоном в 1758 г. снова подвинули в значительной степени тонкость астрономических наблюдений. Делиль в России, Варгентин в Швеции, Маскелин в Англии своими изысканиями доставили обширный материал, подлежавший теоретической разработке позднейших исследователей. Делиль показал простые способы для определения гелиоцентрических положений солнечных пятен Меркурия и Венеры во время прохождения их через солнечный диск, а также для графического определения посредством стереографической проекции их пути по диску Солнца. Варгентин специально занимался исправлением таблиц движения спутников Юпитера, причем недостатки теории приходилось постоянно восполнять эмпирическими формулами для согласования вычислений с данными наблюдений. Таблицы Варгентина послужили для определения масс этих спутников, составивших основание дальнейших изысканий законов их движения. Маскелин в особенности известен усовершенствованием способов определения долготы на море и определением средней плотности Земли посредством измерения притяжения, оказываемого горами на отвес. Наконец, наблюдательная А. обогатилась в конце XVIII-го века массою открытий В. Гершеля, который в течение многих лет наблюдений с помощью инструментов собственной конструкции обогатил звездную А. несколькими совершенно новыми областями и вместе с тем внес несколько смелых теорий, касавшихся строения всего мироздания. Первое открытие его относилось к солнечной системе. А именно, он нашел планету Уран, чем сразу расширил пределы солнечной системы, которая с незапамятных времен достигла только до Сатурна. Уран оказался далеко за пределами этой последней планеты древних, а вскоре Гершель нашел, что Уран имеет, подобно другим планетам, спутников. Построив телескопы-рефлекторы громадных размеров, Гершель воспользовался ими для систематического обозрения неба, а также для наблюдений над планетами, в особенности над Сатурном и его кольцами. Собственное движение солнечной системы по направлению к созвездию Геркулеса было указано Гершелем с удивительною точностью из весьма немногих движений звезд и подтверждено только полстолетия спустя многочисленными вычислениями астрономов XIX века. Двойные звезды, открытые им, туманности и звездные кучи, исследованию которых он посвятил много лет наблюдений, и систематические «черпки неба», посредством которых он пытался определить величину и форму всей совокупности звездной системы, в которой погружена наша солнечная система, составляют столь же новые, сколько и смелые начинания, расширившие бесконечным образом поле исследования А. Поразительная деятельность этого неутомимого человека засвидетельствована 67-ю мемуарами, представленными им в Английское Королевское общество, в которых он до глубокой старости продолжал развивать начатые им исследования строения звездного мира.
Первая полная история А., написанная Деламбром (в 5 томах in 4°), составляет в то же время наиболее полное начертание этой истории. В течение Французской революции этот трудолюбивый астроном был занят измерением длины дуги меридиана для установления длины метра, который по постановлению Конвента должен был равняться одной десятимиллионной доле четверти меридиана. Дуга меридиана от Барселоны до Дюнкирхена была измерена Деламбром с необыкновенной точностью, несмотря на трудности и даже опасности, сопряженные с этим предприятием. В теоретической астрономии громадное количество чрезвычайно точных наблюдений послужило Деламбру для точного определения постоянных, входивших в формулы, данные глубокими исследованиями Лагранжа и Лапласа, и для составления таблиц, поразительных по количеству труда, потраченного на них, и по их точности. Его трактат теоретической и практической А. (в трех томах in 4°) содержит изложение наилучших способов астрономических наблюдений. Но наиболее замечательный труд Деламбра — его история А., в которой сообщаются результаты собственных изысканий автора, ознакомившегося лично со всеми сочинениями по А. от глубокой древности до его времени. О всякой работе дан здесь отчет, всякое открытие прослежено с самого начала своего появления, и весь труд составляет монументальный вклад в науку.
