Из опыта археоастрономического исследования археологических памятников (методический аспект) — 1 часть

• ← Из опыта археоастрономического исследования археологических памятников (методический аспект) — 2 часть
• Зауральский «Стоунхендж» →

 Т. М. Потемкина, В. А. Юревич

1 Астрономия в археологии 

Археоастрономия – новое в мировой науке научное направление на междисциплинарном уровне, получившее признание в конце 60-х – 70-е годы. В России получила развитие только в конце 80-х – 90-е годы. 

Убедительное свидетельство тому – состоявшиеся в последние годы междисциплинарные научные мероприятия по археоастрономии (Кауров, Потемкина, 1995, с. 240–248; 1997, с. 287–288; Потемкина, Косарев, Юревич, 1998, с. 230–238; Древняя астрономия…, 1997). 

Сегодня совершенно очевидно, что археоастрономия присутствует практически на всех видах археологических памятников, хотя и в разной степени. Наиболее значимую информацию, «закодированную» в архитектуре, характере вещественного материала, его распределении на площади памятника, несут культовые места и погребальные комплексы, протогорода; в меньшей степени – рядовые поселения и др. Каждый из видов археологических памятников отражает ту или иную сторону бытия человеческих коллективов, находившихся в тесной зависимости от природно-климатических условий, хозяйственных занятий, уровня развития социально-экономических отношений, мировоззренческих представлений и т. п. В системе представлений об окружающем мире (Мироздании) каждая сторона жизни имела свое место: поселение, где обитали живые; могильник, где умершие отправлялись в загробный мир; святилище, где осуществлялись прямые контакты с богами и т. д. Но в каждом из видов археологических памятников, наряду с акцентом на определенную сторону бытия, например, связанную с хозяйственно-территориальной, бытовой, административной функциями (поселение), всегда присутствуют элементы, ориентированные на другие жизненно важные характеристики: относящиеся с представлениям о загробной жизни и ритуалам их сопровождавшим (связь с могильником); к обрядам «прямых контактов» с богами, прежде всего через жертвоприношение (связь со святилищем) и др. Потому археоастрономические исследования на археологических объектах – неотъемлемая часть комплексного подхода в изучении истории древних обществ. 

К настоящему времени в России накоплена достаточно разнообразная информация в области археоастрономии. Исследованы археологические памятники различных видов и эпох (святилища, городища, курганные группы, петроглифы и др.) с четко выявленными астрономическими ориентирами (Археоастрономия: проблемы становления…, 1996). Но неразработанность исследовательских подходов и объективных критериев определения археоастрономических свидетельств разных сторон деятельности древнего населения тормозит выявление, классификацию и систематизацию имеющегося на сегодня материала. Особенно это относится к методике полевых исследований. Потому наиболее настоятельной и первостепенной задачей в области археоастрономии и во всех научных дисциплинах, с нею связанных, является разработка методики и методологии. В археологической науке – это, прежде всего, внедрение археоастрономических исследований в полевую практику и разработка методики использования астрономических знаний в исследовании различных типов археологических памятников.

2 Астрономические ориентиры в системе исследований археологических памятников 

Со времени оформления археологической науки при исследовании любых археологических объектов и их деталей обязательно указание их положения на местности и направлений по странам света (сторонам горизонта). 

В этом отношении особое внимание обращается на ориентацию захоронений и различных деталей погребальных сооружений, которая рассматривается как один из элементов, характеризующих конкретную археологическую культуру. 

Однако во всех случаях, за редким исключением, при определении тех или иных ориентаций не указываются точные астрономические азимуты, а полученные направления не увязываются с конкретными астрономическими явлениями. Между тем, знание конкретных азимутов для наиболее значимых астрономических явлений на широте расположения памятника, особенно для Солнца и Луны – светил, которые всегда являлись определяющими в жизни людей (да и для всего живого тоже), представляется в настоящее время настоятельно необходимым. С астрономическими ориентирами связаны наиболее значимые природные явления, от которых зависит вся жизнь человека, а следовательно и все определяющие признаки материальной культуры, выявление которых является целью археологических изысканий. 

Определение точных ориентиров с указанием градусов с точностью хотя бы до 0,1° по всем значимым показателям исследуемых объектов на всех этапах их существования позволит получить более разнообразные сведения о материальной и духовной культуре древнего населения. Это касается как внешних характеристик памятников (топографической приуроченности, характера и взаимного расположения сооружений, отношения их к видимым на горизонте заметным природным ориентирам – водоемам, возвышениям, седловинам и т. д.), так и различных артефактов, выявленных в процессе раскопок (очертаний и осевых линий различных сооружений, расположения по отношению к ним столбовых ям, скоплений камней, вещественного материала, костей животных, кострищ и т. п.). Такой подход даст возможность попытаться понять причину и смысл заданной ориентации, ее связь с конкретным явлением природы, взаимосвязь с ним отдельных человеческих коллективов. Все вместе это характеризует общую и индивидуальную специфику организации древними коллективами пространства, необходимого для жизненных и сакральных функций.

