Сегодня в этой статье рассмотрим феномен Ураниборга — уникального средневекового замка, созданного не для обороны, а в качестве научной лаборатории и обсерватории.
Остров Вен расположен в проливе Эресунн между территориями Швеции и Дании. Его площадь составляет около 7,5 квадратных километров, а численность населения на 2008 год составляла 359 человек. Тем не менее, в конце XVI века этот остров был признан астрономическим центром Европы, так как здесь находилась резиденция и научная лаборатория астронома Тихо Браге.
Закладка первого камня уникального астрономического и алхимического комплекса состоялась 8 августа 1576 года и была произведена самим Тихо Браге.
Тихо Браге (1546—1601) считается одним из ведущих астрономов XVI века наряду с Иоганном Кеплером. Ранее его работы упоминались в статье « Координаты чудес. Как сверхновые осветили путь к современной астрономии ». Его имя носит сверхновая звезда, обнаруженная им в 1572 году. Браге известен своими наблюдениями комет, а также разработкой тихонической модели Солнечной системы , которая совмещает элементы геоцентрической и гелиоцентрической систем.
Работая под покровительством короля Фридриха II Датского, Браге путешествовал по Европе в поисках архитекторов и инженеров, способных реализовать проекты по строительству научных сооружений. В начале 1570-х годов король узнал о возможном намерении Браге переехать в швейцарский Базель и решил обеспечить его финансовой поддержкой для создания обсерватории по представленным им планам. В результате были запроектированы два научных комплекса — Ураниборг (в честь Урании, музы астрономии) и Стьернеборг («звёздная крепость»), которые разместились на острове Вен. Помимо этого, на острове функционировала небольшая типография и производилось бумажное производство, для чего была обустроена водяная мельница. В подвалах Ураниборга размещалась алхимическая лаборатория.
Конструкция Ураниборга включала стены и башни, возведённые из песчаника и известняка, выполненные в стиле фламандского Ренессанса. Проект принадлежал датскому придворному архитектору Хансу ван Стенвинкелю-старшему (также известному как Ханс Эмденский). Внутреннее оформление и скульптурный декор выполнил Йохан Грегор ван дер Шардт.
Обсерватория представляла собой квадратное сооружение размером 16 на 16 метров, с центральной башней высотой 19 метров. С северной и южной сторон к замку были пристроены две круглые башни диаметром 6 метров каждая.
Вдоль северной-южной стены замка размещался стационарный квадрант, сконструированный в 1582 году. Этот инструмент использовался для измерения высоты звёзд над горизонтом в момент прохождения ими меридиана, проходящего через замок.
Иллюстрация этого квадранта сохранилась в книге Браге «Astronomiae instauratae mechanica» (Механика обновлённой астрономии), опубликованной в 1598 году и содержащей каталог с более чем 1000 звёзд.
В 1584 году в 80 метрах южнее Ураниборга был возведён Стьернеборг (Stellaeburgum) — комплекс с помещениями, преимущественно расположенными под землёй. Над поверхностью возвышалось пять куполов, которые Браге называл «криптами». Такая конструкция обеспечивала лучшую защиту астрономических приборов от воздействия ветра.
Следует отметить, что все исследования Браге проводились до изобретения телескопа. Первый прототип телескопа с улучшенной подзорной трубой был сконструирован голландцем Иоганном Липперсгейем в 1607 году, а Галилео Галилей применил подобный прибор для астрономических наблюдений в 1608 или 1609 году. В отличие от них, Браге использовал угломерные инструменты, совершенствуя и модернизируя приборы, которые традиционно применялись для навигации.
В своей работе Браге преимущественно опирался на три астрономических инструмента, изобретённых ещё в античные времена: квадрант, трикветрум (параллактическая линейка) и армиллярная сфера . Стационарный квадрант, упомянутый выше, был изготовлен Браге в единственном экземпляре. Кроме того, он создавал секстанты и полукруги, применяемые для точных измерений.
В 1577 году, уже работая на острове Вен, Тихо Браге наблюдал комету, которая осенью достигла максимального приближения к Земле и яркости около −7. В ходе этих наблюдений он установил, что кометы находятся за пределами земной атмосферы, опровергнув тем самым прежнее представление Иоганна Кеплера, рассматривавшего их как отражения солнечного света. Кроме того, описав эту комету после сверхновой 1572 года, Браге окончательно разрушил представление о неизменности небесных сфер. Тем не менее, он интерпретировал появление кометы также в астрологическом контексте, рассматривая её как неблагоприятный знак.
