Тихо Браге: практическая астрономия

Марина Молчанова «Квантик» №11, 2019

Тихо Браге (Tycho Brahe) (14.12.1546–24.10.1601)

Каждый век в истории человечества по-своему колоритен и интересен. И XVI век никак не был исключением: тогда творили Микеланджело и Шекспир, экспедиция Магеллана впервые совершила кругосветное путешествие, а Лютер и Кальвин изменили лицо церкви. Век войн и дуэлей, расцвета искусств и начала новой науки. Но даже на общем ярком фоне выделяется звезда Тихо Браге — астронома, который родился через три года после смерти Коперника и за 18 лет до рождения Галилея.

Звезда, кстати, здесь отнюдь не только фигура речи: ведь среди самых значительных достижений Браге было и первое открытие сверхновой звезды, и составление самых точных для тех времен — до появления телескопов — звёздных каталогов.

Почти каждое событие жизни Браге похоже на фрагмент приключенческого романа, и сам он не раз становился героем легенд и баек. Тем не менее многие из этих событий известны достоверно, а другие, даже если и ставятся под сомнение, всё же вполне серьёзно обсуждаются историками.

Рождение

Браге происходил из знатной датской семьи. Имя «Тихо», непривычное для нас, — вариант датского «Тюхе» (хотя для русского уха и это имя не слишком благозвучно). Родился он в родовом замке Кнудсторп и был первенцем в семье. Точнее, одним из двух первенцев: его брат-близнец умер вскоре после рождения, и через много лет Тихо написал в память о нём стихотворение на латыни — своё первое опубликованное творение.

Замок Кнудсторп («Квантик» №11, 2019)

Замок Кнудсторп, где Браге родился

Детство и дядя

После Тихо и его брата в семье родилось ещё десять детей. В то же время дядя Тихо оставался бездетным. И получилось (как и почему — об этом говорят разное), что Тихо воспитывался именно в семье дяди, который заботился о его образовании и сделал его своим наследником. Главное направление образования выявилось довольно рано: в 13 лет Тихо был очень впечатлён солнечным затмением и особенно тем, что оно было предсказано, пусть не совсем точно. Именно тогда он впервые засел за книги по астрономии, а через три года уже путешествовал по Европе в поисках знаний и убедился, что существующие таблицы для предсказания астрономических явлений действительно очень неточные. Нужно что-то менять, нужно самостоятельно наблюдать за светилами.

А когда Тихо было 18 лет, дядя Йорген умер, оставив большое наследство. По преданию, произошло это так: Йорген с королём Дании кутили всю ночь, после чего король упал с коня прямо в канал. Йорген его вытащил, но заболел воспалением лёгких. До открытия антибиотиков оставалось ещё четыре столетия, а лечение посредством крепких напитков не помогло…

Юность, нос и женитьба

Вскоре после двадцатого дня рождения, обучаясь в университете Ростока, Тихо приобрёл свою знаменитую особенность — металлический искусственный нос.

Случилось это так. Тихо и его дальний родственник поспорили, кто из них лучше разбирается в математике. Слово за слово, и после второй ссоры они решили, что лучший способ выяснить это — дуэль в темноте. В результате Тихо лишился куска носа; потом спорщики помирились, но нос было уже не вернуть, и это говорит нам о том, что спорить надо осторожно. Всю оставшуюся жизнь Браге носил протез — по-видимому, из меди (слухи были, конечно, что из золота, тем более что он увлекался алхимией), прикреплявшийся к лицу с помощью клейкой пасты.

Всё это не помешало ему через пять лет счастливо жениться. Но и тут всё было непросто: Кирстен, его избранница, не была дворянкой, и официальный брак лишил бы его всех привилегий. Чтобы Тихо мог их сохранить, надо было как-то избежать формального бракосочетания. Пришлось воспользоваться лазейкой в датских законах: пара, открыто прожившая вместе три года, могла и так считаться женатой. Тихо прожил с Кирстен всю оставшуюся жизнь и стал отцом восьми детей.

