Пусть взгляд наблюдателя направлен вдоль луча НК', который при своем суточном вращении движется по линии небесного экватора, не уклоняясь от нее. Установка луча НК' будет, конечно, зависеть от географической широты. Можно указать плоскость HLM, ортогональную квадранту, которая параллельна плоскости экватора и пересекает небесную сферу в точности по небесному экватору, рис. 1.7. Таким образом, в данной точке земной поверхности можно построить стационарный прибор, ориентированный по меридиану север-юг, позволяющий визуально отметить на небесной сфере экватор. Это позволяет надежно отсчитывать экваториальные широты звезд, например, в момент их прохождения через вертикальную плоскость квадранта. Как мы уже отмечали, для астронома-профессионала XIV–XVI веков измерение экваториальных широт не должно было представляться сложной операцией. Оно требовало лишь аккуратности и достаточного времени для наблюдений. В частности, следует ожидать, что тщательный наблюдатель не мог сделать большой систематической ошибки при определении склонений звезд в данный год.
Рис. 1.7. Определение широты звезды.
Теперь посмотрим, как описанная выше общая и простая идея реализовалась в реальных средневековых инструментах.
Первый инструмент — меридианный круг, или так называемый полуденный круг, описанный Птолемеем, рис. 1.8. Прибор представлял из себя плоское металлическое кольцо произвольного радиуса, установленное на надежной подставке вертикально в плоскости местного меридиана. Круг градуировался, например, разделялся на 360 градусов. Внутри этого большого кольца помешалось второе, меньшее кольцо, которое могло свободно вращаться внутри большого, оставаясь с ним в одной плоскости, рис. 1.8. В двух диаметрально противоположных точках внутреннего кольца, обозначенных на рис. 1.8 буквой Р, укреплены две маленькие металлические пластинки со стрелками, указывающими на деления, нанесенные на внешнем кольце. Прибор устанавливается в плоскости местного меридиана при помощи отвеса и полуденной линии, направление которой определяется тенью вертикального шеста в полдень. Затем нулевая отметка на внешнем кольце прибора совмещается с местным зенитом.
Рис. 1.8. Меридианный круг.
Описанный прибор может использоваться для определения высоты Солнца на данной широте. Для этого нужно в полдень быстро повернуть внутреннее кольцо таким образом, чтобы тень одной из пластинок Р полностью накрыла другую пластинку Р. Тогда положение стрелок, связанных с пластинками, даст нам высоту Солнца, определяемую на градуированном внешнем кольце. Отметим, что здесь считывание показаний прибора можно делать уже после фиксации нужного положения пластинок. Это позволяет определять высоту Солнца после того, как момент полудня миновал. Кроме того, при помощи меридианного круга можно определить угол ε между эклиптикой и экватором.
Второй инструмент — астролабон, описанный Птолемеем. Сегодня этот термин переводится как «астролябия». Слово «астролябия» — средневековый термин. Смысл термина астролабон, — как считается сегодня в скалигеровской истории астрономии, — менялся со временем. Нам говорят, что «в древности», около начала нашей эры, астролабоном назывался прибор, который мы опишем чуть ниже. Им пользовался Птолемей. Однако в средние века этот прибор называется уже армиллярной сферой или армиллой. Сегодня некоторые астрономы считают, см., например [395], что Птолемей не описывает в Альмагесте астролябию, а описывает астролабон или армиллярную сферу. Так, например, астроном Роберт Ньютон писал, что, «вероятно, в эпоху позднего средневековья астролябией назывался прибор для измерения высоты небесного тела над горизонтом. Описанный же нами (следуя Птолемею — Авт.) прибор к этому времени чаще назывался армиллярной сферой, от которой берут начало установки современных телескопов» [614], с. 151.
Чтобы избежать терминологической путаницы, мы опишем ниже отдельно следующие два прибора: армиллярную сферу — астролабон Птолемея — и астролябию, то есть, средневековый инструмент, название которого почему-то практически тождественно астролабону Птолемея. Основные детали астролабона (армиллы) показаны на рис. 1.9. На рис. 1.10 изображена принципиальная схема средневековой армиллярной сферы. На рис. 1.11 показана средневековая «армиллярная сфера (как признают сами историки — Авт.) птолемеевого типа, диаметром 1,17 метра. Изготовлена много позже эры Птолемея. Она принадлежала астроному шестнадцатого века Тихо Браге» [1029], с. 13. Получается, что за протекшие полторы тысячи лет астрономические инструменты будто бы практически не изменились. Мы видим, что инструменты «античного» Птолемея, якобы второго века н. э. и Тихо Браге шестнадцатого века фактически одинаковы, как бы вышедшие из одной и той же средневековой мастерской. Старинное изображение большой армиллярной сферы Тихо Браге см. на рис. 1.12.