3 Основные подходы в поисках астрономических направлений на памятниках (с позиций археологии) 

Попытаемся первоначально в самой общей форме, основываясь на собственном опыте, наметить основные принципы археоастрономических исследований на археологических памятниках в полевых условиях. В первую очередь ответить на вопрос, что и как надо делать. 

Приступая к исследованию памятника или группы памятников, необходимо выяснить точную географическую широту, на которой они находятся (в градусах). Необходимо также найти и иметь при себе точные азимуты восходов и заходов Солнца в дни солнцестояний и Луны в связанных с ней особых точках горизонта для широты расположения памятника, рассчитанные астрономами (в конце статьи такая таблица для широт северного полушария в пределах России прилагается). 

Последующие действия во многом определяются характерными и специфическими особенностями памятника: его видовой принадлежностью (селище, городище, грунтовый или курганный могильник, святилище и т. д.), рельефом местности и ландшафтной привязкой, наличием заметных с поверхности сооружений (жилищных впадин, валов, рвов, надмогильных сооружений и др.), степенью их сохранности. 

К началу проведения измерения ориентиров всех заметных с поверхности сооружений памятника необходимо иметь максимально точный его план и топографическую карту прилегающей местности в крупных масштабах, насколько позволяет площадь памятника и другие возможности. Все полученные основные измерения сразу следует наносить на план памятника и карту местности. 

Начинать следует с выбора места наблюдения в пределах границ памятника. Желательно, чтобы это место по возможности приближалось к искомому центру памятника в период его функционирования, из которого разворачивалось все организованное пространство памятника и которому были подчинены отдельные его объекты. При длительном существовании и многослойности памятника таких центров могло быть несколько – для каждого строительного горизонта и его этапов. Но выяснить это возможно только после раскопок значительной части его площади. Потому место наблюдения не обязательно должно совпадать с центром современной территории памятника. Оно может находиться в любой его точке и даже за пределами. Наиболее подходящей точкой, которая, кстати, может в какой-то мере совпасть и с древним центром наблюдения, является место, откуда лучше всего обозревается вся окружающая местность и линия горизонта. На поселении это может быть самая высокая точка на его площадке, край высокой террасы, мыса и т. п.; на курганном могильнике наряду с указанными признаками – еще и самая высокая надмогильная насыпь и др.

Определив место наблюдения и имея основные солнечные и лунные азимуты для широты памятника, следует нанести все это на план памятника и карту местности. Далее следует провести измерения в градусах (лучше всего с помощью теодолита, буссоли или нивелира) ориентации осевых линий всех видимых с поверхности сооружений. Особое внимание следует обратить на направление ориентации понижений и разрывов (входов) в различного рода укреплениях (валах, рвах, оградах), а также в жилищных впадинах. Все полученные на этом этапе данные целесообразнее всего нанести на отдельный план памятника, который в дальнейшем может сопоставляться с планом по результатам раскопок. 

Точка, из которой велись определения ориентации всех внешних объектов памятника (место наблюдения), должна оставаться той же и в процессе раскопок. Она может быть включена в раскоп. Более того, даже желательно, если это совпадает с целью и задачами полевых исследований памятника, чтобы место наблюдения было включено в сетку раскопа и исследовано раскопками, в процессе которых может выясниться, насколько оно соответствует искомому. Потому с самого начала эта точка должна быть прочно и заметно зафиксирована: в процессе работ это может быть высокий и мощный кол или столб. Желательно также поставить такого же типа меты по отношению к последнему в направлении всех значимых астрономических ориентиров (север-юг, восходы и заходы солнца в дни равноденствий и солнцестояний – всего 8). Лучше всего, поставить их на периферии памятника. Это позволит в отдельных случаях проверить правильность намеченных ориентиров непосредственно в полевых условиях, если время работ экспедиции совпадает с некоторыми астрономическими явлениями (например, летним солнцестоянием или осенним равноденствием), а также поможет четче ориентироваться в планировке исследуемых в процессе раскопок объектов и пространственной организации памятника в целом. Все поставленные меты следует отметить на плане, а по окончанию полевых работ заменить их на прочные реперы (они могут понадобиться в случае необходимости при последующих исследованиях памятника). Эти же столбы могут быть оставлены и в качестве постоянных реперов, если они прочно вкопаны (достаточно глубоко и хорошо забутованы), но при этом по окончанию полевого сезона их следует спилить до уровня близкого современной поверхности на случай посторонних вмешательств. 

