Добро пожаловать на планету Земля – мир с голубыми азотными небесами^[21], океанами жидкой воды, прохладными лесами и мягкими лугами, мир бьющей ключом жизни. По космическим меркам, как я уже говорил, это исключительно красивое и редкое место; более того, на сегодня оно просто уникальное. Путешествуя через пространство и время, мы пока не встретили другого мира, где вещество Космоса стало бы живым и наделенным сознанием. В просторах Космоса должно быть разбросано много таких миров, но наш поиск начинается отсюда, и в его основу положены опыт и мудрость, которые за миллионы лет дорогой ценой накопило человечество. Нам повезло жить среди одаренных и невероятно любопытных людей, в эпоху, когда поиск нового знания ценится повсюду. Человеческие существа, обязанные своим происхождением звездам и ныне населяющие мир по имени Земля, начали свой долгий путь домой.

Обратная, невидимая с Земли сторона туманности Ориона. Три голубые звезды – это пояс Ориона, привычного нам созвездия земного неба.

Художник Дж. Оллисон

Туманность Ориона вблизи. Под воздействием излучения горячих звезд ее газ светится разными цветами. Часть туманности заслонена поглощающей свет пылью. Туманность Ориона видна с Земли невооруженным глазом.

Художник Дж. Оллисон

Та истина, что Земля – маленький мир, была открыта, как и много других важных истин, в древности на Ближнем Востоке. Произошло это в тот период, который некоторые люди называют III в. до н. э., в крупнейшем культурном центре того времени – египетском городе Александрия. Здесь жил человек по имени Эратосфен. Один из завистливых современников дал ему прозвище Бета – по названию второй буквы греческого алфавита, намекая на то, что Эратосфен во всех делах лишь второй. На самом же деле Эратосфен во многом, если не во всем, был Альфой. Астроном, географ, философ, поэт, тонкий ценитель театрального искусства и математик, он написал книги по самым разным вопросам – от «Астрономии» до «Освобождения от боли». В его ведении находилась великая Александрийская библиотека. Там он однажды обнаружил старый папирус, из которого вычитал, что на юге, в Сиене, вблизи первого из нильских порогов, в полдень 21 июня вертикальный шест не отбрасывает тени^[22]. В день летнего солнцестояния – самый длинный день года, – по мере того как время шло к полудню, тени колонн в храме становились все короче. Ровно в полдень они исчезали и отражение Солнца можно было увидеть в воде на дне самых глубоких колодцев. Солнце стояло точно над головой.

За темной пылевой завесой в туманности Ориона разливается яркий свет горячих молодых звезд.

Художник Дж. Оллисон

Трапеция Ориона – четыре новорожденные звезды в туманности Ориона.

Художник Дж. Оллисон

Плеяды – скопление молодых звезд, недавно покинувших туманности, в которых они родились, с тянущимися за ними облаками подсвеченной пыли.

Художник Дж. Оллисон

Кто-то другой мог бы не обратить внимания на подобное наблюдение. Шесты, тени, отражения в колодцах, положение Солнца – какую ценность имеет все это для повседневной жизни? Но Эратосфен был ученым, и его размышления над простыми вещами изменили наш мир; в каком-то смысле они наш мир создали. Эратосфен догадался поставить опыт в Александрии и проверить, отбрасывает ли вертикальный шест тень в полдень 21 июня. Оказалось, что отбрасывает.

Эратосфен задался вопросом, как получается, что в один и тот же момент в Сиене шест не отбрасывает тени, а в Александрии, которая находится значительно севернее, тень отчетливо видна. Представьте себе карту Древнего Египта и два одинаковых вертикальных шеста – один в Александрии, другой в Сиене. Допустим, что в определенный момент оба шеста не отбрасывают тени. Это легко укладывается в сознании, если считать Землю плоской. Солнце должно находиться прямо над головой. Если шесты отбрасывают тени равной длины, это также вполне согласуется с представлением о плоской Земле: солнечные лучи должны падать на оба шеста под одним и тем же углом. Но как объяснить, что в один и тот же момент в Сиене тень отсутствует, а в Александрии она видна?

