31 喜帕恰斯(公元前190—公元前125年)
精确的天文观察,提出星表、星等、岁差等。
喜帕恰斯(Hipparchus),古希腊最伟大的天文学家,出生于比提尼亚的尼西亚(今土耳其的伊兹尼克)。他在尼西亚、古希腊的罗德斯岛与古埃及的亚历山大港进行天文观测,是方位天文学的创始人。他编制出1022颗恒星的位置一览表,首次以“星等”来区分星星,发现了岁差现象。
喜帕恰斯
公元前134年,喜帕恰斯观测到天蝎座有一颗新星,这鼓舞了他进行恒星目录即第一份星表的制作。
他算出一年的长度为365又1/4日再减去1/300日;发现白道(1)拱点(2)和黄白交点的运动,求得地月之间的距离为地球直径的30又1/6倍;编制了几个世纪内太阳和月亮的运动表,并用来推算日食和月食。他在公元前134年发现了新星,由此推动他编出一份包括850颗恒星位置和亮度的星表。他把自己对恒星黄经的观测结果同前人的进行比较,发现黄道和赤道交点的缓慢移动——岁差,并定出岁差值为每年45″或46″。还发明了经纬度表示地理位置的方法和投影制图的方法。为了研究天文学,他创立了三角学和球面三角学。喜帕恰斯留下了大量的观测资料。后人在定出行星的各种周期与参数时,常常利用他的观测结果。1718年,哈雷将自己的观测与喜帕恰斯的记录比较而发现了恒星的自行。喜帕恰斯的著作没有流传下来,现在所知的关于他的工作都是从托勒密的著作中得来的。
黄道面与白道面之间的夹角为5°9′
天球上的黄道、白道和的分点
传说中,喜帕恰斯的视力非常好,第一个发现了巨蟹座的M44蜂巢星团。喜帕恰斯利用自制的观测工具测量出地球绕太阳一周所花的时间约365.25333天,与正确值只相差6分钟;他更算出一个朔望月周期为29.53058天,与现今算出的29.53059天十分接近。公元前130年,喜帕恰斯发现地球轨道并不均匀,夏至离太阳较远,冬至离太阳较近。他制定了星等,质疑亚里士多德星星不生不灭的理论,并制造了西方第一份星表——依巴谷星表。
邮票上的喜帕恰斯
公元前134年,喜帕恰斯发现天蝎座的一颗星未能在以前的观察记录中找到,这件事让他疑惑。今天我们都知道肉眼看来是模糊不清的星体,确实会偶尔爆发,突然变亮而能看得见。但在古希腊时代,设想不到这类事,人们仅相信天体是永恒不变的,由于以前的观察实质上是不系统的,所以喜帕恰斯不能轻易地说这星球是否就是相反的一例。他决定绘制标有记录1000多颗亮星的连续位置的精确星图,使以后的天文学家不再遇到类似的困扰。这是第一幅准确的星图,远远胜过欧多克斯和埃拉托斯特尼早期画的星图。为了绘制这幅星图,喜帕恰斯根据每个星体的纬度标出它们的位置。以此类推,用相同的方法可以容易地标出地球表面的位置。大家都注意到,距当时1500年前,狄西阿库斯已把经纬度用在地图上了。但正是从喜帕恰斯开始,经纬度才变成地图上井井有条的坐标格,并一直沿用到今天。
行星的位置变化对宗教仪式来讲是举足轻重的,在占星学中也是重要的。而喜帕恰斯所做的一切是要创造出能够计算行星在未来任何时候的位置的一套数学体系。喜帕恰斯天象图中的本轮、均轮、偏心圆帮助他进行计算,就像画在几何图形上的辅助线帮助人们证明定理一样。今天我们回过头去看,觉得没有理由认为辅助线是真实的,但在1600年前天文学家坚持认为,这些都是真实存在的。当然,不论辅助线是否真实,喜帕恰斯计算行星位置的方法还是奏效的。最后,当哥白尼确实研究出阿利斯塔克天体学说的数学计算方法时,就结束了喜帕恰斯天体学说的生命。
星等首先由古希腊天文学家喜帕恰斯提出
在中文世界,喜帕恰斯的译名极不统一,除喜帕恰斯外,还有希巴恰斯、希巴克斯、依巴谷、伊巴谷等,这是因为他的中文译名多是从英文转译的。Hipparchus是他的古希腊语原名的英文翻译,经两次翻译,汉语译名与其母语的准确发音相比就有很大出入了。其中,最流行的还是喜帕恰斯和依巴谷,在提到这名天文学家的时候,一般称其为喜帕恰斯,而在提到以其名字命名的天文卫星依巴谷卫星和与其有关的天文术语(如依巴谷星表)的时候,一般称之为依巴谷,因为在天文学术语中,使用的是Hipparcos而不是Hipparchus。
岁差
喜帕恰斯在编制一本包含1022颗恒星的星表时,把他测出的星位与150多年前阿里斯提留斯和提莫恰里斯测定的星位进行比较,发现恒星的黄经有较显著的改变,而黄纬的变化则不明显。在这150年间,所有恒星的黄经都增加了约1°5′,喜帕恰斯认为,这是春分点(3)沿黄道后退造成的,并推算出春分点每100年西移1°。这是岁差现象的最早发现。
岁差在天文学中是指一个天体的自转轴指向因为重力作用导致在空间中缓慢且连续的变化。例如,地球自转轴的方向逐渐漂移,追踪它摇摆的顶部,以大约26000年的周期扫掠出一个圆锥(在占星学称为大年或柏拉图年)。岁差这个名词通常只针对长期运动。其他在地轴准线上的变动——章动和极移的规模要小了许多。
东晋的虞喜(公元281—356年)是中国最早的岁差发现者。
(1)白道(lunar orbit或moon’s path),月亮绕地球运行的轨道叫做白道,所形成的平面叫做白道平面。
(2)拱点(apsis,复数为apsides),是指一个物体的运动轨道的极端点;在天文学中,这个词是指在椭圆轨道上运行的天体最接近或最远离它的引力中心(通常也就是系统的质量中心)的点。
(3)分点(equinox),太阳每年两次穿过天赤道的时间,此时地球上所有地方昼夜等长。