Xem Tóm Tắt Bài Viết Này
Thiên văn học trong những nền văn minh cổ đại
Các nhà thiên văn Babylon, Assyrian, và Ai Cập giám sát khá đúng chuẩn thời hạn một năm. 3000 năm trước, người Ai Cập cổ đại đã hoàn toàn có thể làm lịch với 1 năm dài 365 ngày. Họ cẩn trọng theo dõi thời hạn mọc và lặn của sao Sirius trên khung trời trước lúc bình minh. Chu kỳ hằng năm của ngôi sao 5 cánh này tương ứng với chu kỳ luân hồi dâng lũ của sông Nile. Người Trung Quốc sớm cũng đã có lịch. Họ xác lập thời hạn một năm cũng tương tự với người Ai Cập. Trung Quốc còn ghi chép về sao chổi, sao băng, những đốm đen trên Mặt Trời. Về sau, thiên văn Trung Quốc cẩn trọng ghi chép và những “ vì sao lạ ” – những ngôi sao 5 cánh thông thường rất mờ nhạt tự nhiên tỏa sáng bùng cháy rực rỡ trên khung trời trong một vài tuần hoặc vài tháng. Ngày nay tất cả chúng ta vẫn sử dụng những ghi chép ấy để điều tra và nghiên cứu những ngôi sao 5 cánh đã tiếng nổ rất lâu về trước .Văn minh Maya vùng Mexico và Nam Mỹ tăng trưởng một bộ lịch phức tạp dựa trên sao Kim. Họ có những đài quan sát chuyên sử dụng từ ngàn năm trước. Người Polynesians quan sát những vì sao để xu thế trên biển, một kỹ thuật được cho phép họ xâm lăng nhiều hòn hòn đảo cách quốc gia họ rất xa .
Tại Anh, trước khi chữ viết ra đời, người cổ đại đã dùng đá để theo dõi chuyển động của Mặt Trời và Mặt Trăng. Ngày nay vẫn còn đó những vòng tròn đá khổng lồ được xây dựng cho mục đích này, có niên đại từ tận 2800TCN, nổi tiếng nhất là Stonehenge.
Bạn đang đọc: Những thành tựu của thiên văn Hy Lạp cổ đại">Những thành tựu của thiên văn Hy Lạp cổ đại
Nền thiên văn Hy Lạp và La Mã cổ đại
Quan niệm của tất cả chúng ta về thiên hà – tức là cấu trúc và nguồn gốc của nó – được gọi là ngoài hành tinh học ( cosmology ), một từ có gốc Hy Lạp. Trước khi ý tưởng ra kính viễn vọng, con người chỉ sử dụng những giác quan để quan sát và đoán định bức tranh thiên hà. Người cổ đại tăng trưởng những quy mô ngoài hành tinh học tích hợp giữa những quan sát trực của họ về những thiên thể trên khung trời với những mạng lưới hệ thống tôn giáo và triết học trong tư duy .Khoảng 2000 năm trước Columbus, những tri thức vùng Mediterranean đã biết rằng Trái Đất tròn. Niềm tin này có lẽ rằng bắt nguồn từ thời Pythagoras, một triết gia và nhà toán học sống từ 2500 trước. Ông tin rằng hình tròn trụ và hình cầu là những “ dạng tuyệt vời và hoàn hảo nhất ” và vì vậy Trái Đất phải là hình cầu. Vì tin rằng thần thánh thích hình cầu, nên người Hy Lạp cũng mặc nhiên gật đầu Mặt Trăng hình cầu .Các tác phẩm của Aristole ( 384 – 322 ), giảng sư của vua Alexander Đại Đế, tóm tắt nhiều sáng tạo độc đáo thời ông. Các tài liệu ấy diễn đạt tiến trình của những kỳ trăng, tức sự biến hóa hình dạng của Mặt Trăng trong tháng. Aristole cũng biết rằng Mặt Trời cách xa Trái Đất hơn rất nhiều so với Mặt Trăng vì mỗi khi xảy ra Nhật Thực ta thấy Mặt Trăng che khuất Mặt Trời .Aristole cũng đưa ra những vấn đề rất thuyết phục chứng tỏ toàn cầu hình tròn trụ. Trước tiên, khi xảy hiện tượng kỳ lạ nguyệt thực, ta quan sát thấy bóng của toàn cầu đổ trên mặt trăng có hình tròn trụ. Chỉ những vật có hình cầu mới hoàn toàn