Первые опыты, известность, семья

Считается, что серьезный интерес к астрономии у Браге возник в августе 1560 г., когда он стал свидетелем солнечного затмения. Якобы, Тихо был настолько впечатлен тем, что люди могут предсказывать «поведение» звезд, что решил посвятить этому всю свою жизнь. Однако у приемного отца были другие планы относительно карьеры Тихо. В 1562 г. он отправил сына в Германию, в Лейпцигский университет, чтобы тот продолжил изучение юридических наук. В тайне от дяди Тихо приобрел специальные инструменты и активно занимался астрономическими наблюдениями. В частности, в августе 1563 г. он наблюдал как Юпитер и Сатурн прошли друг от друга очень близко (затмение Сатурна Юпитером). Сверив свои вычисления с опубликованными ранее, Браге обнаружил неточности в расчетах Коперника.

В 1565 г. скоропостижно скончался Йерген Браге, все его значительное состояние унаследовал приемный сын. Благодаря полученным средствам, Тихо Браге получил возможность основательно заняться любимой наукой. Следующие пять лет он провел в университетах Ростока, Виттенберга, Аугсбурга и Базеля. Разъезжая по Европе, он покупал астрономические и математические инструменты, занимаясь помимо астрономии астрологией и алхимией. В 1566 г. оказался втянут в дуэль, в результате которой лишился части носа. С тех пор Браге постоянно носил на переносице металлический протез. В 1571 г. умирает родной отец Браге. Вернувшись в Данию, начинающий ученый организовывает в родовом замке хорошо оснащенную лабораторию.

Следующий год оказывается богат на события. В начале 1572 г. Тихо Браге связывает свою судьбу с дочерью священника Кирстен Йоргансдаттер. От этого брака родится восемь детей: два младенца умрут вскоре после появления на свет, а выжившие дети будут считаться незаконнорожденными; согласно датским законам, дворянин не мог жениться на женщине низкого происхождения.

В ноябре 1572 г. в созвездии Кассиопеи Браге обнаруживает новую звезду, которую позже назовут его именем. Лишь в XX в. ученые докажут, что эта звезда была первой сверхновой, рожденной в нашей Галактике за ближайшие 5 сотен лет. В течение 17 месяцев Браге наблюдал, как звезда медленно теряла яркость, пока не исчезла из виду совсем. Итоги этой работы были изложены в первой публикации ученого, названной «О новой звезде…» и вышедшей в свет в 1573 г. Имя ученого обрело широкую известность. В 1574 г., по приглашению ученого совета университета Копенгагена, Браге прочел студентам собственный курс лекций по науке астрономии.

Сверхновая и комета

Рисунок Тихо Браге — наблюдения за кометой

Надо сказать, что во времена Тихо Браге в распоряжении астрономов не было телескопов. Ждать их оставалось не так долго: первый телескоп был вскоре построен Галилеем. Но самому Тихо приходилось полагаться (кроме угломерных приборов — секстанта и квадранта) только на свои зрение и наблюдательность. К счастью, и то, и другое было превосходным.

Итак, первым удивительным объектом, который наблюдал Тихо Браге, оказалась сверхновая звезда, ярко вспыхнувшая в области созвездия Кассиопеи в 1572 году. В то время наука была уверена, что, согласно заветам древних, выше орбиты Луны небо вечно и неизменно — а значит, новая звезда расположена ниже. И вот тут Браге провёл следующее рассуждение. Если бы новый объект был расположен низко, в течение суток мы бы видели его в разных положениях на фоне звёзд (это различие, очень важное для астрономии, называется параллаксом

). Но это не так — значит, новый объект находится далеко. Более того, его положение по отношению к звёздам не изменилось за несколько месяцев — значит, это и не планета! Это звезда, и дальние небеса не так уж и постоянны.

Параллакс («Квантик» №11, 2019)

Когда наблюдатель (например, в ходе вращения Земли) смещается из точки А

в точку
Б
, он видит объекты на разном фоне

История почти повторилась, когда пять лет спустя Тихо Браге наблюдал комету. Он понял, что этот новый объект расположен куда дальше от Земли, чем Луна. Также он установил, что хвост кометы всегда направлен прочь от Солнца, и попытался оценить её размеры. Поскольку в те времена астрономия ещё была тесно связана с астрологией, Тихо, наблюдая за кометой, заодно сделал предсказания будущих бедствий: так, для России он предсказал смерть Ивана Грозного в 1583 году (и ошибся всего на год!) и кровопролития (ну да, через несколько десятилетий наступило Смутное время).

