Гиппарх Никейский

Гиппарх Никейский (190 г. до н. э. — 120 г. до н. э.) был древнегреческим математиком, астрономом и географом, которого многие историки считают ученым высочайшего качества и, возможно, величайшим астрономическим гением среди древних греков. Основывая большую часть своего успеха на систематическом использовании халдейских и вавилонских астрономических знаний и методов, многие из его достижений в астрономии оставались широко признанными в течение 17 веков.

Исторический контекст

Примерно во времена Гиппарха аристотелевская космология доминировала в греческой мысли. Эта модель была основана на идее о том, что Земля является центром Вселенной и что круговые движения планет совершенно равномерны. Однако это была жесткая модель, которая не могла объяснить некоторые наблюдения, такие как изменения яркости планет, их ретроградные движения и изменения их скоростей: эти наблюдения явно противоречили аристотелевской модели. Этот разрыв между теорией и наблюдением, однако, не был значительным среди греков до тех пор, пока Александр Македонский не завоевал Восток, и греческая геометрическая астрономия не начала сливаться с вавилонской астрономией, основанной на наблюдениях.

Вавилоняне веками вели точные записи астрономических наблюдений, а также имели арифметические инструменты и систему счисления для записи чисел с шестидесятью в качестве основы, все это было неизвестно грекам: Гиппарх включил эти нововведения в греческую мысль и, основываясь на вавилонской системе счисления, начал делить круги на 360 градусов. Старый математический предрассудок о равномерном круговом движении планет был слишком силен, чтобы его можно было отбросить, но теперь больше внимания уделялось наблюдательным фактам.

Гибкость, которой не хватало аристотелевской модели, была частично преодолена двумя геометрическими инструментами, созданными Аполлонием из Перги около 200 года до нашей эры. Он предложил заменить обычные круги на эксцентричный круги. В эксцентричный круг планеты двигались, как обычно, в равномерном круговом движении вокруг Земли, но наша планета не была центром круга, скорее, смещалась от центра. Таким образом, можно было бы учесть изменения скорости планеты, а также изменения яркости: планеты, казалось бы, двигались быстрее, а также ярче, когда они были ближе к Земле, и медленнее, а также тусклее, когда они находились на дальней стороне своей орбиты. Аполлоний придумал дополнительный инструмент, эпицикл , орбита внутри орбиты (луна вращается вокруг земли, а земля вращается вокруг солнца или, другими словами, луна движется вокруг солнца в эпицикл ). Это устройство могло также учитывать изменения яркости и скорости, но оно также могло учитывать ретроградные движения планет, которые озадачивали большинство греческих астрономов.

Вклад Гиппарха

Сохранилась только одна из его многочисленных работ — комментарий к Фаиномена Евдокса и Арата из Соли. Большинство его идей в астрономии известны нам благодаря работам Клавдия Птолемея Альмагест , массивное астрономическое эссе, завершенное во 2 веке н. э., которое оставалось стандартным справочником для ученых и неоспоримым до эпохи Возрождения. Тот Альмагест в основном основан на расчетах и исследованиях Гиппарха.

Гиппарх создал дисциплину тригонометрии. Он рассчитал продолжительность лунного месяца с ошибкой менее одной секунды и оценил солнечный год с ошибкой в шесть минут. Он также усовершенствовал основные астрономические инструменты своего времени (астролябии и квадранты). Гиппарх предположил, что разницу в долготе между городами можно точно определить, сравнив местное время лунного затмения, наблюдаемое одновременно из двух мест.

Мы обязаны Гиппарху общим отказом от планетной системы, ориентированной на Солнце, предложенной Аристархом Самосским в 3 веке до нашей эры. Гиппарх пришел к выводу, что геоцентрическая модель лучше объясняет наблюдения, чем модель Аристарха. Единственный способ, которым модель, ориентированная на Солнце, могла выдержать математический анализ, состоял в предположении эллиптической орбиты Земли, и это предположение было чем-то, что Гиппарх не хотел принимать, поскольку в то время среди астрономов было установлено, что орбиты планет были круговыми. Вдобавок ко всему, модель Аристарха расширила размер Вселенной намного больше общепринятого размера, что также было трудно принять. С другой стороны, Гиппарх улучшил расчеты Аристарха размеров и расстояний Солнца и Луны: он вычислил расстояние Луны от земли с ошибкой всего в пять процентов.

