Турсунов О.С.
О главном инструменте Самаркандской обсерватории
Памятники науки и техники. 1982-1983. М., 1984. С. 12-21.
Знаменательной вехой в истории развития точных наук, в особенности астрономии, в Средней Азии явилась первая половина XV в., когда Мавераннахром (междуречье Амударьи и Сырдарьи) правил внук Тимура Мухаммад Тарагай, вошедший в историю под именем Улугбек.
В Самарканде им создается астрономическая школа, к работе в которой привлекаются известные ученые того времени, такие, как: астроном и математик, учитель самого Улугбека, Салāх ад-Дūн Мусā ибн Махмуд (Казū-Зāде ар-Румū); ведущий математик и астроном Гиас ад-Дūн Джемшūд ибн Ма’суд ал-Кāшū; астроном Му’ин ад-Дūн ал-Кāшū и его сын Мансур; астроном и математик, талантливый ученик Кāзи-Зāде ар-Руми и Улугбека, ‘Алā ад-Дин ‘Али ибн Мухаммад ал-Кушчи. Несколько позже в работах по астрономии принимают участие Низам ад-Дин ‘Абд ал-Али ибн Мухаммад ал-Бирджанди и Мирим Челеби, приобретшие известность своими комментариями к трудам астрономической школы Улугбека.
Первые же наблюдения на малых инструментах показали, что в каталоге ярких звезд имеются большие ошибки. Как известно, первым крупным каталогом был каталог 1025 звезд, составленный на основе наблюдений Гиппарха Птолемеем в 138 г. В течение нескольких веков он широко применялся в астрономической практике, неоднократно переиздавался и исправлялся. Незнание точных значений астрономических постоянных и прецессии приводили к увеличению ошибок в определении положений звезд птолемеевского списка. Все явственнее требовались новые наблюдения звезд, входящих в старые каталоги. Эту задачу перед собой ставит астрономическая школа в Самарканде. Улугбеком строится обсерватория с инструментами колоссальных размеров, один из которых установлен в меридиане, другой — в горизонте (азимутальный круг). Фрагменты и некоторые их детали сохранились до наших дней. Обсерватория была также оснащена малыми наблюдательными инструментами: армиллярными сферами, трикверами, астролябиями и др.
На рубеже XV-XVI вв. обсерватория была полностью разрушена, но наблюдения, представляющие научный интерес, практически полностью прекратились в ней уже после злодейского убийства Улугбека в 1449 г. Время и пыль веков предают забвению память об этой сокровищнице научных знаний средневековой Средней Азии. Лишь только в 1908 г. на основе изучения вакуфного документа XVII в. на право владения земельным участком археологом В. Л. Вяткиным[1] точно было определено ее место расположения. Получив незначительную сумму денег, он начинает раскопки, сразу давшие положительный результат. Были обнаружены облицовочная стена здания обсерватории и фрагмент главного меридианного инструмента. Скудные средства, выделенные В. Л. Вяткину на раскопки, не дали возможности довести начатое дело до его завершения, несмотря на то, что в 1914 г. он возвратился к раскопкам. Облик обсерватории оставался неизвестным.
В 1941 г. в связи с изучением эпохи Навои были продолжены раскопки обсерватории Улугбека для выяснения ее облика (М. Е. Массон, И. А. Сухарев), в это время В. П. Щегловым были определены координаты и ориентировка главного инструмента относительно меридиана, но начавшаяся война прервала эти работы.
В 1948 г. Институтом истории и археологии АН УзССР раскопки были возобновлены. Окончательно был установлен план обсерватории, оказавшийся довольно сложным. На основании раскопок архитектором В. А. Нильсеном[2] был восстановлен ее предполагаемый архитектурный облик (рис. 1).
1. Предполагаемый облик обсерватории Улугбека (вид с юга)
В 1977 г. В. П. Щеглов обратил внимание на начальный штрих шкалы восточной части инструмента, высеченной в одной из сохранившихся плит. В опубликованной литературе о главном инструменте эта плита не упоминается. На западной части дуги им обнаружено обозначение 57°, которое упоминается в отчете о раскопках В. А. Шишкина[3]. В. П. Щеглов предложил детально обследовать каждую плиту сохранившегося фрагмента инструмента. Эта работа была выполнена в октябре 1977 г. автором статьи.