Есть земля и солнце, но нет хрустальных сфер

Напомним: с древних времён люди рассматривали устройство Вселенной «по Птолемею». В центре мира — неподвижная Земля, вокруг неё сложным образом движутся Луна, Солнце и планеты. Система Коперника, появившаяся в первой половине XVI века, опровергала это представление: она утверждала, что Земля и остальные планеты закреплены на сферах, которые вращаются вокруг Солнца. Но представления Коперника в ту пору все ещё занимали довольно шаткое положение в науке; это было связано не только с объективными неточностями его модели, но и с тем, что с религиозной точки зрения она считалась сомнительной: в какой-то момент (правда, уже в XVII веке) католическая церковь даже запретила использовать её как систему мира, а разрешила только как инструмент для практических расчётов движения планет. А протестанты и вовсе смотрели на идею Коперника как на вражескую диверсию.

Птолемей и Коперник («Квантик» №11, 2019)

Птолемей и Коперник — два великих астронома, которые по-разному представляли устройство мира и вселенной.

Тихо Браге предпочитал третью, компромиссную модель: Луна и Солнце движутся вокруг Земли, а остальные планеты — вокруг Солнца. С учётом точности тогдашних расчётов эта система оказалась вполне работоспособной: окончательно отвергнуть её удалось лишь к XVIII веку. Тихо искренне верил, что Земля слишком «тяжела и ленива» для постоянного движения: то ли дело остальные небесные тела, бойкие и живые! К тому же были и другие возражения против системы Коперника: если она верна, то (судя по параллаксу) звёзды очень далеки, но ведь некоторые из них кажутся нам на небе далеко не точечными — и что же, если даже не таком огромном расстоянии они не превращаются в точки, то неужели они по размеру во много раз больше Солнца?! Сейчас мы усмехнёмся, но тогда людям действительно было трудно в это поверить.

Система мира по Тихо Браге («Квантик» №11, 2019)

Система мира по Тихо Браге

Но зато в рамках модели Тихо Браге была отвергнута явно устаревшая идея о том, что все движущиеся небесные объекты размещены на твёрдых прозрачных сферах, которые вращаются вокруг Земли или Солнца: по его расчётам получалось, что орбиты Солнца и Марса пересекаются, а значит, никаких сфер нет — ведь они не могут проходить друг через друга! К такому же выводу приводили и наблюдения за кометой 1577 года.

Тихо Браге

Источник информации: «Звездочет и забияка», еженедельник «Алфавит» No.2, 2000.

СЕРЕБРЯНЫЙ НОС ОН «ЗАРАБОТАЛ» ЕЩЕ В МОЛОДОСТИ. Настоящий ему отрубили во время дуэли, которых у Тихо Браге было без числа. Когда он уже стал прославленным звездочетом и, окруженный свитой учеников, в развевающемся плаще проезжал по датским деревням, от его серебряного носа и строгого взгляда крестьяне бежали в суеверном ужасе.

XVI век. Поздний Ренессанс в искусстве. Костры аутодафе на площадях. «Реформатские» войны. Чума, преследование еретиков, первые прорывы новой науки и повсеместное увлечение астрологией и алхимией среди высшего света Европы… Это сценическая площадка, на которой развернулась драма жизни этого человека.

Узкие, не везде мощеные улицы северного Копенгагена, хлюпающая грязь, тусклые плошки с маслом на столбах у мрачного здания университета. Из дверей вываливается шумная толпа студентов, направляясь к ближайшей таверне. Среди них особым буйством выделяется молодой человек по имени Тихо. Он родился 26 февраля 1546 г. в семье потомственного дворянина. 13 лет от роду поступил в Копенгагенский университет, где изучал риторику и философию. Соответственно его сословию Браге была уготована политическая карьера. Однако где-то на небе относительно юного школяра, видимо, уже давно были написаны свои планы.