Для нас заманчиво полагать, что Гиппарх сделал шаг назад в науке, отвергнув гелиоцентрическую модель, однако Гиппарх фактически проверил гелиоцентрическую модель, и его отказ был подкреплен математическими доказательствами в том, что касается его понимания. В конце концов, это не так что человек верит, что определяет его как ученого, это почему : его выводы должны соответствовать тому, что свидетельствуют факты. Мы могли бы обвинить его в том, что он слепо принял идею кругового равномерного движения планет и не был открыт для рассмотрения других возможностей, но, честно говоря, понятие кругового равномерного движения планет было для древнегреческих астрономов столь же сильным, как мы сегодня считаем, что наша планета имеет форму сферы. Каждое общество окружено облаком парадигм, которые, как правило, остаются неизменными на протяжении многих поколений. Даже самым талантливым умам не всегда удается преодолеть этот набор утешительных убеждений.

Именно Гиппарх использовал и усовершенствовал геометрические инструменты, предложенные Аполлонием Пергийским, чтобы устранить большинство противоречий геоцентрической модели. На основе этих устройств он выполнил ряд уточнений в модели, которые позволили обеспечить достаточную точность наблюдений, чтобы она была принята в течение следующих столетий. Эти усовершенствования способствовали прогрессу геоцентрической модели, но так и не достигли полного успеха. Астрономии придется подождать, пока Кеплер (17 век н. э.) не создаст полностью успешную планетарную модель, способную описать движение неба.

Гиппарх усовершенствовал метод Эратосфена для составления карт земной поверхности. Он решил размечать линии полностью вокруг сферы параллельно экватору и через равные промежутки времени. Затем он отметил другие линии под прямым углом к этим, расположенные на равном расстоянии от экватора. В результате получилась регулярная сетка, охватывающая весь земной шар. Он также пронумеровал все эти линии, и, таким образом, можно было определить положение на земле, следуя простому набору координат. Он попытался организовать астрономов Средиземноморья для записи всей информации, которая помогла бы определить местоположение всех важных городов. Однако в течение этого времени уровень политического порядка и сотрудничества, необходимый для выполнения такой задачи, не мог быть достигнут. Гиппарх, однако, установил основную модель картографического освоения планеты человечеством.

Измерение прецессии равноденствия

Если мы встанем в любой точке нашей планеты 21 марта (день весеннего равноденствия в северном полушарии), незадолго до рассвета, и посмотрим прямо на восток, мы увидим созвездие, расположенное на горизонте в том месте, где вскоре взойдет солнце. Это созвездие сегодня — Рыбы, и так было примерно в течение последних двух тысяч лет. В течение следующих двухсот лет это созвездие будет Водолеем. Причиной этого изменения является почти незаметное колебание оси Земли, которое заставляет солнце двигаться назад в качестве указателя на созвездия, постепенно перемещаясь назад на один градус каждые 72 года или около того. Это постепенное ретроградное смещение звезд известно как Прецессия Равноденствий.

Однажды вечером Гиппарх заметил появление звезды там, где, как он был уверен, раньше ее не было. Для него было крайне важно определить, было ли это явление реальным, поскольку небесные тела в то время считались неизменными и не подверженными ни сотворению, ни разрушению. Решив удостоверить возможные последующие изменения, он составил каталог неба, в котором указаны положения 1080 звезд, указав их точную небесную широту и долготу. Тимохарис, за 166 лет до Гиппарха, также составил карту. Сравнивая обе карты, Гиппарх подсчитал, что звезды изменили свое видимое положение примерно на два градуса. Именно так он обнаружил и измерил прецессию равноденствий. Он подсчитал, что прецессия составляет тридцать шесть секунд в год, что, по современным расчетам, немного меньше, чем нужно, а это пятьдесят. Это астрономическое открытие — одно из лучших из всех его открытий. Бесчисленные страницы были написаны о том, был ли Гиппарх самым первым, кто узнал о прецессии равноденствия. Некоторые ученые полагают, что вавилонский астроном Кидинну в 4 веке до н. э. уже знал об этом, но, безусловно, Гиппарх был первым умом в греческой традиции, который обнаружил это.

https://www.worldhistory.org/Hipparchus_of_Nicea/

Ссылка на основную публикацию