Тихо Браге

Тихо браге родился 14 декабря 1546 г. В семье, принадлежавшей к высшей знати Датского королевства. Детство будущего ученого прошло в замке Тоструп у бездетного брата отца — адмирала Йоргена Браге. Мальчик рано выучил латынь и в 13 лет стал студентом Копенгагенского университета. Здесь он увлекся астрономией. Через три года 16-летнего Тихо в сопровождении воспитателя отправили учиться в Германию.

Тихо Браге. Портрет. 1596 г.
Тихо Браге. Портрет. 1596 г.

В Германии Браге провел шесть лет, время от времени наезжая в Данию. Он слушал лекции в университетах Лейпцига, Виттенберга, Рос тока и Аугсбурга. Родные хотели, чтобы он изучал право, и воспитателю было наказано следить за этим. Браге, однако, занимался любимой наукой и по возможности знакомился с астрономами.

На второй год жизни Браге в Германии пришлось редкое астрономическое событие — соединение Юпитера и Сатурна. Не имея инструментов, Тихо вел наблюдения с помощью обычного циркуля. Он приставлял к глазу его шарнир и разводил ножки так, чтобы на их концы попадали планеты, потом дома клал циркуль на бумагу, отмечал положение его частей и измерял угол полученного треугольника. Это стало его первым изобретением.

Замок Тоструп в провинции Сконе на юге Швеции
Замок Тоструп в провинции Сконе на юге Швеции

В 1571 г. Браге вызвали к заболевшему отцу, и ему пришлось возвратиться в Данию. Отец умер в мае того же года. Тихо Браге унаследовал родовое поместье Кнудструп и занялся хозяйством. Вернулся он к астрономии только после того как стал свидетелем вспышки в нашей Галактике сверхновой звезды, которую 11 ноября 1572 г. наблюдали многие астрономы Европы. Тихо Браге тщательно следил за изменением яркости сверхновой. По поводу звезды появилось много публикаций, среди них нередко встречались вздорные, и друзья стали просить Браге написать о ней. Астроном отказывался, считая, что это недостойно дворянского звания, но потом сдался. Так появилось первое сочинение Браге «О новой звезде». Он считал ее принадлежащей к звездной сфере и между прочим рассуждал о ее астрологическом значении. Возбужденный звездой интерес к астрономии был так велик, что в 1573 г., когда она была еще видна, Браге по приглашению Копенгагенского университета с успехом прочел там свой первый и единственный курс лекций по астрономии.

Для занятий астрономией Браге собирался переехать в Германию. Но его друзья, принадлежавшие к образованной части общества, обратились к королю Фредерику II с просьбой удержать его на родине. Для устройства обсерватории Фредерик предложил ученому в пожизненное владение остров Вен, лежащий в середине Зундского пролива, соединяющего Балтийское море с Северным. Щедрая государственная поддержка позволила Браге создать знаменитый на всю Европу научный центр Ураниборг и получить лучшие результаты для своего времени.

Остров Вен в проливе между Швецией и Данией
Остров Вен в проливе между Швецией и Данией. В память о работе астронома в честь острова названы два астероида — Гуенна и Венузия. Карта, составленная Тихо Браге

Браге достиг фантастической точности в наблюдениях положений звезд на безоптических угломерных инструментах. Ошибка составляла ±0,5', что в 40 раз точнее Птолемеевых наблюдений. В обсерватории были получены выдающиеся результаты: составлен каталог 788 звезд, разработаны таблицы рефракции света в земной атмосфере и правила ее учета при наблюдениях, уточнен угол наклона эклиптики, открыты неизвестные прежде неравномерности движения Луны, в течение 20 лет постоянно фиксировались движения планет.

В 1597 г. датский трон занял Кристиан IV. Посчитав астрономию лишь дорогостоящей причудой, он прекратил финансирование обсерватории Браге. 29 апреля астроном с семьей и сотрудниками навсегда покинул остров Вен. В Гамбурге была издана его знаменитая книга «Механика обновленной астрономии» с массой гравюр, сделанных еще на острове Вен. В ней помещены подробные описания созданных Браге инструментов.

Большая экваториальная армиллярная сфера Тихо Браге. 1585 г.
Большая экваториальная армиллярная сфера Тихо Браге. 1585 г.

В феврале 1600 г., уже в Праге, Тихо Браге взял в помощники Иоганна Кеплера и поручил ему обработку данных наблюдений Марса. Однако сотрудничество двух великих ученых длилось недолго. 24 октября 1601 г. после непродолжительной болезни Тихо Браге скончался. Астрономические наблюдения Тихо Браге, которые казались пустой забавой некоторым его современникам, впоследствии явились фундаментом, на котором построена современная теория тяготения.

Строение Вселенной согласно гипотезе Тихо Браге

Тихо Браге первым в Европе начал проводить систематические и высокоточные астрономические наблюдения, на основании которых первооткрыватель законов движения планет Солнечной системы Иоганн Кеплер (1571–1630) вывел законы движения планет, известные сегодня как первый, второй и третий законы Кеплера.

