Астрономия

 
Гэн [2] – это «ночные стражи», традиционно определяемые как пять «больших часов» с 7 ч. вечера до 5 ч. утра. В модели Ван Чжэньдо гэн [2] рассматривается как единица времени, равная ¹/₅ длины ночи, а чоу [3] – ¹/₅ длины гэн [2]. При этом они подчинены сезонному изменению длины ночи. Поэтому в механизме часов было дополнительное регулировочное устройство, подстраивающее ход часов под соответствующий сезон. Согласно другим описаниям, кукла на четвертом ярусе отбивала на гонге только ночные стражи гэн [2], постоянные или варьирующиеся по четырем «сезонам» цзи [18], а на пятом ярусе 38 кукол с табличками своим появлением отмечали изменяющееся по 24 «сезонам» цзе ци время наступления вечера (хунь [1]), рассвета (сяо [4]), восхода солнца (жи чу), заката (жи ло), ночных страж гэн [2] и проч.
 
Комбинированный прибор Су Суна, совмещающий в себе армиллу, небесный глобус и часы, является убедительным доказательством творческих способностей китайских ученых и высокого развития механики в традиционном Китае. Устройство слежения, изобретенное Су Суном более 9 столетий назад, в настоящее время обязательно для любого экваториального телескопа. Использовавшийся им регулятор – ключевой аппарат механических часов. Поэтому современные ученые высоко оценивают движимый водой часовой механизм данного прибора, видя в нем возможного предка часов средневековой Европы.

«Упрощенный прибор» Го Шоу-цзина. Сотрудник Пекинской обсерватории Го Шоу-цзин (1231–1316), ставший в 1283 г. ее руководителем, изготовил несколько видов оригинальных астрономических инструментов, в том числе армиллярные сферы, небесные глобусы, гномоны, квадранты, секстанты, эклиптические теодолиты и приборы, предназначавшиеся для измерения времени. Все они имели точную градуировку, при которой каждый градус был разделен еще на четыре части. Большая часть инструментов Го Шоу-цзина не сохранилась до наших дней.
 
Прибор, который представляет собой следующий шаг в развитии астрономического инструментария по сравнению с армиллярной сферой, – это торкветум, изобретенный арабо-мусульманскими астрономами. В нем кольца не вложены друг в друга, а установлены на отдельных стойках, что является более удобным и совершенным, чем в армиллярной сфере, в которой все кольца концентричны.
 
От арабов торкветум попал к китайцам. Причем первоначально он был сконструирован не по экваториальной системе. Экваториальную форму ему придал в 1270 г. астроном Го Шоу-цзин, адаптировав его тем самым к характеру китайской традиционной астрономии. Поскольку этот прибор учитывал только экваториальные и горизонтальные координаты, оставляя без внимания эклиптические, Го Шоу-цзин назвал его цзянь и, что означает «упрощенный прибор».
 
«Упрощенный прибор» (цзянь и) предназначался для использования в Линьфэне (пров. Шаньси), но при династии Мин был перемещен в Нанкин в обсерваторию на Пурпурной горе (где сейчас и находится), без учета того, что отличие в 3³/₄° по широте нового местоположения от Линьфэня делало этот прибор практически бесполезным. Его высота – в рост человека. На его основании имеются ложбинки, в которые наливалась вода, посредством чего производилось нивелирование прибора. У основания размещено устройство, называемое ли юнь и и включающее два кольца – азимутальное и высотомерное.
 
В верхней части прибора установлено кольцо склонения, которое имеет вращение по диаметру вокруг оси, параллельной оси вращения Земли. Перпендикулярно к оси вращения этого кольца помещены два других кольца – внизу большое, а вверху малое. Они служили для определения экваториальных координат. На всех кольцах нанесены необходимые деления. В середине прибора, на кольце склонения, укреплялась визирная трубка. Внутри трубки на ее концах помещались стерженьки, перпендикулярные плоскости данного кольца. Эти стерженьки выполняли такую же функцию, как перекрестия в современных телескопах. Экваториальный торкветум цзянь и был беспрецедентен в точности – 0,05°.
 
