ЛСС, ЗСС — летнее и зимнее солнцестояния.
ОРД, ВРД — осеннее и весеннее равноденствия.
Но как описать петлеобразное движение планет? В системе Птолемея каждая планета равномерно движется по окружности, которая получила название эпицикл. Но в центре эпицикла находится вовсе не Земля и даже не эквант. Центр эпицикла у Птолемея двигался по другой окружности, которая называлась деферентом. А вот центр деферента совпадал с эквантом.
Планета в рамках такой системы двигалась по эпициклу, а центр эпицикла вращался вокруг экванта по деференту, — в результате получалось петлеобразное движение. Впрочем, не совсем такое, какое наблюдалось на реальном небе.
Гениальный геометр Птолемей продолжал усовершенствовать систему, подгоняя ее под наблюдения. А что, если планета движется не по одному эпициклу, а, например, по двум?..
…Планета движется по второму эпициклу, центр второго эпицикла — по первому, а центр первого эпицикла — по деференту. Нужно было так подобрать радиусы окружностей и скорости движения, чтобы итоговое движение планеты (одновременно по нескольким окружностям, по каждой со своей скоростью) максимально соответствовало наблюдениям. Если соответствие было все еще недостаточным, Птолемей вводил третий, четвертый эпициклы. С каждым шагом итоговое движение планеты все ближе походило на то, что астрономы видели в небе. Для достижения удовлетворительной точности Птолемею пришлось ввести десятки эпициклов!
Присмотримся к системе Птолемея.
Поблизости от центра системы находится неподвижная массивная Земля. Птолемей расположил ее симметрично экванту относительно геометрического центра системы. Вокруг экванта движется по своему деференту Луна, дальше — Меркурий по эпициклам и деференту, за ним аналогично — Венера. За деферентом Венеры находится деферент Солнца, которое движется по нему без эпициклов. За деферентом Солнца по своим деферентам и эпициклам движутся вокруг экванта планеты Марс, Юпитер и Сатурн. Все это пространство заключено, как в скорлупу, в твердую сферу неподвижных звезд. Радиус этой сферы в системе Птолемея, если переводить в современные единицы измерения, согласно исследованиям российского астронома Михаила Шевченко, составляет примерно сто миллионов километров. Согласно современным данным, это всего лишь две трети истинного расстояния от Земли до Солнца. И в этом пространстве должны были уместиться все известные светила — от Луны и Солнца до Сатурна! Во времена Птолемея вся Вселенная от Земли вблизи центра до твердой сферы неподвижных звезд была совсем небольшой…
Что находилось за пределами сферы неподвижных звезд — об этом Птолемей умалчивал. Подразумевалось, что там находится пространство для богов.
Читатель может задать вопрос: зачем столько времени уделять неправильной системе, если давно известно, что она неверна? Надо скорее переходить к правильной!
Автор полагает, что это поучительная история и время мы тратим не зря.
Клавдий Птолемей был умнейшим человеком, блестящим математиком. Он разрабатывал свою систему не потому, что ему хотелось выдумать что-нибудь сложное. Факты, результаты наблюдений того времени, вынуждали его сделать вывод, что Земля неподвижна, а все остальное (деференты и эпициклы) являлось следствием этого утверждения. При этом Птолемей допускал, что в принципе Земля может двигаться вокруг Солнца и вращаться вокруг своей оси. Но факты, известные ему, говорили об обратном.
Что же это за факты?
Земля была, очевидно, огромной и тяжелой. Звезды казались огненными и (наверное), как огонь, легкими. Это был довод (правда, косвенный) в пользу того, чтобы разместить Землю в центре мира.
Птолемей знал о существовании центробежной силы. Он рассуждал так: если бы Земля вращалась, центробежная сила должна была бы отбрасывать все незакрепленные предметы с ее поверхности. В принципе он был прав: если бы масса Земли с ее тяготением была поменьше, а скорость вращения — побольше, так и было бы. И вес всех предметов на Земле действительно немного уменьшен благодаря ее вращению, сегодня мы это знаем благодаря опытам. Но во времена Птолемея еще не существовала физика в сегодняшнем понимании, не были известны формулы для закона тяготения и центробежной силы, и решить эту задачу он не мог.
Было у Птолемея еще одно замечательное рассуждение. Подбросьте камень, говорил он. Если Земля вращается, она повернется, пока камень в воздухе, и камень упадет в другом месте! Кроме того, если Земля вращается, мы бы видели, как облака и птицы уносятся в одну сторону, противоположную направлению вращения.