НА ОДНОЙ ИЗ СПЕЦИАЛЬНЫХ ПЛОСКИХ КРЫШ УНИВЕРСИТЕТА в ожидании замерла группа студентов. Они непривычно тихи и внимательны. Шпаги тускло блестят в закатном свете, береты с перьями сдернуты с голов. И «началось, началось» передается из уст в уста. Закатное солнце вдруг начинает уменьшаться, словно кто-то невидимый откусывает от него по кусочку. Несколько секунд — и все темнеет, вместо светила с небес сурово смотрит черный диск в зловещей короне. Раздаются восклицания, кое-кто из студентов торопливо крестится. Тихо Браге не боится небесного явления, но его поражает сама возможность точного предсказания даты затмения. Выбор сделан — он погружается в изучение астрономии и математики. В 1562 году он отправился в Лейпцигский университет, где Провидение предлагает ему еще одну астрономическую головоломку. 17-летний студиозус наблюдает соединение Юпитера и Сатурна и отмечает, что вот это-то событие не совпало по времени с предсказаниями имевшихся тогда таблиц планетных движений. Астрономию нужно обновить!

АСТРОНОМ, ЗВЕЗДОЧЕТ… ЭТО ЗВАНИЕ в те годы вызывало у современников смешанные чувства. Уважение к ученому у просвещенных людей, суеверные опасения у простолюдинов, презрение невежественной знати, подозрения Церкви… Браге презрел сословные предрассудки, надел колпак звездочета и начал готовить революцию в астрономии. Подобно многим коллегам, он параллельно занимался астрологией и даже пытался найти «философский камень».

Он странствует по Европе: Виттенберг, Росток, Базель, Ингольштадт, Аугсбург… Это крупнейшие центры астрономии и астрологии. В Аугсбурге он начал постройку громадного небесного глобуса диаметром в полтора метра, на котором впоследствии отмечал положение звезд. Под влиянием дяди звездочет Браге увлекся алхимией и забросил на время астрономию…

Однако действие пьесы явно зашло не туда. Ее режиссера явно не устраивал еще один алхимик по фамилии Браге. И вот 2-й акт: по мановению режиссерской руки «рабочие сцены» подвешивают на небосклоне Дании ту самую новую яркую звезду в созвездии Кассиопеи. Звезда явилась 26-летнему отступнику как некое небесное знамение, обратив его в восторженного обожателя неба на всю оставшуюся жизнь. Тихо буквально не спускал с нее глаз ни днем ни ночью, трепетно отмечал все постепенные изменения в ее блеске с момента появления, когда она соперничала по яркости с Венерой, до конечного ее исчезновения спустя 16 месяцев.

РЕЗУЛЬТАТОМ НАБЛЮДЕНИЙ ТИХО БРАГЕ над «своей» звездой стала книга, в которой он изложил мысль о том, что звезда находилась от Земли значительно дальше, чем Луна. А так как она не принимала участия в движениях планет, он отнес ее к разряду неподвижных звезд. В наше время такое заключение представляется самым обыденным, но в XVI веке большинство астрономов крепко держались убеждения Аристотеля, что все небо вообще, а область неподвижных планет в особенности, нетленна и неизменна; новые же звезды, как и кометы, почти все относились к объектам верхних слоев нашей атмосферы. Это был вызов сродни коперниковскому, причем подкрепленный железной логикой фактов.

Звезда вспыхнула в небе почти через месяц после кровавой Варфоломеевской ночи. Многие посчитали, что она предвещает многочисленные беды и близкий конец света… Тихо Браге, подобно многим, рассуждает о мировых событиях, последующих за появлением звезды… Кеплер, потешавшийся над астрологическими прогнозами, выразился впоследствии так: «Если эта звезда ничего не предсказала, то, по крайней мере, она возвестила рождение великого астронома».

В 1576 г. ДАТСКИЙ КОРОЛЬ ФРИДРИХ II — усердный покровитель науки и искусств — назначил Тихо содержание для астрономических исследований с астрономической щедростью. Венценосный «спонсор» отвел звездочету целый остров Вен в проливе Зунд для постройки дома и обсерватории (что обошлось королю в бочку золота). В добавление к ежегодному окладу в пользу Тихо отводились доходы от аренды острова местными крестьянами. Это был настоящий средневековый замок со шпилями, бойницами и даже тюрьмой, расположенной в подвале… Тихо назвал его Ураниборгом (Небесным замком), а по-другому — «Дворцом Урании» (музы — покровительницы астрономии). Внутри замка Тихо разместил несколько обсерваторий с раздвижными поворачивающимися крышами конической формы, библиотеку со знаменитым большим небесным глобусом, химическую лабораторию на 16 очагов, то есть «рабочих мест». В центре первого этажа был сооружен фонтан, подававший с помощью насоса воду на все три этажа этой воистину уникальной астрономической школы.

