Не удовлетворенный коранической картиной мира, Мухаммед обратился к Библии, но и здесь с самого начала обнаружил неувязку. Ведь Библия утверждала, что бог сотворил Солнце лишь на третий день, но как в таком случае могли существовать первые два, если неоспоримо доказано, что именно движением Солнца определяется продолжительность дня?

Богооткровенные книги не давали ответа и на многие другие вопросы. Зато уже из первых двух книг птолемеевского «Альмагеста» Мухаммед почерпнул немало полезных сведений о суточном ходе небесной сферы и о движениях Солнца, Луны и планет, понял, от чего зависит длительность дня и время восхода и заката звезд в различных поясах, но самое главное — узнал, что Земля имеет форму шара, пребывающего в неподвижности в центре Вселенной, и что ее окружают концентрические сферы, управляющие движением Луны, Меркурия, Венеры, Солнца, Марса, Юпитера, Сатурна и звезд [7]. Птолемеева система убедительно и логично объясняла различия в видимом движении небесных тел. Звезды, неподвижные относительно друг друга, вращались вместе со сферой, к которой были прикреплены. Что же касается планет, то каждая из них совершала движение по окружности — эпициклу, центр которой, в свою очередь, равномерно перемещался по другой окружности — деференту вокруг Земли. Если планета находилась в дальней от наблюдателя точке своего эпицикла, то угловая скорость ее движения, наблюдаемая с неподвижной Земли, составлялась из движения центра эпицикла по деференту и движения планеты по самому эпициклу. В этом случае наблюдателю с Земли казалось, что планета движется прямо и с наибольшей скоростью. Когда же планета занимала внутри эпицикла ближнее к наблюдателю положение, она перемещалась по кругу в направлении, противоположном движению центра эпицикла по деференту и ее угловая скорость казалась с Земли наименьшей. Если к тому же скорость движения планеты по эпициклу была меньше скорости, с которой центр эпицикла перемещался по деференту, то наблюдатель видел, что планета медленно движется в прямом направлении. В том же случае, когда скорость движения по эпициклу превышала скорость движения центра эпицикла, у наблюдателя складывалось впечатление, что планета перемещается в попятном направлении.

Система Птолемея не только объясняла природу видимых движений Солнца, Луны и планет, но и позволяла предвычислять их положения на небесной сфере. Особенно важное значение имело предсказание солнечных и лунных затмений, которые вызывали суеверный ужас у несведущих людей. Ведь то довольно простое объяснение, что лунные затмения возникают во время прохождения Луны через земную тень, а солнечные — во время прохождения Луны по солнечному диску, вряд ли удовлетворяло тех, кто даже при самом богатом воображении не мог представить себе Землю в виде шара, ибо в этом случае неизбежно пришлось бы предположить наличие антиподов, иначе говоря, людей, ходящих вниз головой.

Эти наивные возражения веселили Мухаммеда, который с детства без особого труда воспринял истины, являвшиеся очевидными еще во времена Птолемея и даже задолго до него — ведь Птолемеев «Альмагест» был, в сущности, основан на трудах великого астронома древности Гиппарха, а многие описываемые в нем методы практической астрономии, такие, как, например, определение географической широты или радиуса Земли, за 250 лет до нашей эры практиковал александрийский ученый Эратосфен.

К шестнадцати годам Мухаммед приобрел настолько солидные познания в математике и астрономии, что Абу Наср позволил ему заняться самостоятельными научными исследованиями, которые на первых порах ограничивались решением сравнительно простых задач, связанных с определением географической широты мест. Задумав измерить полуденную высоту Солнца в дни весеннего и осеннего равноденствия и определить на основе полученных данных широту Кята, Мухаммед ранней весной 990 года принялся за изготовление несложного астрономического инструмента — кольца с алидадой, свободно вращающейся вокруг центра. Диаметр кольца, на которое Мухаммед нанес градуировку, был невелик, и поэтому цена деления на шкале равнялась всего 30 секундам. Зато велико было желание проверить накопленные знания на практике, испытать свои силы, тем более что подготовка к наблюдению кульминации Солнца требовала заблаговременного проведения весьма сложных пересчетов, связанных с необходимостью точно установить моменты равноденствий по астрономическим таблицам, составленным для других местностей.

