Описанная выше систематическая ошибка вполне аналогична ошибке, которую совершает стрелок в тире, пользуясь «непристрелянным» ружьем: даже при точном прицеле из-за неотрегулированности «мушки» будет поражаться не центр мишени, а какая-то иная точка. В реальной ситуации на ошибку из-за непристрелянности налагается еще и индивидуальная ошибка стрелка. В нашем случае, к истинной широте звезды добавляются как систематическая, так и индивидуальная случайная ошибка (условно назовем ее ошибкой измерения), в определении широты звезды. Естественно предположить, что среднее значение последней ошибки (по большой совокупности звезд) равно 0.
В этих условиях можно, анализируя координаты всех 864 звезд «очищенного» каталога, и пользуясь стандартными методами математической статистики, найти эту систематическую ошибку (как функцию времени). Оказалось, что она изображается графиком, на основании которого можно сделать вывод, что автор Альмагеста действительно ошибся в определении угла между эклиптикой и экватором. Конечно, мы нашли не точные величины угловой ошибки, а так называемый «доверительный интервал», в котором значение истинной ошибки лежит с высокой вероятностью (в нашей работе — 99,5 %).
Зададимся теперь вопросом, а зачем собственно потребовалось определять эту ошибку? Дело в том, что зная систематическую ошибку, теперь можно ее устранить (скомпенсировать). То есть, вместо искаженных широт, записанных составителем в каталог Альмагеста, теперь можно рассмотреть более правильные значения, которые отличаются от истинных широт лишь на неизвестную нам величину индивидуальной ошибки и представляют собой «рафинированные» результаты измерений, которые составитель записал бы в каталог, если бы определил положение эклиптики абсолютно точно. Таким образом, математическая статистика позволила на этом этапе отделить «зерна от плевел» и выяснить, какова была систематическая ошибка и чему равнялись собственно ошибки измерения. Заодно удалось проверить и претензии составителя каталога на заявленную им точность. Оказалось, что найденное нами среднеквадратичное значение индивидуальных ошибок, характеризующее точность измерений, подтверждает претензии составителя каталога на точность в 10′. Мы имеем в виду следующее.
Для уточнения полученного результата, мы проанализировали по отдельности разные участки небосвода Альмагеста, и в результате удалось разбить его на «однородные области». Сразу скажем, что результат оказался неодинаков для разных областей на небосводе, а их на звездном небе Альмагеста обнаружено семь. Эти области различаются по точности, с которыми были измерены широты. Причем оказалось, что положение звезд, входящих в каждую из областей, «в среднем» было измерено примерно с одинаковой ошибкой.
Область А оказалась не только самой большой, но и «наиболее точной» из всех остальных. Для большей части ее звезд после компенсации (вычитания) систематической ошибки широтная невязка (т. е. точность измерения широт) стала меньше 10′. В то время как до компенсации систематической ошибки подобную точность имели лишь 30 % звезд. Становится понятным, почему в Альмагесте была выбрана цена деления в 10′: наблюдая основную массу звезд с такой погрешностью, автор вправе был взять эту величину в качестве отправной в масштабной шкале.
По-видимому, автор каталога придавал области А особое значение. Она явно очерчена именными звездами Альмагеста, которых 12. Именные звезды — это те, которые снабжены названиями в каталоге Альмагеста.
Чтобы области легче было сравнивать, разобьем их на пары: А и В, Зодиак А и Зодиак В, С и D. Оказалось, что у каждой пары в области, в области, расположенной справа, измерения выполнены точнее, чем в той, что лежит слева. Можно говорить о «хорошей» в данной паре области, и о «плохой». Млечный Путь оказывается при этом «средней» областью, но более близкой к «плохой». Мы видим, что он делит звездное небо на две неравные части: одну «хорошую», другую «плохую». Причем «хорошая» существенно больше «плохой». Можно по-разному объяснять этот факт. И хотя наши выводы совершенно не зависят от того, каким будет объяснение, предложим свою гипотезу. Вероятно, звезды справа от Млечного Пути измерены точнее потому, что наблюдались весной и летом, когда условия благоприятствуют наблюдениям. В то время как области слева, по-видимому, исследовались осенью и зимой. Дело в том, что «хорошая» область лучше «видна» как раз весной и летом, а ее антипод — наоборот, зимой и осенью.