Очень важным этапом в процессе археоастрономического исследования памятника является изучение профиля горизонта. Особое внимание следует обратить на разного рода заметные природные явления на горизонте – горы, возвышения, седловины, скальные выступы и т. п. и их высоту по отношению к поверхности памятника. Далее: с уже имеющегося места наблюдения (искомого центра) следует измерить точные ориентиры этих заметных на горизонте точек и посмотреть, как они соотносятся с выделенными на памятнике солнечными и лунными ориентирами (как это делать конкретно, будет сказано ниже). Визуально в этом отношении могут помочь поставленные на площади памятника столбы. 

Одновременно эти наблюдения и измерения позволяют также получить данные о соотношении архитектурных особенностей памятника не только с основными солярно-лунарными ориентирами, но и с рельефом местности. Лучше, если эта работа будет проведена до начала раскопок, а в процессе вскрытия памятника и по окончанию полевых работ полученные результаты скоррелированы с предыдущими по всем параметрам. При выявлении ландшафтной привязки важно наметить осевую линию в размещении основных объектов на памятнике, если следы их заметны на поверхности. Расположение осевой линии на памятнике зависит от компоновки объектов на его площади – линейной, круговой, квадратной и т. п. 

В основе любой планировки лежит много факторов, но главные из них – ландшафт, уровень организации общества и модель космогонических представлений. Возьмем, к примеру, простейшую планировку: расположение жилищ, курганов, могильных ям и т. д. в одну линию. Сразу необходимо обратить внимание на то, связано ли это с особенностями местности, например, привязкой ряда жилищ и т. п. к линии берега реки, террасы и т. п., или с какими-то конкретными солярно-лунарными ориентирами, или с тем и другим вместе. То же касается и других архитектурных форм памятника: треугольной или квадратной при расположении на мысу, округлой – на такой же формы возвышении и т. д. Главное – выяснить, как все это соотносится между собой и местом положения основных объектов на всей площади организованного пространства, по отношению к его осевой линии и к искомому центру.

Основные методы археоастрономических исследований в процессе раскопок памятников остаются, разумеется с учетом всех особенностей исследуемых объектов. Но в процессе и по окончанию раскопок желательно для полноты получаемой информации обратить внимание также и на следующие факты: 

1 Каково соотношение с искомым центром (местом наблюдения) не только основных, но и соподчиненных объектов (входов, очагов, ям и т. п. в жилищах; места нахождения могильных ям и их осевых линий, погребенных и сопровождающего их инвентаря, жертвенных комплексов рядом и т. д.). 

2 Имеется ли какая-либо связь осевой линии памятника, выявленной с поверхности и в результате раскопок с искомым его центром и другими важными объектами. Если предполагаемый центр окажется на осевой линии, то эта точка и может оказаться узловой на исследованном памятнике. В таком случае именно из этой точки следует с целью уточнения вновь провести полностью или частично все рекомендованные выше наблюдения и измерения. 

3 Весьма важно в число исследуемых вопросов в этом направлении включить и проблемы символики всех возможных в этом отношении артефактов на предмет их связи с солнечными и лунными циклами. 

4 Очень важно обратить внимание на пространственную связь как памятника в целом, так и основных его объектов с «внешним» миром – с другими памятниками данного культурного круга, их астрономическими ориентирами и ландшафтными особенностями.

4 Особенности видимого движения астрономических объектов на небе 

4.1 Солнце, особые точки горизонта, связанные с ним 

Смены времен года влияют значительно на повседневную жизнь людей, и их предсказание было важным делом с давних времен. Последовательность сезонов и их приблизительная длительность могли сохраняться достаточно хорошо в памяти поколений, но трудной проблемой было уверенное определение начального пункта отсчета внутри года. 

Природа не располагает простым и очевидным явлением, которое точно повторяется каждый год. Было нужно накопление долгого опыта наблюдений, чтобы встретить подходящее явление в области астрономии.

Возможно, что первые попытки установить пункт отсчета были из области метеорологии, например, лесные охотники северо-востока Америки начинали Новый год с первым осенним выпадением снега. Ясно, что это явление не гарантирует точного счета года и точного предсказания смены его сезонов. 