Закон Ньютона, принятый с самого момента своего открытия всеми английскими астрономами, долго еще не признавался на континенте. Требовалось еще большое развитие математического анализа, прежде чем из этого закона можно было вывести какие-нибудь новые следствия помимо тех, которые вывел его изобретатель, и теория тяготения считалась часто не чем иным, как более или менее вероятною гипотезой. Ньютон показал аналитически, что если два тела движутся в пространстве и на них не действуют никакие иные силы, кроме взаимного притяжения, обратно пропорционального квадратам расстояний между телами, то оба тела будут описывать одно около другого или около своего общего центра тяжести эллипс, причем площади, описанные в равные времена, равны. Но, прилагая эту теорию к солнечной системе, мы немедленно наталкиваемся на большие затруднения вследствие того, что здесь мы имеем дело не с двумя только тяготеющими одно к другому телами, а со многими взаимно притягивающимися планетами, вследствие чего ни одна планета не описывает в точности того эллипса, который получился бы, если бы единственным притягательным центром в нашей системе было Солнце. Правда, Солнце во много раз превосходит каждую планету в отдельности и даже все их в совокупности, но хотя поэтому уклонения от эллиптического пути и не очень велики в движениях планет, однако они все же достаточно заметны. Между тем математический анализ был не в силах решить в общем виде задачу об орбите тела, движущегося под влиянием нескольких притягательных тел. В некоторых частных случаях, которые притом же встречаются почти в чистом виде в природе, есть возможность найти сравнительно простое приближенное решение этой задачи. Так, напр., Земля, Луна и Солнце составляют совокупность трех тел, на которые притяжение остальных планет оказывает уже весьма незначительное влияние, так как ближайшие планеты малы, а большие удалены от Земли на большом расстоянии. Точно так же Солнце, Юпитер и Сатурн составляют другую такую систему, на которую оказывают лишь незначительное влияние другие планеты, весьма малые в сравнении с этими тремя великанами солнечной системы. Общая задача о движении тела в пространстве под влиянием силы тяготения рассматривалась поэтому обыкновенно в частной форме задачи о движении трех взаимно тяготеющих тел и получила название «Задачи о трех телах». Клеро, д’Аламбер и Эйлер предприняли почти одновременно ряд исследований для нахождения приблизительного решения задачи о трех телах, необходимого для составления точной теории движения Луны. Исследования их, сделанные в середине прошлого столетия, составляют первые работы, открывшие ряд глубоких математических изысканий позднейших астрономов.
Клеро удалось в 1747 г. получить из закона тяготения сравнительно простым способом не только так называемую вариацию, которую уже вывел раньше Ньютон, но и эвекцию и годичное уравнение. Но и он, и д’Аламбер и Эйлер, занимавшиеся этой задачей, впали сперва в некоторую ошибку, отбросив в своих рядах члены, имевшие большое значение, вследствие чего сначала для движения апогея получались теоретически результаты, несогласные с данными наблюдениями. Но недолго торжествовали защиттники Картезианских вихрей, видевшие в этом обстоятельстве опровержение закона тяготения. Клеро открыл ошибку и, исправив ее, получил результат, вполне согласный с наблюдением. Д’Аламбер в то же время вывел теорию прецессии и нутации земной оси и определил теоретически величины этих колебаний. Введенный им новый принцип трактования динамических вопросов (так наз. принцип д’Аламбера) дал в его руках и в руках позднейших исследователей вопросов небесной механики блестящие результаты. Наконец, одновременно с названными двумя учеными теми же вопросами занялся Эйлер, который дал несколько замечательных мемуаров относительно движения Луны и взаимных возмущений Юпитера и Сатурна. Мемуары эти замечательны в особенности богатством новых математических точек зрения, введенных остроумным автором. Здесь впервые мы находим начало так наз. способа изменения произвольных постоянных, начатки теории шаровых функций, исследования об устойчивости движения планетной системы и мн. др. Возвращение кометы Галлея, предсказанное этим астрономом на 1758 и начало 1759 г., дало прекрасный случай испытать точность теории тяготения. Задача о вычислении пути кометы, испытывавшей возмущения в течение весьма большого промежутка времени под влиянием главных планет солнечной системы, представляла не только большие теоретические трудности, но и громадную вычислительную работу, которая была предпринята Клеро вместе с г-жою Гортензиею Лепот. Работа исчисления возмущений этой кометы под влиянием Юпитера и Сатурна была окончена ими в ноябре 1758 г. и представлена в Парижскую академию. Вычисления показали, что комета должна появиться в начале 1759 г. и пройти через перигелий 15-го апреля 1759 г., причем вычислители определили возможную ошибку своего результата в один месяц. И действительно, комета прошла через перигелий 13-го марта 1759 г. Различие между теорией и фактом оказалось происходящим отчасти от ошибки в вычислениях, по исправлению которой разность во временах прохождения через перигелий уменьшилась до 19 дней. Если бы планета Уран была известна в то время, разногласие было бы еще меньше. Наряду с этими работами, Клеро написал еще небольшой, но весьма замечательный трактат о фигуре Земли, в котором доказал, что эллипсоид есть возможная фигура равновесия жидкого тела, находящегося под влиянием одной силы взаимного тяготения частиц и вращающегося около оси. Исследования эти были обобщены д’Аламбером на более сложные случаи.
