项天|天文小科普：古希腊的四项天文学成就
古希腊四大惊人天文发现
希罗多德（公元前484年~425年）的《历史》为公元前5世纪中叶的希腊人打开了一扇了解世界的绝佳窗口 。 各种未知的新事物强烈地吸引着希腊人 ， 这为他们在接下来几个世纪中仅凭他们所能亲眼观察到的事物在认知方面取得显著进步奠定了基础 。
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希罗多德称 ， 非洲基本上全被海洋包围 。 他是怎么知道的呢？在书中 ， 他讲述了埃及国王尼科二世（约公元前600年）派遣腓尼基水手从红海开始沿顺时针方向绕非洲大陆航行的故事 。 这个故事如果属实 ， 不仅讲述了人类历史上已知最早的环游非洲历程 ， 同时也包含了对古代世界天文学知识的有趣见解 。 这段旅程持续了数年 。 在经过了非洲的最南端之后 ， 水手们继续西行 ， 他们观察到太阳出现在他们的右手边、北地平线上 。 这样的现象在当时无法得到合理的解释 ， 因为他们还不知道地球是球形 ， 也没有南半球的概念 。
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行星绕太阳转动
几个世纪后 ， 人们在天文方面取得了许多进步 。 萨摩斯（Samos）岛的阿利斯塔克（Aristarchus ， 公元前310年至前230年）认为太阳是宇宙“中心的烈火” ， 于是他将所有当时已知的行星按照正确的距离顺序排列在其周围 。 这是已知最早的太阳系日心说 。
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很不幸 ， 记载了他论证过程的原始手稿已经遗失在历史的长河之中 ， 因此我们无法得知他是如何得到这个结论的 。 阿利斯塔克知道太阳比地球和月球都大得多 ， 他可能是由此推测出了太阳应该在太阳系的中心位置 。
无论如何 ， 这个发现令人瞠目 ， 尤其是考虑到这一事实直到16世纪才被尼古拉·哥白尼重新发现 ， 而哥白尼在他本人的著作中也认可了阿利斯塔克发现的重大意义 。
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月球的大小
阿利斯塔克留存至今的其中一本著作探讨了日月的大小及它们之间的距离 。 在这本知名著作中 ， 阿利斯塔克提出了已知最早的、尝试计算太阳和月亮相对大小和距离的方法 。
人们很早就观察到太阳和月亮在天空中看起来大小相同 ， 而太阳更远 。 他们是通过日食认识到这一点的 ， 因为日食发生时 ， 月球总在距地球一定距离处、在太阳前方经过 。
【项天|天文小科普：古希腊的四项天文学成就】
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此外 ， 阿利斯塔克推论 ， 在月相为上或下弦（即月半圆）的瞬间 ， 太阳、地球、月球会形成直角三角形 。 毕达哥拉斯（Pythagoras）在几个世纪前就确定了三角形边长的关联关系 ， 阿利斯塔克利用三角形的有关知识 ， 估计日地距离是到地月距离的18到20倍 。 基于对月食各阶段的精确计时 ， 他还估计月球的大小约为地球的三分之一 。
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一份10世纪的、阿利斯塔克所绘图表的复制品展示了他在运算时用到的一些几何形状 。
尽管由于当时望远镜的精度有限 ， 他估算的日地距离过小（实际的日地距离与日月距离的比值为390） ， 但他估算的日月尺寸之比却难以置信地准确（月亮的直径是地球的0.27倍） 。
如今 ， 我们能通过很多方式获知月球大小和日地距离 ， 包括精密望远镜、雷达观测和阿波罗号航天员们在月表上留下的激光反射器 。
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地球的周长
埃拉托色尼（Eratosthenes ， 公元前276年至195年）是亚历山大大图书馆的首席馆员 ， 也是一位热情洋溢的实验家 。 在他的众多成就中 ， 最著名的是对地球周长的计算 。 毕达哥拉斯通常被认为是球形地球论最早的拥护者 ， 而他所支持的理论显然无关地球大小 。 埃拉托色尼著名而又简单的测量方法是 ， 测量夏至中午在不同纬度上垂直插入地面的杆子投射的阴影的不同长度 。
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阿利斯塔克之前已经阐明 ， 太阳足够遥远 ， 以至于无论太阳光到达地球的何处 ， 它们都实际上是平行的 。 因此 ， 阴影的差异表明了地球表面的弯曲程度 。 埃拉托色尼以此估计地球的周长约为40,000 km ， 这与现代大地测量学得到的结果仅仅相差百分之几 。
后来 ， 另一位叫波希多尼（Posidonius ， 公元前135至51年）的科学家用与埃拉托色尼略有不同的方法得到了基本与之完全一致的结果 。 波希多尼在他一生的大部分时间中都生活在罗德岛上 。 他在此观察到亮星Canopus（俗称老人星 ， 为全天第二亮星）与地平线非常接近 。 然而 ， 在埃及的亚历山大 ， 他注意到Canopus会上升到地平线上方7.5°处 。 已知7.5°是圆的48分之一 ， 于是波希多尼将罗德岛和亚历山大的距离乘以48 ， 就得到了一个也约为40,000km的值 。
第一个天文计算器
世界上现存最古老的机械计算器是安提凯希拉（Antikythera）装置 。 这个惊人的装置是于1900年在安提凯希拉希腊岛附近的一艘古沉船中发现的 。
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如今 ， 随着时间的流逝 ， 该装置已经支离破碎；但是当它完好无损时 ， 它看上去就像是一个盒子 ， 里面装有数十个精加工的青铜齿轮 。 旋转手柄时 ， 齿轮驱动盒子外部的表盘 ， 表盘上能显示月相 ， 月食时机以及当时已知的五个行星（水星 ， 金星 ， 火星 ， 木星和土星）在一年中不同时间的位置 。 该装置甚至能够解释行星逆行——一种行星在天空中运动时形成的错觉 。
我们不知道它的制造者是谁 ， 但它的历史可以追溯到公元前3世纪到1世纪之间 ， 甚至可能是阿基米德的作品 。 在之后的一千年中 ， 再也没有出现过复杂度能与该装置相媲美的齿轮传动技术 。
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可悲的是 ， 这些作品中的绝大部分都被历史遗忘了 ， 我们的科学觉醒延迟了几千年 。 作为一种引入科学测量的方法 ， 埃拉托色尼的方案相对容易执行、且不需要特殊的设备 ， 从而使刚开始对科学感兴趣的人可以通过实践、试验和遵循第一批科学家们的脚步进行理解 。
人们只能推测 ， 如果这项古老的科学能不受阻碍地继续发展 ， 我们的文明现在能达到什么样的程度 。
作者: Gareth Dorrian, Ian Whittaker
FY:张掩护
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