Взяв за основу таблицы Хабаша Вычислителя из Мерва, Мухаммед определил моменты обоих равноденствий для Хорезма и занялся подготовкой своего инструмента к измерениям задолго до установленного дня. Вкопав в землю деревянный шест, Мухаммед подвесил к нему градуированное кольцо и закрепил его в плоскости небесного меридиана. Затем с помощью отвеса совместил его девяностый градус с линией надира таким образом, чтобы алидада, приведенная в строго горизонтальное положение, указывала на нулевое деление шкалы.

Сама техника измерения была проста. При наведении алидады на небесное светило она показывала на градуированном круге значение, равное его угловой высоте. В этом случае географическая широта места наблюдения определялась по правилу φ = σ ± (90° — h _max) соответственно для 90° — φ + σ ≤ 90° и 90° — φ + σ > 90°, где φ — широта места, σ — склонение и h _max— полуденная высота Солнца в меридиане.

В увлечении Мухаммеда вопросами сферической астрономии, а точнее, ее геодезическим направлением не было ничего удивительного. Ориентация на решение практических задач, свойственная багдадской научной школе, отличала деятельность мусульманских астрономов и в последующие века. В своих наблюдениях они широко использовали методы, разработанные еще Птолемеем. С изучения птолемеевского наследия началось приобщение к астрономической науке и юного Бируни.

Вводя его в проблематику, занимавшую античных астрономов, Ибн Ирак, в частности, рассказал, что родившееся в Древней Греции представление о шарообразности Земли повлекло за собой попытки создать ее уменьшенную копию, или модель. Считалось, что первый земной глобус был построен во II веке до н. э. Кратесом из Пергамы, но, к сожалению, никаких подробностей об этом факте в сочинениях греческих ученых обнаружить не удалось.

Зато считалось достоверно известным, что следующую попытку такого рода предпринял сам Птолемей. К своей «Географии», содержавшей координаты восьми тысяч населенных пунктов, он приложил географические карты, составленные методами стереографической и ортографической проекций перспективы шара на плоскость. Видимо, именно в этой связи ему в голову пришла мысль о земном глобусе — ведь если взять на поверхности шара любую точку с известными координатами, то можно без особого труда установить координаты любого другого пункта, вычислив его удаленность от этой точки и географическую широту.

Идея создания модели земной сферы показалась Мухаммеду весьма заманчивой. Тщательно проштудировав «Географию» Птолемея и дорожники мусульманских географов, он незамедлительно принялся за работу.

«Я упорно трудился над соединением метода Птолемея, изложенного в книге «География», с методами Джайхани, а также с методами других ученых, которым они следуют в «Книгах о путях», — вспоминал впоследствии Бируни. — Я собрал рассеянное, разъясняя неясное и пополняя эту отрасль знаний. Я начал с уточнения расстояний и названий мест и городов, основываясь на слышанном от тех, кто по ним странствовал, и собранном из уст тех, кто их видел. Предварительно я проверил надежность материала и предпринял меры предосторожности путем сопоставления сведений одних лиц со сведениями других».

«Книга путей и государств» выдающегося среднеазиатского ученого Джайхани, в полной мере отражавшая уровень географических представлений той эпохи, оказалась незаменимым подспорьем в той напряженной работе, в которую Мухаммед ушел с головой, забыв об отдыхе и сне. В конце X века имя Джайхани хорошо знали во всех уголках государства Саманидов — не в диковинку было встретить стариков, которые видели его или даже встречались с ним лично. Трудно сказать, чему он был больше обязан своей широкой известностью — многотомному дорожнику, чья занимательность и живость изложения приходились по вкусу каждому, кто принимался его читать, или блестящей, изобиловавшей хитроумными интригами и драматическими поворотами карьере визиря саманидского правителя Нуха II. Возможно, и то и другое способствовало славе Джайхани, который к тому же был человеком доброжелательным и щедрым, особенно в отношении своих ученых собратьев — многие обращались к нему за помощью и, возвращаясь из дальних странствий, делились впечатлениями, которые он тщательно записывал и использовал в своих трудах. Правда, некоторая необычность жанра «Книги путей и государств», где вопросы математической географии переплетались с сообщениями этнографического характера и даже рассказами о всяких небылицах и чудесах, вызывала предубежденность некоторых представителей классической школы географов. Их пренебрежительные суждения о Джайхани не раздражали, а скорей веселили Мухаммеда — ведь даже весьма чтимый им историк Мукаддаси в своем высокомерном отзыве о бухарском визире невольно подчеркнул то, что и было самым существенным достоинством его трудов.