Гораздо лучший метод – наблюдения Солнца. Можно видеть, как меняются точки его восхода на горизонте изо дня в день. Они смещаются, к примеру, на север, достигают какого-то определенного положения и с этого дня смещаются в противоположном направлении. Через полгода они достигают крайнего южного положения и вся последовательность повторяется сначала. Явления поворота точек восхода совпадают с важными астрономическими феноменами, солнцестояниями. Одно из них может быть выбрано как начальный пункт для счета дней. (Ясно, что летнее удобнее, хотя бы по метеоусловиям). Хотя с солнцестояниями не совпадают резкие метеорологические изменения, тем не менее систематические наблюдения позволяют сделать важные выводы: 

1 Для данного места точки восходов (заходов) Солнца в дни солнцестояний занимают фиксированное положение на горизонте. 

2 Длительность дня возрастает к летнему солнцестоянию (июнь в северном полушарии), достигает максимума в день солнцестояния, потом начинает уменьшаться. Это заключение все же не так простое, как может показаться, ведь изменения продолжительности дня вблизи солнцестояний очень медленные. 

3 Солнцестояния занимают фиксированные положения по отношению к смене времен года. 

4 Интервал времени между двумя одинаковыми солнцестояниями постоянен. Вполне естественно выбрать солнцестояние как точку отсчета и считать дни (или лунные месяцы) с этой даты вплоть до повторения события в следующем году. В соответствии с таким счетом можно планировать события повседневной жизни (перемены мест обитания для кочевников, сельскохозяйственные работы для земледельцев и т. п.). 

Можно предположить, что направления на точки восхода (захода) Солнца в дни солнцестояний были первыми точными направлениями, которые получил древний человек. Конечно, он и ранее различал западную и восточную половину горизонта, но вряд ли мог определить направления на восток и на запад, как на средние точки этих половин, с точностью лучше, чем несколько градусов, да и необходимости такой у него, по-видимому, и не возникало. Знал он и направления на юг, как на место, над которым высота Солнца максимальна, и на север, как на неподвижную точку среди звезд, но, по-видимому, с такой же невысокой точностью. Точными все четыре направления стали, когда появился гномон. 

Направления на точки восхода (захода) Солнца в определенные дни года и на страны света отмечены на многих археоастрономических памятниках (Стоунхендж, Савин). Однако, не следует утверждать, что на них отмечены направления на точки восходов Солнца в дни солнцестояний и равноденствий. Первое обычно верно, второе сомнительно. Нельзя ожидать, что древние могли определить прохождение Солнца через точки равноденствий на небе и вообще знать, что это такое. В день равноденствий Солнце переходит из одного полушария в другое. Т. е., если за день до равноденствия Солнце в полдень стоит в зените над одной из точек вблизи экватора в северном полушарии, то в следующий полдень оно окажется над точкой южного полушария. Но зафиксировать это явление без продвинутых астрономических знаний и без инструментов невозможно. В эти сутки день не равен ночи, а Солнце не восходит строго на востоке. Исключение – тропические районы земного шара на широтах от 30° и меньше. На широте в 30° Солнце в день равноденствия восходит (заходит) всего в 0.5° от точки востока (запада). 

Обычно на памятниках отмечены направления на восток-запад. Эти точки, возможно, представляли интерес для древних именно потому, что здесь Солнце оказывалось на горизонте в дни, расположенные примерно посередине между солнцестояниями. Если точными измерениями не подтверждено, что на археологическом памятнике действительно отмечены направления на точки восхода или захода Солнца точно в день средний между двумя солнцестояниями, или в день равноденствия, то лучше говорить, что на памятнике отмечены направления на восток и запад. 

Эти уточнения имеют существенное значение лишь при исследовании древних обсерваторий или памятников с хорошо сохранившейся архитектурой. Для подавляющего большинства археологических памятников точность оценки направлений в 1-2° , внутри которых направления на восток-запад и на восходы-заходы в дни равноденствий совпадают, вполне достаточна; здесь их строителям важно было знать, в каком направлении смотреть, чтобы ориентироваться в различных жизненных ситуациях и при совершении ритуально-обрядовых действий. 

4.2 Луна, особые точки горизонта, связанные с ней 

Точки восходов (заходов) Луны, как и Солнца, меняют свое положение на горизонте. Как и у Солнца, они достигают крайних положений на севере или на юге, а затем начинают смещаться в противоположную сторону. Но повторение крайнего положения происходит не через год, а через гораздо более короткий интервал 27,322 дня – лунный сидерический месяц. Он совпадает с периодом обращения Луны вокруг Земли. И второе различие – точки поворота не сохраняют фиксированного положения на горизонте, а меняются от одного сидерического месяца к другому. 

