1421 - год, когда Китай открыл мир
Шрифт:
В китайских обсерваториях были в ходу совершенно другие научные методы. Там с давних пор имелась традиция отвечать время, замеряя длину отбрасываемой солнцем тени. Одна из самых известных обсерваторий того времени, Чжоу-Кун (Chou Kung), что в 50 милях от Луньяня, дожила и до наших дней. Построенное 7 веков назад, это сооружение представляет собой усеченную пирамиду с площадкой на вершине, которая достигает 25 квадратных футов. Крохотное строение в центре площадки содержит в себе тонкий стальной вертикальный прут, который позволяет вести наблюдение за звездами; в домике расположена также и клепсидра — большие водяные часы. Так называемый гномон, 40-футовый штырь указателя солнечных часов, находится на выдвинутой на 120 футов к северу платформе башни и омывается (стабилизируется) двумя параллельными струями воды из двух водотоков. Каменная
Хотя это довольно сложное устройство казалось китайцам в. свое время венцом творения, они еще в 721 г. н. э. стали подумывать о том, что длина тени зависит не только от времени Дня, но также и от времени года, а главное — от географической широты, на которой находится наблюдательный пункт. Использовав друг ой гномон, поменьше, размером 8 футов (который, кстати, позже стал стандартным), они начали с его помощью производить замер тени зимой и летом, а также па других широтах: например, от широты города Хью в южном Вьетнаме до широты Пекина на севере. Подсчеты выявили, что длина тени в одно и то же время может отличаться на 3,56 дюйма с каждым сдвигом по широте на расстояние 400 миль. Это открытие позволило китайцам, в частности, определять и корректировать положение своих кораблей в океане в зависимости от широты, на которой находилось их судно.
Продолжая наблюдения за длиной тени, китайцы пришли к выводу, что она каждый день меняется в зависимости от сезона на протяжении всего года. И китайцы снова принялись считать. Они были великие мастера счета и вычислили, что длина тени в период летнего солнцестояния достигает 12,3695 фута, а в период зимнего — 76,7400 фута. Опираясь на два предыдущих эксперимента, они поняли, что могут уточнять положение своих кораблей в море в любой день недели на любой географической широте. Более того, находясь в открытом море, они по длине отбрасываемой в полдень тени могли определить день недели и даже время года.
В этот период европейцы могли лишь с помощью примитивных солнечных часов определять светлое время суток в своей местности, да и то, если день был не пасмурный.
Чтобы определить точное место корабля в море, нужна была третья, решающая поправка, которая дала бы возможность учитывать при разного рода вычислениях отклонения в движении Земли вокруг Солнца. Надо сказать, определенные «сбои» при движении Земли по своей орбите определяли разницу между так называемым абсолютным и реальным временем, в течение которого Земля вращается вокруг Солнца. Разница между абсолютным и относительным временем бывает довольно существенной. Так, в феврале максимальное положительное (со знаком плюс) отклонение составляет 14° 30'': а максимальное же отрицательное отклонение (со знаком минус) равно в ноябре 16° 30''. Между прочим, это было просчитано всего лишь за период с 1277 по 1280 г. Китайцы с присущей им наблюдательностью определили причину этого «как смещение земной оси» [259] . Если верить китайским астрономам, орбита Земли за последние 7 веков изменилась, И весьма существенно.
259
J. Needham, citing History of the Van Dynasty, in Science and Civilisation in China, Vol. 3, Pt 2, sec. 20, Cambridge UP, Cambridge, 1954, p. 398, and La Place calculations, p. 299 [Дж. Нидхэм цит.: «История династии Вань» в книге «Наука и цивилизация Китая»].
С воцарением Чжу Ди на «троне дракона» отношение к обсерватории Чжоу-Кун тоже изменилось: она стала пользоваться огромным уважением. Кроме того, с тех пор как столица Китая перебралась из Нанкина в Пекин, количество крупных обсерваторий резко увеличилось. К примеру, рядом с Пекином возникла точно такая же башня, как Чжоу-Кун; те, кто хотели завоевать моря и океаны во главе с адмиралом Чжэн Хэ, сооружали астрономические площадки, которые должны были обеспечить движение его флота в морских просторах. Сам он тоже должен был сооружать астрономические наблюдательные пункты во всех тех местах, где бы ни пролегали пути его флота. В идеале, такие площадки для ведения астрономических наблюдений должны были быть построены по всему миру. Каждая из них должна была иметь устройство для придания солнечной тени большей контрастности и четкости, чтобы точность измерения длины тени стала выше, а также инструментарий, необходимый для наблюдения за светилами на небе и за фазами солнечного и лунного затмений; разумеется, китайцы во все времена продолжали наблюдать за своей любимицей — Полярной звездой [260] . Кстати сказать, каменная башня на Род-Айленде (см. «Поселения в Северной Америке», с. 389) вполне могла быть не только маяком, но и обсерваторией. Китайская стандартная обсерватория имела все необходимое оборудование для правильного вычисления географической широты и долготы.
260
Там же, стр. 369.
