Тихо Браге

Если бы в  звёздные сферы ты не взирал сквозь диоптры,

С неба не мог  бы я зреть круговращенье Земли.

Иоганн Кеплер. «Новая астрономия» 
 

Тихо  Браге был великим астрономом-наблюдателем, выдающимся организатором науки и конструктором астрономических инструментов. Он создал первый в Европе крупный астрономический центр, где за 20 лет его существования был выполнен огромный объём точных наблюдений светил. Там были разработаны и построены наиболее совершенные астрономические приборы того времени. Для многих десятков людей из разных стран обсерватория Браге стала практической школой. Результаты его работ попали в руки гениального теоретика Иоганна Кеплера, который на их основе смог сформулировать законы движения планет. 

АСТРОНОМИЯ 

Тихо Браге родился 14 декабря 1546 г. в семье, принадлежавшей к высшей знати Датского королевства. Он по явился на свет в замке Кнудструп в Скании, южной части Скандинавского полуострова, которая позже перешла от Дании к Швеции. Однако детство будущего учёного прошло в соседнем замке Тоструп у бездетного брата отца — адмирала Йоргена Браге. Мальчик рано выучил латынь и в 13 лет стал студентом Копенгагенского университета. Здесь он увлёкся астрономией. Возможно, причиной тому стало солнечное затмение 21 августа 1560 г., сам факт предсказания которого произвёл на подростка сильное впечатление. Браге приобрёл несколько астрономических и астрологических книг и «карманный» звёздный глобус, по которому изучил расположение созвездий. 

Через три года 16-летнего  Тихо в сопровождении воспитателя  отправили учиться в Германию. Там он провёл шесть лет, время от времени наезжая в Данию. Браге слушал лекции в университетах Лейпцига, Виттенберга, Ростока 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 вёл 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». В записях, которые он аккуратно вёл, было отмечено, что в определении времени этого события «Альфонсинские таблицы» ошиблись на месяц, а «Прусские» (составленные Рейнгольдом на основе теории Коперника) — всего на несколько дней. 

В апреле 1566 г. в жизни  Тихо Браге произошло неприятное событие: поссорившись с приятелем, Тихо дрался с ним на дуэли, и тот шпагой повредил ему кончик носа. Дуэлянты вскоре помирились, но астроном всю жизнь вынужден был носить серебряный протез и, может быть, из-за этого избегал светского общества. 

В следующем году Тихо познакомился в Аугсбурге с братьями Йоганном и Паулем Хенцелями, которые были страстными любителями астрономии. Они свели его со способными мастерами, у которых Браге заказал несколько астрономических инструментов и заготовку огромного полутораметрового глобуса. Здесь же по указаниям Браге был изготовлен из дерева «большой квадрант». Это был сектор с радиусом почти в 6 м, закреплённый в раме на поворотном столбе. Высота сооружения составляла 11 м, дуга в 1° на его шкале имела длину около 10 см. Инструмент был установлен во дворе загородного дома Хенцелей, но он не оправдал надежд конструктора, оказавшись тяжёлым и неудобным в работе; кроме того, дерево разбухало от влаги и коробилось. Хотя друзья Браге пользовались инструментом в течение шести лет, пока он не был уничтожен бурей, сам изобретатель с тех пор строил свои приборы из металла, предпочитая точность размерам. 

НОВАЯ ЗВЕЗДА 

В 1571 г. Браге пришлось возвратиться в Данию: его вызвали к заболевшему отцу. Отец умер в мае того же года; Тихо Браге унаследовал родовое поместье Кнудструп и занялся хозяйством. Вскоре он сблизился со своим дядей Стеноном Биллем, который жил недалеко и занимался алхимией. Браге принял участие в алхимических опытах, в технических начинаниях Билля. Родственникам удалось устроить небольшое стекольное производство и, как тогда говорили, «бумажную мельницу». Казалось, Браге полностью отдался хозяйственным заботам, но исключительное астрономическое событие вернуло его к науке о небе. 

Вечером 11 ноября 1572 г. Браге вышел из дому, по привычке взглянул на небо и увидел в созвездии  Кассиопеи невероятной яркости звезду, которой там никогда не было. Согласно Аристотелю, такого просто не могло быть в вечном и неизменном мире звёзд. Он тут же принёс секстант и измерил угловое расстояние от новой звезды до соседних, чтобы утром провести повторные измерения, определить параллакс и узнать, далеко ли она от Земли. Параллакса он не обнаружил; это означало, что новое светило находилось по крайней мере дальше Луны. 