В отличие от Солнца, в восходах и заходах Луны заметить систему труднее и, во всяком случае, на это потребуется много времени. Длительные наблюдения за Луной на горизонте позволяют сделать вывод, что точки поворота занимают определенные обособленные сектора горизонта. Южнее (севернее) наружных краев этих секторов Луна не появляется никогда. Если Луна взошла внутри внутреннего края сектора, и это произошло, допустим, к северу от точки восхода, то в свой следующий восход она будет еще дальше к северу. Поворот к югу может произойти только в пределах узкого сектора шириной около 10° (рисунок 2). 

Дальнейшие наблюдения покажут, что если Луна сменила направление смещения точек восхода (захода) на внешней границе этого сектора, то снова она окажется там через 18.6 года (точнее через 6798.4d). Соответственно, через половину этого срока (9.3 года) она будет поворачивать у внутренних границ секторов. Таким образом в течение сидерического месяца Луна всходит в пределах широкого сектора с точкой восхода в его центре, и этот сектор имеет разную ширину в разные периоды, занимая наибольшую ширину через интервал в 18.6 года. Этот цикл, на первый взгляд, не связан ни со временем года, ни с фазой Луны, она может всходить (заходить) в любой фазе. Все же длительные наблюдения могут помочь заметить некоторые соответствия. Так, если день полнолуния совпадает с днем зимнего (летнего) солнцестояния, то он будет также днем поворота восходов Луны: в этот день полная Луна взойдет в своем крайнем северном (южном) положении, соответствующем данной фазе лунного цикла в 18.6 лет. В годы высокой или низкой Луны затмения происходят в сизигиях, близких по времени к дням равноденствий. В промежуточные годы (отстоят на 4,65 года от периодов высокой и низкой Луны) затмения происходят близко по времени от солнцестояний. Впрочем, это мы знаем и понимаем теперь, а знали ли об этом древние? 

Итак, на горизонте имеются 8 особых точек, связанных с Луной – границы четырех секторов поворота восхода (захода) Луны. Вряд ли они кому-нибудь известны, кроме астрономов-профессионалов. Но археоастрономические обсерватории показывают, что они были известны древним людям. (Впрочем, вероятнее что и тогда были известны только древним астрономам, по совместительству жрецам). 

В отличие от солнечных, отметки лунных направлений на горизонте не могут быть использованы для календарных целей. Их существование может быть объяснено религиозными мотивами: в древности астрономические наблюдения были религиозными церемониями, особой формой служения богам.

4.3 Звезды, особые точки неба, связанные с ними

Надо полагать, что наблюдения звездного неба велись человеком еще в глубокой древности, просто из врожденного желания познавать окружающий мир. Но такие наблюдения со временем приобрели конкретную практическую пользу, особенно для земледельцев. Они давали возможность получить календарные метки внутри солнечного года. 

В течение ночи одни звезды заходят, другие восходят, и к утру оказывается, что наблюдатель смог увидеть почти все звезды неба, кроме звезд, расположенных в узком поясе неба, на центральном меридиане которого находится Солнце. Солнце смещается среди звезд, поэтому в течение года одни звезды входят в этот пояс невидимости, другие выходят из нее. Явление, когда после примерно двухмесячного перерыва опять можно различить звезду на ярком небе зари, восходящую немного раньше Солнца, называется гелиакическим восходом звезды. В первом приближении оно занимает фиксированное положение внутри солнечного года, и потому может служить указателем годовых природных явлений. В частности, земледельцы могли заметить, что гелиакические восходы определенных звезд совпадают со сроками высевов, созреваний, сборов урожая растений. Поскольку ярких звезд на небе достаточно (около 50), то почти к каждому этапу работ можно было подобрать какую-либо звезду (или созвездие). Кроме гелиакического восхода, можно использовать и так называемый акронический восход, когда звезда восходит сразу после захода Солнца и видна всю ночь. Отметим, что знание такого рода совпадений было особо важным для земледельцев при пользовании лунно-солнечным календарем или еще недостаточно совершенным солнечным. Примеров подобного рода много в поэме древнегреческого поэта Гесиода «Труды и дни». 

Можно ожидать, что на археологических памятниках должны существовать отмеченные направления, указывающие на звезды. Но здесь имеются две трудности. 

В отличие от Солнца и Луны, точки восходов (заходов) звезд на горизонте не изменяются внутри года. Проблема в том, что звезды на горизонте просто не видны вследствие сильного атмосферного поглощения. Даже самые яркие звезды можно различить, когда они поднимутся на высоту 6–8° (угол затухания), и эта величина сильно зависит от метеоусловий в ночь наблюдений. Поэтому, если направления на восходы звезд все же отмечены, то большой точности в них ожидать не приходится. 

