Древнегреческая астрономия — это астрономия, написанная на греческом языке во времена классической античности . Под греческой астрономией понимают древнегреческую , эллинистическую , греко-римскую и позднюю античную эпохи. Древнегреческую астрономию можно разделить на три основных этапа: классическая греческая астрономия , которая охватывала V и IV века до н. э., и эллинистическая астрономия , которая охватывает последующий период до образования Римской империи около 30 г. до н. э., и, наконец, греко-римская астрономия , которая относится к продолжению традиции греческой астрономии в римском мире. В эллинистическую эпоху и далее греческая астрономия распространилась за пределы географического региона Греции , поскольку греческий язык стал языком науки во всем эллинистическом мире, в значительной степени ограниченном границами Македонской империи, основанной Александром Великим . Самым выдающимся и влиятельным практиком греческой астрономии был Птолемей , чей трактат «Альмагест» сформировал астрономическое мышление вплоть до современной эпохи. Большинство самых выдающихся созвездий, известных сегодня, взяты из греческой астрономии, хотя и через терминологию, которую они переняли из латыни . [1]
Греческая астрономия находилась под сильным влиянием вавилонской астрономии и, в меньшей степени, египетской астрономии. В более поздние периоды древнегреческие астрономические работы были переведены и обнародованы на других языках, в частности на арабском, астрономами и математиками в различных арабо-мусульманских империях Средневековья . [ 2]
Многие греческие астрономические тексты известны только по названию и, возможно, по описанию или цитатам. Некоторые элементарные работы сохранились, потому что они были в значительной степени нематематическими и подходили для использования в школах. Книги этого класса включают « Явления» Евклида и две работы Автолика из Питаны . Три важных учебника, написанных незадолго до времени Птолемея, были написаны Клеомедом , Гемином и Теоном из Смирны . Книги римских авторов, таких как Плиний Старший и Витрувий, содержат некоторую информацию о греческой астрономии. Самым важным первоисточником является « Альмагест» , поскольку Птолемей ссылается на работы многих своих предшественников. [3]
Основные черты архаической греческой космологии совпадают с чертами древней ближневосточной космологии . Они включают в себя ( плоскую ) землю, небеса (небосвод), где расположены солнце, луна и звезды, внешний океан, окружающий обитаемое человеческое царство, и преисподнюю ( Тартар ), первые три из которых соответствовали богам Урану , Гее и Океану (или Понту ). [4] [5] [6]
Философ Фалес , один из главных деятелей ионийской школы греческой философии, обычно считается основателем традиции греческой науки . Фалес был первым, кто предложил не мифологическое объяснение состава космоса. Как и его предшественники, такие как Гесиод и Гомер , он считал, что Земля была плоской и покоилась на изначальном и бесконечном океане. Однако он предположил, что Вселенная в основном состояла из воды. [7] Самыми известными продолжателями традиции, начатой Фалесом, были Платон и Аристотель ; хотя многие мысли продолжали полагаться на интуицию, непреходящим наследием этой работы было то, что она предлагала несверхъестественные объяснения нормальных процессов во Вселенной; математика (особенно геометрия ) была значительно развита и применялась к проблемам, над которыми работали; и считалось, что наблюдение может дисквалифицировать возможные объяснения того, как работает мир. [8]
Анаксимандр , ученик Фалеса и другой выдающийся представитель ионийской школы, понял, что северное небо, кажется, вращается вокруг Полярной звезды , что привело его к концепции небесной сферы вокруг Земли. И, поскольку небо, кажется, меняется в зависимости от широты, он также считал, что поверхность Земли также может быть изогнутой. Однако он ошибочно считал, что Земля представляет собой цилиндр, а не сферу. Идея сферической Земли впервые нашла признание у пифагорейцев , но это было связано с философскими, а не научными причинами: сфера считалась идеальной геометрической фигурой. [9]
Согласно Птолемею в его «Альмагесте» (1.2), греческая астрономия основывалась на следующих предположениях (или гипотезах в греческой терминологии): [10]
Первая книга Альмагеста включала главу, посвященную защите каждого из этих предположений и опровержению альтернативных позиций, используя как философию, так и астрономические наблюдения. [11]