2. Сохранившаяся часть квадранта Улугбека
Сохранившаяся часть главного инструмента Улугбека (рис. 2) помещена в узкой траншее, выбитой в скальном массиве холма, наибольшая глубина которой в южном конце достигает 11 м, а ширина на уровне мраморных плит равна 2,33 м. В траншее возведены две параллельные дуги. Снизу они выложены жженым кирпичом, сверху покрыты мраморными плитами. Между стенами траншеи и барьерами дуги, а также между самими барьерами имеются три кирпичные лестницы. Ступени лестниц сделаны из поставленных на ребро жженых кирпичей на известковом растворе. Ступени боковых лестниц широкие, а ступени лестницы, расположенной между барьерами дуги инструмента, узкие. Уровень средней лестницы на всем протяжении сохранившейся части ниже боковых на 70-90 м. Боковые лестницы кончаются в 9 м от южного конца траншеи, а средняя лестница — в 12 м. Верхняя часть мраморных плит стесана под кривизну радиусом более 40 м и отполирована. Боковые стороны их без полировки выведены на плоскость, нижние же не обработаны, и поэтому имеют неправильную форму. Толщина плит разная и меняется в пределах от 10 до 20 см. Каждая сохранившаяся часть дуги инструмента состоит из 30 плит. Расстояние между мраморными дугами проверялось при помощи штангенциркуля в местах с обозначением градусов и против их делений. Результаты измерений приводятся в табл. 1. По этим измерениям видно, что установка производилась с точностью до ±4 мм.
Ближе к внутреннему краю в плитах на обоих мраморных дугах высечен продольный желоб. На западной части инструмента ширина желоба меняется в пределах от 24 до 30 мм, на восточной — от 27 до 31 мм. Глубина его в среднем равна 15 мм. Градуировка шкалы инструмента проведена до начального штриха 81°. От 81 до 90° на мраморных плитах или высечен желоб, или проведены неглубокие царапины, намечающие его ширину. Градусные штрихи расположены перпендикулярно к желобу и удалены друг от друга на расстояние более 700 мм. Ширина градусных штрихов равна ширине желоба и меняется в пределах от 27 до 32 мм, а длина — от 98 до 102 мм. Концы штрихов заострены, возле них видны разметочные царапины. В штрихе имеются два отверстия, предназначенные для штырей, крепящих впрессованную бронзовую шину со шкалой инструмента (рис. 3).
3. Деталь шкалы квадранта
На западной части мраморной дуги, примерно посередине между градусными штрихами, имеются кружки, внутри которых находятся обозначения градусов. Диаметр этих кружков меняется в пределах от 77 до 82 мм. Обозначения градусов высечены неглубоким рельефом арабскими буквами по счету «абджад». Стиль букв разнообразный. Применялся старинный шрифт «куфи» и распространенный в ту эпоху шрифт «сульс». На рис. 4 приводятся градусные обозначения, изображенные на плитах.
4. Обозначение градусов на западной дуге квадранта
В приложениях 1 и 2 соответственно приводятся результаты измерений каждой плиты западной и восточной частей инструмента. Нумерация плит проведена от самой южной точки инструмента, соответствующей отметке 90° шкалы. Приводятся размеры лимба и расстояния градусных делений от южного края плиты. В приложении 1 также даются диаметры градусных обозначений и их расположение относительно южного края плит. В приложениях 3 и 4 приводится описание каждой плиты и высеченных на их поверхностях деталей. На рис. 5 и 6 в масштабе показаны лицевые стороны каждой плиты со всеми деталями и дефектами. На всех плитах около острия каждого градусного штриха находится царапина, обозначающая штрих при градуировке шкалы инструмента. На дуге от южной точки шкалы до начального штриха 81° таких царапин не замечено. Специальных измерений расстояний между штрихами не проводилось, но их легко получить по проделанным измерениям. В табл. 2 приводятся вычисленные расстояния между штрихами соответствующих градусов. Среднее расстояние между штрихами для обеих частей инструмента получилось равным 700 мм с ошибкой ±3 мм. Это расстояние может быть немного занижено, так как в него не вошли величины зазоров между плитами, которые примерно равны 1-3 мм.