Далее, точки восходов и заходов звезд меняются с периодом около 26000 лет вследствие астрономического явления, называемого прецессией. Изменение различно для разных звезд в разное время внутри этого периода, к тому же зависит от широты места, и может достигать 2° за столетие. Поэтому при длительном использовании отмеченное направление становится непригодным и нужно размечать новое. И все равно со временем использование определенной звезды, как отметки времени, станет невозможным, так как явление ее гелиакического восхода медленно смещается внутри года и перестает быть показателем этапа земледельческих работ. 

Помимо двух точек на горизонте, связанных с определенной звездой (точки ее восхода и захода), на небе существует еще одна особая точка, связанная со звездой – точка ее верхней кульминации. Это точка, расположенная на линии север-юг, где звезда при суточном вращении неба достигает наибольшей высоты над горизонтом. 

Археологические памятники, где отмечены направления на звезды (восходы и кульминации), существуют. Они особо интересны для археологии, так как позволяют определить эпоху строительства памятника. 

Направления на кульминации некоторых звезд зафиксированы в архитектурных особенностях пирамиды Хеопса в Египте, что дало время ее строительства – 2450 г. до н. э. (Юревич, 1998). Направления на восходы звезд встречены в некоторых архитектурных памятниках Америки (Юревич, 1996) и пока неизвестны в Старом Свете. 

5 Астрономические методы определения точных направлений

Теперь обратимся к кругу вопросов, связанных с астрономическим методами определения и измерения солнечных и лунных направлений на археологических памятниках. Особо подчеркнем, что это относится лишь к памятникам с хорошо сохранившейся архитектурой или достаточно полно и точно исследованных раскопками. 

5.1 Солнце 

Как показывает опыт изучения археологических памятников, направления на страны света, а также крайние южное (зимнее солнцестояние) и северное (летнее солнцестояние) положения Солнца могут быть отмечены на памятниках, обычно ориентирами (метками) на горизонте. При этом как-то должен был быть отмечен и пункт наблюдений (место наблюдателя) внутри памятника. 

Известны случаи, когда был отмечен пункт наблюдения, существовал ближний визир (метка внутри памятника или вблизи его, показывающая направление луча зрения) и дальний визир – ориентир на горизонте (обычно естественная особенность рельефа, но могут быть и искусственные знаки), отмечающий место астрономического явления (восхода или захода в определенные дни года). Такого рода памятники во множестве открыты и исследованы в Британии (Вуд, 1981). Поэтому, прежде чем начинать детальные исследования (раскопки) археологического памятника, следует установить теодолит примерно в его предполагаемом центре и проверить горизонт: нет ли каких-либо особенностей в направлениях, связанных с Солнцем и Луной. 

Но далекого ориентира может и не оказаться. В этом случае имеются только две метки: место наблюдателя и визир; расстояние между ними все же не должно быть очень малым. В случае, если на памятнике много выделяющихся точек, бывает трудно найти искомые. Здесь облегчит ситуацию хороший план памятника с отметкой ориентации по странам света. При этом отметка ориентации на плане должна быть именно на астрономический (географический) север. Если при составлении плана пользовались только компасом, то направление на север следует исправить за магнитное склонение. Оно указывается на полях топографической карты, но следует учитывать, что оно меняется со временем. 

На план следует наложить палетку с нарисованными солнечными (и лунными) направлениями, рассчитанными для географической широты памятника и (если это известно) для эпохи его строительства. (Приложение 1, таблицы 1, 2, 3). 

Крайне желательно иметь профиль горизонта, или хотя бы измерения высот горизонта в астрономических направлениях. (Если этого нет, придется считать высоту горизонта нулевой). 

Расчет азимутов астрономических направлений

Здесь: А – азимут, условимся отсчитывать его от севера к востоку (геодезический азимут), δ – склонение светила (угловое расстояние его от небесного экватора), h – высота светила над горизонтом, ϕ – широта (см. словарь астрономических терминов в конце статьи, приложение 2). Склонение Солнца в дни солнцестояний равно углу наклона эклиптики (круг видимого перемещения Солнца среди звезд в течение года) к небесному экватору. В настоящее время этот угол ε = 23.44° . В древности он был немного побольше: в 3000 г. до н. э. – 24.03° , в 2500 – 23.98° , в 2000 – 23.93° , в 1500 – 23.87° , в 1000 г. – 23.81° (таблица 1).

(В день зимнего солнцестояния склонение Солнца отрицательно, равно – ε ).