Усовершенствование теории Луны после работ Клеро, д’Аламбера и Эйлера было уже делом весьма трудным. Работы Томаса Симпсона, Фризи, Ламберта и др. мало прибавили существенного к этой теории, пока вся небесная механика не была переработана заново и поставлена на высокую степень совершенства трудами Лагранжа и Лапласа. Начиная с 1764 г. в ряде замечательных по глубине мысли и тонкости анализа мемуаров Лагранж не только дал решение многих вопросов, оставшихся нерешенными, несмотря на труды таких исследователей, как только что названные нами три астронома, напр. теории либрации Луны, но совершенно переработал всю аналитическую механику и в то же время усовершенствовал математические методы исследования и придал им ту простоту и изящность, которая составляет одно из главных достоинств позднейших исследований. В то же время Лаплас в своей знаменитой «Mécanique Celeste» (5 т.) усовершенствовал сразу все отрасли небесной механики и подвинул ее на громадный шаг вперед. Сущность новых исследований Лапласа не поддается популярному изложению. Здесь достаточно сказать, что сочинения Лапласа и Лагранжа составляют вместе с знаменитыми «началами» Ньютона фундаментальные труды, без изучения которых не может обойтись в настоящее время ни один астроном-теоретик, желающий подвинуть дальше решение какого-нибудь вопроса небесной механики.
Совокупность блестящих исследований математиков XVIII века довела небесную механику до высокой степени совершенства. Теории тяготения, которая, как показал Ньютон, объясняет движения Луны, планет и комет, сводя их к одному высшему закону, оказалась способною объяснить и все те неравенства в движении тел солнечной системы, которые постепенно открывались по мере увеличения оптической силы инструментов для астрономических наблюдений, и предуказывать новые неравенства, которые потом подтверждались прямым наблюдением. Те же самые неравенства, которые рассматривались некоторое время как опровержения закона тяготения, оказались впоследствии наилучшим подтверждением его достоверности и точности. В настоящее время закон Ньютона может считаться не подлежащим ни малейшему сомнению, и трудно указать какие-нибудь научные обобщения, достоверность которых может сравниться с достоверностью закона тяготения. Теоретически закон Ньютона дает в руки математика средство указать для какого угодно момента времени, прошедшего или будущего, состояние солнечной системы, т. е. положение каждого тела, входящего в эту систему, и величину и направление скорости его движения в этот момент, если известно это состояние для одного какого-нибудь момента времени и, кроме того, известны массы тел солнечной системы. Определение масс планет еще далеко не закончено в настоящее время. Массы Венеры и Меркурия известны еще только в весьма грубом приближении, а математические приемы, которыми производится вычисление движения планет и комет, вероятно, могут быть еще в значительной степени упрощены, задача о трех телах или общее, задача о движении произвольного числа тел под влиянием взаимного тяготения, вероятно, может получить еще гораздо лучшее решение, чем то, которым по необходимости пользуются современные астрономы в своих в высшей степени длинных и утомительных вычислениях движения Луны или планет и их спутников.
