Наблюдения с помощью камеры-обскуры были выполнены 18 мая 1607 года великим немецким астрономом Иоганном Кеплером (1571–1630), но он принял увиденное пятно за планету Меркурий на фоне солнечного диска!
Рис. 8. Камера-обскура
В начале телескопической эпохи темные пятна на Солнце обнаружил не только Галилей, поскольку телескопы стали появляться и у других исследователей. Иоганн Гольдшмидт (Фабрициус, 1587–1615) в Голландии, Симон Мариус (1573–1624), астроном и врач при брате Маркграфа Бранденбургского, Христофор Шейнер (1575–1650) в Германии и Томас Гарриот (1560–1621) в Англии независимо выполнили первые наблюдения пятен на Солнце с помощью телескопов. Первоначально, судя по всему, возможность проектирования изображения на экран не была реализована, и первые наблюдатели солнечных пятен, рискуя испортить (и даже потерять) зрение, рассматривали Солнце в окуляры своих телескопов. Для этого им приходилось дожидаться утреннего или вечернего тумана, работавшего как эффективный светофильтр (но при этом атмосферная рефракция вблизи горизонта, конечно же, сильно искажала изображение).
Примечательно, что новое явление описывалось, расценивалось и интерпретировалось разными исследователями по-разному.
Гарриот увидел пятна на Солнце в декабре 1610 года, но этот факт стал известен научной общественности лишь спустя годы.
Фабрициус стал детально зарисовывать увиденное. В июне 1611 года он опубликовал в книге De Maculis in Sole Observatis, т. е. «Пятна, наблюдаемые на Солнце», результаты своих наблюдений, проведенных еще в марте, и сообщил, что Солнце, по-видимому, вращается вокруг своей оси. Следя за перемещениями трех пятен по поверхности Солнца ото дня ко дню, он сделал этот совершенно правильный вывод и оценил период вращения Солнца примерно в месяц. Впоследствии отец и сын Фабрициусы применили метод проектирования изображения Солнца на экран, что существенно упростило (и обезопасило!) их наблюдения. Впрочем, похоже, что сами исследователи не придали своему поистине важнейшему открытию должного значения.
Заметим, что к этому времени, еще весной 1611 года, Галилей уже демонстрировал солнечные пятна жителям Рима с помощью своего телескопа. Позднее стало известно, что Галилей наблюдал пятна еще раньше, в июле-августе 1610 года, но свои результаты он к тому времени еще не опубликовал. Заметим, что европейская научная традиция уже в те времена была непреклонна. Она гласила: научный факт становился таковым только после соответствующей публикации.
Весной 1611 года начал свои наблюдения патер Христофор Шейнер, иезуит из Ингольдштадта, которому помогал его ученик Цизат. Шейнера, безусловно, нельзя назвать рядовым священнослужителем. Он изучал древнееврейский язык и математику, а впоследствии стал профессором математики в Риме. Шейнер, подобно Фабрициусу и последовавшему его примеру Галилею, применил проецирование телескопических изображений Солнца на белый экран, что позволило ему наблюдать светило в любой ясный день, не подвергая риску собственное зрение. Ранее он использовал для наблюдений Солнца цветные стекла в качестве фильтров для его телескопа.
Первое пятно на Солнце, увиденное Шейнером, было принято им за дефект телескопа. Но довольно быстро он убедился в реальности феномена пятен. Однако исследователь столкнулся с вполне ожидаемой по тем временам сложностью. Его церковное начальство отказалось поверить в существование солнечных пятен, поскольку небесное светило не могло быть «рябым»! Заявление о запятненности Солнца было воспринято как ересь. Религиозные догматы в который раз встали на пути научного поиска…
Шейнер искал выход из положения. Ему запретили публиковать результаты под своим именем – страшный удар по самолюбию исследователя… Тогда он написал три анонимных письма некоему Марку Вельзеру, богатому аугсбургскому коммерсанту, который был другом Галилея. В эти письмах Шейнер рассказывал о своем открытии. Вельзер переправил письма Галилею, который ответил ему тремя собственными (не анонимными) письмами, где описывал собственные наблюдения солнечных пятен начиная с лета 1610 года. В первом из этих писем Галилей, помимо прочего, сообщил, почему он сам до сих пор не известил мир об этих наблюдениях. Вот что писал ученый:
«Как Ваше Превосходительство хорошо знает, некоторые недавние открытия, которые отличались от распространенных взглядов, шумно отрицались и опровергались, что принуждает меня молчать о любой своей новой идее до тех пор, пока я не исследую ее окончательно».
Галилей, по-видимому, намекал на собственное открытие неровностей (гор, долин и кратеров) на Луне. Реакция была аналогичной: католическая церковь была возмущена еретическим утверждением, что ночное небесное светило неидеально.
Возвратимся к Шейнеру. Можно сказать, что ему трудно было позавидовать. Непосредственное начальство запретило ему публиковать результаты поразительного открытия! Причин было несколько. Во-первых, схоластическая традиция в принципе не допускала новых открытий, позволяя только цитировать и комментировать Священное Писание и классиков. Главный авторитет в области науки – Аристотель – нигде в своих трудах ни о каких пятнах на Солнце не упоминал! Значит, никаких пятен на Солнце и быть не могло.
Во-вторых, как уже упоминалось выше, выглядело кощунственным посягательство на идеальную чистоту Солнца, которое, согласно Священному Писанию, являлось светилом для дневного времени, творением Создателя, а согласно Аристотелю – особым объектом надлунного мира, состоящим из особого небесного элемента – эфира.
Десятилетие спустя, как указывала Агнесса Кларк в своей книге «Общедоступная история астрономии в XIX столетии», в 1620 году некий каноник Жан Тард рассуждал таким образом: «Солнце – глаз мира, а глаз мира не может страдать бельмом, следовательно, то, что мы видим, – ни в коем случае не сор или грязь на поверхности Солнца, а, конечно, множество небольших планет, пролетающих мимо Солнца».
Эта идея, нацеленная на то, чтобы спасти Солнце от подозрения в неидеальности, была (сознательно или вынужденно) применена Шейнером.
В 1612 году Христофор Шейнер опубликовал сообщение о собственных наблюдениях. Темные пятна на фоне солнечного диска интерпретировались им как многочисленные малые планеты, оказавшиеся между Солнцем и Землей.
Во всех книгах и учебниках указана эта стратегическая ошибка Шейнера, который отстаивал правильность признанной церковью системы Аристотеля – Птолемея. Напомним, что согласно этой системе все планеты, равно как и Солнце, двигаются вокруг неподвижной Земли. В рамках этой теории все планеты должны двигаться вокруг Земли с запада на восток. Именно такое перемещение пятен по диску Солнца и обнаружил Шейнер, что он считал сильным аргументом в пользу своей интерпретации. Увы, он не учел, что его телескоп переворачивает изображение, и истинное направление движения пятен оказалось противоположным ожидаемому направлению движения планет!
Но как раз это заметил Галилей! Известный российский гелиофизик Эдвард Владимирович Кононович в своей книге «Солнце – дневная звезда» указывал, что выполненный в полном соответствии с правилами научного метода цикл наблюдений Солнца позволил Галилею собрать неопровержимые доказательства того, что пятна либо «принадлежат поверхности Солнца, либо весьма близки к ней».
