Астрономия

 
 
Китайцев издревле волновал вопрос, почему небесный полюс не находится прямо над головой, а смещен к северу. По мифологическим представлениям, так было не всегда. Считалось, что на западе или северо-западе Земли находится священный горный хребет Куньлунь , который подпирает небо. Однако злой дух Гун-гун  как-то в гневе стал биться головой о гору Нюй-ва, полностью выправить его положение ей так и не удалось.
 
По одной из версий, при починке неба Нюй-ва использовала расплавленные камни. Это говорит о том, что небо тогда полагалось каменным. С появлением натурфилософских представлений оно стало мыслиться состоящим из тончайшей, «янской», пневмы-ци [1], подобной воздуху, но более разреженной, если не считать небесных тел, которые, наоборот, представляли собой более сгущенную пневму. Однако бытовали и другие представления. Так раннеханьский историк и мыслитель Сыма Цянь считал, что небесные тела – это рассеянные пары металла, в основе которых лежит огонь. Причем, когда какие-либо небесные тела падают на Землю, то, достигая ее, они превращаются в камень.
 
Астрономические приборы и устройства
 
Шаблон околополюсных созвездий. Среди самых ранних и наиболее примитивных экваториальных астрономических инструментов, существовавших в древнем Китае, прежде всего следует отметить сюань цзи – шаблон околополюсных созвездий, являющийся разновидностью дисков би [8]. Датировка его использования – конец эпохи Шан-Инь и начало Восточного Чжоу. Сюань цзи представляет собой нефритовый плоский диск с круглым отверстием в центре и зубчатой внешней гранью (всего зубьев три группы по пять или семь). Удерживая этот диск на расстоянии вытянутой руки и нацеливая его центр на Небесный полюс, находившийся в то время близко к звезде  β Малой Медведицы (Ursae Minoris; в настоящее время полюс совпадает с α Ursae Minoris), древнекитайский астроном мог наблюдать взаиморасположение особенно значимых звезд в тех или иных крошечных вырезах на грани инструмента.
 
Гномон. Судя по письменным источникам, гномон (би [11], ту гуй – «земной скипетр», жи гуй и – «прибор солнечной тени») был известен в Китае в VII в. до н.э. Уже тогда этот инструмент использовался как для чисто астрономических целей, так и для определения южного направления, что было необходимо, например, для установления правильной пространственной ориентации построек. В частности, в «Ши цзине» («Канон поэзии»), в песне «Созвездие Дин высоко наконец» (I, IV, 6) он упоминается в связи со строительством в 659 г. до н.э. вэйским князем Вэнь-гуном новой столицы в местности Чу (Чуцю). В древней Греции на несколько десятилетий позже гномон использовал Анаксимандр (610–540 гг. до н.э.). Гномон является достаточно простым астрономическим устройством. Поэтому, а также учитывая высокий уровень развития и государственный статус древнекитайской астрономии, можно предположить, что он использовался и ранее китайскими учеными. Вполне вероятно, он был установлен уже в чжоугунской обсерватории при ее строительстве.

Древнекитайский гномон представлял собой вертикально установленный шест высотой обычно около 1,5–3 м. Приблизительно в 500 г. Цзу Гэн сделал бронзовый прибор, в котором были объединены гномон и горизонтальная линейка для измерения длины тени. По форме эта линейка представляла собой прямоугольную площадку в основании гномона, на которой он и крепился. По длине полуденной тени на этой площадке определяли моменты зимнего и летнего солнцестояний, весеннего и осеннего равноденствий.
 
Ученый Го Шоу-цзин в конце XIII в. создал устройство, называемое «определитель тени» (инь-фу), которое дало возможность более четкого наблюдения края тени гномона. Это устройство фокусировало солнечный свет через крошечное отверстие в середине медной пластины, которая крепилась на шарнирах, позволявших сориентировать ее точно по отношению к Солнцу. Не ясно, помещалась ли эта пластина на вершине гномона или на том месте линейки, куда доходила тень от него. Но от света, проходящего через отверстие на линейке, образовывалось пятно «не больше зернышка риса», внутри которого была видна тень крестовины, которая, видимо, размещалась на вершине гномона.
 
«Определитель тени» открыл путь использованию более длинных гномонов для достижения большей точности. Так, «башня для измерения тени», построенная под руководством того же самого Го Шоу-цзина на месте Чжоугунской обсерватории (уезд Дэнфэн, пров. Хэнань), была оборудована гномоном высотой 13,33 м, которая в четыре раза превышала тогдашний стандарт. Гномон помещался в нише по центру башни, а тень от него измерялась по 40-метровой горизонтальной каменной линейке, находившейся на поверхности земли с северной стороны от башни. На поверхности этой линейки были сделаны две продольные ложбинки, в которые заливалась вода, чтобы точно установить горизонтальный уровень. Дошедшая до наших дней башня была реконструирована при династии Мин. Гномон не сохранился.
 