Возвращаясь к материалу статьи «Координаты чудес», стоит отметить, что на рубеже XVI и XVII веков с Земли были видны невооружённым глазом две сверхновые — в 1572 и 1604 годах. Вторая из них получила название сверхновой Кеплера (Тихо Браге умер менее чем за три года до её появления), а первая, известная как сверхновая Браге, возникла в небе, когда Кеплер был ещё младенцем и, вероятно, не запомнил этого события. В зрелом возрасте оба астронома стали свидетелями появления этих ярких объектов, как и Галилео Галилей (1564–1642). До сверхновой Браге подобные явления не наблюдались по крайней мере с 1181 года, что способствовало восприятию «новой звезды» (stella nova) как редкого и значимого феномена. Браге сравнивал это явление с Вифлеемской звездой. Измеряя параллакс новой звезды, он определил, что она расположена значительно дальше Луны. Согласно Аристотелю, в этой области должен был находиться светоносный эфир — бесконечный и неизменный, однако появление новой звезды опровергало это представление. Таким образом, Великая комета 1577 для Браге стала событием сопоставимым по значимости с сверхновой и послужила стимулом для развития и усовершенствования астрономических приборов.
В своих записях Тихо подробно описал Великую комету. Во-первых, он подтвердил, что комета проходила на расстоянии, превышающем орбиту Луны, что опровергало распространённый миф о «небесной тверди». Во-вторых, он установил, что орбита кометы имеет овальную форму, что вызвало сомнения в справедливости утверждения Птолемея о круговых орбитах небесных тел. Кроме того, Браге показал, что комета пересекала орбиты нескольких планет на пути к Солнцу, что ставило под сомнение гипотезу о «хрустальных сферах» Птолемея, которые, согласно древней космологии, должны были фиксировать небесные тела.
Его наблюдения позволили также опровергнуть тезис Аристотеля, предполагавший, что кометы — это сгустки болотного газа, поднявшиеся в пространство между Землёй и Луной.
Для повышения точности наблюдений Тихо Браге разработал новые астрономические приборы и методы измерений. Он увеличивал размеры приборов (вместе с каменным квадрантом у него имелся деревянный диаметром 5,4 метра), делал их стационарными для повышения устойчивости, совершенствовал способы градуировки и выбирал линии разметки с целью максимально повысить точность угловых измерений. При этом он тщательно анализировал возникавшие ошибки и стремился свести погрешности к величине не более одной минуты дуги. Браге впервые начал непосредственно измерять экваториальные координаты звёзд, отказавшись от традиционной ориентации по зодиаку, и для этого создал экваториальную армиллярную сферу. Кроме того, он учитывал атмосферные искажения при проведении наблюдений — новаторский подход для своего времени.
Большинство приборов находились на втором этаже обсерватории Ураниборг и на балконах башен. Там Браге разместил секстанты, квадранты и трикветрумы собственного изготовления. Ураниборг стал первой в Европе высокотехнологичной обсерваторией, в которой отсутствовал лишь телескоп — инструмент, который вскоре занял центральное место в астрономии.
Кроме астрономических исследований, в Ураниборге проводились химические эксперименты. В замке функционировал научно-исследовательский институт, где постоянно или временно проживали студенты, инженеры, занимавшиеся ремонтом приборов, математики, выполнявшие расчёты и анализ данных, а также сотрудники типографии и библиотеки.
Тихо Браге собрал обширный массив данных и систематизировал результаты своих наблюдений, однако не успел полностью реализовать их потенциал. После смерти короля Фредерика II он утратил поддержку и в 1597 году был вынужден переехать в Прагу, где в качестве ассистента к нему присоединился молодой Иоганн Кеплер. Сотрудничество этих выдающихся учёных стало важной страницей в истории астрономии. После скоропостижной смерти Тихо Браге в 1601 году Кеплер, опираясь на его данные, сформулировал законы движения планет.
Новый король Дании Кристиан IV приказал разрушить обсерваторию Ураниборг, но крипты Стьернеборга сохранились до настоящего времени и сегодня доступны для экскурсий.
Некоторое оборудование Браге перевез с собой в Прагу. Сегодня в Народном техническом музее Праги экспонируются два секстанта, созданные им, вероятно, в последние годы работы в Ураниборге. Деревянный квадрант находится в круглой башне старой обсерватории Копенгагена.
Заключение
Тихо Браге, в большей степени преуспевший в сборе и анализе данных, нежели в их теоретическом осмыслении, остаётся последним средневековым астрономом на пороге нового времени. Его интересы в астрологии и алхимии ограничивали признание масштабности идей Коперника, которые он воспринимал лишь как альтернативную теорию. Тем не менее, инженерные достижения и глубина мышления Браге представляют значительную ценность и достойны отдельного внимания.