Иллюстрация небес ной механики по Тихо Браге из звездного атласа Андреаса Целлариуса
Иллюстрация небес ной механики по Тихо Браге из звездного атласа Андреаса Целлариуса

Вскоре после того, как Браге поселился на острове Вен, над Европой появилась яркая комета. Ученый систематически наблюдал ее и доказал, что она находится дальше Луны и движется, пересекая небесные сферы, вместе с которыми, как тогда считалось, движутся планеты. А это означало, что Аристотель был неправ: твердых небесных сфер не существует и пространство является пустым. Во время работы над книгой о кометах Браге пришел к мысли о новой системе мира. Он разработал свою модель строения Вселенной, которая была компромиссом между гео- и гелиоцентрическими моделями строения мира Птолемея и Коперника. Согласно гипотезе Браге, Солнце, Луна и звезды вращаются на своих круговых орбитах вокруг неподвижной Земли, а все планеты и кометы — «ходят кругами» вокруг Солнца. Браге гордился своей гипотезой, и она сыграла определенную роль в развитии астрономии.

Модель мира, построенная Тихо Браге, с математической точки зрения ничем не отличалась от системы Коперника, однако у нее было существенное по тем временам преимущество перед последней: особое положение Земли во Вселенной, так как роль Земли как центра мироздания не могла вызвать никаких нареканий и возражений со стороны инквизиции. Новую космографию Браге подробно описал в 1588 г., стремясь согласовать церковное учение об особом статусе Земли и натурфилософию Аристотеля с опытными фактами. В модели датского астронома Земля все еще занимает центральное положение, остаются «сфера Луны» и «сфера неподвижных звезд», но отдельно расположенные «сферы планет» заменила одна большая «сфера Солнечной системы», которая обращается вокруг Земли между Луной и звездами. Внутри «солнечной сферы» планеты обращаются уже не вокруг Земли, а вокруг Солнца, причем Браге прямо заявил, что все эти «сферы», в отличие от небесных сфер по Птолемею, не твердые и, возможно, даже воображаемые.

Созданная Браге модель мира почти идеально согласовывалась с наблюдательными данными, которые Тихо Браге сам и получил в своей обсерватории Ураниборг. Картину особенно портила так называемая проблема ретроградного Марса: каждые два года в течение примерно 70–80 дней планета совершала попятные движения и «выписывала» на небе странные петли. Оставаясь в рамках моделей, в которых небесные тела перемещались по идеально круглым орбитам, разрешить эту задачу оказалось невозможно.

Лишь после смерти Браге его соратник и сотрудник математик Иоганн Кеплер, используя данные наблюдений Тихо Браге для своих расчетов, открыл закономерности движения планет, одна из которых заключалась в том, что все планеты обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, а не по круговым сферам. Только тогда Марс «вписался» в данные наблюдений, а небесные сферы — и жесткие реальные, и мягкие воображаемые — прекратили свое существование.

Схематичное изображение гео-гелиоцентрической системы мира
Схематичное изображение гео-гелиоцентрической системы мира, которая объединила учения Птолемея и Коперника. Меркурий и Венера, а также комета вращаются вокруг Солнца (помечено буквой C; орбита Солнца обозначена как SOL); Луна и Солнце вращаются вокруг неподвижной Земли. Рисунок Тихо Браге

Поклонников у системы мира Тихо Браге из-за ее сложности и искусственности было немного. Во второй половине XVII в. большинство ученых еe отвергли. Одним из сторонников гео-гелиоцентрической системы мира был итальянский астроном и теолог, автор свода астрономических знаний своего времени «Новый Альмагест» (Almagestum Novum), Джованни Баттиста Риччоли (1598–1671), только он считал, что Юпитер и Сатурн обращаются вокруг Земли, а не вокруг Солнца.

Прямое доказательство движения Земли вокруг Солнца появилось лишь в 1727 году, когда английский астроном Джеймс Брэдли (1693–1762) заметил изменение положения на небесной сфере неподвижных звезд, связанное с конечностью скорости света (явление аберрации света). Различают годичную, суточную и вековую аберрации. Годичная аберрация связана с движением Земли вокруг Солнца, суточная — с вращением Земли вокруг своей оси, а вековая учитывает эффект движения Солнечной системы вокруг центра нашей звездной системы — Галактики.

Ураниборг и Стьернеборг

Обсерватория «Ураниборг» («Небесный замок»), названная в честь греческого бога звездного неба Урана, была заселена в 1580 г. Почти сразу там начались систематические наблюдения. В подвале комплекса размещались склад и алхимическая лаборатория, в пристройке находился большой звездный глобус, на который Браге иглой наносил звезды, положение которых уточнялось в обсерватории. Со временем на острове появились механическая мастерская, типография, водяная мельница, мукомольный жернов, токарный станок, наладилось производство бумаги.

Обсерватория Стьернеборг
Обсерватория Стьернеборг

В отличие от своих коллег из других обсерваторий, Браге сразу же стал учитывать время наблюдений в минутах, что стоило больших трудов, так как это было еще до изобретения маятникового хода. Многие из инструментов изготовлялись на месте по проектам Браге, в частности, в 1582 г. установили стенной квадрант. Через семь лет после создания Ураниборга рядом с ним был построен дополнительный наблюдательный комплекс — Стьернеборг («Звездный замок»). Он представлял собой подземное помещение, у которого поднимались раздвижные крыши над инструментами. В обсерваториях кроме Браге работали обычно около десяти сотрудников, в частности, образованнейшая женщина своего времени, младшая сестра Тихо, Софья, которая стала первой женщиной-астрономом в Европе.