В течение всего лишь одного человеческого поколения телескоп полностью преобразил природу планетной и звездной астрономии. Наконец-то этот предмет стал доступен для исследований, требующих минимальной или вообще никакой математической подготовки. Появился новый тип публикаций, описывающих небесные явления, но не с помощью схематических диаграмм, а посредством изображений. Из всех других видимых тел Луна лучше всего подходила для предприятий подобного рода, и было опубликовано огромное количество ее рисунков. На первых порах качество не играло решающего значения, но обстановка стала быстро меняться после того, как в 1624 г. Пьер Гассенди и Никола-Клод Фабри де Пейреск объединили свои усилия и попытались определить разницу долгот между Экс-ан-Провансом и Парижем. Разработанный ими метод заключался в хронометрической фиксации погружения в земную тень либо выхода из нее небольших деталей лунной поверхности в ходе лунного затмения. Для этого им требовалась хорошая карта Луны, поэтому в 1634 г. они привлекли для ее изготовления гравера Клода Меллана. Меллан использовал телескоп, изготовленный из деталей, сделанных самим Галилеем, и его карта оказалась действительно очень хорошей. Известно множество других попыток нарисовать карту Луны, но редко кто достигал такого же совершенства, как Меллан, а вскоре к этому добавилось еще одно занятие: присваивание деталям лунной поверхности имен прославленных людей. Михаэль Флоран ван Лангрен населил такими именами прекрасную карту, опубликованную им в 1645 г., но она не получила широкого распространения. Он стремился сделать с Луной то же самое, что Испанская корона сделала с территориями Нового Света, – заявить свои претензии на них через присваивание им соответствующих названий. Луна ван Лангрена была католической и Габсбургской, он даже упомянул в выходных данных к ней: кто осмелится изменить названия деталей лунной поверхности, будет подвергнут штрафам и взысканиям. Ведущие лунные картографы того времени Джованни Баттиста Риччоли и Ян Гевелий пропустили это мимо ушей, если, конечно, они вообще видели эту карту. Гевелий уклонился от неоднозначной практики именования лунных деталей фамилиями знаменитых людей, отдав предпочтение сохранению классических географических названий. Риччоли использовал имена выдающихся ученых и астрономов, не оставив без внимания и коперниканцев, хотя и не был солидарен с ними. В конце концов, если смотреть на вопрос в целом, победа досталась Риччоли, чему не мало способствовали враждебное отношение Гука к Гевелию и влияние Кассини в Париже, который отдал предпочтение более кратким названиям Риччоли.

Если не принимать во внимание номенклатуру, то Гевелий был астрономом, достигшим огромной популярности именно благодаря лунному картографированию. Восхитительные медные гравюры Луны составляли лучшую часть его объемной и впечатляющей «Selenographia» (1647). Наблюдения, на базе которых он изготовил три большие карты, вошедшие в этот том, проводились так, как это делал Хэрриот, – посредством фиксации изменений вида Луны по мере того, как терминатор продвигался по ее поверхности. Его прекрасная работа не отличалась высокой точностью, как принято об этом думать, однако он достиг кое-чего другого, гораздо более важного с научной точки зрения. Он картографировал либрацию Луны. Хотя вид Луны, обращенный к Земле, всегда более или менее одинаков, в различные периоды времени мы можем наблюдать с Земли примерно шесть десятых ее общей поверхности. Галилей, Хэрриот и другие знали это, но не рассматривали в деталях изменения лунного диска. Для того чтобы Луна была всегда обращена одной и той же стороной к наблюдателю, ее вращение вокруг собственной оси должно осуществляться шаг в шаг с поворотом луча зрения наблюдателя. Это вращение представляет собой сложную динамическую проблему, к тому же, как мы знаем, Луна движется по эллиптической орбите с переменной скоростью. Эта орбита наклонена к эклиптике (факт, известный уже в Античности). Добавим к этому следующее: место нашего наблюдения медленно смещается в течение суток по мере того, как Земля переносит нас своим вращением. То, к чему приводили эти несколько факторов, не могло быть теоретически объяснено ни Гевелием, ни его современником Джованни Баттистой Риччоли, но последние могли по меньшей мере визуально оценить величину либрации по лунной широте и долготе и включить ее в свои карты. Карта Гевелия изображена на ил. 156. Прекрасные лунные карты Риччоли опубликованы в его «Almagestum novum» (1651).