Впоследствии, с увеличением числа учеников и помощников, стекавшихся к нему со всей Европы, Тихо соорудил второе здание — Стьеренборг (Звездный замок), замечательный своими подземными обсерваториями. Здесь же он завел мастерские, где изготавливались все доведенные им до совершенства того времени инструменты… С наступлением темноты звездочет являлся в обсерваторию облаченным в расшитую звездами мантию и остроконечном колпаке халдейского мага. Если он проводил наблюдения Луны, то это была мантия, расшитая серебряными полумесяцами. Марсу предназначались одежды красного цвета…

В ТО ВРЕМЯ АСТРОНОМИЯ И АСТРОЛОГИЯ были понятиями едва ли не равнозначными. Дворяне почитали своим долгом самолично составлять гороскопы, опираясь на весьма скудные представления о законах движения небесных тел. Тихо Браге не был исключением. Всю жизнь он занимался гороскопами. Однако, в отличие от многих, он хорошо понимал неэффективность звездных прогнозов, составленных по неточным астрономическим таблицам. Поэтому много лет посвятил скрупулезному вычислению положений небесных тел. Этими его таблицами пользовался потом Кеплер при выводе своих знаменитых законов движения.

В ГОСТИНОЙ УРАНИБОРГА В 1586 г. появился загадочный портрет владельца Небесного замка. На нем Тихо Браге изображен в проеме триумфальной арки, усеянной гербами древних дворянских родов Дании, чьи представители когда-либо занимались астрологией или астрономией. Среди фамилий под этими гербами есть две прелюбопытные: Гильдерстерн и Розенкранц. Вы ничего не припоминаете? Да, молодые люди именно с такими именами были приятелями шекспировского Гамлета, сыгравшими весьма двусмысленную роль в его судьбе. Известно также, что в это же время в университете Падуи в списках студентов тоже были обнаружены двое студентов «одного потока» с такими же именами. Что же это были за студенты, «удостоившиеся вечности» одновременно в гениальной трагедии и на портрете в компании с великим астрономом? На этот вопрос мы, видимо, никогда не получим ответа.

ХАРАКТЕР У ВЕЛИКОГО АСТРОНОМА был заносчивый и вспыльчивый. Фридрих II многое прощал среброносому гению, но его преемник на датском троне сразу невзлюбил Тихо Браге. Он придрался к тому, что тот разместил в Ураниборге тюрьму для арендаторов, уклоняющихся от уплаты ренты, и в 1597 г. фактически выгнал Тихо — Браге из Дании. Изгнанник нашел приют у поклонника астрономии, астрологии и алхимии чешского императора Рудольфа II, который предоставил в распоряжение Тихо замок Бенатек, неподалеку от Праги. Здесь опальный звездочет (иногда вместе с Рудольфом, тайно приезжавшим к нему) приступил к наблюдениям. По счастливому стечению обстоятельств среди помощников Браге, кроме энтузиаста-императора, оказался и великий Иоганн Кеплер, прославивший позже его имя.

Нанесенный изгнанием удар не прошел бесследно. Силы Тихо были сломлены, и через три года он скончался, неоднократно выкрикивая даже в предсмертном бреду надежду, что жизнь его не прошла бесплодно. В узкое готическое окно на умирающего бесстрастно смотрели звезды Богемии… Драма жизни великого ученого закончилась. Занавес опущен, но аплодисменты звучат до сих пор!

ГЛАВНОЙ ЧЕРТОЙ ТИХО БРАГЕ КАК УЧЕНОГО можно назвать его неукоснительное стремление к максимальной точности производимых наблюдений. Он был одним из тех, кто понял, что точные приборы и скрупулезные методы важны не только для практических приложений астрономии, но и для теории, для получения данных, которые могли бы решить вопрос об истинном устройстве нашей планетной системы. Одним из первых Тихо Браге оценил во всей полноте важность многократных повторений одного и того же наблюдения при различных условиях с той целью, чтобы случайные источники погрешностей отдельных наблюдений взаимно нейтрализовали друг друга. Его «большой стенной квадрант» для измерения угловых расстояний на небе был не только революционным для того времени прибором, но и настоящим произведением искусства. Любопытно и странно, что после смерти большинство инструментов, созданных под руководством великого астронома, было уничтожено.