Одновременно с развитием математической А. и с блестящими открытиями при помощи все усиливавшихся оптических инструментов в звездном мире и в солнечной системе А. в конце XVIII-го века дала несколько смелых обобщений, захватывавших основные вопросы строения мироздания и происхождения солнечной системы и миров вообще. Гипотеза Канта и Лапласа, конечно, известная читателю, объясняла происхождение того порядка вещей, который Ньютон принимал как данный, существующий с сотворения мира, а гипотезы Гершеля о строении звездной системы распространяли сходные воззрения на всю совокупность видимого мира. Вводилось новое понятие эволюции вместо неподвижной устойчивости. Оказывалось, что неподвижные звезды совсем не неподвижны, а движутся в пространстве с громадною скоростью, что само наше Солнце со всем сонмом окружающих его планет движется в звездном пространстве с большою скоростью, что небо не есть нечто постоянное, неизменное, каким оно кажется человеку, кратковременность жизни которого не позволяет ему заметить те малые изменения, которые успевают произойти в течение короткого времени его существования. Туманные пятна указывали на первичные состояния вещества, из которых могли получаться звезды и солнечные системы путем постепенной эволюции, продолжающейся для каждой системы сотни миллионов лет. Черпки Гершеля заставляли думать, что даже совокупность всех видимых звезд составляет еще только одну систему из бесконечного числа подобных же систем, рассеянных в пространстве, систему, форму и размеры которой можно было надеяться определить посредством систематических наблюдений. Двойные звезды вскоре указали, что закон тяготения распространяется не только на нашу маленькую солнечную систему, но и на звезды, среди которых тоже оказываются системы, описывающие орбиты, повинующиеся законам Кеплера. Таким образом, XIX век начинался среди процесса бесконечного расширения пределов исследования и приложения найденных раньше законов движения. Количество и разнообразие открытий, сделанных в А. в настоящем, еще не истекшем XIX-м столетии, столь велико и разнообразно, что уже нет возможности изложить здесь, даже в самых кратких чертах, сущность каждого из них. Мы ограничимся только простым перечислением важнейших из них.
Весьма важное значение для успехов А. в настоящем столетии имеет усовершенствование не столько оптической, сколько механической части новых телескопов. Основанный Рейхенбахом в 1804 г. в Мюнхене оптический и механический институт впервые стал изготовлять инструменты, точность которых во много раз превосходила точность всех измерительных приборов, которыми должны были довольствоваться астрономы прошлого века. В настоящее время преемники этого первого художника в построении астрономических инструментов довели искусство изготовления этих инструментов до поразительного совершенства. Только это дало возможность появлению таких исследований, как определения параллакса неподвижных звезд и определение орбит многих из них и пр. Первые наблюдения, произведенные с новыми инструментами с небывалою точностью, были сделаны Бесселем в конце первой четверти настоящего века. Наблюдения эти указали путь другим астрономам, и в настоящее время во всех частях света, во множестве обсерваторий, производятся ежедневно непрерывные наблюдения над положением звезд, точность которых казалась бы немыслимою в начале XIX-го века. В 1838 г. Бессель определил первый параллакс — звезды 61 Cygni, который оказался равным 0,3. С тех пор до настоящего времени параллакс определен для 50 звезд, и число это постоянно возрастает. Тот же астроном положил основание новым каталогам звезд своими кенигсбергскими наблюдениями, в которых он впервые дал чрезвычайно точные наблюдения около 50000 звезд и в то же время издал вычисленные им с чрезвычайною тщательностью положения звезд, наблюденных Брадлеем, в каталоге, названном им «Fundamenta Astronomiae». Сравнение этих наблюдений с позднейшими дало обильный материал для определения собственных движений звезд, весьма малое число которых было известно до этого времени. Новое издание Брадлеевских наблюдений, перевычисленное еще с гораздо большею тщательностью, и сравнение наблюдений Брадлея с позднейшими наблюдениями тех же звезд окончено в 1888 г. Ауверсом. Изучение звездного неба, начатое Бесселем, было сразу доведено до поразительной обширности наблюдениями Аргеландера, который в продолжение 9-ти лет непрерывных наблюдений составил обозрение всех звезд северного полушария неба до 9-й величины включительно, числом 324198. Мы еще не имеем подобного обозрения южного неба. Часть южного полушария, между экватором и 23° южного склонения уже разработана по плану, сходному с планом Аргеландера, сотрудником его, ныне живущим Шенфельдом. Для остальной части южного неба существует пока кроме отдельных изысканий, напр. около полярных звезд и пр., только обозрение зон аргентинского астронома Гульда, охватывающее пространство от 23° до 80° южного склонения и содержащее 76000 звезд. В настоящее время идет в ряде обсерваторий деятельная работа изготовления нового полного звездного каталога по инициативе и под наблюдением Международного астрономического общества, и несколько томов этого каталога (напр. наблюдения Казанской обсерватории) уже появились. В то же время недавно предпринято и уже изготовляется фотографическое обозрение неба, которое даст наиболее полное и документальное изображение состояния неба в конце XIX-го века, неоценимое для дальнейших исследований.
