В.В.Калашников, Г.В.Носовский, А.Т.Фоменко
ЗВЕЗДЫ СВИДЕТЕЛЬСТВУЮТ.
Астрономический анализ хронологии.
Датировка Альмагеста Птолемея. Коперник, Тихо Браге и "античный" Гиппарх.

Том 3 , книга 1

Глава 4.
КТО ЕСТЬ КТО?

1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ.

Как мы видели, датировка каталога Альмагеста по собственным движениям может оказаться неверной, если при отождествлении используемых для датировки быстрых звезд со звездами каталога Альмагеста возникла ошибка. Проблема отождествления звезд Альмагеста, или, более точно, птолемеевских описаний звезд, -- с настоящими, так сказать "современными" звездами, то есть со звездами, которые мы видим сегодня, иногда оказывается непростой. В некоторых случаях она решается вообще неоднозначно. Разумеется, проблема отождествления звезд в каталоге Альмагеста впервые возникла не у нас. Эта проблема известна давно. Но для нас она особенно важна, так как без ее решения нельзя приступать к датировке звездного каталога Альмагеста на основе собственных движений звезд.

Напомним, что каталог Альмагеста содержит 1025 звезд. Но лишь двенадцати из них в каталоге при описании даны собственные имена с использованием формулы "vocatur" ("называемая"). Это -- Арктур, Аквила (Альтаир), Антарес, Превиндемиатрикс, Аселли, Процион, Регул, Спика, Вега = Лира, Капелла, Канопус, Сириус. Впрочем, Птолемей называет Сириус именем "Пес". Другие звезды, кроме этих двенадцати, в Альмагесте собственных имен не имеют. Они снабжены в каталоге Альмагеста лишь описаниями типа "звезда в середине шеи", "звезда на кончике хвоста", "звезда на конце передней ноги", "более яркая из двух звезд в левом колене" и т.п. Очень часто такого описания совершенно недостаточно для уверенного отождествления той или иной звезды Альмагеста с современной звездой.

Многочисленные исследователи Альмагеста уже отождествляли его звезды с современными, сравнивая звездные координаты из Альмагеста с современными звездными координатами. Результаты такого отождествления можно найти, например, в работе К.Петерса и Е.Кнобеля [1339]. Они приводят таблицу, где каждой звезде Альмагеста поставлена в соответствие современная звезда. В [1339] содержится также таблица различий в отождествлениях, предлагавшихся разными исследователями. Подчеркнем однако, что все ранее сделанные отождествления проведены астрономами, исходя из гипотезы о датировке Альмагеста началом нашей эры. В некоторых случаях эта скалигеровская гипотеза заметно влияла на результат отождествления.

В самом деле, если тусклая, ничем особенным не примечательная звезда, обладающая большой скоростью собственного движения, за время от начала н.э. до наших дней значительно изменила свое положение, то ее придется отождествлять в различных эпохах с различными звездами из Альмагеста. Датировка каталога по таким звездам бессмысленна, поскольку в зависимости от выбранного отождествления будет выбираться и эпоха составления каталога. Но коль скоро можно выбрать отождествление не единственным образом, то и время составления каталога будет определено -- по движению данной звезды -- неоднозначно.

Кроме того, нельзя даже быть уверенным, что Альмагест вообще содержит данную "быструю" звезду. Дело в том, что большинство звезд на небе -- тусклые, от 4-й до 6-й величины. Очень многие из слабо видимых звезд вообще не вошли в каталог Альмагеста. Просто потому, что на небе таких звезд гораздо больше, чем перечислено в этом каталоге. Поэтому имеются случаи, когда с одной звездой Альмагеста могут отождествиться одновременно несколько видимых невооруженным глазом звезд. Все эти случаи должны быть выявлены, чтобы не основывать метод датировки на подобных неоднозначных ситуациях.

Однако в целом у нас не было сомнений в добросовестности отождествлений звезд, проведенных Петерсом и Кнобелем в [1339]. Наши компьютерные расчеты подтвердили обоснованность такой точки зрения. Речь могла идти лишь о возможности ошибок, невольно вызванных подразумеваемой астрономами неверной априорной датировкой звездного каталога Альмагеста, то есть, датировкой по Скалигеру, -- началом нашей эры. Чтобы исключить влияние скалигеровской датировки, отождествление быстрых звезд со звездами из каталога Альмагеста мы провели заново.