Термин «планета» происходит от греческого термина πλανήτης ( planētēs ), что означает «странник», поскольку древние астрономы отмечали, как определенные точки света перемещались по небу относительно других звезд (которые кажутся неподвижными). Пять планет можно увидеть невооруженным глазом: Меркурий , Венера , Марс , Юпитер и Сатурн , греческие имена — Гермес, Афродита, Арес, Зевс и Крон. [12] Ранние греческие астрономы считали, что вечерние и утренние появления Венеры представляют собой два разных объекта, называя ее Геспером («вечерняя звезда»), когда она появлялась на западном вечернем небе, и Фосфором («несущий свет»), когда она появлялась на восточном утреннем небе. В конце концов они пришли к выводу, что оба объекта были одной и той же планетой. Заслуга в этом открытии по-разному приписывается Пифагору или Пармениду . [13]
Обычно считается, что Евдокс стандартизировал названия созвездий. Самое раннее сохранившееся описание созвездий, « Явления Арата » (270 г. до н. э.), является основным источником для его работы по этой теме. Седьмая и восьмая книги «Альмагеста» представляют собой звездный каталог названий, положений и величин более тысячи звезд, которые Птолемей поместил в традиционную классификацию 48 созвездий. Самыми важными из них были двенадцать созвездий, которые определяли зодиак . [ 14]
Аристарх также написал книгу «О размерах и расстояниях Солнца и Луны» , которая является его единственной сохранившейся работой. В этой работе он вычислил размеры Солнца и Луны, а также их расстояния от Земли в радиусах Земли . Вскоре после этого Эратосфен вычислил размер Земли, предоставив значение радиуса Земли, которое составило 252 000 стадий , что может быть эквивалентно 39 690 километрам, довольно близко к истинной цифре 40 120 километров. [15] Гиппарх написал еще одну книгу «О размерах и расстояниях Солнца и Луны» , которая не сохранилась. И Аристарх, и Гиппарх резко недооценили расстояние Солнца от Земли. [16]
Геоцентризм , идея о том, что Земля находится в центре солнечной системы (или даже космоса) и что другие небесные тела, включая солнце, луну и планеты, вращаются вокруг нее, была доминирующей в Древней Греции и древних космографических системах в целом. Однако в то или иное время появлялись различные альтернативы. Например, пифагорейская астрономическая система , предложенная Филолаем в V веке до нашей эры, предполагала, что существует невидимый «Центральный огонь» (не путать с солнцем), вокруг которого вращаются все остальные тела космоса. [17] Гераклид Понтийский постулировал геогелиоцентрическую систему, в которой солнце вращается вокруг земли, но все остальные тела вращаются вокруг солнца. [18] Наконец, в III веке до н. э. Аристарх Самосский (иногда называемый «Древним Коперником » [19] ) был первым и единственным досовременным деятелем, предложившим подлинно гелиоцентрическую модель Солнечной системы , поместив Солнце, а не Землю, в центр Вселенной. [20]
Платон и Евдокс Книдский оба были активны в астрономической мысли в первой половине четвертого века до нашей эры, и с ними произошел решительный сдвиг в греческой астрономии. Работа этих двух деятелей представляет собой сдвиг от более ранних звездных проблем, сосредоточенных на изучении звезд, к изучению планет. Была предложена новая двухсферная модель солнечной системы, и впервые объяснения планетарных наблюдений были предложены в форме геометрических теорий. [21] Двухсферная модель постулирует, что небо и земля представляют собой пару концентрических сфер. То есть, что и небо, и земля представляются как сферы, имеющие один и тот же центр. [21] Таким образом, они напоминают структуру (концептуально сферического) яйца, с внешней сферой (небом), охватывающей внутреннюю сферу (землю). [22] Внешняя небесная сфера содержит неподвижные звезды, а также солнце, луну и планеты, движущиеся по ее поверхности. Внутренняя земная сфера зафиксирована в центре. Из этого возникает концепция « небесного экватора », который является тем же самым, что и экватор Земли, спроецированный наружу на небесную сферу. Термин « эклиптика » относится к годовому пути солнца вокруг небесной сферы. Этот путь наклонен на 23° по отношению к небесному экватору. Два места, где встречаются эклиптика и небесный экватор, представляют равноденствия (весной и осенью ) . Две точки, где эклиптика находится дальше всего от экватора, представляют солнцестояния ( лето и зима ) . [23]