Мы уже указали на параллакс звезд как на один из результатов новых методов исследования. Точные наблюдения дали также возможность подтвердить открытие Гершелем систем двойных звезд. Микрометрические измерения В. Струве в Дерпте указали путь к таким наблюдениям. Исследования собственных движений звезд дали возможность многим астрономам независимо определить направление и скорость движения солнечной системы в пространстве, которое еще подвергалось сомнениям со стороны Бесселя. Вычисления Археландера, Отто, Струве, Галловея, Эйри, а после них многих других астрономов установили вне всякого сомнения существование этого движения и указали приблизительно его направление. Однако, кроме большей достоверности, не было достигнуто большей точности. Апекс солнечной системы еще далеко не определен с тою точностью, к которой привык астроном, а относительно скорости перемещения солнечной системы у различных астрономов получаются весьма разноречивые результаты. В солнечной системе открытие Нептуна имеет интерес, главным образом, потому, что оно было сделано не случайно, как, напр., открытие Урана или первого астероида, а на основании теоретических изысканий Леверье о движении Урана, в котором оказались некоторые неравенства, не могшие быть объясненными возмущениями от Сатурна и для объяснения которых Леверье предположил существование за пределами Урана некоторой новой, неизвестной дотоле планеты, положение которой он определил из возмущений, производимых ею на планету Уран. То же было сделано почти одновременно с Леверье Адамсом. Предуказанная теориею планета была найдена Галле в 1846 г. Два спутника Урана, Оберон и Титания, были открыты уже Гершелем в 1787 г. Еще два новых спутника были найдены у той же планеты Ласселем в 1851 г. Он же открыл спутник Нептуна. Все спутники этих двух отдаленных планет представляют большой теоретический интерес для космогонической теории Лапласа по особым свойствам их орбит. Между тем как у всех остальных планет их спутники движутся, как и сами планеты, в орбитах, мало наклоненных к эклиптике, и в направлении, совпадающем с общим направлением всех движений в солнечной системе (в частности с направлением вращения Солнца), спутник Нептуна оказался движущимся около Нептуна в направлении, обратном движению самой планеты, а спутники Урана имеют орбиты, наклоненные к плоскости орбиты Урана под углом, близким к прямому. Открытие нескольких новых промежутков в кольцах Сатурна, сделанное Бондом в 1850 г. и другими, имело также теоретический интерес, так как подтверждало гипотезу, высказанную уже в XVII столетии Робервалем, что кольца Сатурна состоят из совокупности весьма большого числа спутников, мысль, подтвержденная теоретическими изысканиями Максуелля в 1857 г. А именно промежутки в кольцах Сатурна, по наблюдениям Бонда и др., оказываются находящимися в таких расстояниях от планеты, в которых не могли бы существовать спутники, ибо если бы таковые туда попали, то время обращения их около Сатурна было бы в простом кратном отношении с временем обращения других спутников той же планеты и возмущение в орбите, которое они бы испытывали от такого совпадения, вывело бы их из этого положения, заставив приблизиться или удалиться от Сатурна на большое расстояние. Чрезвычайно любопытным и также интересным в теоретическом отношении было открытие спутников Марса в 1877 г. Существование этих спутников уже предсказывалось, на основании довольно рискованной аналогии, задолго до их открытия. Так как Земля имеет одного спутника, Юпитер — четырех, Сатурн — 8, а Марс находится между Землей и Юпитером, то ему приписывали двух спутников, и в известном сочинении Свифта «Путешествие Гулливера» указывается, что астрономы страны лапутов уже открыли этих спутников, которых не могут найти земные жители, и даже даны элементы их орбит, которые поразительно сходны с действительными элементами их. Между тем несомненно, что до самого последнего времени спутники эти не могли быть открыты, так как для того, чтобы их увидеть, нужно иметь в своем распоряжении инструмент, оптическая сила которого весьма велика; спутники эти представляют то странное явление, что один из них обращается около планеты в течение времени меньшего, чем сама планета вращается около своей оси, так что для воображаемых жителей Марса один спутник восходит на З., другой на В. и спутники эти движутся по небу в обратном направлении. Все эти открытия в значительной степени поколебали уже первоначальную гипотезу происхождения солнечной системы Лапласа и заставили некоторых современных астрономов предложить новые или несколько видоизмененные