Плутон, покрытый метановой корой, и его спутник Харон.

Художник Дж. Оллисон

Эратосфен нашел этому лишь одно возможное объяснение: поверхность Земли искривлена. При этом чем больше кривизна, тем больше должна быть разница в длине теней. Солнце находится так далеко, что его лучи, приходящие на Землю, можно считать параллельными. Шесты, расположенные под разными углами по отношению к солнечным лучам, отбрасывают тени разной длины. Для того чтобы получить наблюдаемое различие между Александрией и Сиеной в длине тени, расстояние между ними по поверхности Земли должно составлять около семи градусов. Иначе говоря, если вы мысленно продолжите шесты до центра Земли, они пересекутся под углом 7 градусов. 7 градусов – это примерно 1/50 от 360 градусов, составляющих полную окружность Земли. Эратосфен выяснил, что расстояние между Александрией и Сиеной составляло около 800 км, наняв человека, который шагами измерил дистанцию. Умножив 800 км на 50, получим 40 000 км – такой должна быть полная длина окружности Земли.

Сатурн.

Модель А. Шеллера, Р. Стернбаха и Дж. Оллисона

Это правильный ответ. Единственными инструментами Эратосфена были шесты, а еще – глаза, ноги и голова. Плюс любовь к эксперименту. И этого оказалось достаточно, чтобы определить длину окружности Земли с погрешностью в несколько процентов. Замечательное достижение для эпохи, которую от нас отделяют почти 2200 лет! Эратосфен был первым, кто смог точно измерить размер нашей планеты.

Ио, один из крупных спутников Юпитера, самый близкий к нему.

Модель Д. Дэвиса

Средиземноморье в те времена славилось своими мореходами. Александрия была крупнейшим морским портом на планете. Если уж вы узнали, что Земля – сфера довольно скромного диаметра, то почему бы не отправиться в путешествие на поиски неизвестных земель и даже не попробовать обогнуть планету? За четыре столетия до Эратосфена финикийский флот по приказу египетского фараона Нехо^[23] совершил плавание вокруг Африки. На хрупких, вероятно, открытых судах мореходы вышли из Красного моря, обогнули восточное побережье Африки и, достигнув Атлантического океана, вернулись по Средиземному морю. Это великое путешествие заняло три года – примерно столько же, сколько потребовалось современному космическому аппарату «Вояджер», чтобы долететь от Земли до Сатурна.

Гора Олимп на Марсе (высота 30 км, ширина более 500 км).

Модель Д. Дэвиса

После открытия Эратосфена храбрые и азартные моряки не раз пускались в грандиозные странствия. У них были крошечные корабли. Они владели лишь самыми примитивными навигационными инструментами. Они смертельно рисковали и до последней возможности старались держаться возле береговой линии. Находясь в открытом океане, они могли, ночь за ночью наблюдая положение созвездий относительно горизонта, определить свою широту, но не долготу. Вид знакомых светил вселял в них уверенность посреди неизведанного океана. Звезды всегда были друзьями исследователей – и тех, что когда-то вели свои суда по морским просторам Земли, и тех, что управляют космическими кораблями в небе. Хотя со времен Эратосфена многие пытались совершить кругосветное плавание, до Магеллана это никому не удавалось. Какие же истории о дерзновенных приключениях должны были слагаться, чтобы моряки и навигаторы, весьма здравомыслящие люди, доверяли свою жизнь математическим выкладкам ученого из Александрии?

«Портрет» Солнца.