5. Изображение лицевой стороны плит западной части инструмента
6. Изображение лицевой стороны плит восточной части инструмента
На десяти плитах обеих частей инструмента находятся одновременно оба штриха. Это дало возможность определить длину (в мм) дуги шкалы в 1°. Она оказалась равной 702 мм с квадратичной ошибкой одного определения ±3 мм, что соответствует радиусу инструмента, равного 40,22 м. Этот результат хорошо согласуется с определениями В. Л. Вяткина (40,22 м) и В. А. Шишкина (40,212 м). Необходимо еще отметить, что при реставрации инструмента плиты за номерами 28 и 29 восточной части инструмента уложены в обратном порядке, плита 30 повернута на 180°.
Немаловажное значение имеют форма и размеры фундамента обсерватории. Результаты раскопок, проведенных в 1941 и 1948 гг., показали, что здание обсерватории было цилиндрической формы. Стены ее состояли из двух частей: основной и облицовочной. Основная стена располагалась на мощном фундаменте, толщина которого менялась по окружности здания в пределах от 1,08 до 1,80 м. Облицовочная стена по толщине была в основном в один, а местами в полкирпича. Диаметр здания по облицовочной стене равен 48 м. Двухстенное строительство широко применялось в Средней Азии в эпоху правления Тимура и его потомков. Это хорошо видно по сохранившемуся фрагменту входного портала соборной мечети Биби-Ханум в Самарканде.
Исследование площадки у северного конца инструмента позволило выявить, что там «находился мощный фундамент, сложенный из чупанатинского камня на кыровом растворе*. Форма фундамента прямоугольная протяженностью с востока на запад 7,6 м и с севера на юг 11,0 м. Северный конец фундамента не доходит до стены горизонтального круга на 1,5-1,8 м» [3, с. 30]. Вдоль траншеи инструмента по обе стороны от нее располагается фундамент боковых стен, которые по толщине превышают два метра и являются продолжением мощного фундамента северного конца инструмента.
Облицовочная стена обсерватории ошибочно была принята В. Л. Вяткиным за основание азимутального круга. Упоминаемый «мощный фундамент» является не чем иным, как фундаментом наземной части инструмента. Между южным концом «мощного фундамента» и северным концом траншеи (примерно 2 м) В. Л. Вяткин не обнаружил фундамента. На этом участке дуга инструмента была невысокой, поэтому здесь фундамента могло и не быть. Кирпичная же кладка под дугами на этом отрезке, возможно, была растаскана при разрушении обсерватории. Общая длина основания главного инструмента примерно равна 42 м, в связи с чем можно предположить, что на фундаменте был установлен квадрант с радиусом, равным 40,22 м.
В последнее время было распространено мнение о том, что в Самарканде был построен не квадрант, а секстант [3, 4, 5, 6]. К сожалению, в предисловии к каталогу звезд Улугбека мы не находим описаний инструментов, на которых велись наблюдения звезд, планет, Луны и Солнца. В нем нет даже описания главного меридианного инструмента, не имеющего себе подобного во всей мировой практике. Для установления характера и принципа работы главного инструмента необходимо сопоставить сохранившуюся его часть с известным по описаниям[7. с. 133; 8 с. 215-216] секстантом Фахри.
Как по описанию Бируни, так и по описанию Джемшида видно, что секстант Фахри представлял собой шестую часть окружности, причем дуга со шкалой располагалась по одну сторону от отвеса, опущенного из центра окружности. Отсчет 90° соответствовал основанию отвеса. Конструкция секстанта Фахри говорит о том, что он мог быть использован только для наблюдений Солнца.
Таблица 1
Секстант Фахри был установлен на вершине горы Табарак близ г. Рея (в окрестностях нынешнего Тегерана). Широта места, по определениям ал-Ходженди, равнялась 35°35′. Для наблюдений Солнца на этой широте достаточно иметь дугу инструмента в 59°05′.