предположения для объяснения новооткрытых фактов. Наконец, в планетной системе следует отметить открытие весьма большого числа так назыв. малых планет, или астероидов, которые также подтвердили странную аналогию, указанную еще до их открытия Тициусом и Боде, в конце прошлого столетия. Расстояния последовательных планет от Солнца следуют приблизительно некоторому простому арифметическому закону, в котором, однако, оказывался один не наполненный промежуток, соответствующий промежутку между Марсом и Юпитером, и Боде указывал, что в этом промежутке должна находиться планета, для пополнения гармонии в распределении тел солнечной системы. Планета эта была найдена Пиацци 1-го января 1801 г.; казалось, что гармония восстановлена. Но найденная Пиацци планета была весьма маленькая, гораздо меньше всех известных дотоле планет. В 1802 г. Ольберс открыл вторую столь же малую планету в промежутке между Марсом и Юпитером, в 1804 г. Гардинг нашел третью, в 1807 г. Ольберс — четвертую. Затем после долгого промежутка времени, в течение которого ни один новый астероид не был найден, с 1845 г. открытия этих малых планет стали следовать одно за другим с большою быстротой. Пятый астероид был открыт Генке в 1845 г., после 15-летних поисков. Затем до настоящего времени открыто в сумме 290 планет, причем в настоящее время поразительным успехом в открывании астероидов пользуется Пализа в Вене, открывший уже 70 таких тел, и Петерс, который открыл до сих пор более сорока астероидов. В расстояниях этих планет от Солнца Кирквуд в Америке указал существование таких же промежутков, как те, которые мы упомянули выше в кольцах Сатурна, а исследование орбит малых планет подало повод к появлению многих замечательных работ в А.
Открытие первых малых планет дало новую задачу астрономам, простое решение которой оказалось впоследствии весьма важным ввиду появления все большего числа астероидов. А именно нужно было найти способы определения элементов орбиты светила по данному числу наблюдений над видимым положением этого светила. Раньше открытия Пиацци такая задача представлялась только относительно комет, для которых существовало несколько, впрочем, весьма запутанных способов вычисления орбит, из которых способ Лагранжа наиболее удовлетворял условиям простоты и удобства вычислений. Полное решение задачи об определении орбиты планеты из наименьшего числа наблюдений было дано Гауссом, который напечатал свое решение через много лет после того, как он нашел его, в форме, совершенно не сходной с первоначальною, которою он сам пользовался при определении элементов орбит первых найденных астероидов. Он же развил замечательный способ наименьших квадратов и довел его сразу до такой высокой степени совершенства, что со времени Гаусса к его исследованиям не прибавлено ничего существенного в этом вопросе. Способы определения орбит астероидов были несколько усовершенствованы Энке, Ганзеном и др., но они оставались по существу простыми детальными разработками способа Гаусса, который остается до сих пор единственным решением этой трудной задачи. Методы, данные Гауссом во всех вопросах, которыми он занимался, всегда оказывались самыми точными и изящными как в А., так и в геодезии, в физике или чистой математике. Способ наименьших квадратов, указанный впервые уже Лежандром в 1806 г. (сочинение Гаусса вышло в 1809 г., хотя способ этот был открыт им гораздо раньше и он уже давно пользовался им в своих исследованиях), составлял необходимое вспомогательное орудие, без которого так же было бы невозможно увеличение точности астрономических исследований, как без более сильных оптических инструментов. После несистематических способов приближения к истине из ряда несогласных наблюдений, которыми приходилось довольствоваться в прошлом столетии, способ наименьших квадратов сразу установил один общий простой и чрезвычайно точный прием, приложения которого теперь неисчислимы. Определение кометных орбит было усовершенствовано Ольберсом в 1797 г. и мало усовершенствовано позднейшими работами других астрономов. В отношении к кометам XIX столетие дало более, чем в отношении к планетам. Не только открыто весьма большое число комет, не только найдены способы для определения их орбит и изучены орбиты весьма большого числа этих светил, но найдено физическое строение их; кометы и падающие звезды связаны в одно целое блестящими исследованиями Скиапарелли. Падающие звезды составляют исключительное достояние нашего века. До XIX столетия самое существование их не признавалось большинством ученых или им не приписывалось никакого значения. Только после открытия радианта