Итак, статистический анализ позволяет сделать вывод, что в Альмагесте наиболее точно измерены звезды из совокупности Зодиак А. Это и неудивительно, ведь звездам Зодиака всегда уделялось особое внимание. Кроме того, именно в этой области и в непосредственной близости от нее находятся семь (из 12) именных звезд (т. е. звезд, имеющих в каталоге имена собственные, чем подчеркивалась их особая важность для составителя).
Для того чтобы определить дату составления каталога, следует воспользоваться эффектом (неизвестным древним астрономам) движения звезд по небесной сфере и изменением вследствие этого геометрии их конфигурации со временем.
Базируясь на том обстоятельстве, что нами была подтверждена заявленная точность составителя каталога (по крайней мере, для большинства звезд), резонно выдвинуть гипотезу, что в момент наблюдения индивидуальные ошибки измерений координат наиболее важных звезд не превышали заявленной точности в 10′. Для датировки каталога нужна информация о том, какие звезды измерены составителем каталога наиболее тщательно. Естественно было предположить, что в их число входят 12 именных звезд Альмагеста. Это яркие звезды, образующие на небе хорошо заметный базис. Однако и к ним нельзя относиться одинаково. Например, Канопус — слишком «южная» звезда, подверженная сильным рефракционным искажениям, и ее широта в Альмагесте приведена с ошибкой более 1 градуса. У звезды Превиндемиатрикс вообще во всех известных списках и ранних изданиях Альмагеста координаты имеют погрешность несколько градусов. Аквила и Сириус тоже выпадают из рассмотрения, поскольку принадлежат тем областям неба, где широтные ошибки даже после компенсации систематической ошибки слишком велики (около 20).
Остаются восемь звезд: Арктур, Спика, Капелла, Вега, Антарес, Аселли, Процион (хотя формально он и лежит за внешней границей Зодиака А, в южной области С), Регул. Вычисления показали, что после компенсации систематической ошибки, широтная невязка для всех этих звезд одновременно становится меньше 10′ (т. е. меньше заявленной автором точности каталога) между 600 г. н. э. и 1300 г. н. э. Так появляется интервал возможных датировок звездного каталога Альмагеста: 600-1300 гг. н. э.
Теперь, кстати, когда интервал возможных датировок известен, можно найти конкретную величину систематической погрешности в каталоге Альмагеста. Выясняется, что автор ошибся примерно на 20 минут в определении плоскости эклиптики.
Поскольку предыдущие рассуждения основывались на статистике, есть очень малая вероятность того, что полученные выводы могут оказаться недостоверными. Зададим вопрос: существуют ли другие способы, позволяющие совместить истинные (рассчитанные на компьютере для последовательных эпох к прошлом) координаты именных звезд с теми, что дает Альмагест, с такой же 10-минутной широтной невязкой. Среди именных звезд есть быстро перемещающиеся, так что их конфигурация довольно переменчива. Если окажется, что для какого-то года поставленная задача решается, то этот год (годы) должен рассматриваться как возможная дата составления каталога. Ясно, что этот новый способ датировки может только расширить уже найденный нами выше интервал времени (поскольку в эпоху 600-1300 гг. н. э. требуемое совмещение уже имеется). Но если статистический анализ правильно определил систематическую ошибку каталога, то датировка каталога измениться не должна.
Итак, существует ли какой-нибудь поворот небесной сферы, при котором для заданного момента времени смещенные положения широт всех выделенных 8 именных звезд оказываются на расстоянии менее 10′ от записанных в каталоге значений? Ясно, что в качестве претендентов на датировку могут выступать лишь такие моменты времени, для которых указанные повороты существуют. Результаты проведенных расчетов показывают, что ни ранее 600 г. н. э., ни позднее 1300 г. н. э. не существует никаких поворотов небесной сферы, приводящих к широтной невязке 10′ для всех именных звезд одновременно. Заметим, что эти границы далеко отстоят от скалигеровских эпох Птолемея и, тем более, Гиппарха.