В некоторых случаях при исследовании древних обсерваторий, где направления отмечены с особо высокой точностью, можно определить угол ε на момент строительства обсерватории, а тем и самым и дату строительства (метод Локьера) (см., например, Вуд, 1981, с. 119, 147). Угол ε меняется мало, с 1000 г. до н. э. – на 0.37° , при этом азимут восхода Солнца в день солнцестояния на широте 56° изменился на 0.9° – величина заметная. 

На высоту h, помимо видимой высоты горизонта, влияют несколько факторов. Прежде всего – рефракция, приподнимающая светила над горизонтом. Это приводит к тому, что Солнце уже видно на горизонте, когда на самом деле высота его, как небесного тела, еще отрицательна. Рефракция r равна 0.7° при видимой высоте горизонта –0.5°, 0.6° на математическом горизонте (h = 0), 0.4° при h = 1o и 0.3° при h = 2° . Когда видимый горизонт очень удален, нужно учитывать кривизну земной поверхности, для чего вычитать 0.0045° на каждый км расстояния. Влияет также параллакс, в данном случае означающий, что координаты светил (склонение) даются по отношению к центру Земли, а мы наблюдаем с ее поверхности. Он действует обратно рефракции, т. е. опускает светило под горизонт. Но параллакс существенен только для близких к Земле объектов, в нашем случае это Луна. Ее параллакс меняется с изменением расстояния до Луны, примем среднее значение 0.95° . 

Существенно, что считать восходом и заходом: касание горизонта верхним или нижним краем солнечного (лунного) диска, или пересечение диска пополам. Для Солнца более-менее определенно, опыт уже изученных археоастрономических памятников показал, что обычно отмечены точки касания горизонта верхним краем Солнца. Это понятно, ведь Солнце очень яркий объект, и появление (исчезновение) его верхнего края зафиксировать легче, чем момент его полного выхода над горизонтом. Точки, отмечающие это последнее явление, отмечены в тех памятниках, где ритуальный смысл явно преобладает над астрономическим значением памятника (Стоунхендж III). 

Для Луны тоже чаще преобладают метки, указывающие на ее верхний край, но не столь очевидно. Поэтому лучше при исследовании памятника на предмет поиска в нем отмеченных лунных направлений, для начала сделать расчеты для центра лунного диска. Потом, в случае необходимости, можно будет внести исправления.

Если рассчитывать азимуты нахождения на горизонте верхнего края диска, нужно в значение высоты h внести поправку на величину видимого радиуса светила. И для Солнца и для Луны можно принять радиус, равным 0.25° . 

Тогда для Солнца получим, что в момент восхода (захода) его истинная высота равна 0 – 0,25 – 0,6 = -0.85° (верхний край). Для Луны: 0 – 0.6 + 0.95 = + 0.35° (центр диска) (рисунок 1)

На некоторых древних обсерваториях отмечены промежуточные направления, свидетельствующие об использовании восьмимесячного или даже 16-месячного солнечного календаря. Здесь могут быть разные варианты, в зависимости от того, какие и сколько опорных точек в нем используется. Например, возможна отметка направлений на точки восхода в средние даты между солнцестояниями, а потом каждая часть делится еще раз пополам. В тропической зоне земного шара встречаются отметки на точку восхода (захода) Солнца в день его прохождения через зенит. 

Если на памятнике обнаружены отмеченные направления на непонятные азимуты, то лучше применить обратную формулу: 

Sin δ = сos A сos ϕ cos h + sin ϕ sin h 

Если склонения окажутся близкими к 0.8° и ± 16.5° , то можно предположить, что мы действительно обнаружили следы использования восьмимесячного солнечного календаря. Это нужно проверить по таблицам Солнца. Такие свидетельства имеются в «курганах с усами» в Казахстане. Там найдены направления, соответствующие восходам и заходам Солнца при склонениях ± 16,5° (Бекбасаров, 1996. с. 12–14; 1997, с. 11–13). 

Следует иметь в виду, что в день, средний между равноденствием и солнцестоянием, Солнце всходит (заходит) отнюдь не в середине между точками его восхода (захода) в эти дни. Пример расчета азимутов при делении года на 8 равных частей с началом в день летнего солнцестояния дан в таблице 3 приложения 1. 

Все сказанное до сих пор относится к древним «обсерваториям», где люди сознательно ставили целью отметить возможно точнее астрономические направления. Иногда астрономическая ориентация, не такая точная, возникает из других соображений. Наиболее известный пример – ориентация христианских церквей по восходу Солнца в день закладки храма. В этом случае можно установить дату закладки по таблицам Солнца. 

Преобладающую ориентацию, обычно по направлениям восток-запад, имеют многие древние захоронения, но отклонения от точных направлений могут быть значительными.

