1421 - год, когда Китай открыл мир
Шрифт:
Как китайцы отмечали ход времени
Для того чтобы вычислить географическую долготу, необходимо было научиться очень точно определять время. Китайцы определяли ход времени по длине солнечной тени. Самая большая китайская обсерватория в Чжоу Гон была построена за несколько веков до начала правления династии Мин. Обсерватория представляла собой усеченную треугольную пирамиду с верхней гранью площадью 25 квадратных футов. К верхней площадке вела широкая лестница; на площадке располагались три помещения, откуда хорошо было видно гномон — массивную вертикальную планку высотой 40 футов в северной части усеченной грани. Обсерватория имела также тонкий стальной вертикальный прут, предназначавшийся
В верхней части пирамиды располагалась еще одна площадка, протянувшаяся на 120 футов к северу, которая вместе с гномоном служила для измерения солнечной тени. Для уверенности в идеальном горизонтальном положении площадки китайцы по всей ее длине пустили две параллельные каменные канавки, по которым постоянно текла вода. Положение считалось рабочим, если уровень воды в канавках был идеально параллелен каменным плитам, которыми была выложена площадка с гномоном.
40-футовый гномон позволял измерять солнечную тень с рассвета и до захода солнца. В качестве иллюстрации можно привести следующий пример: в день равноденствия на экваторе солнце всходит точно на востоке и садится, соответственно, точно на западе. В полдень солнце находится прямо над головой наблюдателя и вообще не отбрасывает тени. Самая длинная тень бывает на восходе и на закате. По длине тени наблюдатель определяет время в этом регионе.
В 721 г. н. э. китайцы пришли к выводу, что длина солнечной тени меняется не только в течение дня, но и изменяется день ото дня, а также меняется в зависимости от географической широты, на которой располагается астрономическая площадка. Далее они стали проводить экспериментальные измерения между северными широтами 17°20' и 40°. Кроме того, они измеряли тень зимой и летом на меридианах на протяжении нескольких тысяч километров, используя менее массивный гномон в 8 футов высотой. Измерения показали, что длина теней отличается примерно на 3,36 дюйма на каждые 400 миль долготы. Таким образом, уже в VII в. китайцы могли корректировать расчеты своих главных обсерваторий.
Китайцы также отметили, что длина тени изменяется в зависимости от времени года. Эта разница могла быть очень существенна: в день летнего солнцестояния, к примеру, длина тени равнялась 123,685 фута, тогда как зимой она никогда не превышала 76,740 фута. Вновь полученная информация позволяла производить ежедневную коррекцию любого рода астрономических вычислений, внося поправку на основании длины тени в зависимости от времени года.
Постепенно пришло понимание того, что Земля движется по своей орбите не столь равномерно, как это считалось в древности: другими словами, выяснилось, что это отнюдь не идеально вращающийся механизм, подвешенный в пространстве. Необходимо было рассчитать эти отклонения в движении Земли по своей орбите и на основе различных вычислений внести соответствующие поправки в расчет координат. Скоро выяснилось, что существующие «сбои» во вращении Земли вокруг Солнца вызывают также сбои между «абсолютным» и, так сказать, «солнечным» временем. Такого рода различия во времени достигают своего «положительного» максимума в 14'30» в феврале и «отрицательного» максимума в 16'30» в ноябре. Китайцы настолько точно вычисляли это время, что великий математик Лаплас по этому поводу писал так:
«Наблюдения китайцев с 1277 по 1280 г. ценны хотя бы уже тем, что их точность близка к идеальной, поскольку и в наши дни трудно добиться большего. К примеру, погрешность при измерении длины тени при восходе и заходе Солнца у средневековых китайцев равнялась не более 0,01 дюйма».
Подобной точности можно добиться только при одном условии — если для различного рода опытных измерений избрать самый долгий лунный месяц, протяженностью в 29,53059 суток. При таких условиях возможная погрешность у китайцев равнялась менее 1» в месяц.