Евдокс Книдский жил и занимался астрономией в первой половине четвертого века до нашей эры. Его труды утеряны, поэтому информация о нем поступает из вторичных ссылок в древних текстах. Существует группа фрагментов об астрономии в четвертом веке до нашей эры, известная как папирус Евдокса, но она содержит мало важной информации о взглядах самого Евдокса. [24] Согласно Гиппарху в его комментарии к Арату , считается, что Евдокс написал одно под названием Mirror и другое под названием Phaenomena , хотя ему псевдонимом приписывается Oktaeteris . [25] Другая работа, On Speeds , пыталась понять непредсказуемые тогда движения планет. [26] Он начал свою работу в Афинах и Египте , затем основал школу в Кизике , где и приобрел свою известность. Среди его учеников Менахмос, которого считают изобретателем понятия конических сечений, и Полемарх, ученик которого Каллипп предложил хорошо принятые модификации теории Евдокса о гомоцентрических сферах. Он также внес вклад в литературу по календарю и парапегме . [25]
Модель движения планет Евдокса сохранилась в том виде, в котором ее обобщил Аристотель ( Метафизика XII, 8), а также в комментарии Симплиция к De caelo Аристотеля, созданному в VI веке н. э. [27] Модель Евдокса пыталась объяснить наблюдаемые движения планет. Ключевым средством, с помощью которого она это делала, было утверждение, что неподвижные звезды двигались по одной вращающейся сфере, тогда как каждая из планет двигалась по нескольким вложенным вращающимся сферам, каждая со своей собственной скоростью и полюсом. Евдокс основал школу мысли, которая отдавала приоритет использованию геометрических моделей для объяснения видимых путей звезд. [26] Некоторые, однако, заметили недостатки в системе Евдокса. Автолик из Питаны заметил, что Луна будет наблюдаться разного размера, если наблюдение производилось в разное время. Однако это противоречило теории гомоцентризма Евдокса, поскольку она не допускала никаких изменений в расстоянии между Землей и Луной. [28]
Аполлоний Пергский ( ок. 240 г. до н. э. – ок. 190 г. до н. э. ) ответил на проблемы в более ранних астрономических теориях, особенно у Евдокса, создав теорию эксцентриков и эпициклов (и их деферентов). Она была далее разработана Гиппархом во втором веке до н. э. и, позднее, Птолемеем во втором веке н. э. Эта модель позволила теории объяснить изменения расстояния между Землей и другими звездными телами. [28] Однако, хотя Аполлонию часто приписывают разработку этой теории, некоторые считают, что доказательства этого незначительны. Некоторые доказательства могут связывать более раннего автора, Архимеда , со знанием эпициклов и эксцентриков, и механизм Антикитеры также, по-видимому, предполагает эксцентрики и эпициклы в том, как он производит вычисления. [29]
Гиппарх был значительной фигурой греческой астрономии во II веке до н. э. Он составил звездный каталог , согласно Плинию Старшему, наблюдал новую звезду (новую звезду) и открыл прецессию равноденствий . Похоже, он имел существенную информацию о вавилонских астрономах ; никаких указаний на такие знания вавилонской астрономии не существует у предыдущих греческих авторов. [30] Неизвестно, как он получил доступ к этой информации [31], и вполне вероятно, что знание вавилонской астрономии среди последователей Гиппарха в более поздние эпохи, таких как Птолемей, опиралось на Гиппарха в своих знаниях о ней. [32] Наблюдения Гиппарха позволили ему обнаружить, что тропический год был немного меньше 365,25 дней, тогда как сидерический год был немного больше 365,25 дней. Теперь известно, что Гиппарх был прав, хотя неясно, как Гиппарх это обнаружил. [33]
Клавдий Птолемей был математиком, который работал в городе Александрия в Римском Египте во 2 веке нашей эры, глубоко изучая форму и движение Земли и других небесных тел. Самой важной работой Птолемея был Альмагест ( также известный как Математическое сочинение ), и он написал другие работы, такие как Гипотезы , Тетрабиблос , Удобные таблицы , Канобическая надпись и другие второстепенные работы. [34]
Альмагест — одна из самых влиятельных книг в истории западной астрономии. Альмагест — монументальная серия из 13 книг, включающая около четверти миллиона слов на греческом языке, которая давала всестороннее изложение астрономии до своего времени, включая теоремы, модели и наблюдения многих предшествующих математиков. [35] Темы, охватываемые 13 книгами, следующие: [36]
