1421 — год, когда Китай открыл мир - [168]
Это теневое пятно передвигается по ходу вращения Луны вокруг Земли. Таким образом, наблюдатели в разных местах видят солнечное затмение в разное время.
При лунном затмении Земля находится между Солнцем и Луной. Поскольку Земля во много раз больше Луны, тень от Земли полностью перекрывает Луну. Когда речь заходит об астрономии, разница между солнечным и лунным затмением очень велика. Дело в том, что лунное затмение наблюдатели могут видеть одновременно чуть ли не на половине земного шара, тогда как солнечное затмение в один и тот же момент можно наблюдать на очень ограниченном участке земной поверхности.
Ключом к определению географической долготы является именно тот факт, что (а) лунное затмение можно наблюдать одновременно и (б) на почти 50 % поверхности земного шара при продолжающемся вращении Земли. Это выглядит так, будто темное небо вращается в противоположном от Земли направлении.
В процессе лунного затмения наблюдаются 4 фазы (или «контакта»). Условно их можно обозначить следующим образом: U-1 — так называемый первый контакт, когда Луна начинает входить в зону затемнения; U-2 — второй контакт, когда Луна входит в зону полного затемнения (полностью закрывает часть Земли); U-3 — третий контакт, когда начинает появляться незатемненный край Луны; U-4 — четвертый контакт, когда Луна полностью выходит из тени и появляется на небосводе, так сказать, во всей своей красе. Все эти явления можно наблюдать от востока до запада под углом почти 180°, то есть практически на половине земного шара.
Как китайцы измеряли географическую долготу с помощью лунных затмений
Используя гномоны и водяные часы, китайцы имели возможность фиксировать ход времени час за часом, минута за минутой, днем и ночью. Кроме того, они умели предсказывать лунные затмения, которые происходят примерно каждые полгода в разных частях земли. Инструкция, даваемая перед отплытием навигаторам и астрономам, звучала примерно так: «Если вы бросили якорь у неизвестной земли или острова и если в этот момент происходит полное лунное затмение, вам следует дождаться начала третьей фазы (U-3), а потом ждать, когда Луна снова засияет на небе. Все это время, разумеется, вы должны посвятить наблюдению за небесным сводом. Как только появится первый лучик лунного света (U-3) и Луна начнет выходить из тьмы, наблюдатель на вновь открытых землях и астроном в Пекине должны делать одно и то же — смотреть в звездное небо, чтобы отметить, какая самая яркая звезда в этот миг пересекает местный меридиан». Местный меридиан — это воображаемая линия на небе, которая начинается на небесной сфере к северу от наблюдателя, проходит над его головой и заканчивается к югу от него. Разглядывая небо в этом направлении, наблюдатель отмечал известную ему звезду, которая пересекала в этот момент воображаемую линию меридиана. Эта яркая звезда и становилась своеобразным знаком, с помощью которого наблюдатель «маркировал» свой меридиан.
Когда исследователь новых земель возвращался в Пекин, он сравнивал свои рисунки и записи с рисунками и записями астронома в Пекине. К примеру, исследователь мог сказать столичному ученому, что в тот момент, когда Луна находилась в фазе U-3, местный меридиан пересекала некая звезда «альфа». Пекинский же астроном мог ответить, что его меридиан в этот момент пересекала звезда «бета». Положим, они оба хорошо знали и ту, и другую звезды. После этого оба они доставали свои часы, которые были откалиброваны с помощью гномона, и начинали ждать, когда звезда «альфа» пересечет на небесном своде зенит. Как только это происходило, они начинали отсчитывать время на своих часах, дожидаясь, когда небосклон пересечет другая звезда — «бета». Учитывая вращение Земли, разница между временем, когда «альфа» и «бета» пересекают зенит, показывала расстояние, отделявшее в момент наблюдения исследователя новых земель от астронома, находившегося в Пекине. Земля делает полный оборот — 360° — вокруг Солнца за 24 часа. Таким образом, если мы, к примеру, выясним, что между прохождениями через разные меридианы звезд «альфа» и «бета» прошло 6 часов (другими словами, 1/4 суток, или 1/4 полного оборота Земли вокруг Солнца), то будет совершенно ясно, что разница в географической долготе между Пекином и вновь открытыми землями составляет ровно 1/4 оборота Земли, то есть четвертую часть от 360°, или 90°.
Примечание: чтобы погрешность была меньше, часто при вычислениях использовали не одну, а все 4 фазы лунного затмения.
Доказательство теории и ее практическое применение
Чтобы проверить теорию на практике, мы решили воспользоваться наблюдением за полным лунным затмением между 16 и 17 июля 2000 г. Наши наблюдатели стояли на всем протяжении Тихоокеанского побережья от Таити до Сингапура. Мы выбрали для наблюдения те же пункты, где китайцы соорудили в свое время астрономические площадки.