Звезда, как выяснилось позже, была сверхновой, вспыхнувшей в нашей Галактике. Она постепенно меркла и наблюдалась в течение 17 месяцев, пока не стала недоступной невооружённому глазу. Звезду наблюдали многие астрономы Европы, в том числе братья Хенцели с помощью квадранта Браге. Сам астроном тщательно следил за изменением её яркости. По поводу звезды появилось много публикаций, среди которых 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 её принадлежащей к звёздной сфере и, между прочим рассуждал о её астрологическом значении. Возбуждённый звездой интерес к астрономии был так велик, что в 1573 г., когда она была ещё видна, Браге по приглашению Копенгагенского университета с успехом прочёл там свой первый и последний курс лекций по астрономии. 

ОСТРОВ  ВЕН 

Вероятно, новая звезда окончательно убедила 30-летнего Браге, что главным делом его жизни должна быть астрономия. В начале 1575 г. он совершил путешествие по Европе, посещая известных астрономов, знакомясь с их инструментами и методами работы и подыскивая место для обсерватории. Надолго он задержался в Касселе у ландграфа Вильгельма IV, который устроил в одной из башен своего замка обсерваторию, причём применил новшество — поворотную раздвижную крышу, защищавшую инструменты от дождя. В Регенсбурге Браге присутствовал на коронации нового императора. Заехал он и в Аугсбург. Этот город на юге Германии с тёплым по сравнению с Данией климатом и большим количеством ясных дней представлялся Браге подходящим местом для устройства небольшой обсерватории, на что у него было достаточно средств. 

Вернувшись в Данию, Браге начал готовиться к отъезду. Но его друзья, принадлежавшие к  образованной части общества, понимали, какой потерей для культуры страны будет переезд астронома в Германию, и обратились к королю Фридриху II с просьбой удержать его на родине. 16 февраля 1576 г. к Браге в Кнудструп прибыл паж, посланец короля. Монарх обещал помочь учёному, «так что мне нечего беспокоиться о чём- нибудь, кроме как о том, чтобы прославить страну, короля и самого себя», писал в письме другу Браге. 

Для устройства обсерватории Фридрих предложил учёному в  пожизненное владение остров Вен, лежащий в середине Зундского пролива, соединяющего Балтийское море с Северным. Остров был практически не заселён. Конечно, приморская северная страна с морозами, ветрами и туманами для наблюдений была хуже Аугсбурга. Но Браге решил остаться дома и не прогадал. Щедрая государственная поддержка позволила ему создать знаменитый на всю Европу научный центр и получить лучшие результаты для своего времени. 

УРАНИБОРГ И СТЬЕРНЕБОРГ 

Браге немедля приступил  к созданию обсерватории. Здесь проявился  его незаурядный организаторский  и инженерный талант. Он назвал постройку «Ураниборг» (Небесный замок) в честь греческого бога звёздного неба Урана и, естественно, приспособил её к размещению инструментов и к суровому климату. 

Строительство заняло около года, и уже в 1577 г. Ураниборг был заселён. «Небесный замок» представлял собой трёхэтажное квадратное здание, увенчанное башенкой со шпилем, на котором блестел флюгер в виде крылатого коня Пегаса. Обращенные на юг и на север, по бокам выступали две полукруглые пристройки, украшенные крутыми конусами поворотных раздвижных крыш, защищавших инструменты. В подвале размещались склад и алхимическая лаборатория, на первом этаже — комнаты семьи Браге и гостиная. В пристройке находился большой звёздный глобус, заказанный ещё в Аугсбурге. В Ураниборге ему придали строго сферическую форму, снабдили точными шкалами и покрыли латунной фольгой. На него Браге иглой наносил звёзды, положение которых уточнялось в обсерватории. Второй этаж занимали комнаты для короля и королевы на случай их визита. Из коридора второго этажа был выход в северную и южную «обсерватории», которые размещались над кухней и музеем. 

Вскоре после постройки  в Ураниборге начались систематические наблюдения. В отличие от своих коллег из других обсерваторий Браге сразу же начал учитывать время наблюдений в минутах. Это было

ещё до изобретения  маятникового хода, и регулировка  примитивных часов стоила большого труда. Постепенно обсерватория оснащалась новыми инструментами, многие из которых изготовлялись на месте по проектам Браге. Со временем на острове появились механическая мастерская, типография, наладилось производство бумаги, энергию производству давала устроенная Браге водяная мельница. Водяное колесо кроме бумагоделательных вальцов могло вращать мукомольный жёрнов и токарный станок. 