и периодичности появления падающих звезд, в 1833 году, эти тела были включены в круг исследований астронома, а изыскания Г. Ньютона и в особенности теория Скиапарелли окончательно установили их право на название светил, одинаковых с планетами или кометами (см. подробнее Кометы, Метеоры). В настоящее время новейшие космогонические теории приписывают им первенствующее значение в образовании миров. Работы Локьера, Джорджа Дарвина и др., еще далеко не оконченные, открывают новое поле исследований, результаты которого еще трудно предвидеть. В теории Луны, теории планетных возмущений и физической А. вообще сделано в настоящем столетии много замечательных исследований, которые, однако, все идут по стопам Лагранжа, не пролагая новых путей в науке. Математики, в особенности Якоби, а в новейшее время Гильден, Пуанкаре, дали некоторые замечательные работы в теории планетных движений, которые, однако, имеют более теоретический интерес; в то же время работы Гансена, а также Адамса, Эйри, Делоне, Плана, Оппольцера и др. в теории Луны представляют новые разработки числовой задачи, предъявляемой движением Луны, продолжающей смущать астрономов своею трудностью. В теории движения больших планет и их спутников грандиозные исследования Леверье, а в новейшее время Ньюкома составляют основу новых таблиц планет, которыми пользуется нынешний астрономический мир. А Гринвичская, Парижская, Берлинская, Вашингтонская, Пулковская и многие другие обсерватории дают постоянно возрастающий ряд чрезвычайно точных наблюдений, составляющих основу звездной А.
Наконец, с середины настоящего столетия на сцену выступила совершенно новая наука, самостоятельная область А. — астрофизика, появившаяся после изобретения спектроскопа, усовершенствования фотографии и фотометрических приемов и увеличения оптических сил обыкновенных астрономических инструментов. Исследование физического строения Солнца, химического состава кольца, неподвижных звезд, комет и туманностей составляет совершенно новую область А., самую возможность которой отрицал Огюст Конт незадолго до открытия спектроскопа. Тот же спектроскоп дал возможность открыть перемещение звезд по направлению луча зрения, недоступное обыкновенному астрономическому наблюдению. Строение поверхности планет, их атмосферы, изменения, на них происходящие, физическое строение комет и их загадочных хвостов, строение солнечной короны и пр. составляют вопросы, едва народившиеся и исследование которых составляет предмет современных работ многих искусных астрофизиков.
Приведем в заключение некоторые статистические данные о количестве статей астрономического содержания, появившихся с начала XVII в. до 1880 г., по расчету авторов цитированной ниже полной астрономической библиографии. Мы должны по необходимости ограничиться статистикою журнальных статей, так как библиография отдельных изданий, книг, собраний наблюдений еще не вышла в печати.
Библиография Гузо и Ланкастера заключает следующее число указаний статей, написанных на разных языках:
| На французском языке | 5991 статья |
| На английском языке | 5809 статей |
| На немецком языке | 4438 статей |
| На итальянском языке | 791 статья |
| На латинском языке | 547 статей |
| На шведском языке | 118 статей |
| На русском языке | 89 статей |
| На голландском языке | 85 статей |
| На датском языке | 39 статей |
| На испанском языке | 29 статей |
| На португальск. языке | 29 статей |
| На польском языке | 7 статей |
| На чешском языке | 6 статей |
| На венгерском языке | 6 статей |
По десятилетиям времени появления статей они распределялись следующим образом:
|
|
Журнальная астрономическая литература начинается, собственно, с 1665 г., т. е. со времени появления в Париже «Journal des Savants» и основания в Лондоне Королевского общества. Десятилетие 1671—1680 превышает по числу астрономических статей не только все предшествующие, но и последующие в течение полустолетия. В 1731 г. начинается новый обильный период астрономической литературы, который несколько ослабляется в следующее десятилетие, после чего число работ постоянно увеличивается, кроме десятилетия 1811—1820, где заметно большое падение. Периоды 1791—1800 и 1831—1840 немногим превосходят предшествующие им десятилетия. От периода 1841—1850 возрастание начинает принимать громадные размеры, и в последнем десятилетии, статистика которого могла быть составлена, число астрономических статей превышает число статей в совокупности XVII, XVIII и первой четверти XIX-го века. Из следующей таблички видно, что число авторов статей также быстро возрастало, хотя не с такою быстротой, как число статей.
