Бируни

Так оно и оказалось.

— Небольшая погрешность, выяснение которой принесло мне мало радости, — продолжал Ходженди, — была вызвана едва заметным проседанием стен секстанта, что привело к некоторому смещению диоптра. Обнаружив это, я даже не расстроился, потому что поправку на смещение в конце концов вычислить несложно. Однако сравнивая свой результат и то, что получено астрономами багдадской школы, с данными Птолемея и древних индийцев, я вдруг открыл удивительную вещь. Расхождение между двумя сторонами, проводившими упомянутые наблюдения, то есть между наблюдениями индийцев и нашими, составляют приблизительно половину градуса. Возникновение такого расхождения по вине инструментов исключено. Это доказывается тем, что если бы оно возникло по вине инструментов, то величина наибольшего склонения наблюдалась бы беспорядочно: то завышенной, то заниженной, а не сплошь заниженной. Поскольку же ее наблюдали только с уменьшением, значит, данное расхождение вызвано иными причинами, а именно тем, что наклонение эклиптики к экватору непостоянно.

Подмеченное Абу Махмудом Ходженди неуклонное уменьшение угла наклонения эклиптики к экватору относилось к числу явлений, называемых в астрономии прецессией. Впервые на прецессию обратил внимание древнегреческий астроном Гиппарх еще в III веке до нашей эры. Сравнивая свой звездный каталог с каталогами, составленными за 150 лет до него Тимохарисом и Аристиллом, Гиппарх заметил, что расстояние звезд от точки равноденствия за это время увеличилось в среднем на полтора градуса. Измерив наклонение эклиптики и не обнаружив в нем никаких изменений, Гиппарх сделал вывод, что причина этого явления заключается в медленном смещении экватора в направлении, обратном движению Солнца. Следствием такого смещения было то, что каждый год Солнце вступало в точку весеннего равноденствия на двадцать минут раньше, чем завершался его полный оборот на небе. Вот почему открытое им явление Гиппарх назвал предварением равноденствия, или прецессией.

В течение многих веков явление прецессии составляло одну из самых волнующих тайн астрономии. Пытаясь объяснить загадку прецессии, багдадский ученый Сабит ибн Курра ввел в научный обиход крайне сложное и запутанное понятие трепидации, которое было принято на вооружение современниками и многими учеными последующих поколений. Некоторые уточнения, связанные с предварением равноденствия, сделал в IX веке ал-Баттани, но и его работы не добавили ничего существенного к пониманию природы прецессии.

Первым, кто связал прецессию с движением земной оси, был Николай Коперник. Великий польский астроном считал, что земной оси свойственно медленное коническое движение; при этом ось конуса расположена под прямым углом к оси эклиптики. Оставалось лишь выяснить, отчего ось вращения нашей планеты совершает это коническое движение.

Эту задачу решил во второй половине XVII века Исаак Ньютон, доказавший, что на ось вращения Земли, сплюснутой в виде гигантского сфероида, оказывают возмущающее действие силы тяготения Луны и Солнца.

Каждый, кому доводилось в детстве закручивать игрушечный волчок, знает, что его ось не бывает неподвижной — перемещаясь, она описывает коническую поверхность. То же самое происходит и с Землей — ее ось вычерчивает около оси эклиптики конус с углом в 23,5°, и вследствие этого полюс мира совершает вокруг полюса эклиптики движение по малому кругу, возвращаясь в исходную точку через 26 тысяч лет.

Такое движение и называется прецессией.

Явление, открытое Ходженди, было одним из частных случаев прецессии, в основе которого лежат возмущения орбитального движения Земли, вызванные притяжением других планет. Именно это приводит к медленному перемещению плоскости эклиптики и соответственно к уменьшению угла ее наклона к экватору почти полсекунды в год. Впоследствии суммарное перемещение точки весеннего равноденствия, складывающееся из лунно-солнечной и планетарной прецессий, стало называться общей прецессией.