 

2. ФОРМАЛЬНЫЙ ПОИСК НАИБОЛЕЕ БЫСТРЫХ ЗВЕЗД В КАТАЛОГЕ АЛЬМАГЕСТА.

2.1. МЕТОД ОТОЖДЕСТВЛЕНИЯ -- РАСПОЗНАВАНИЯ ЗВЕЗД.

Вопрос "кто есть кто" в каталоге Альмагеста мы рассмотрим лишь для заметно движущихся звезд, которые в принципе могли бы послужить для датировки. Чем быстрее движется звезда, тем точнее можно датировать каталог по ее положению, но только при условии, что данная звезда надежно и однозначно отождествлена в датируемом каталоге. На первом этапе, для формального отождествления со звездами Альмагеста мы взяли из каталога ярких звезд [1197], содержащего около 9 тысяч звезд, лишь 78 звезд -- наиболее быстро движущиеся. Двойные звезды мы считаем за одну. Были отобраны звезды, перемещающиеся со скоростью не менее 0,5'' в год хотя бы по одной из координат в экваториальной системе эпохи 1900 года н.э. Отметим, что в большинстве своем это -- весьма тусклые звезды.

Список этих наиболее быстрых из видимых невооруженным глазом звезд приведен в табл.4.1. В ней даются экваториальные координаты звезд на 1900 год н.э., то есть на момент t=0 в наших обозначениях, и приведенные к экватору составляющие скоростей их собственного движения в экваториальной системе координат на эпоху 1900 г.н.э. В первом столбце табл.4.1 даются обозначения звезды по Байеру и Флемстиду. Некоторые данные, приведенные в табл.4.1, взяты из предыдущего издания каталога [1197]. Разница между числами в этих изданиях невелика и для наших целей несущественна.

 