| Число авторов в XVII веке было | 88 |
| Число авторов в XVIII веке было | 571 |
| Число авторов в XIX веке (до 1880 г.) было | 2901 |
В то же время число написанных ими статей было:
| в XVII веке | 396 |
| в XVIII веке | 3479 |
| в XIX веке (до 1880 г.) | 18970 |
Так что число статей на одного автора в среднем за столетие составляет:
| в XVII веке | 4,4 |
| в XVIII веке | 6,1 |
| в XIX веке (до 1880 г.) | 6,6 |
Литература. История А.: Деламбр, «Histoire de l’Astronomie» (5 т., 1817—1821); Р. Вольф, «Geschichte der Astronomie» (1877); Грант, «History of physical astronomy» (1852); см. также введение в «Bibliographie générale de l’Astronomie», состав. Гузо (Houzeau) и Ланкастером (1887). О новейших успехах А. см. Клерк (Agnes Clerke) «A Popular History of Astronomy in the nineteenth Century» (1887 г.). Популярные книги: Ньюком, «Popular Astronomy»; Фламмарион, «Astronomie populaire»; Араго, «Astronomie populaire» (русский перевод); Гершель, «Outlines of Astronomy» (русск. перев.); Гилльмен (Guillemin), «Le Ciel». По отдельным вопросам: Лаплас, «Exposition du système du monde» (русск. перевод.); Фламмарион, «Les étoiles»; Секки, «Le stelle»; Фламмарион, «Les terres du ciel»; Проктор, «Other worlds than ours»; Секки, «Le soleil»; Юнг, «The sun»; Гилльмен, «Le soleil»; Скиапарелли, «Astronomische Theorie der Sternschnuppen»; Гилльмен, «Les comètes»; Айри, «Gravitation». Учебники общей А.: Дюбуа, «Cours d’Astronomie»; Проктор, «Lessons in elementary Astronomy»; Хандриков, «Астрономия». Теоретическая и физическая А.: Ньютон, «Philosophiae naturalis principia mathematica»; Лаплас, «Traité de mécanique céleste» (5 т.); Лагранж, «Mécanique analytique» (2 т.); Гаусс, «Theoria motus corporum coelestium»; Резаль, «Mécanique céleste»; Понтекулан, «Physique céleste»; Тиссеран, «Mécanique céleste»; Опольцер, «Lehrbuch der Bahnbestimmungen der Kometen und Planeten»; Ватсон, «Theoretical Astronomy»; Клинкерфус, «Theoretische Astronomie»; Савич, «Теоретическая А.». Сферическая А.: Брюннов, «Spherical Astronomy»; Човенэт, «A manual of spherical Astronomy»; Савич, «Сферическая А.». Практическая А.: Брюннов, «Practical Astronomy»; Савич, «Практическая А.». Журналы. Популярные: «L’Astronomie» (Фламмарион, Париж); «Himmel und Erde» (Мейер, Берлин); «Ciel et Terre» (Ланкастер, Брюссель); «Sirius» (Клейн, Кельн); «The Observatory» (Тернер, Лондон). Специальные: «Astronomische Nachrichten» (Крюгер, Киль); «Mémoirs» и «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society» (Лондон); «Bulletin astronomique» (Тиссеран, Париж); «The Astronomical Journal» (Гульд, Буэнос-Айрес) и издания отдельных обсерваторий. Кроме того, работы астрономического содержания помещаются в трудах различных академий, напр. в «Comptes Rendus» Парижской академии; «Abhandlungen» и «Monatsberichte» Берлинской, «Abhandlungen» и «Sitzungsberichte» Венской, «Mémoires» и «Записки» С.-Петербургской, «Transactions» Лондонской и др., а также в журналах «Nature» (Лондон), «American Journal of Science» (Нью-Гевен) и иных общенаучных или специально математических журналах. Полная библиография А. составлена Гузо и Ланкастером, «Bibliographie générale de l’Astronomie». Первые 2 тома (I — Ouvrages, II — Mémoires) вышли I в 1887 г., II в 1882, третий (Observations) готовится к печати. Здесь читатель найдет список всех книг и статей по А., печатных или рукописных сочинений, написанных до 1881 г., классифицированный по отделам. Менее полную библиографию представляет «Librorum in bibl. specul. Pulcovensis Catalogus systematicus» (1860 и 1880). Литературу отдельных частей А. см. под соответствующими словами.