5.2 Луна

Плоскость лунной орбиты наклонена к эклиптике на угол i = 5.14° . Точки пересечения орбиты с эклиптикой (в проекции на небесную сферу) – узлы лунной орбиты – не остаются фиксированными, а смещаются вдоль эклиптики, описывая полный круг за 18.6 года. Склонение Луны меняется в течение сидерического месяца между двумя крайними значениями. 

Когда восходящий узел лунной орбиты (тот, где Луна переходит из южной части неба в северную) совпадает с точкой весеннего равноденствия, склонение Луны может достигнуть значения +ε=δ± i (высокая Луна). Это случается раз в 18.6 года. На середине этого интервала склонение Луны в течение сидерического месяца колеблется в пределах −ε=δ± i (низкая Луна). Термины «высокая и низкая» Луна здесь означают, что полная Луна в зимнее время может занимать более высокое либо менее высокое положение над горизонтом в момент кульминации. 

Существует еще один период изменений склонения Луны в 173.3 дня с амплитудой 0.15° . Иногда его максимум может совпасть с периодом высокой Луны, и тогда склонение Луны будет максимальным. Изучение древних лунных обсерваторий Британии показало, что их строители знали об этом максимуме (Вуд, 1981, с. 137). Они достигали столь высокой точности, применяя очень длинные, до десятков км, расстояния до дальних визиров. Такая точность позволяет нам по измеренным направлениям определить дату строительства обсерваторий. 

Не будем использовать этот период в наших дальнейших вычислениях и ограничимся усредненными крайними значениями склонения Луны ± 28.6° и ± 18.3° (в настоящее время). 

5.3 Таблицы восходов и заходов Луны и Солнца в особых точках горизонта 

В качестве примера приведем таблицу азимутов восходов и заходов Солнца (верхний край) и Луны (центр диска) в наше время ( ε = 23.44° ) для широты 56° (таблицы 2, 3). Следует иметь в виду, что момент восхода (захода) не обязательно совпадает с астрономическим феноменом солнцестояния и/или равноденствия, который может произойти на несколько часов (до 12) раньше или позже. Возможной ошибкой в долях градуса можно пренебречь (рисунки 2 и 3).

Следует обратить внимание на две вещи. 

1 Восход (заход) светила зимой не симметричен центрально заходу (восходу) его летом. Точки с азимутами 42.8 и 226.4 не лежат на одной прямой, проходящей через наблюдателя. Разница для Солнца на широте 56° – 3.6° . У Луны разница меньше, так как здесь азимуты вычислены для центра диска. 

2 Солнце всходит на востоке и заходит на западе не в дни равноденствий, когда δ = 0, а при δ= — 0,7° . Это примерно на два дня раньше весеннего, и на столько же позже осеннего равноденствия.

Пояснения: Солнце может всходить только в пределах дуги горизонта с азимутами 42.8° – 133.6° , а заходить в 226.4° – 317.2° на этой широте. 

В своих крайних положениях Солнце восходит и заходит в дни солнцестояний (южные – зимой, северные – летом).

Пояснения: «низкая Луна» восходит в пределах 56.4° – 124.8°, «высокая Луна» → 32.1° – 149.9°. 

Заходы, соответственно: 235.2° – 303.6° и 210.1° – 327.9°. 

5.4 Подсчет вероятности 

Если на памятнике обнаружено много выделенных точек разного рода, и мы нашли в нем несколько астрономических направлений, резонно спросить, не является ли это случайностью. Две точки могли случайно оказаться на одной линии, азимут которой совпал с одним из астрономических. Грубую оценку достоверности наших заключений можно сделать так. Допустим, что при наблюдениях из одной точки где-то около центра памятника мы во всех 8 солнечных направлениях имеем какие-то метки (ямы от столбов, камни и т. п.). А всего из этой точки видно намного больше аналогичных меток, допустим 70 (Савин). Если метка находится на 1° в сторону от астрономического направления, будем считать, что она уже является указателем направления. Таким образом, 140° (70 х 2°) горизонта занято метками. Вероятность, что хотя бы одно из наших астрономических направлений попадет в эту часть горизонта 140 : 360 = 0,4. Всех астрономических направлений у нас 8 (4 точки восходов и заходов в дни солнцестояний и 4 направления на страны света). Следовательно, можно ожидать, что, по крайней мере, три метки (3,2) укажут на три из восьми астрономических направлений. А у нас метки есть во всех астрономических направлениях, т. е. в 2,5 раза больше. Это значит, что вероятность случайного попадания очень мала. Если к тому же эти метки чем-то выделяются среди других (превосходство в размерах, однородность), то мы имеем достаточные основания считать, что строители памятника отметили на нем астрономические направления.