Таблица 4.1

Современное
название звезды
(если есть)
Номер звезды в каталоге [1197] α1900 β1900 Vα
единица
измерения
0,001’’/год
Vδ
единица
измерения
0,001’’/год
Величина
звезды по каталогу [1197]
h    m   s  o '
1 2 3     4     5 6       7 9 9 10
  6 00 01 08 49   38 560 -37 5,77
11 β Cas 21 00 03 50 58  36 527  -178 2,42
  77 00 14  2 65   28 1708 1163 4,34
  98 00 20 30 77   49 2223 326 2,90
  159 00 32  2 25  19 1383 -8 5,71
  173 00 35 31 24  21 640 -329 6,24
  176 00 35 44 60   01 886 451 5,79
24 η Cas 219 00 43 03 57   17 1101 -523 3,64
  222 00 43 8 4   46 752 -1142 5,82
μ Cas 321 01 01 37 54   26 3430 -1575 5,26
52 τ Cet 509 01 39 25 16   28 -1718 860 3,65
  637 02 06 19 51   19 2108 651 6,28
  660 02 10  57 33  46 1155 -240 5,07
  753 02 30 36  6   25 1807 1459 5,92
18 ι Per 937 03 01 1 49   14 1267 -81 4,17
  1006 03 15 36 62   57 1332 659 5,48
  1008 03 15 56 43   27 3056 744 4,30
  1010 03 16 02 62  53 1328 655 5,16
23 d Eri 1136 03 38 7 10   06 -92 744 3,72
40 o2     Eri 1325 04 0 40 -7   49 -2225 -3418 4,48
  1614 04  55 51 -5  52 557 -1089 6,50
15 λ Aur 1729 05 12 06 40  01 528 -659 4,85
  2083 05 51 44 50 24 74 568 5,00
  2102 05 53 20 63 07 135 540 4,53
 9 α CMa 2491 06 40 45 16 35 -545 -1211 1,60
10 α CMi 2943 07 34 04  5 29 -706 -1030 0,48
78 β Gem 2990 07 39 12 28  16 -623 -52 1,21
  2998 07 39 51 44  55 -72 -563 5,22
  3018 07 41 51 39    59 -293 1663 5,39
  3384 08 28 57 31   11 -1119 757 6,36
  3951 09 55 15 32  25 -522 -436 5,60
  4098 10 21 54 49  19 81 -892 6,50
53 ζ UMa 4375 11 12 51 32    06 -431 -593 4,41
83 Leo 4414 11 21 42 3  33 -723 177 6,50
  4486 11 33 29 45   40 -594 18 6,39
  4523 11 41 45 39   57 -1538 393 5,04
  4540 11 45 29 2  20 742 -277 3,80
5 β Vir 4550 11 47 13 38  26 3994 -5800 6,46
  4657 12 10 02 -9   44 31 -1024 6,12
  4710 12 17 51 67   05 -748 243 6,38
43 β Com 4983 13 07 2 28   23 -799 +876 4,32
  5019 13 13 10 17   45 -1075 -1076 4,80
  5072 13 23 32 14   19 -237 -583 5,16
  5183 13 42 00 6   51 -513 -114 6,32
  5189 13 43 10 35   12 -522 -178 6,47
  5209 13 45 50 23   53 -575 -310 6,48
  5568 14 51 37 20   58 1041 -1745 5,76
ν2 Lup 5699 15 15 03 47   57 -1621 -275 5,71
41 γ Ser 5933 15 21 50 15   59 307 -1292 3,86
15 ρ CorB 5968 15 57 13 33   36 -200 -774 5,43
  6014 16 04 16 6   40 235 -744 6,02
  6060 16 10 11 -8    06 227 -508 5,56
26 ε Sco 6241 16 43 41 34   07 -613 -256 2,36
36 Oph 6401/2 17 09 12 26   27 -464 -1146 5,33; 5,29
  6416 17 11 28 46   32 975 213 5,58
  6426 17 12 09 34   53 1167 -176 5,89
  6458 17 16 55 32   36 126 -1047 5,36
  6518 17 25 18 67   23 -529 0 6,31
  6573 17 33 57 61    57 253 -513 5,31
46 μ Herc 6623 17  42  33 27    47 -313 -748 3,48
  6752 18 00 24 2   31 256 -1097 4,07
58 η Ser 6869 18 16 08 -2   52 -554 &-697 3,26
44 χ Dra 6927 18 22 52 72   41 521 -356 3,57
  7373 19 20 12 11   44 722 640 5,16
  7644 19 55 32 67   35 845 -680 6,07
  7703 20 04 38 36    21 449 -1568 5,32
  7722 20 09 03 27    20 1244 -178 5,73
  7875 20 1 46 50    53 309 -569 5,12
3 η Cep 7957 20 43 15 61   27 91 822 3,43
61 Cyg 8085/6 21 02 25 38   15 4135 3250 5,21; 6,03
  8148 21 13 59 26   46 -539 -352 6,56
   8387 21 55 43 57   12 3940 -2555 4,59
   8697 22 47 20 9   18 522 49 5,16
   8832 23 08  28 56   37 2073 299 5,56


Таблица 4.1 Список наиболее быстрых звезд из каталога [1197].
Отобраны все звезды, имеющие скорость не менее 0,5 сек/год
хотя бы по одной из экваториальных координат a и d эпохи 1900 года.

 

 

По данным, приведенным в этой таблице, формулам преобразования экваториальных координат в эклиптикальные, см. главу 1, а также с учетом собственного движения звезд, определялись эклиптикальные координаты Li(t), Bi(t)\quad i-й звезды на небесной сфере (1 ≤ i ≤ 78) в эпоху t.

Для каждой из указанных 78 быстрых звезд мы построили расчетную ε-окрестность, то есть круг радиуса ε вокруг расчетного положения звезды на звездной сфере для всех предполагаемых датировок t от 1100 года до н.э. до 1900 года н.э. (0 ≤ t ≤ 30). См. рис.4.1. Далее, для каждой предполагаемой датировки t вычислялось дуговое расстояние ξ (A, i, t) между звездой A из каталога Альмагеста с птолемеевскими координатами (l_A, b_A) и расчетным положением i-й быстрой современной звезды с расчетными координатами (Li(t), Bi(t)) на эпоху t.