Общение с Абу Махмудом Ходженди открыло перед Бируни новые горизонты. Среди научных интересов Мухаммеда астрономия и прежде занимала важнейшее место, но если раньше он в основном занимался решением отдельных практических задач, то здесь, в Рее, он впервые увидел весь круг проблем сферической астрономии, теснейшим образом связанной с теоретическими изысканиями в области геометрии сферы и тригонометрических функций…

Возвратились с горы Табарак поздно вечером. Городские ворота были закрыты, и Ходженди пришлось вызывать начальника стражи. Бируни проводил старика до самой двери и вернулся домой, когда уже начинало светать. Утренний призыв муэдзина застал его за работой. Горький урок, полученный в Кяте, не прошел даром. Отныне Мухаммед твердо решил, не доверяясь памяти, записывать все свои наблюдения и расчеты.

В тот день он создал свой первый или, во всяком случае, первый дошедший до нас научный трактат, благодаря которому мы можем достаточно точно судить о том, как был построен знаменитый Фахриев секстант.

Вот что он писал:

«Рассказ об инструменте, называемом Фахриевым секстантом, рассказанный Абу Рейханом, и да поможет ему Аллах, после того, как он осматривал его.

Определил сей ученейший (то есть Ходженди. — И.Т.),да поддержит его Аллах, полуденную линию и построил по две стороны от нее две стены, параллельные этой полуденной линии, с расстоянием между ними в семь локтей.

Между ними, с южной стороны, он построил свод прочной конструкции и сделал в высшей его части отверстие-диоптр, величина диаметра которого — пядь, а высота над уровнем земли 20 локтей. По диаметру этого отверстия он укрепил прочную железку. Затем была выкопана в земле яма глубиной в 20 локтей по прямой линии отвеса, падающего из центра отверстия-диоптра.

Затем он взял крепкие доски и сделал из них прочную стрелу квадратного сечения, полую изнутри, длинную, непрогибающуюся, длина которой 40 локтей. На одном из концов стрелы он укрепил скобу и подвесил стрелу на железке, лежащей поперек отверстия-диоптра. Таким образом, эта стрела заняла место полудиаметра окружности и секстанта.

Затем он стал поворачивать висящую на оси стрелу, пока не сделал ее нижним концом в той вырытой яме дугу окружности секстанта, равную одной шестой ее части. Он выложил эту дугу досками, которые обстрогал, выровнял и подогнал и обшил эти доски листами меди, пригодными для градуирования.

Эту дугу он разделил на 60 равных долей, каждая из которых соответствовала одному градусу. Каждый из градусов он разделил на 360 частей, и каждая такая часть значила 10 секунд.

Когда Солнце достигало полуденного круга, оно бросало свои лучи через отверстие-диоптр где-то близ полуденной линии. Поскольку длинная фигура лучей Солнца имеет форму конуса, «зайчик» лучей, падавших на Землю, был по размеру больше, чем размер отверстия-диоптра.

В силу этого понадобилось изготовить другое приспособление, а именно кольцо, в которое он вделал два пересекающихся диаметра. Место их пересечения соответствует центру этого кольца. Кольцо же он сделал соответствующим величине «зайчика» лучей, падающих на Землю.

Когда лучи приближались к полуденной линии, он накладывал кольцо на их «зайчик») и медленно-медленно передвигал его, пока центр его не оказывался точно на полуденной линии. Этим он устанавливал положение центра «зайчика» на полуденной линии, а отсюда узнавалась высота Солнца в полдень.

Часть дуги секстанта от центра кольца до места падения отвеса из отверстия-диоптра является дополнением высоты Солнца, а часть дуги, идущая в другую сторону от кольца в направлении к поверхности Земли, — это высота, которая не достигает тридцати градусов, — разности между шестой частью и четвертью окружности. Аллах содействует истине».

Отныне истине содействовал не только всевышний. Покровительство Ходженди открыло Бируни доступ к эмирскому книгохранилищу, куда по заведенному правилу пускали лишь знатных горожан. О том, как выглядели книгохранилища в X веке, мы можем судить по описанию путешественника Мукаддаси, которому удалось побывать в дворцовой библиотеке буидского эмира Адуда ад-Дауля: