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古希腊人的四项天文发现

作者: 探索奥秘 发布时间: 2021年11月29日 11:28:45

伽利略航天器看到的地球和月球(图片来自 NASA)

这篇文章最早发布在《对话》杂志上( The Conversation).该出版物为 Space.com网站的 Expert Voices: Op-Ed & Insights专栏提供了文章.

伯明翰大学空间科学博士后研究员Gareth Dorrian和诺丁汉特伦特大学物理学讲师Ian Whittaker

希罗多德Herodotus所著的《历史》(公元前484年至公元前425年)为我们了解公元前五世纪的古希腊人眼中的世界提供了一个绝佳的窗口。显然,他们所不知道的事物与他们已了解到事物一样有趣。这也为他们接下来几个世纪来在认知方面的长足进步设定了可对比的基线——但这也仅限于那些肉眼可见的东西。

希罗多德声称非洲几乎被海洋所包围。但他是如何知道这一点的?他讲述了腓尼基水手的故事,他们受埃及国王尼科二世的派遣(约公元前600年),从红海开始,以顺时针的方式环绕非洲大陆航行。这个故事如果是真的,那便是最早的非洲环游记录,在这个故事中同时也包含了对古代世界天文知识的有趣见解。

这次航行花了几年时间。在绕过非洲南端后,水手们沿着西行的航线航行,他们观察到太阳在他们的右手边且高于北方的地平线。这种观察在当时根本没有意义,因为他们还不知道地球是球形的,甚至还有一个南半球。

1. 行星围绕着太阳运行

几个世纪后,他们对天文的认识已经有了显著的进步。萨摩斯的阿里斯塔克 Aristarchus(公元前310年至公元前230年)认为,太阳是宇宙的 "中心之火",他将当时所有已知的行星按照正确的距离和顺序排列在太阳周围。这是已知最早的太阳系日心理论。

遗憾的是,他提出这一论点的原文已经湮没在历史中,所以我们无法确切得知他是如何计算出来的。亚里斯塔克斯知道太阳比地球或月球大得多,这可能支持他推测出太阳应该在太阳系中处于中心位置。

尽管如此,这仍然是一个令人震惊的发现,特别是当你考虑到,直到16世纪它才被尼古拉-哥白尼重新发现,哥白尼甚至在自己的结论中承认阿里斯塔克。

月球的大小

实际上,在阿里斯塔克遗存的一本书中提到了有关太阳和月亮的大小以及他们的距离。在这本杰出的著作中,阿里斯塔克列出了已知最早的对太阳和月亮的相对大小和距离的尝试性计算。

长期以来,人们观察到太阳和月亮在天空中似乎具有相同的大小,但太阳比较远。这一点是他们从日食中意识到的,日食是由月球在离地球一定距离的地方从太阳前面经过引起的。

此外,阿里斯塔克还推断太阳、地球和月球将在月球处于第一或第三季期间,三者形成一个直角三角形。

由于毕达哥拉斯早在几个世纪前就确定了三角形边长的关系,阿里斯塔克利用这个三角形估计到太阳的距离是到月球距离的18到20倍。他还根据对月食的仔细计时,估计月球的大小约为地球的三分之一。

一张10世纪阿里斯塔克的图的复制品,显示了他在计算中使用的一些几何图形。(图片来源:维基百科,CC BY-SA)

在当时缺乏精确的望远镜的条件下,他估计的与太阳的距离过低(实际比例为390),,但地球与月球的大小比例值却出奇地准确(月球的直径是地球的0.27倍)。

今天,我们通过各种手段准确地知道了月球的大小和距离,包括精确的望远镜、雷达观测和阿波罗宇航员留在月球表面的激光反射器。

3. 地球的周长

埃拉托色尼Eratosthenes(公元前276年至公元前195年)是亚历山大大图书馆的首席图书管理员,也是一位敏锐的实验家。已知最早地计算地球周长是他众多成就的其中之一。毕达哥拉斯一般被认为是最早的球形地球的支持者,尽管还不知道其大小。埃拉托色尼计算的方法著名而又简单,夏至日正午时分在不同维度的地区,向地面垂直插入杆子,测量其投下影子的不同长度从而进行计算。

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