В силу столь широкого и быстрого распространения телескопа нет ничего удивительного в том, что вокруг него разгорелось так много споров о приоритете. Мы уже упоминали о Симоне Майре, которого Галилей задолго до того вынудил покинуть Падую. Он заявил о своем приоритете на наблюдение трех спутников Юпитера (в декабре 1609; Галилей наблюдал четыре в то же время), а также в вопросе о составлении точных таблиц движения этих спутников. Похоже, его измерения нельзя считать плагиатом, поскольку они более точны, чем те, которые позднее опубликовал сам Галилей, кроме того, он принял решение внести в вычисления движение по широте, но в целом работа Майра определенно уступала работе Галилея. До опубликования в 1623 г. «Il Saggiatore» Галилей ни разу не выступил публично против Майра в этом вопросе. Раздражение Галилея, как можно допустить, подпитывалось тем обстоятельством, что Майр назвал спутники «Бранденбургскими звездами» в честь своих патронов, создав тем самым угрозу галилеевским спутникам, ассоциировавшимся с родом Медичи, в честь которого тот назвал эти звезды.

Поскольку у некоторых людей настоятельное желание доказать приоритет на открытие замещает собой все остальное, будет логично предположить существование высказываний с целью доказать, что Медицейские планеты, или спутники Юпитера, впервые обнаружены китайскими астрономами за две тысячи лет до Галилея. В «Астрологическом трактате эпохи Кайюань», составленном Гаутама Сиддхартхой между 718 и 726 гг., упоминаются некоторые наблюдения, произведенные в IV в. до н. э. астрономом Гань Де. Приводятся его слова, будто в год чан ян Юпитер наблюдался в зодиакальном сегменте Ци восходящим и заходящим вместе с так называемыми лунными дворцами (Сюйну, Сюй и Вэй). «Он был очень большим и ярким», добавлял Гань Де, и «в непосредственной близости от него отчетливо наблюдалась небольшая красноватая звезда». По утверждениям некоторых, это наблюдение зафиксировало Ганимед или Каллисто, и оно датируется 364 г. до н. э. Однако в целом нет никаких оснований полагать, что и в самом деле наблюдался какой-либо из указанных спутников Юпитера.

Томас Хэрриот получил экземпляр «Siderius nuncius» в июне 1610 г. и начал систематическое наблюдение спутников в октябре. Сначала он увидел только один из них, но в декабре того же года он уже вел таблицу, в которой регистрировалось движение четырех спутников; он более года анализировал эти движения, используя как собственные наблюдения, так и наблюдения Галилея, разумно отдав предпочтение определению их сидерических, а не синодических периодов, как это было у Галилея. Хэрриот получил очень хорошее значение периода для первого спутника, 42,4353 часа, что прекрасно соотносится с современным значением 42,4582 часа.

Многие другие астрономы оставили огромное количество случайных наблюдений, но все вышеупомянутые работы по спутникам Юпитера значительно уступали тому, что сделал Джованни Баттиста Годиерна. Его высокопрофессиональное сочинение «Medicaeorum ephemerides» опубликовано в 1656 г. в Палермо, в родной ему Сицилии, и долго оставалось одной из наиболее востребованных книг. Годиерна усилил анализ привнесением в него некоторых теоретических допущений; он использовал три вида периодических неравенств, по аналогии с существовавшими тогда планетными теориями. Девять лет спустя, когда Медичи получили высококлассный телескоп и попросили флорентинца Джованни Альфонсо Борелли улучшить Галилеевы таблицы, тот попытался похожим образом приспособить к ним теорию Кеплера. Анализ оказался слишком сложен для него, и книгу, опубликованную им в 1666 г., встретили с разочарованием.