Дж. Нидэм указывал, что прибор Го Шоу-цзина является предвестником всех экваториальных установок современных телескопов. По его мнению, устройство этого прибора тремя столетиями позже стало известно датскому астроному Тихо Браге, что привело его к экваториальной астрономии и конструированию соответствующих приборов. Передача идеи экваториального торкветума из Китая, как полагает Дж. Нидэм, произошла через посредство арабов к известному фламандскому математику, врачу и астроному Гемме Фризиусу в 1534 г., а от него – к Тихо Браге. А через последнего и его преемника, Иоганна Кеплера, современная европейская астрономия пришла к тому, чтобы стать экваториальной на китайский манер. Со времен Го Шоу-цзина в устройствах наших современных экваториальных установок не сделано никакого существенного усовершенствования.
 
Астрономические наблюдения
 
Солнечные и лунные затмения. Древнекитайские астрономы одними из первых в мире дали описания солнечных и лунных затмений (ши [29]). Многочисленные записи о них встречаются на шан-иньских гадательных костях. По этим записям видно, что китайцы придавали лунным затмениям гораздо меньшее значение, чем солнечным. Как удалось выяснить современным ученым, два случая регист-рации затмений Солнца подтверждаются и относятся к 18 июля 1328 г. до н.э. и к 4 августа 1222 г. до н.э. В «Шу цзине» («Канон [документальных] писаний», 3.4) есть упоминание о солнечном затмении, произошедшем в эпоху полулегендарной династии Ся. Точная дата затмения не указана, но большинство исследователей относит его к 22 октября 2137 г. до н.э. К этому событию приурочивается нравоучительная история о непутевых чиновниках астрономического ведомства, братьях Си и Хэ (из семейств Си и Хэ, служивших в этом ведомстве со времен легендарного правителя Яо), которые не смогли вовремя предсказать солнечное затмение, за что и поплатились головами.
 
В летописи «Чунь цю» («Вёсны и осени»), охватывающей период с 722 по 479 г. до н.э., зарегистрировано 36 солнечных затмений, наблюдавшихся в течение 242 лет. 33 солнечных затмения подтверждены современными китайскими учеными. Самое раннее из них относится к 22 февраля 720 г. до н.э.
 
Астроном Ши Шэнь, живший в IV в. до н.э., отметил, что солнечное затмение происходит только в день новолуния. В эпоху Хань было выяснено, что для одной и той же точки наблюдения затмения Солнца должны повторяться через 135 синодических месяцев. Это число было выбрано как кратное синодического месяца и нодического года. Оно учитывалось создателями календаря Сань-тун, учрежденного в 7 г. до н.э.
 
Каноновед Лю Сян [1] (77–6) в своих примечаниях к классикам, которые им писались около 25 г. до н.э., вполне определенно утверждал: «Это Луна закрывает Солнце, когда совершается солнечное затмение». Более, чем через столетие, Чжан Хэн (78–139) ясно объяснил причину лунного затмения в трактате «Лин сянь» («Законы одухотворения»), изданном в 118 г.: так как Луна отражает солнечный свет, она будет заслонена, проходя в тени, брошенной Землей. Исходя из идеи, что Луна светит отраженным светом, сунский ученый эпохи Шэнь Ко решил продемонстрировать с помощью простой модели, как меняются фазы Луны. Он взял шар, покрытый белым порошком, и стал направлять на него свет. Если свет исходил со стороны наблюдателя, то он видел освещенной всю ближайшую к нему сторону шара. Если свет исходил сбоку, то освещенная часть шара напоминала ущербную Луну. Подобным образом он мог бы смоделировать и феномен лунного затмения, но сведений на этот счет не обнаружено.
 
Древнекитайские астрономы не довольствовались общим знакомством с затмениями, но стремились развивать систематические методы вычисления, позволяющие обеспечить более точные предсказания. Ученые, разработавшие календарь Цянь-сян в 206 г., получили величину 6° для угла пересечения между эклиптикой и лунной траекторией, что является величиной значительной точности для того времени. Они также предсказали, что солнечное затмение не может произойти, если Луна находится на расстоянии от узловой точки, превышающем 15°. Эта формула была принята более поздними поколениями астрономов и составила суть концепции предела затмения. Поскольку по этой причине исследования сочетаний солнечных и лунных циклов значительно продвинулись, предсказания затмений стали в целом более точными.