Если выполнялось соотношение ξ (A, i, t) < ε, то считалось, что в момент t происходит возможное отождествление i-й современной звезды и звезды A из каталога Альмагеста. В противном случае зве'зды i и A в момент t не отождествлялись друг с другом. Таким образом, отождествление, "захват", происходил только в том случае, когда ε-окрестность звезды i из современного каталога захватывала звезду A из каталога Альмагеста на некотором промежутке априорных датировок [t*, t*] из исторического интервала (0 ≤ t ≤ 30). Естественно, в одну и ту же ε-окрестность "современной" звезды i могли попасть разные звезды каталога Альмагеста. Как при различных t, так и одновременно. Для некоторых быстрых звезд в эту окрестность не попадало ни одной звезды Альмагеста ни при каком t из рассматриваемого интервала времени.

Конечно, описанный метод отождествления довольно груб. В частности, в качестве радиуса захвата целесообразно выбирать величину, превышающую точность анализируемого каталога в несколько раз, с тем, чтобы быть уверенным в возможности произведенного отождествления. Оказалось, однако, что само отождествление практически не зависит от радиуса ε. Это происходит от того, что звезды из Альмагеста расположены достаточно редко на небесной сфере.

 

2.2. РЕЗУЛЬТАТ ОТОЖДЕСТВЛЕНИЯ "СОВРЕМЕННЫХ" ЗВЕЗД СО ЗВЕЗДАМИ КАТАЛОГА АЛЬМАГЕСТА.

Давая общее описание каталога Альмагеста, мы уже говорили, что заявленная составителем точность каталога равна 10', отдельно по широте и долготе. Это означает, что точность измерения дугового расстояния, заявленная в Альмагесте, составляет около 14'. То есть, в раз хуже точности измерения каждой координаты. Однако заявленная точность представляет собой, вообще говоря, некоторую рекордную величину, то есть такая точность достигается лишь на очень хорошо измеренных звездах, например на опорных, именных. Реальная же точность вполне может быть в несколько раз хуже.

Мы подробно обсудим вопросы точности ниже, в главах 5 и 6. Пока же можно обойти эту тему, выбрав в качестве радиуса захвата ε величину, превышающую 14' в несколько раз. Так и было сделано, а именно, мы выбрали .
В табл.4.2 представлены результаты отождествления быстрых звезд на указанном выше промежутке времени 0 ≤ t ≤ 30, то есть, от 1100 года до н.э. до 1900 года н.э. Из быстрых звезд в табл.4.2 попали лишь те из них, ε-окрестности которых "захватили" хотя бы при одном t, и при указанных значениях ε, как минимум одну звезду из каталога Альмагеста.

Таблица 4.2

Номер
Звезды в звездном каталоге [1197]
Номер звезды в звездном каталоге Альмагеста Временные промежутки отождествления движущихся звезд при различных значениях “радиуса захвата” ε.
Указаны интервалы для параметра предполагаемой датировки t, изменяющегося от 0 до 30
ε=0,5° ε=1,0° ε=1,5° ε=2,0°
21 189 [20,30] [0,30] [0,30] [0,30]
219 180 - [0,30] [0,30] [0,30]
321 185 - [6,27] [0,30] [0,30]
509 723 [4,30] [0,30] [0,30] [0,30]
660 360 [8,30] [8,30] [8,30] [8,30]
---//--- 361 [0,7] [0,7] [0,7] [0,7]
753 716 - [10,30] [2,30] [0,30]
937 196 [27,30] [0,30] [0,30] [0,30]
1136 783 [0,13] [0,30] [0,30] [0,30]
1325 778 [29,30] [29,30] [29,30] [29,30]
---//--- 779 [19,25] [14,28] [12,28] [12,28]
---//--- 780 - [0,8] [0,11] [0,11]
1614 775 - - [0,30] [0,30]
1943 848 [0,17] [0,30] [0,30] [0,30]
2491 818 [8,30] [0,30] [0,30] [0,30]
2990 425 [0,30] [0,30] [0,30] [0,30]
2998 882 [0,30] [0,30] [0,30] [0,30]
4375 32 [0,3] [0,30] [0,30] [0,30]
4414 486 [0,30] [0,30] [0,30] [0,30]
4540 501 - [14,30] [0,30] [0,30]
4657 732 - - [0,30] [0,30]
5019 527 [8,30] [0,30] [0,30] [0,30]
5188 935 - - [0,30] [0,30]
5288 940 - [0,21] [0,30] [0,30]
5340 110 [5,13] [0,25] [0,30] [0,30]
5460 969 - - - [0,30]
5699 979 [0,25] [0,30] [0,30] [0,30]
5933 265 - [8,30] [0,30] [0,30]
6241 557 [0,30] [0,30] [0,30] [0,30]
6401 247 [17,30] [0,30] [0,30] [0,30]
6623 125 - [0,30] [0,30] [0,30]
6752 261 - [4,30] [0,30] [0,30]
6869 279 [0,28] [0,30] [0,30] [0,30]
7957 79 - [0,22] [0,30] [0,30]
8085 169 - - [22,30] [20,30]
8697 327 - - [0,7] [0,7]
---//--- 328 [28,30] [8,30] [8,30] [8,30]