Широта обсерватории в Самарканде, по определениям Улугбека, равна 39°37’28». При этой широте только для наблюдений Солнца необходим инструмент с дугой в 63°. Поэтому в Самарканде нельзя было воспользоваться инструментом ал-Ходженди. Кроме того, сохранившаяся дуга инструмента Улугбека больше дуги секстанта Фахри на 11°. А это уже показывает, что в Самарканде был построен инструмент, отличный от сектанта.
Таблица 2
На плите № 30 восточной части инструмента (см. рис. 6) виден начальный штрих. Вдоль шкалы за ним нет разметочных линий, которые имеются на плитах после начального штриха 81° до штриха 90°. Это дает основание считать, что на плите № 30 высечен нулевой штрих восточной части квадранта.
Исследования В. П. Щеглова показывают, что установка квадранта в меридиане проведена с вполне достаточной точностью для определения высоты светил. Тщательность, с которой изготовлена дуга квадранта, говорит о большой эрудиции и требовательности астрономов самаркандской школы.
В заключение автор приносит искреннюю благодарность директору Астрономического института АН УзССР, академику В. П. Щеглову за полезные советы и содействие при выполнении данной работы, а также директору Мемориального музея Улугбека в г. Самарканде К. X. Хасанову за предоставленную возможность проведения измерительных работ.
Примечания:
*. Чупанатинский камень добывался на возвышенности Чупан-Ата близ Самарканда; кыровым называют водостойкий раствор извести или алебастра с примесью золы и растительных веществ.
Литература
1. Вяткин В. Л. Отчет о раскопках обсерватории Мирза Улугбека в 1908 и 1909 годах.- Изв. Рус. комитета для изучения Средней и Восточной Азии, 1912, сер. 11, № 11.
2. Нильсен В. А. Архитектурный облик обсерватории Улугбека в Самарканде.- Тр. Ин-та истории и археологии. Ташкент, 1953, т. 5.
3. Шишкин В. А. Обсерватория Улугбека и ее исследование.- Тр. Ин-та истории и археологии. Ташкент, 1953, т. 5.
4. Кары-Ниязов Т. Н. Обсерватория Улугбека в свете новых данных: (Науч. сес. АН УзССР, 9-14 июня 1947 г.) Ташкент, 1947.
5. Джалалов Г. Ж. Секстант как главный инструмент обсерватории Улугбека. — Астрон. журн., 1947, т. 24, вып. 4, № 7.
6. Кары-Ниязов Т. Н, Астрономическая школа Улугбека. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1950.
7. Беруни, Абу Рейхан. Избранные произведения. Ташкент: Фан, 1966. Т. 3.
8. Булгаков П. Г. Ранний трактат Бируни о секстанте Фахри.- В кн.: Историко-астрономические исследования. М.: Наука, 1972, вып. XI.
9. Джемшид, Гиас ад-Дин. Трактат об астрономических инструментах. -Тр. Ин-та истории и археологии. Ташкент, 1953, т. 5.
10. Щеглов В. П. Астрономические азимуты земных предметов как индикаторы вращательных движений материковых блоков. — Астрон. журн., 1977, т. 54, вып. 4.
Приложение 1
Размеры западной части инструмента Улугбека
Примечания к Приложению 1:
Фигурными скобками отмечены размеры градусных отметок, попавших на одну плиту, и их расстояния от южного края этой плиты. Например, на плите 12 имеются две градусные отметки и их размеры: по длине 98 и 102 мм, а по ширине 30 и 31 мм. На плите 15 имеются два градусных обозначения, одно относится к 75°, а другое — к 74°. Следующие два числа 79 и 79 — это размеры этих градусных обозначений по диаметру.
Здесь и далее знак вопроса (?) означает, что размеры отметок установить не удалось из-за повреждений.
Приложение 2
Размеры восточной части инструмента Улугбека (мм)
Приложение3
Визуальное описание плит западной части инструмента Улугбека
Примечание к Приложению 3:
Звездочкой отмечены плиты, поврежденные процарапанными надписями, появившимися в наше время.
Приложение 4
Визуальное описание плит восточной части инструмента Улугбека