Армиллярная сфера. Ряд однотипных китайских астрономических инструментов, служивших для определения положения светил на небесной сфере, имел название хунь тянь и («прибор всеобъемлющего неба»), сокращенно хунь и или хунь тянь. В Европе подобные инструменты называют «армиллярными сферами» или «армиллами» (от. лат. armilla – «кольцо», «браслет»), поскольку они включают в себя визирную трубку и несколько взаимосвязанных металлических колец или сегментов круга, установленных на подставке и поделенных на градусы.
 
Нет никаких письменных или материальных свидетельств о времени и месте происхождения первой армиллы. Установлено, что в 146–127 гг. до н.э. таковую из четырех колец использовал Гиппарх. Однако ее более простые типы, вероятно, существовали на Западе и раньше. Самое раннее упоминание об использовании армиллы в Китае относится к концу II в. до н.э. и связывается с астрономом Ло Ся-хуном. В 52 г. до н.э. ее стал использовать Гэн Шоу-чан. Современные ученые, изучавшие данные звездного каталога Ши Шэня, составленного в IV в. до н.э., сделали гипотетический вывод, что для их получения применялась армилла.
 
Самое раннее описание китайской армиллы хунь тянь и приведено Чжан Хэном в одноименном сочинении «Хунь тянь и» («Прибор всеобъемлющего неба»), написанном в 125 г. Следующее описание появилось в «Суй шу» («Книга о [династии] Суй»). Эта армилла была построена придворным астрономом Кун Тином в 323 г. Считается, что принципы ее построения такие же, как и у более древних образцов. Изучение описания этого инструмента пока-зало, что каждая его часть была необходима для практической деятельности древних астрономов. По всей вероятности, самая ранняя китайская армилла, как и прибор Кун Тина, состояла из четырех концентрических колец. Все кольца могли иметь шкалы, состоящие из 365¹/₄ градуса, что соответствовало числу суток тропического года, но допускались и иные градуировки колец. Три пересекающихся и жестко соединенных кольца были равными в диаметре, который, как правило, имел размеры 1,5–2 м. Первое кольцо соответствовало небесному экватору, второе – горизонту, а третье – небесному меридиану, причем, оно было двойным, а составляющие его две параллельные части располагались на расстоянии около трех сантиметров друг от друга.
 
Внутри конструкции из этих трех колец, которая крепилась на штативах, было установлено четвертое, также двойное. Планка, служащая в качестве диаметра этого кольца и оси, вокруг которой оно могло вращаться, была прикреплена обоими концами к третьему, меридианному, кольцу и располагалась параллельно оси вращения Земли.
 
Круг, образуемый пустым промежутком между двумя членами внутреннего двойного кольца, отвечал за склонение. К двойному кольцу была прикреплена подвижная визирная трубка. Наблюдатель передвигал это кольцо и наводил визирную трубку на изучаемый объект для измерения его расстояние от Северного полюса. Его величина в градусах считывалась на кольце по определенной позиции визирной трубки. При этом величина прямого восхождения могла быть прочитана на кольце экватора.
 
Чтобы измерить расстояние звезды от определяющей звезды самой близкой лунной стоянки, то есть его жу сю ду, наблюдатель должен был так повернуть внутреннее кольцо склонения, чтобы определяющая звезда виднелась через пространство между его двумя членами. Затем надо было прочесть на кольце величину прямого восхождения звезды и вычислить различие между ней и величиной прямого восхождения объекта.
 
В период от начала нашей эры до VIII–X вв. армилла развивалась и все больше усложнялась. Так, уже в 84 г. астрономы Фу Ань и Цзя Куй добавили к ней кольцо, показывающее эклиптику, т.е. видимую траекторию Солнца. Это нововведение нарушало традиционные принципы ее устройства, с самого начала базировавшиеся на экваториальных координатах, в отличие от древнегреческой армиллы, которая была эклиптической.
 
Чжан Хэн (78–139) ок. 125 г. построил свою армиллярную сферу хунь тянь и, содержащую кольца экватора и эклиптики, а также горизонта и меридиана. На всех четырех кольцах была выгравирована точная градуировка. В 132 г. он изготовил армиллярную сферу, служащую автоматическим макетом небесного вращения. Для приведения в движение этого устройства использовалось водяное колесо, присоединенное к клепсидре.