Художник А. Норсиа

В эпоху Эратосфена уже создавались глобусы, представляющие, как выглядит Земля из космоса; они довольно точно отображали хорошо исследованный район Средиземноморья, но становились все более приблизительными по мере удаления от него. Для современных знаний о Космосе характерно то же неприятное, но неизбежное свойство. В первом столетии александрийский географ Страбон писал:

По длине тени в Александрии можно измерить угол А, но согласно элементарной геометрии («если две параллельные прямые пересечены третьей прямой, то внутренние накрест лежащие углы равны») угол B равен углу А. Так что, измерив тень в Александрии, Эратосфен пришел к заключению, что Сиена находится на расстоянии A = B = 7° от полной окружности Земли

…те, кто предпринял кругосветное плавание и затем возвратился назад, не достигнув цели, говорят, что они вернулись не потому, что наткнулись на какой-то материк, который помешал их дальнейшему плаванию, так как море оставалось открытым, но вследствие недостатка съестных припасов и пустынности мест. Эратосфен утверждает, что ‹…› если бы не существовало препятствия в виде огромного пространства Атлантического океана, то можно было бы проплыть из Иберии в Индию ‹…› возможно, что в одном и том же умеренном поясе два обитаемых мира и даже больше. ‹…› В самом деле, если [эта иная часть света] населена, то не такими людьми, какие живут в наших частях, и мы должны считать ее другим населенным миром^[24].

Человечество отправлялось в полный риска и приключений путь к другим мирам.

Взгляд вверх со дна колодца в древней Сиене (неподалеку от современного Абу-Симбела, в Египте) стал, согласно местному преданию, отправной точкой для исследований Эратосфена, посвященных измерению окружности Земли

Дальнейшее исследование Земли стало начинанием глобального масштаба, включавшим путешествия в Китай и Полинезию. Его кульминацией, безусловно, было открытие Америки Христофором Колумбом, а также странствия нескольких последующих столетий, завершившие географическое исследование планеты. Первое плавание Колумба напрямую связано с вычислениями Эратосфена. Колумб был захвачен тем, что называл «Индийским предприятием», планом того, как достичь Японии, Китая и Индии, не следуя вдоль береговой линии Африки и далее на восток, но смело отправившись в неизведанный «Западный океан», – как говорил в своем поразительном пророчестве Эратосфен, «проплыть из Иберии в Индию».

Колумб был странствующим торговцем старинными картами и неутомимым читателем книг древних географов, в том числе Эратосфена, Страбона и Птолемея. Однако для того, чтобы «Индийское предприятие» стало осуществимо, чтобы корабли и команда выдержали долгие скитания, Земле следовало быть поменьше, чем вытекало из расчетов Эратосфена. Поэтому Колумб подтасовал его вычисления, что было совершенно надежно установлено исследованием, выполненным в Университете Саламанки^[25]. Он взял наименьшее возможное значение окружности Земли и наибольшую протяженность Азии на восток из тех, что удалось найти в доступных ему книгах, да и ту увеличил. И если бы на пути кораблей не встретилась Америка, экспедиция Колумба непременно провалилась бы.

Сегодня Земля уже изучена во всех подробностях. На ней больше не осталось места для новых континентов и затерянных миров. Однако развитие технологии, позволившее исследовать и заселить самые отдаленные уголки Земли, теперь дает возможность выбраться в космос, узнать другие миры. Сегодня мы можем, покинув Землю, взглянуть на нее со стороны, увидеть сферу Эратосфеновых размеров и контуры континентов, подтверждающих замечательную осведомленность многих античных землеописателей. Какое удовольствие доставил бы подобный вид Эратосфену и другим александрийским географам!

(a) Плоская карта Древнего Египта. Когда Солнце находится прямо над головой, вертикальный обелиск не отбрасывает тени ни в Александрии, ни в Сиене

(б) Плоская карта Древнего Египта. Когда Солнце не находится прямо над головой, тень вертикального обелиска имеет одинаковую длину и в Александрии, и в Сиене

(в) Искривленная карта Древнего Египта. В Сиене Солнце может быть прямо над головой, а в Александрии – нет. Соответственно обелиск в Сиене не отбрасывает тень, в Александрии же в это самое время тень отчетливо видна