Он задумал превратить свой труд в своего рода «Альмагест» новой, гелиоцентрической астрономии. Для этого надо было произвести обширные вычисления и базироваться на некотором количестве заново произведенных наблюдений. Для производства новых наблюдений необходимы были, конечно, астрономические инструменты. У Николая Коперника их не было и не было возможности заказать их. Поэтому он решил сделать их сам, своими руками. Сложных инструментов, подобных тем, какими пользовались нюренбергские астрономы Вальтер и Шонер, он решил себе не делать: это было ему не по силам, так как механической мастерской у него в распоряжении не было.
Следуя примеру Птолемея, Коперник устроил себе квадрант для наблюдения полуденной высоты Солнца во время летнего и зимнего солнцестояния. Но этим прибором Коперник редко пользовался. Большей частью он пользовался другим, переносным инструментом, называемым «трикветрум», или «параллактическим инструментом». Этот простой инструмент, иногда называемый «птолемеевыми линейками», Коперник сделал собственноручно.
Инструмент был сделан довольно аккуратно из елового дерева. Устройство и употребление его можно понять из прилагаемого рисунка. Параллактический инструмент состоит из трех линеек: две из них одинаковой длины (не менее 4 локтей каждая), а третья, более длинная, с нанесенными чернилами делениями. Как показано на рисунке, одна из двух равных линеек располагается вертикально, иначе говоря, перпендикулярно к горизонту, — что можно всегда проверить с помощью отвеса.
На рисунке видны еще так называемые диоптры, т. е. небольшие дощечки с дырочками; обе эти дощечки укреплялись перпендикулярно ко второй линейке: через эти дырочки наблюдалась та звезда, на которую был наведен параллактический инструмент.
При помощи параллактического инструмента можно было найти зенитное расстояние звезды[2].
Каким грубым кажется описанный нами только-что инструмент по сравнению с современными астрономическими инструментами!
Описанным параллактическим инструментом Коперник сделал несколько определений высот[3] Луны, Солнца и планет, а также и некоторых звезд, в особенности же Спики (а Девы) и Регула (а Льва). Чтобы дать читателям ясное понятие о том, что наблюдал Коперник за четыре с половиной года пребывания своего во Фрауенбурге, приведем небольшую табличку:
Дата наблюдения / Что наблюдал
1512 г. июня 5 / Оппозиция Марса с Солнцем.
1514 г. февраля 25 / Определение положения Сатурна.
1514 г. мая 5 / Оппозиция Сатурна с Солнцем.
1515 г. сентября 14 / Определение положения точки осеннего равноденствия.
1516 г. марта 12 / Определение положения точки весеннего равноденствия.
В табличке приведены не все наблюдения, сделанные Коперником за перечисленные годы, но только те из них, которые были им использованы в его книге «Об обращениях небесных кругов». Очевидно, Коперник использовал только лучшие свои наблюдения; те же, которые казались ему менее надежными и менее точными, он отбрасывал. Вообще говоря, Фрауенбург был очень неудобным местом для астрономических наблюдений. Это обусловливалось большой географической широтой Фрауенбурга (равной 54°22′), благодаря чему затруднялось наблюдение планет, а кроме того, частыми туманами, поднимавшимися от Фришгафа, и значительной облачностью и общей пасмурностью неба под этой широтой. При современной технике наблюдений, когда наблюдения могут производиться за очень короткие промежутки времени, влияние этих факторов не столь чувствительно, но при примитивной аппаратуре Коперника это было очень серьезное препятствие, и точность наблюдений не могла быть большой.
Поэтому не надо удивляться, что Коперник и не стремился к особенной точности в своих наблюдениях. Он вполне отчетливо представлял себе, что слишком большой точности ему со своим квадрантом и деревянным параллактическим инструментом все равно не достичь и, по свидетельству его ученика и восторженного поклонника Ретика, не раз ему говаривал: «Я был бы так же рад, как Пифагор, когда он нашел свою теорему, если бы я был в состоянии согласовать свои результаты с действительностью с точностью до 10' (десяти минут) дуги».
Когда же Ретик начинал спорить и говорил, что нужно всеми мерами стараться получить как можно большую точность, Коперник указывал на невозможность и трудность этого, предостерегая своего пылкого ученика от всякого увлечения «сомнительной точности рассуждениями», основанными на заведомо неточных наблюдениях.
Работая над своим фундаментальным трудом в описываемые годы пребывания во Фрауенбурге, Коперник, как можно предполагать, задавался целью построить теорию движения Земли, Луны и 5 планет, следуя основным положениям своей системы. Ему хотелось математически строго показать, как его гелиоцентрическая гипотеза гораздо проще и яснее объясняет все наблюдаемые движения Солнца, Луны и планет по небу. Ему нужно было начертать истинный план солнечного мира, т. е. прежде всего определить с достаточной точностью расстояния планет от Солнца (в единицах расстояния Земли от Солнца) и т. д. Это требовало от Коперника остроумия, изобретательности и весьма сложных вычислений, т. е. в высшей степени напряженного умственного труда. Писание и окончательное оформление его гениального сочинения «Об обращениях небесных кругов», повидимому, успешно продвигалось вперед. Однако, никаких черновиков с датами их написания не сохранилось.
Зато сохранился до времен Тихо Браге его параллактический инструмент, при помощи которого, кстати сказать, Коперник так и не получил ни разу ни одного хорошего положения планеты Меркурия: он, правда, наблюдал эту планету, но получал всегда недостаточно точные наблюдения, так что использовать их не захотел, а для своей системы обработал те наблюдения Меркурия, которые были сделаны нюренбергскими астрономами Вальтером и Шонером[4].
Параллактический инструмент Коперника сохранялся во Фрауенбурге более сорока лет после смерти знаменитого астронома как драгоценная реликвия. В 1584 году во Фрауенбург приехал астроном Морсиан, один из помощников Тихо Браге, слава которого, как чрезвычайно искусного астронома и астролога, в то время уже гремела по всей Европе. Морсиан был командирован Тихо Браге для определения географической широты Фрауенбурга. Когда он уезжал, тогдашний вармийский епископ Иоганн-Гановий послал с ним коперниковский параллактический инструмент в подарок Тихо Браге. Последний с восторгом принял этот драгоценный для него подарок, так как был поклонником Коперника, несмотря на то, что его гелиоцентрической системы не признавал. В самый же день получения параллактического инструмента Тихо, движимый искренним восторженным чувством, сочинил следующую оду (на латинском языке) — мы приводим ее в переводе Ф. Е. Корша:
2
Зенит — точка на небе над головой наблюдателя; зенитное расстояние — угловое расстояние звезды от этой воображаемой точки.
3
Кругом высоты, или вертикалом, называется большой круг воображаемой небесной сферы, проходящий через глаз наблюдателя, зенит места наблюдения и светило. По этому кругу отсчитывается высота светила над горизонтом (дуга от горизонта до светила).
4
Араго, следуя Гессенди, утверждает, что Коперник ни разу не мог наблюдать Меркурия. Это неверно: он его наблюдал, но свои наблюдения признал плохими.