Когда-то в молодости Тихо читал Аристотеля и верил, что кометы — это испарения, горящие в земной атмосфере. Вместе с Аристотелем он считал, что кометами должны заниматься не астрономы, а метеорологи. Но потом Тихо разуверился в этих взглядах.
В одной из библиотек он натолкнулся на сочинение, в котором рассказывалось о наблюдении яркой кометы, появившейся в 1531 году. Наблюдая расположение хвоста этой кометы по отношению к Солнцу, очевидцы обнаружили любопытнейшую вещь: где бы комета на небе ни находилась, ее хвост оказывался всегда направленным в сторону, противоположную Солнцу. Отчего это происходит, автор сочинения не мог объяснить. Он писал, правда, что, может быть, хвост кометы — это что-то вроде тени, а потому он и направлен от Солнца, но высказывал это предположение очень неуверенно.
Как бы там ни было, но из этих наблюдений одно было несомненным: кометы связаны не с Землею, а с Солнцем. Тихо Браге был теперь убежден, что прав не Аристотель, а Сенека, считавший кометы небесными телами.
Как, однако, это доказать? Проще всего измерить расстояние до кометы. Если оно окажется больше, чем расстояние до Луны, значит кометы находятся не в земной атмосфере, а далеко за ее пределами, в мире планет и других небесных тел.
Однако задача была не такой уж простой. За 105 лет до этого один астроном пробовал определить расстояние до кометы, но его попытка не увенчалась успехом. Правда, измерительные инструменты того времени были очень грубы.
Тихо Браге нашел остроумный способ для решения поставленной задачи. Надо из двух каких-нибудь городов на Земле определить положение кометы на небе среди звезд. Так как звезды чрезвычайно далеки от Земли, то комета в том случае, если она близка к Земле, будет видна из двух городов в различных местах на фоне далеких звезд. Определив из наблюдений угол кажущегося смещения кометы среди звезд и зная расстояние между городами, можно легко вычислить и расстояние до нее.
Тихо Браге так и сделал. Пунктами наблюдения были избраны: Ураниенбург, где положение кометы определял он сам, и Прага, где подобные же измерения проделали другие ученые. Все измерения Браге и его помощники производили с наивозможнейшей тщательностью.
Результаты оказались поразительными. Если бы комета была ближе Луны, то угол, о котором мы говорили, должен был бы достичь значительной величины. Но из наблюдений выяснилось, что этот угол очень мал, почти не отличается от нуля. Это доказывало, что наблюдавшаяся комета находилась от Земли значительно дальше, чем Луна.
С другой стороны, давно было известно, что кометы своей головой и хвостом часто заслоняют звезды. Значит, они ближе звезд.
«Несомненно, — решил Тихо, — кометы — это небесные тела, которые движутся в мире планет».
Так мнение Аристотеля о кометах, господствовавшее около двух тысячелетий, было навсегда опровергнуто. Кометы — это небесные тела.
Законодатель неба
В конце шестнадцатого века Тихо Браге был вынужден расстаться с Ураниенбургом и покинуть Данию. Он переселился в Германию, а впоследствии переехал в Прагу.
В небольшом замке, расположенном в двадцати милях от Праги, Тихо Браге продолжал наблюдения, начатые в Дании. В его новой обсерватории часто теперь можно было видеть бледнолицего худощавого человека. Это был новый помощник Тихо Браге, недавно приглашенный им из Граца, по имени Иоганн Кеплер.
После смерти Тихо Браге, последовавшей в 1601 году, в наследство Кеплеру достались многочисленные наблюдения его учителя над движением планет. Точность этих наблюдений была очень высока, и Кеплер на основании их решил попытаться разгадать тайну движения планет. В самом деле, почему планеты движутся на небе не совсем так, как следует по теории Коперника? Несомненно, что в основном Коперник прав: наша Земля — одна из планет, кружащихся вокруг Солнца. Но по каким путям движутся планеты?
Коперник под влиянием Аристотеля считал, что планеты должны двигаться по «совершенным кривым», то есть по кругам. Но так ли это? Ведь в вопросе о кометах Аристотель оказался неправ. И Кеплер все больше думая над вопросом: по каким же кривым движутся планеты?
Из наблюдений Тихо самыми лучшими были те, которые касались движения Марса. И Кеплер начал подбирать форму кривой, по которой должна была бы двигаться эта планета вокруг Солнца, чтобы теория не расходилась с наблюдениями.
Избрав какую-нибудь наиболее вероятную, по его мнению, кривую, Кеплер проделывал долгие теоретические вычисления пути планеты среди звезд. Затем он сравнивал полученные результаты с практическими наблюдениями. Вычисление каждого отдельного положения планеты на звездном небе занимало около десяти страниц, а чтобы проверить орбиту планеты, он должен был проделывать подобные вычисления по 70 раз!
Кеплер пробовал считать орбиту Марса овалом, сложной яйцеобразной кривой, но ничего не получалось! Наконец, после того как были перепробованы разные кривые, дошла очередь до эллипса, — и тогда наблюдения совпали с теорией.
Кеплер много раз проверял свои вычисления, пока не убедился, что открыл, наконец, подлинную форму планетных путей. Эллипс — известная еще древним математикам кривая. Начертить ее очень просто: нужно взять две булавки, связанные свободно провисающей ниткой, воткнуть их в лист бумаги и вести карандашом, натягивая нитку, — карандаш опишет эллипс.
Где же помещается Солнце внутри этой орбиты? В центре эллипса? Нет, такое предположение расходилось с наблюдениями. Но у эллипса, в отличие от круга, есть еще две замечательные точки — его фокусы. Это те самые точки, в которые втыкают булавки при вычерчивании эллипса. И Кеплер пришел к формулировке своего первого закона движения планет: «Все планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце».
Оказалось, правда, что эллипсы эти очень мало вытянуты и сильно напоминают круги, а фокусы их очень близки к центру. Но тем не менее открытие Кеплера было исключительно важным.
Вскоре Кеплер открыл другой замечательный закон. Оказалось, что планеты обращаются вокруг Солнца неравномерно: вблизи Солнца они движутся быстрее, а вдали от него — медленнее. А ведь Аристотель учил, что планеты кружатся вокруг Земли равномерно! Еще один ошибочный взгляд был опровергнут.
Иоганн Кеплер, открывший законы движения планет.
Труднее всего было установить, есть ли связь, и какая, между расстояниями планет от Солнца и их периодами обращения. После долгой работы Кеплер решил и эту задачу, сформулировав свой третий и последний закон: «Квадраты времени обращения планет вокруг Солнца относятся, как кубы их средних расстояний от Солнца».
Итак, загадка движения планет была разгадана. Новые наблюдения приносили лишь подтверждение замечательных законов Кеплера. Недаром его впоследствии прозвали «законодателем неба».
Однако, казалось, не все небесные тела захотели подчиняться этим законам.
16 сентября 1607 года Кеплер прогуливался по улицам Праги. Наступил ясный осенний вечер, и Кеплер, стоя на мосту, любовался фейерверком, устроенным в одном из пражских садов. Внезапно его внимание привлекла небольшая хвостатая звезда, сиявшая недалеко от ковшика Большой Медведицы. Это была комета.
В продолжение 41 дня Кеплер наблюдал эту туманную звезду, которая широко раскинула по небу свой пышный хвост, а затем уменьшилась в размерах и скрылась из глаз.