КАКОВО ИСТИННОЕ МЕСТО ТИХО БРАГЕ в мировой астрономии? В 1543 г. вышла книга Коперника «Об обращении небесных сфер». Этим событием ознаменовалось начало нового периода развития естествознания и ре волюции в мировоззрении.

В 1609 г. произошли события, которые сыграли важнейшую роль в утверждении коперниканского учения. В этом году вышла книга Кеплера «Новая астрономия», где содержался вывод двух первых законов движения планет вокруг Солнца. В том же году телескоп, направленный Галилеем на небо, позволил сделать несколько выдающихся открытий в астрономии, каждое из которых сыграло важную роль в развитии этой науки.

Тихо Браге (1546-1601) родился на три года позже первого события, а умер на восемь лет раньше второго. Деятельность его, таким образом, стала важной ступенькой «от Коперника до Галилея». На основе глубокого анализа и обобщения, накопленных им результатов можно было получить новые теоретические выводы, развивающие коперниканское гелиоцентрическое учение.

С этой не менее титанической задачей суждено было справиться Иоганну Кеплеру, который одолел ее, увековечив имя своего великого предшественника.

Ураниборг

Датский король Фредерик очень благоволил Тихо Браге. И в 1576 году отдал ему в пользование целый остров Вен недалеко от Копенгагена. Там Тихо воздвиг замок, назвав его «Ураниборг», а потом и другие строения. В замке располагались обсерватория и алхимическая лаборатория, там же учились многочисленные студенты. Была и типография для печатания научных трудов. Даже бумага для неё производилась на самом острове.

Ураниборг, современная модель в Немецком музее, Мюнхен («Квантик» №11, 2019)

Ураниборг, современная модель в Немецком музее, Мюнхен. Фото Гудрун Вольфшмидт

Конечно, местные крестьяне были не в восторге: для них воцарение Тихо Браге на острове означало лишние налоги и лишние работы. Пришлось и договариваться, и судиться. Денег не хватало: хотя Тихо получал огромные средства от короля (чуть ли не 1% всех доходов датской казны), он и сам сильно потратился. Тем не менее Ураниборг процветал, пока на престол не вступил новый король — Кристиан IV. Его не интересовали научные дела Браге, личные отношения между ними не сложились, со средствами было всё хуже, возникали конфликты, и кончилось тем, что в 1597 году Тихо покинул не только Ураниборг, но и вообще Данию.

Знак судьбы

Однако судьба не позволила Тихо Браге забыть об астрономии. Вечером 11 ноября 1571 года он заметил в созвездии Кассиопеи яркую звезду, которой прежде никогда не видел. В изумлении он бросился к секстанту и промерил угловые расстояния между загадочным светилом и девятью соседними звездами. Забыв о тиглях и ретортах, он следил за звездой вплоть до ее угасания в марте 1574 года, отмечая изменения ее блеска и пытаясь измерить ее параллакс и скорость собственного движения. Не обнаружив ни того, ни другого, он пришел к выводу, что узрел новорожденную обитательницу сферы неподвижных звезд, а не комету или иной светящийся объект подлунного мира (в то время считалось, что кометы рождаются в атмосфере). Спустя месяц он настолько уверился в своих заключениях, что написал о них нескольким знакомым.

Эти наблюдения окончательно сделали Тихо астрономом, поскольку друзья убедили его опубликовать полученные результаты. Решиться на такое было непросто- сословные традиции не позволяли аристократам выступать с научными трудами. Но любовь к истине победила. Весной 1573 года копенгагенский печатник Лоренц Бенедикт выпустил 52-страничный труд De Nova Stella («Оновой звезде»), который прогремел по всей Европе (в 1945 году американский астроном Вальтер Бааде пришел к заключению, что Браге наблюдал сверхновую типа Ia, а в 2008 году эти выводы подтвердили астрономы из ФРГ и Японии).

Обитель Урании

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: