1421 - год, когда Китай открыл мир

С воцарением Чжу Ди на «троне дракона» отношение к обсерватории Чжоу-Кун тоже изменилось: она стала пользоваться огромным уважением. Кроме того, с тех пор как столица Китая перебралась из Нанкина в Пекин, количество крупных обсерваторий резко увеличилось. К примеру, рядом с Пекином возникла точно такая же башня, как Чжоу-Кун; те, кто хотели завоевать моря и океаны во главе с адмиралом Чжэн Хэ, сооружали астрономические площадки, которые должны были обеспечить движение его флота в морских просторах. Сам он тоже должен был сооружать астрономические наблюдательные пункты во всех тех местах, где бы ни пролегали пути его флота. В идеале, такие площадки для ведения астрономических наблюдений должны были быть построены по всему миру. Каждая из них должна была иметь устройство для придания солнечной тени большей контрастности и четкости, чтобы точность измерения длины тени стала выше, а также инструментарий, необходимый для наблюдения за светилами на небе и за фазами солнечного и лунного затмений; разумеется, китайцы во все времена продолжали наблюдать за своей любимицей — Полярной звездой [260]. Кстати сказать, каменная башня на Род-Айленде (см. «Поселения в Северной Америке», с. 389) вполне могла быть не только маяком, но и обсерваторией. Китайская стандартная обсерватория имела все необходимое оборудование для правильного вычисления географической широты и долготы.
Китайцы знали: чем длиннее гномон и тень, которую он отбрасывает, тем точнее можно измерять время. С другой стороны, чем длиннее становилась тень от гномона, тем более неопределенными и расплывчатыми становились ее очертания. Во времена правления первых императоров из династии Мин китайцы придумали нечто вроде камеры-обскуры — прорезали крохотную дырочку в абсолютно черной комнате. С помощью целой системы линз и увеличительных стекол они добились удивительной четкости тени, чью длину можно было теперь измерять в пределах сотой доли дюйма.
Точность вычислений, которые производили китайцы в XV в., поражала. Это можно проиллюстрировать хотя бы па примере того, как они подсчитывали продолжительность лунного месяца, то есть временного интервала между двумя молодыми лунами. Китайцы пришли к выводу, что этот интервал составляет по максимуму 29,530591 дня [261]. В наши дни можно сказать, что их ошибка составляла меньше 1 секунды в месяц. Однако все эти сверхточные расчеты имели смысл и могли проводиться только в то время суток, когда солнце находилось над горизонтом. С наступлением темноты все расчеты велись с помощью клепсидр — водяных часов, которые были откалиброваны в дневное время с помощью гномонов [262]. Используя свои гномоны и клепсидры, китайцы могли отмечать время день за днем, час за часом, минуту за минутой и секунду за секундой и днем, и ночью, независимо от времени суток. Они также могли предсказывать лунные затмения, которые происходят на земле примерно каждые пол года, и, будучи людьми практичными, извлекали из этого величественного природного явления свою пользу.
Солнечные и лунные затмения происходят тогда, когда Солнце, Луна и Земля оказываются на одной линии и когда орбита вращения Луны вокруг Земли совпадает с орбитой вращения Земли вокруг Солнца. При солнечном затмении тень Луны загораживает Солнце на короткое время над сравнительно небольшим участком земной поверхности, и па Земле в этот момент становится темно, как ночью. Это своеобразное «зонтичное» теневое пятно, или умбра движется по миру вместе вслед за Луной, вращающейся вокруг Земли, которая, в свою очередь, вращается вокруг Солнца. При лунном затмении, когда Земля находится между Солнцем и Луной, Земля, в силу своих значительно больших размеров, полностью перекрывает Луну, и, следовательно, лунное затмение продолжается дольше, а площадь земной поверхности, закрываемая ее тенью, несравненно больше, чем при солнечном затмения. Астрономическое значение лунного затмение важно именно по той причине, что его можно одновременно наблюдать чуть ли не с половины обсерваторий по всему миру. Возможность точно определить время лунного затмения, а также гот факт, что означенное событие можно было увидеть одновременно с наблюдательных пунктов в разных концах света, впервые за долгое время предоставили китайцам шанс разрешить наконец проблему точного определения географической долготы.
  
Солнечное затмение
Лунное затмение
Итак, во-первых, лунное затмение видно одновременно чуть ли не на целой половине земного шара, а, во-вторых, когда происходит затмение, то вращение Земли создает иллюзию вращения звезд на небосводе. Процесс лунного затмения можно разделить на четыре стадии. Стадия 1 (условно обозначим ее У-1) — первый контакт, когда Луна начинает входить в зону затемнения, иначе говоря, в зону умбры; У-2 — второй контакт, когда Луна полностью входит в затененную часть пространства и скрывается под умброй; У-3 — третий контакт, когда краешек Луны начинает показываться из-под умбры; У-4 — четвертый контакт, когда Луна полностью выходит из затемнения. Китайцы, уделив все свое внимание контакту У-3, именно его использовали для своих основных вычислений.
Когда китайцы высаживались на незнакомых островах и землях, главной задачей их астрономов и навигаторов было вести наблюдение за лунными затмениями, то есть главным образом ждать, когда начнет осуществляться контакт У-3. Потом они должны были отметить, какая звезда в это время пересекает ближайший меридиан на ночном небе. Данный меридиан (иногда еще его называют местным меридианом) — это воображаемая линия, которая указывает на географическую долготу. Она начинается с точки на горизонте, расположенной строго на севере от наблюдателя, проходит у него над головой и заканчивается у него за спиной строго на юге, опять же на линии горизонта. Когда первая звезда после контакта У-3 пересекала эту воображаемую линию, астроном отмечал на часах время пересечения и заносил его в специальную книгу. Когда астроном возвращался из путешествия на родину, он и его коллеги в Пекинской обсерватории сравнивали полученные независимо друг от друга данные. Используя водяные часы, откалиброванные с помощью гномонов, они сравнивали время появления на местном меридиане обнаруженной одним из астрономов в чужих краях звезды со временем появления первой после затмения (контакт У-3) звезды на меридиане Пекина. Обладая этими данными и пользуясь самыми точными в мире водяными часами, китайцам нетрудно было просчитать долготу, на которой находилась обсерватория на новой, открытой ими земле. К примеру, если разница между появлениями первых звезд па местном меридиане новой земли и меридиане Пекина составляла 6 часов, то разница в долготе между Пекином и новой землей равнялась 90°, так как земля делает полный оборот — 360° — за 24 часа, а 6 часов — это четверть суток.
Распространение лунного затмения по поверхности Земли. Р4, U4, U3, U2, Ul, Р1 — стадии лунного затмения.
Ошибки при определении долготы можно было свести до минимума, сведя до минимума ошибки при расчете «контактов У-1, У-2, У-3 и У-4 (особенно контакта У-3). Подводя итог, можно сказать, что китайцы, наблюдая одно и то же явление в разных концах света и фиксируя его точное время, получили уникальную возможность сравнивать результаты своих научных опытов, чего в подобном масштабе не делалось в XV в. ни в одной стране мира. С большой точностью вычисляя время одного и того же явления на небосклоне, китайцы научились наконец правильно определять географическую долготу.