Таблица 4.2.
Временные промежутки  возможного отождествления наиболее быстро движущихся звезд неба
со звездами Альмагеста при различных значениях “радиуса захвата” ε.
Параметр предполагаемой датировки t менялся в пределах от 0 до 30,
что соответствует изменению предполагаемого времени составления
каталога Альмагеста от 1900 года н.э. в прошлое шагом по 100 лет.
Значение t=0 соответствует 1900 г.н.э.; t=30 отвечает 1100 году до н.э.

 

 

Каждая строка таблицы относится к паре отождествляемых звезд - "быстрой современной", номер которой берется из каталога [1197], и звезде Альмагеста, которую мы обозначим A. Если быстрая "современная" звезда i при каком-либо ε не отождествляется со звездой Альмагеста A, -- то есть звезда A из каталога Альмагеста не "захватывается" ε-окрестностью рассматриваемой быстрой "современной" звезды, -- то в соответствующей позиции таблицы ставится прочерк. Например, звезда 1325 из [1197] при ε=0,5o на рассматриваемом промежутке времени 0 ≤ t ≤ 30 не отождествляется со звездой Альмагеста, имеющей номер Байли 780.

Если звезда с номером i отождествляется только с одной звездой A из каталога Альмагеста, то в соответствующей строке отмечается номер Байли звезды A, а также указываются временн'ые промежутки, на которых произошло отождествление, при различных ε. Например, звезда с номером i=21, то есть 11 β Cas, отождествляется со звездой A=189 при 20 ≤ t ≤ 30, если ε=0,5o, и на всем промежутке 0 ≤ t ≤ 30, если ε ≥ 1o.

Если звезда i имеет несколько отождествлений, то в соответствующей строке указываются все они, а в качестве промежутка времени дается тот, на котором рассматриваемая звезда из каталога Альмагеста находится ближе к звезде i, чем другие отождествляемые с ней звезды. Например, звезда с номером i=1325, то есть 40 o2 Eri, на разных промежутках времени отождествляется со звездами Альмагеста, имеющими номера Байли 778, 779, 780. Столбец, соответствующий значению ε=1,5o, говорит о том, что при 0 ≤ t ≤ 10 звезда i=1325 ближе всего располагается к звезде Альмагеста с номером Байли A=780. Хотя, скажем, при t=10 расстояние между звездами i=1325 и A=779 также менее 1,5o.

Смысл такого "отождествления" современной звезды i со звездой A Альмагеста в момент t следующий. Если предположить, что каталог Альмагеста составлен в году t, то наиболее подходящим "кандидатом" на роль звезды, имеющей в этом каталоге номер A, является звезда с номером i из современного каталога [1197].

Табл.4.2 показывает, что выбор величины ε практически не влияет на результат отождествления. Этот выбор во многом произволен и диктуется лишь следующими неформальными соображениями. Во-первых, радиус ε должен быть сравним по порядку с фактической точностью каталога Альмагеста, чтобы не отождествлять звезды, не имеющие между собой ничего общего. Во-вторых, он должен быть достаточно большим, чтобы список отождествленных пар не оказался пустым, и чтобы возможные погрешности каталога не оказали заметного влияния на конечный результат. В-третьих, величина ε не должна быть чрезмерно большой, чтобы результат отождествления был вполне определенным.