В 1582 г. в гостиной на первом этаже Ураниборга установили стенной квадрант, который Браге назвал «тихонианским». Основой этого инструмента была латунная шкала в виде 90-градусной дуги с радиусом 2 м, которая крепилась к стене, направленной точно на юг. В поперечной наружной стене в геометрическом центре дуги в специально проделанном окошке был закреплён горизонтальный цилиндр, а по дуге могла скользить каретка с визирным приспособлением. Двигая каретку до совпадения звезды с краем цилиндра, астрономы получали её высоту над «математическим горизонтом». 

Стена над дугой  была расписана несколькими художниками. На ней помещался портрет самого Браге, изображения рабочих комнат и даже любимой собаки астронома. В правом верхнем углу росписи  был расположен изобретённый Браге механический звёздный глобус, который кроме вращения неба показывал движение Солнца и Луны и даже её фазы. В 1590 г. Тихо Браге подарил этот глобус принцу, будущему королю Христиану IV, но, к сожалению, подарок не привлёк его к астрономии. 

Через семь лет после  создания Ураниборга рядом с ним был построен дополнительный наблюдательный комплекс — Стьернеборг (Звёздный замок). Он представлял собой подземное помещение, над которым поднимались только раздвижные крыши инструментов. В обсерватории кроме Браге работало обычно около десяти сотрудников, которые, по словам астронома, «наезжают ко мне отовсюду». Они обедали вместе с Браге и его семьёй и составляли тесный коллектив. Младшая сестра Тихо Софья стала первой женщиной-астрономом в Европе. Это была образованнейшая женщина своего времени. 

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

СИСТЕМА МИРА ТИХО БРАГЕ 

В самом начале существования  Урани- борга над Европой появилась яркая комета. Браге систематически наблюдал её и путём измерения параллакса доказал, что она находится дальше Луны и движется, пересекая сферы. Вместе с ними, как тогда считалось, движутся планеты. Это означало, что Аристотель был неправ: твёрдых небесных сфер не существует, пространство является пустым. 

Во время работы над книгой о кометах Браге пришёл к мысли о новой системе мира. В принципе он был готов принять систему Коперника, но его, создателя наиболее точных инструментов дотелескопической астрономии, сильно смущало отсутствие наблюдаемого параллакса звёзд. Браге писал астроному Ротману: «Считаешь ли ты возможным, чтобы расстояние между Солнцем... и Сатурном не составило бы даже 1/700 расстояния от сферы неподвижных звёзд?.. А между тем так должно быть непременно, если годичный путь Земли, рассматриваемый с неподвижных звёзд, должен составлять... только одну минуту дуги. Но ведь тогда и неподвижные звёзды третьей величины, видимый диаметр которых также равен минуте, должны были бы иметь размеры земной орбиты». Во времена Браге термин «звёздная величина», который сейчас обозначает видимую яркость звезды, воспринимался благодаря особенностям нашего зрения буквально (как её видимый размер). Истина открылась только с появлением телескопической астрономии. 

Чтобы объяснить  отсутствие годичного параллакса звёзд, Тихо Браге предложил смешанную систему мира. В ней Земля была центром сферы звёзд, а также орбит Луны и Солнца, планеты же, как и у Коперника, обращались вокруг Солнца. Вообще говоря, с точки зрения наблюдательной и вычислительной астрономии совершенно неважно, какое тело вокруг какого обращается. Но укреплявшийся в сознании учёных физический взгляд на Вселенную заставлял выбирать её центром массивное Солнце, а не крошечную Землю. Браге гордился своей гипотезой, но она не сыграла заметную роль в развитии астрономии. 

ПРАГА 

В 1597 г. датский трон занял Христиан IV. Посчитав астрономию лишь дорогостоящей причудой, он прекратил финансирование обсерватории Браге. 29 апреля астроном с семьёй и сотрудниками навсегда покинул остров Вен. На корабль были погружены основные инструменты, типографское оборудование, книги и, главное, бесценные журналы наблюдений. Новый король дал понять Браге, что не желал бы видеть его в Дании. Браге с близкими ненадолго остановился у своих друзей вблизи Гамбурга. Там была издана его знаменитая книга «Механика обновлённой астрономии» с массой гравюр, сделанных ещё на острове Вен. В ней помещены подробные описания созданных Браге инструментов.