Китайцы знали: чем длиннее гномон и тень, которую он отбрасывает, тем точнее можно измерять время. С другой стороны, чем длиннее становилась тень от гномона, тем более неопределенными и расплывчатыми становились ее очертания. Во времена правления первых императоров из династии
Точность вычислений, которые производили китайцы в XV в., поражала. Это можно проиллюстрировать хотя бы па примере того, как они подсчитывали продолжительность лунного месяца, то есть временного интервала между двумя молодыми лунами. Китайцы пришли к выводу, что этот интервал составляет по максимуму 29,530591 дня [261] . В наши дни можно сказать, что их ошибка составляла меньше 1 секунды в месяц. Однако все эти сверхточные расчеты имели смысл и могли проводиться только в то время суток, когда солнце находилось над горизонтом. С наступлением темноты все расчеты велись с помощью клепсидр — водяных часов, которые были откалиброваны в дневное время с помощью гномонов [262] . Используя свои гномоны и клепсидры, китайцы могли отмечать время день за днем, час за часом, минуту за минутой и секунду за секундой и днем, и ночью, независимо от времени суток. Они также могли предсказывать лунные затмения, которые происходят на земле примерно каждые пол года, и, будучи людьми практичными, извлекали из этого величественного природного явления свою пользу.
261
Там же, стр.392.
262
Желающие посмотреть, как выглядели китайские механические часы, могут обратиться к китайской энциклопедии «Ши Линь Куан Ци», вышедшей в свет в 1478 г., которая ныне хранится в библиотеке Кембриджского университета в Англии.
Солнечные и лунные затмения происходят тогда, когда Солнце, Луна и Земля оказываются на одной линии и когда орбита вращения Луны вокруг Земли совпадает с орбитой вращения Земли вокруг Солнца. При солнечном затмении тень Луны загораживает Солнце на короткое время над сравнительно небольшим участком земной поверхности, и па Земле в этот момент становится темно, как ночью. Это своеобразное «зонтичное» теневое пятно, или умбра движется по миру вместе вслед за Луной, вращающейся вокруг Земли, которая, в свою очередь, вращается вокруг Солнца. При лунном затмении, когда Земля находится между Солнцем и Луной, Земля, в силу своих значительно больших размеров, полностью перекрывает Луну, и, следовательно, лунное затмение продолжается дольше, а площадь земной поверхности, закрываемая ее тенью, несравненно больше, чем при солнечном затмения. Астрономическое значение лунного затмение важно именно по той причине, что его можно одновременно наблюдать чуть ли не с половины обсерваторий по всему миру. Возможность точно определить время лунного затмения, а также гот факт, что означенное событие можно было увидеть одновременно с наблюдательных пунктов в разных концах света, впервые за долгое время предоставили китайцам шанс разрешить наконец проблему точного определения географической долготы.
Итак, во-первых, лунное затмение видно одновременно чуть ли не на целой половине земного шара, а, во-вторых, когда происходит затмение, то вращение Земли создает иллюзию вращения звезд на небосводе. Процесс лунного затмения можно разделить на четыре стадии. Стадия 1 (условно обозначим ее У-1) — первый контакт, когда Луна начинает входить в зону затемнения, иначе говоря, в зону умбры; У-2 — второй контакт, когда Луна полностью входит в затененную часть пространства и скрывается под умброй; У-3 — третий контакт, когда краешек Луны начинает показываться из-под умбры; У-4 — четвертый контакт, когда Луна полностью выходит из затемнения. Китайцы, уделив все свое внимание контакту У-3, именно его использовали для своих основных вычислений.
Когда китайцы высаживались на незнакомых островах и землях, главной задачей их астрономов и навигаторов было вести наблюдение за лунными затмениями, то есть главным образом ждать, когда начнет осуществляться контакт У-3. Потом они должны были отметить, какая звезда в это время пересекает ближайший меридиан на ночном небе. Данный меридиан (иногда еще его называют местным меридианом) — это воображаемая линия, которая указывает на географическую долготу. Она начинается с точки на горизонте, расположенной строго на севере от наблюдателя, проходит у него над головой и заканчивается у него за спиной строго на юге, опять же на линии горизонта. Когда первая звезда после контакта У-3 пересекала эту воображаемую линию, астроном отмечал на часах время пересечения и заносил его в специальную книгу. Когда астроном возвращался из путешествия на родину, он и его коллеги в Пекинской обсерватории сравнивали полученные независимо друг от друга данные. Используя водяные часы, откалиброванные с помощью гномонов, они сравнивали время появления на местном меридиане обнаруженной одним из астрономов в чужих краях звезды со временем появления первой после затмения (контакт У-3) звезды на меридиане Пекина. Обладая этими данными и пользуясь самыми точными в мире водяными часами, китайцам нетрудно было просчитать долготу, на которой находилась обсерватория на новой, открытой ими земле. К примеру, если разница между появлениями первых звезд па местном меридиане новой земли и меридиане Пекина составляла 6 часов, то разница в долготе между Пекином и новой землей равнялась 90°, так как земля делает полный оборот — 360° — за 24 часа, а 6 часов — это четверть суток.