Китайские
Китайцы построили крупнейшую обсерваторию в Чжоу Гон сначала в Нанкине, а затем, когда столица была перенесена на север в 1421 г., — ее аналог в Пекине. Потом были построены еще 4 обсерватории, а затем еще 8. Чуть позже небольшие обсерватории стали строить по всему миру благодаря экспедициям Золотого флота Чжэн Хэ.
Мы знаем, какое оборудование находилось в будочках на усеченных площадках пирамидальных обсерваторий из «Хроники династии Юань (1276–1279)» (Нидлхэм, 1954 г., том 3, с. 369).
Далее следует перечисление основного оборудования:
Хунь-тьен-сян — звездный глобус, главный предмет в обсерватории.
Ян-и — полукруглый песчаный циферблат солнечных часов.
Као-пяо — массивный гномон, высотой 40 футов, подобный гномону в обсерватории Ян Чэн в Пекине.
Ли-юнь-и — теодолит.
Чэн-ли — инструмент, определяющий точные фазы солнечного и лунного затмений, а также их начало и конец.
Чин-фу — линзы для концентрации солнечных лучей. Цзи-юй-ши-и — устройство для наблюдения за лунными и солнечными затмениями.
Цин-куэй — звездный угломерный диск.
Тин-ши — инструмент, определяющий время.
Хоу-чи — инструмент для наблюдения за Полярной звездой. Чю-пяо-суан — отвес.
Чэнь-ги — инструмент для стабилизации механизма часов.
Как можно понять из этого списка, оборудование в обсерватории служило для опознания, определения местоположения той или иной звезды и ее места в разное время на небосклоне (все изменения отмечались на искусственном небесном своде). Для измерения длины тени использовался массивный гномон. Для определения фаз солнечного и лунного затмений — инструмент чэн-ли. Линза или набор линз для концентрации пучка солнечных лучей для концентрации теней назывались «чин-фу». Инструмент для наблюдения за лунными затмениями — «цзи-юй-ши-и». Устройство для наблюдения за Полярной звездой — «хоу-чи».
Функции некоторых инструментов нуждаются в отдельном объяснении. Китайцы давно знали: чем длиннее тень (другими словами, чем больше гномон), тем точнее можно измерить время. Однако, чем больше была тень от гномона, тем более расплывчатым и неопределенным становится ее силуэт. В период раннего правления династии Мин была изобретена камера-обскура: в комнате, где производились замеры тени, в потолке было просверлено маленькое отверстие, куда попадал солнечный лучик, что делало тень более контрастной. Контрастность еще более усиливалась, когда в указанное отверстие вставлялись одна или несколько линз. Все это позволяло производить измерения тени от гномона с погрешностью в 0,01 дюйма. Впрочем, все, о чем сказано выше, относится к светлому времени суток, когда светит солнце. Измерение времени в темноте было, несомненно, сложнее. Китайцы обычно использовали для этого разные конструкции водяных часов — клепсидры, которые подвергались калибровке в течение дневного времени с помощью гномона. Наиболее распространенным типом клепсидры были часы с компенсирующим механизмом, который работал одновременно и под воздействием атмосферного давления, и под тяжестью струившейся с высоты воды. Один такой компенсирующий механизм был обнаружен в трюме так называемой пандананской джонки. Устройство этих часов подробно описано в Китайской энциклопедии (Сы-и-куань), вышедшей в свет в 1478 г. В наши дни она хранится в Кембриджской библиотеке.
Подводя итог, можно сказать, что китайцы, построившие обсерватории во многих странах мира, имели на них самые совершенные для своего времени устройства для измерения времени как в светлое, так и в темное время суток.
Солнечные и лунные затмения
Затмения Луны и Солнца происходят в тот момент, когда Солнце, Луна и Земля выстраиваются в одну линию.
При солнечном затмении тень от Лупы закрывает от Солнца лишь небольшой участок Земли. Там на короткое время становится темно, как ночью.