Из табл.4.2 видно, в частности, что отождествились 36 из 78 рассмотренных быстрых звезд. Эти отождествления не противоречат указанным в работе [1339]. Более того, подавляющее большинство из них совпадает с известными ранее. Явное исключение составляет звезда с номером i=1325, то есть o2 Eri. В работе К.Петерса и E.Кнобеля [1339] отмечена сомнительность отождествления данной звезды. Наши расчеты показали, что на различных промежутках времени она может отождествляться с различными звездами из Альмагеста. Учитывая дополнительно ее малую яркость, можно говорить о сомнительности отождествления звезд с номерами A=778, 779, 780 в каталоге Альмагеста со звездами реального неба. Поэтому из дальнейшего рассмотрения эти три звезды следует исключить, что мы и сделали.

Табл.4.2 содержит и противоположный пример. Так, звезда каталога Альмагеста с номером Байли A=169 отождествилась сразу с двумя современными звездами, имеющими номера 8085 и 8086 в каталоге [1197].

Представленные в табл.4.2 результаты говорят о том, что переотождествления звезд являются исключением, а не правилом. Это объясняется как малой подвижностью подавляющего числа звезд, так и тем, что почти все звезды из каталога Альмагеста расположены на небесной сфере достаточно далеко друг от друга. В дальнейших исследованиях будут участвовать звезды, не имеющие переотождествлений. Поэтому мы можем различать их по соответствующими номерам Байли, не обращаясь к номерам из [1197]. В случае необходимости будет приводиться имя звезды.

В связи с приведенной таблицей может возникнуть вопрос: допустимо ли использовать получившиеся временн'ые интервалы возможного отождествления быстрых звезд в Альмагесте для его датировки? Оказывается, надежной датировки на этом пути получить нельзя. Причины этого подробно обсуждены выше, в главе 3.

Обобщая, отметим, что если устранить из списка быстрых звезд неоднозначно отождествляемые и выбрать в качестве ε такую минимальную величину, при которой все интервалы отождествления пересекаются, то можно было бы данную величину ε взять в качестве оценки реальной точности измерения быстрых звезд, а точку пересечения взять за приблизительную дату составления каталога. Однако, как следует из табл.4.2, получаемое таким способом значение ε слишком велико. Даже самые быстрые звезды пройдут путь длиной ε лишь за тысячелетия. Но в таком случае упомянутая дата будет определена крайне неустойчиво, с возможной ошибкой в тысячи лет. В частности, такая "датировка" будет сильно зависеть от рассматриваемого состава звезд. Скажем, при устранении или добавлении даже одной звезды датировка может существенно измениться. Именно поэтому в главе 3 выделена классификация звезд по точности их измерения как обязательный шаг, необходимый для надежной датировки.

 

2.3. ВЫВОДЫ.

ВЫВОД 1. Подавляющее большинство звезд из каталога Альмагеста правильно отождествлено в предыдущих исследованиях.

ВЫВОД 2. Из списка 78 наиболее быстрых звезд, заимствованных из современного каталога "ярких", то есть видимых невооруженным глазом, звезд [1197], 36 звезд успешно отождествляются со звездами Альмагеста, см. табл.4.2.

ВЫВОД 3. Среди быстрых звезд из табл.4.2 лишь следующие звезды имеют неоднозначные отождествления, при ε=1,5o.

а) Звезда o2 Эридана = 40 o2 Eri, имеющая номер 1325 в [1197], может быть отождествлена в разные предполагаемые эпохи со следующими звездами Альмагеста. Мы указываем их номера Байли.

# со звездой 778 Альмагеста на промежутке от 1100 года до н.э. до 800 года до н.э.;

# со звездой 779 Альмагеста на промежутке от 700 года до н.э. до 800 года н.э.;

# со звездой 780 Альмагеста на промежутке от 900 года н.э. до настоящего времени.

б) Звезда 660 из [1197] получает возможные отождествления со следующими звездами Альмагеста:

# со звездой 360 Альмагеста на интервале от 1800 до 1900 годов н.э.,

# со звездой 361 Альмагеста, на промежутке до 1800 года н.э.

в) Звезда 8697 из [1197] получает возможные отождествления с двумя звездами Альмагеста в разные эпохи:

# со звездой 327 Альмагеста на интервале от 1200 года н.э. до 1900 года н.э.,

# со звездой 328 Альмагеста на интервале до 1200 года н.э.