Греки пытались объяснить, как модель могла бы объяснить нерегулярные движения небесных тел. Поскольку Луна и другие объекты, по-видимому, изменяются в размерах в зависимости от времени наблюдения, подразумевалось, что расстояние Земли до других звездных тел менялось, и что простое круговое движение другого тела вокруг Земли, как в гомоцентрической теории Евдокса, не могло объяснить это. Птолемей принял и развил понятие эксцентриков и эпициклов , чтобы объяснить это явление. Эксцентрик — это постулат, что наблюдатель не находится в центре вращения. Поэтому, если бы Земля не была, например, в центре вращения Земли, Луна казалась бы неравномерно движущейся для наблюдения с Земли: когда Луна проходила ближе к Земле, ее движение казалось бы более быстрым, и она выглядела бы больше (потому что она была ближе); в противном случае она казалась бы медленнее и меньше. Понятие эпицикла состояло в том, чтобы сказать, что вокруг Земли есть круг вращения, но отвергнуть идею, что само вращающееся тело будет помещено на этот круг. Вместо этого меньший вращающийся круг будет помещен на больший круг, вращающийся вокруг Земли, и этот меньший круг называется деферентом. Само тело вращается вокруг круга деферента, в то время как деферент в целом будет вращаться вокруг Земли. Это также позволило бы наблюдателю с Земли наблюдать нерегулярное движение со стороны астрального тела. [37]
Эксцентрики и эпициклы являются двумя основными инструментами астрономии Птолемея, и Птолемей продемонстрировал, что они тесно связаны. В случае с Солнцем Птолемей понял, что его движение можно предсказать либо с помощью эксцентрика, либо с помощью эпицикла. [38] Как только в модель были введены другие небесные тела, помимо Солнца, такие как планеты, она стала более сложной. Модели для Юпитера, Сатурна и Марса включали центр круга, точку экванта, эпицикл и наблюдателя с Земли для придания перспективы. Открытие этой модели состояло в том, что центр эпициклов Меркурия и Венеры всегда должен быть коллинеарен Солнцу. Это гарантирует ограниченную вытянутость. [39] Ограниченная вытянутость — это угловое расстояние небесных тел от центра Вселенной. Модель космоса Птолемея и его исследования принесли ему важное место в истории развития современной науки. В системе Птолемея Земля находилась в центре вселенной с Луной, Солнцем и пятью планетами, вращающимися вокруг нее. Круг неподвижных звезд отмечал самую внешнюю сферу вселенной, а за ней находилась философская «эфирная» сфера. Земля находилась в точном центре космоса. Сфера, несущая Луну, описывается как граница между тленным и изменчивым подлунным миром и нетленными и неизменными небесами над ним. [40]
Птолемеевская астрономия стала стандартом в средневековой западноевропейской и исламской астрономии , пока к XVI веку ее не вытеснили системы Мараган , гелиоцентрическая и Тихонова .
Первое критическое обсуждение Альмагеста было сделано Артемидором в конце второго или начале третьего века, хотя он плохо его понимал. В четвертом веке Папп Александрийский и Теон Александрийский составили комментарии или трактаты по разделам Альмагеста. [41] Эти работы, однако, стремились только понять Альмагест, а не улучшить или построить на нем. Это изменилось в пятом веке с появлением философа- неоплатоника Прокла . Его изложение Альмагеста продемонстрировало, в отличие от его предшественников, детальное понимание технических деталей работы Птолемея. Хотя Прокл критиковал некоторые элементы Альмагеста, такие как предположение о существовании эпициклов, он и будущие неоплатоники считали, что астрономия имеет важное значение для теологии, и продолжали читать труды Птолемея. Среди учеников и последователей Прокла, которые продолжили работать в традиции Альмагеста, были Иларий Антиохийский и Марин. Плохо изученный полномасштабный комментарий к Альмагесту был создан в шестом веке, и историков интересуют значительные количества схолий на его полях и между столбцами, сделанные писцами, копировавшими текст в более поздние века, которые далее взаимодействуют с Альмагестом. Автор оригинального комментария, однако, неизвестен, так как многие вероятные кандидаты, изучаемые в астрономии Птолемея, жили в эту эпоху, такие как Евтокий из Аскалона и Иоанн Филопон . [42]
Известно также, что несколько греко-римских астрологических трактатов были импортированы в Индию в течение первых нескольких столетий нашей эры. Яванаджатака («Изречения греков») была переведена с греческого на санскрит Яванешварой во 2 веке под покровительством западного сатрапа сакского царя Рудрадамана I. Столица Рудрадамана в Удджайне «стала Гринвичем индийских астрономов и Арином арабских и латинских астрономических трактатов; поскольку именно он и его преемники поощряли введение греческой гороскопии и астрономии в Индии». [43]
Позже, в VI веке, «Ромака Сиддханта» («Учение римлян») и « Паулиса Сиддханта» (иногда именуемая «Учением Павла » или вообще Учением Паулисы Муни) считались двумя из пяти основных астрологических трактатов, которые были составлены Варахамихирой в его «Панча-сиддхантике» («Пяти трактатах»). [44]
Помимо авторов, названных в статье, может быть интересен следующий список людей, работавших в области математической астрономии или космологии.