Стало предельно очевидно, что недостаточно просто обладать инструментами. Движения спутников, полученные самим Яном Гевелием и опубликованные им в «Selenographia», были значительно ниже по качеству, чем выведенные Галилеем, Майром и Хэрриотом более чем за тридцать лет до этого. Однако в отдельных случаях происходило неизбежное расширение прежнего знания. Вероятно, первым из тех, кто открыл фазы Меркурия, был иезуит Йоннес Зупо. Он сделал это в 1639 г. В середине столетия существовало несколько выдающихся итальянских мастеров по изготовлению телескопов, например неаполитанец Франческо Фонтана обладал инструментом, с помощью которого можно было различить фазы Марса, чего больше никому не удавалось. Лучшая работа столетия по спутникам Юпитера выполнена с помощью великолепных телескопов, находившихся в распоряжении только одного человека: около 1664 г. Джованни Доменико Кассини получил превосходные инструменты от величайших мастеров по изготовлению телескопов Джузеппе Кампани и Эустакио Дивини. По прошествии всего лишь нескольких недель, наблюдая с помощью одного из них (его длина составляла порядка 1,5 метра), он обнаружил на диске Юпитера некие ненаблюдаемые ранее пятна, оказавшиеся тенями второго и третьего спутников. Через несколько дней он увидел два или три подвижных темных пятна, сначала принятые им за облака, а также несколько ярких отметин, которые, по его мнению, являлись вулканами. Так было положено начало проведению аналогии между Юпитером и Солнечной системой с привлечением теории планетного движения. Такая перспектива оказала воодушевляющее действие как на самого Кассини, так и на других ученых после того, как два года спустя он обсудил ее во вновь созданной Королевской академии наук в Париже. Незадолго до этого Кассини опубликовал самые точные эфемериды спутников на каждый день и получил предложение занять должность в Париже со столь выгодными условиями, что так больше и не вернулся в Италию. Джованни Доменико стал основателем именитой династии Кассини во французской астрономии.

Ко времени, когда Кассини издал свои таблицы (1693), точность его работы была настолько велика, что становится понятным восхищение, с которым Эдмонд Галлей воспринял изложенную им программу. Проблема определения географической долготы удаленных мест – по крайней мере, на суше, где имелась возможность жесткой установки телескопа, – была решена. Для сравнения долготы удаленного места с долготой, допустим, Парижа, необходимо знать момент времени, в который данное конкретное событие будет зарегистрировано в обоих местах. Спутники Юпитера, должным образом табулированные по парижскому времени, могли быть хронометрированы по местному времени с отсчетом от прохождения Солнца через полуденный меридиан. Спутники могли рассматриваться как универсальные часы, стрелки которых (при определенных условиях) можно было видеть отовсюду. В оптимальных обстоятельствах эти «часы» могли идти с точностью, превышающей одну минуту времени, а значит точность определения долготы могла превысить 15 минут дуги. Астроном, как предполагалось, должен был сначала пронаблюдать, как первый спутник (в идеале) войдет в тень планеты или выйдет из нее, а полная серия таких наблюдений, очевидно, значительно улучшила бы результаты. Этот метод играл роль стандартной процедуры определения координат места в течение всего XVIII в. Вряд ли стоит сомневаться в том, что практическое применение этого метода объясняет, в частности, множество предпринятых попыток усовершенствовать йовилабиум Галилея: среди тех, кто разработал новые варианты этого исходно простого приспособления с учетом более глубокого понимания особенностей движения спутников, отметим Фабри де Пейреска, Годиерну, Джона Флемстида, Кассини, Уильяма Уистона и Жозефа Жерома де Лаланда. Спустя какое-то время понадобилось учесть еще и скорость света, конечность которой доказал Оле Рёмер в 1676 г. Он измерил ее, основываясь на наблюдении спутников.

Безусловно, идеям Рёмера было суждено сыграть огромную роль как в будущей астрономии больших масштабов, так и в фундаментальной физике. Их приняли быстро и повсеместно. Говоря словами Фрэнсиса Робертса – автора, одним из первых горячо откликнувшегося на это сообщение: «Чтобы свет дошел от звезд до нас, требуется гораздо больше времени, чем мы тратим на путешествие в Западную Индию (обычно занимавшее шесть недель)».

