Читати книгу - "Пояснюючи світ"

Справжня революція в астрономії почалася в 1609 році, коли Ґалілей уперше почув про новий голландський пристрій, відомий як підзорна труба. Збільшувальна властивість скляних сфер, заповнених водою, була відома ще в античності, про що згадував, наприклад, римський державний діяч і філософ Сенека. Збільшення вивчав також аль-Гайсам, а в 1267 році Роджер Бекон писав про збільшувальні скельця у своїй Opus Maius («Великій праці»). З удосконаленням виробництва скла в XIV столітті стали популярними окуляри для читання. Але, щоб збільшувати далекі об’єкти, потрібно поєднати дві лінзи: одну – щоб сфокусувати паралельні промені світла з будь-якої точки на об’єкт, які в такому разі збігалися б разом, а другу – щоб збирати ці промені світла (увігнуту лінзу там, де вони все ще збігаються, або опуклу лінзу після того, як вони почнуть розбігатися знову, у будь-якому разі посилаючи їх паралельними пучками в око. Розслабляючись, кришталик ока фокусує паралельні промені світла на одній-єдиній точці сітківки, положення якої залежить від напрямку паралельних променів). Підзорні труби з такою конструкцією лінз виготовляли в Нідерландах до початку 1600-х років, а в 1608 році кілька голландських виробників окулярів подали заявки на патентування своїх підзорних труб. Ці заявки відхилили на тій підставі, що цей пристрій був уже широко відомий. Невдовзі підзорні труби стали доступними у Франції та Італії, але були здатні збільшувати лише у три чи чотири рази (тобто, якщо лінії прямої видимості до двох віддалених точок розділяє певний невеличкий кут, з цими підзорними трубами здавалося, що їх розділяє кут у три чи чотири рази більший).

Приблизно в 1609 році Ґалілей почув про підзорну трубу й невдовзі виготовив свою поліпшену версію з першою лінзою, випуклою спереду та пласкою ззаду і з довгою фокусною відстанню[44], тоді як друга була увігнута з боку першої лінзи та пласкою з іншого і з коротшою фокусною відстанню. З такою схемою розташування, щоб послати в око світло паралельними променями з точкового джерела, розташованого на дуже великій відстані, відстані між лінзами мають дорівнювати різниці фокусних відстаней, а досягнуте збільшення має дорівнювати фокусній відстані першої лінзи, поділеній на фокусну відстань другої лінзи (див. технічну примітку 23). Незабаром Ґалілей зумів досягти збільшення у вісім чи дев’ять разів. 23 серпня 1609 року він показав свою підзорну трубу дожу та знаті Венеції і продемонстрував, що за допомогою неї кораблі в морі можна побачити ще за дві години до того, як вони стануть видимими неозброєним оком. Цінність цього пристрою для такої морської держави, як Венеція, була очевидна. Після того як Ґалілей пожертвував свою підзорну трубу Венеційській республіці, йому потроїли викладацьку платню, а також гарантували подальше перебування на посаді. До листопада Ґалілей досягнув збільшення до 20 разів і почав використовувати свою підзорну трубу, щоб вивчати астрономічні проблеми.

За допомогою своєї підзорної труби, що пізніше стала відома як телескоп, Ґалілей зробив шість астрономічних відкриттів великої історичної важливості. Перші чотири з них він описав у праці Siderius Nuncius («Зоряний вісник»)20, опублікованій у Венеції в березні 1610 року.

1. 20 листопада 1609 року Ґалілей уперше спрямував свій телескоп на серпик Місяця. На яскравому боці він зумів побачити, що поверхня того нерівна:

Часто повторювані спостереження [місячних плям] підвели нас до висновку, що ми точно бачимо поверхню Місяця не гладенькою, не рівною й не ідеально сферичною, як величезний натовп філософів був упевнений щодо цього та інших небесних тіл, а натомість нерівною, шорсткою й повною западин та виступів. І це схоже на лик самої Землі, розмічений тут і там пасмами гір та заглибинами долин.

Натомість на темному боці Місяця поблизу термінатора (межі між яскравим і неосвітленим боком) він зумів побачити плями світла, які інтерпретував як гірські вершини, освітлені Сонцем, коли те майже перевалило за місячний горизонт. За відстанню цих яскравих плям від термінатора він зумів навіть припустити, що деякі з цих гір були щонайменше 4 милі заввишки (див. технічну примітку 24). Ґалілей також спробував пояснити слабке освітлення темного боку Місяця, яке він спостерігав. Він відкидав різноманітні припущення Еразма Рейнгольда й Тіхо Браге, що це слабке світло випромінює сам Місяць, Венера чи зірки, і правильно стверджував, що «ця дивовижна яскравість» є наслідком відбиття сонячного світла від Землі так само, як Земля вночі слабко освітлюється сонячним світлом, відбитим від Місяця. Отже, небесне тіло на кшталт Місяця здавалося не дуже відмінним від Землі.

2. За допомогою підзорної труби Ґалілей зміг спостерігати «майже неосяжне скупчення» зірок, значно тьмяніших за зірки шостої зоряної величини, а отже, надто тьмяних, щоб бути видимими неозброєним оком. Виявилося, що шість видимих зірок сузір’я Плеяд супроводжують понад 40 інших зірок, а в сузір’ї Оріона він зумів побачити понад 500 зірок, ніколи ще не бачених раніше. Спрямовуючи свій телескоп на Чумацький Шлях, він зумів побачити, що той містить багато зірок, як і припускав раніше Альберт Великий.

3. Ґалілей повідомив, що бачить планети крізь свій телескоп як «абсолютно круглі кулі, схожі на маленькі місяці», але не зумів роздивитися якогось подібного зображення зірок. Натомість він виявив, що, хоч усі зірки здавалися набагато яскравішими, коли він дивився на них у свій телескоп, вони не здавалися суттєво більшими. Його пояснення цього було доволі плутане. Ґалілей не знав, що видимий розмір зірок спричинюється заломленням променів світла в різноманітних напрямках випадковими коливаннями в атмосфері Землі, а не якимись властивостями оточення цих зірок. Саме ці коливання й спричинюють видиме мерехтіння зірок[45]. Ґалілей дійшов висновку, що, оскільки в його телескоп роздивитися вигляд зірок неможливо, вони мають бути значно дальшими від нас, ніж планети. Як він зазначив пізніше, це допомогло пояснити, чому ми не спостерігаємо щорічного зоряного паралакса, якщо Земля обертається навколо Сонця.

4. Найбільш драматичне та важливе відкриття, про яке він повідомив у «Зоряному віснику», було зроблене 7 січня 1610 року. Роздивляючись у свій телескоп Юпітер, Ґалілей побачив, що «поблизу нього розташовані три маленькі зірки, невеликі, але дуже яскраві». Спочатку він подумав, що то були просто ще три нерухомі зірки, надто тьмяні, щоб їх побачили раніше, хоч він був здивований, що вони здавалися вишикуваними вздовж площини екліптики: дві – на схід від Юпітера і одна – на захід. Але наступної ночі всі ці три