По прошествии начальной волны телескопических открытий первое явление совершенно нового типа было открыто в результате наблюдений Сатурна Христианом Гюйгенсом (ил. 157), наконец догадавшимся, что планета находится в центре плоского кольца. Галилей, как мы видели, уже занимался изучением Сатурна в 1610 г. и видел «не одно, а три тела». Как и Шейнер в 1616 г., он допустил существование спутников, близко расположенных к планете. Через двадцать лет множество высококомпетентных астрономов усердно исследовали эту планету с помощью гораздо более совершенных телескопов, но по-прежнему они не могли составить никакого представления о том, что, собственно, наблюдают. И Гассенди, и Гевелий, и Дивини и Годиерна – все они делали зарисовки, которые мы, обладая преимуществом ретроспективного взгляда, можем интерпретировать как изображения кольца, но даже к концу 1640‐х гг. кольцевая структура оставалась еще неузнанной. В 1655 г., задействовав 50-кратный телескоп длиной 3,5 метра, Гюйгенс обнаружил у Сатурна спутник, довольно сильно отличающийся от странных «ручек чайной чашки» планеты. (Это был спутник, сегодня называемый Титаном. Гевелий и Кристофер Рен заметили его раньше, но решили, что это обычная звезда.) Но как объяснить ручки чайной чашки?

В 1657 г. Кристофер Рен предложил разрабатывать теорию некой эллиптической «короны», каким-либо образом прикрепленной к планете и медленно вращающейся вокруг большой оси эллипса. Он не знал, что почти за год до того, как он высказал эту гениальную гипотезу (для чего сконструировал специальную механическую модель), Гюйгенс уже нашел верное объяснение увиденного им. По его мнению, это было всего лишь тонкое плоское кольцо, окружающее планету, но не касающееся ее. Изменение его внешнего вида и периодическое исчезновение, предположительно, объяснялось наклоном кольца к плоскости эклиптики (ил. 158). Гюйгенс использовал сначала 4‐метровый, затем 7– и наконец 37‐метровый телескопы, но его проницательность оказалась не менее важной для совершения этого открытия, чем качество получаемых изображений. В 1660‐х и 1670‐х гг. Джузеппе Кампани и Джованни Доменико Кассини обнаружили, что могут видеть тень, отбрасываемую кольцом на поверхность планеты, после чего исчезли последние сомнения относительно истинности теории Гюйгенса. В 1675 г. Кассини открыл щель в кольце. Это еще одно доказательство того, насколько быстро развивались техника наблюдений и разрешающая способность инструментов. (Забегая вперед, скажем, что фотографии, полученные в 1980 г. космическим аппаратом «Вояджер-1», обнаружили сотни более мелких делений, не говоря уже о переплетенных нитях внешнего кольца.) Кассини повезло с отличными инструментами, изготовленными Джузеппе Кампани в Риме: благодаря им он открыл детали на дисках Марса и Юпитера, позволившие ему определить период вращения обеих планет. После переезда в Париж Кассини открыл сплюснутую форму Юпитера, пояса́ на поверхности Сатурна и еще четыре спутника Сатурна. Рею и Япет он обнаружил в 1671–1672 гг., а Тефию и Диону – в 1684 г. Зонды «Вояджер» довели общее количество открытых спутников до двадцати одного; в числе наиболее эффектных изображений, полученных космическим аппаратом «Кассини», есть фотография с недавно образовавшимся кратером на Рее (ил. 159). В XXI в. не проходит и месяца без того, чтобы накопленное знание не пополнялось какими-нибудь новыми подробностями, но чем больше мы знаем, тем сложнее становится нас удивить. В известном смысле, первое изумление от телескопических открытий достигло кульминации еще до завершения века его изобретения. Настало время серьезно задуматься над теорией, способной объединить эти новые астрономические открытия, но, как всегда, нашлись люди с другими вкусовыми предпочтениями.