có thể tạo ra bóng hình tròn trụ. Nếu toàn cầu là một chiếc đĩa, tức phẳng, thì bóng của nó in trên mặt trăng phải là một đường thẳng mới đúng .Luận điểm thứ hai, Aristole lý giải rằng nếu người ta đi về phía nam đủ xa thì hoàn toàn có thể nhìn thấy những vì sao mà ở phương bắc không nhìn thấy. Và cao độ của sao Bắc Cực càng đi về phía nam thì càng thấp dần. Nếu Trái Đất phẳng thì dù đứng ở đâu thì những vì sao trên khung trời cũng không đổi khác. Chỉ có một cách lý giải duy nhất là lữ khách đang vận động và di chuyển trên một mặt phẳng cong, và cho nên vì thế góc nhìn sẽ đổi khác dần .Một nhà tư tưởng Hy Lạp khác là Aristarchus xứ Samos ( 310 – 230 TCN ) thậm chí còn còn cho rằng Trái Đất xoay quanh Mặt Trời, nhưng Aristole và hầu hết những học giả Hy Lạp cổ đại phủ nhận sáng tạo độc đáo này. Một trong những nguyên do là vì nếu Trái Đất xoay quanh Mặt Trời thì vị trí quan sát của người đứng trên Trái Đất cũng sẽ đổi khác. Vậy thì, khi Trái Đất chuyển dời, những vì sao ở gần phải đổi khác vị trí của chúng trên khung trời so với những vì sao ở xa. Tương tự như vậy, tất cả chúng ta cũng phải thấy những vật thể ở gần hoạt động so với khung cảnh ở xa nếu như tất cả chúng ta chuyển dời. Thử tưởng tượng những bạn đi tàu, cây cối và những thứ ở gần cửa số tàu hoạt động rất nhanh và biến hóa vị trí so với khung cảnh đồi núi phía xa. Và với tư duy cũng như kinh nghiệm tay nghề rất là trong thực tiễn ấy, những nhà thiên văn cổ đại không hề đồng ý ý tưởng sáng tạo toàn cầu đang hoạt động quanh Mặt Trời .
Hiện tượng cảnh vật dường như thay đổi vị trí khi người quan sát di chuyển được gọi là hiệu ứng thị sai (parallax). Chúng ta gọi sự thay đổi vị trí biểu kiến của các vì sao do Trái Đất di chuyển là hiện tượng stellar parallax, tạm dịch là Thị sao bầu trời. Người Hy Lạp dành rất nhiều tâm sức để quan sát hiện tượng thị sai bầu trời này, thậm chí họ còn nhờ những người lính Hy Lạp có thị lực tốt nhất giúp đỡ, nhưng vô ích. Các vì sao càng sáng (và vì thế được cho là ở gần hơn) dương như không thay đổi vị trí khi người Hy Lạp quan sát chúng vào mùa xuân (khi Trái Đất nằm bên này Mặt Trời), rồi quan sát lại vào mùa thu (khi Trái Đất nằm ở phía bên kia Mặt Trời).
Điều này khiến họ Tóm lại một trong hai trường hợp, hoặc Trái Đất không hề vận động và di chuyển, hoặc những vì sao phải ở cách rất xa đến nỗi hiện tượng kỳ lạ thị sai trở nên quá nhỏ không hề nhận ra. Một thiên hà to lớn tới như vậy là nằm ngoài sức tưởng tượng của những hiền triết Hy Lạp cổ đại, do đó họ tin chắc rằng Trái Đất là TT của thiên hà. Và niềm tin ấy thống trị tư tưởng phương tây tận 2000 năm .
Eratosthenes đo kích cỡ Trái Đất
Người Hy Lạp không chỉ biết rằng Trái Đất hình tròn trụ, mà còn hoàn toàn có thể đo size Trái Đất. Đáp án khá đúng chuẩn tiên phong về đường kính toàn cầu thuộc về Erastosthenes ( 276 – 194 TCN ), một người Hy Lạp sống tại Alexandria, Ai Cập. Ông đo bằng giải pháp hình học, dựa vào những quan sát Mặt Trời .Mặt Trời cách xa tất cả chúng ta đến nỗi tia sáng của nó chiếu tới tất cả chúng ta như những đường thẳng song song. Để hiểu điều đó nghĩa là gì, hãy xem hình dưới. Giả sử ta có một nguồn sáng A nằm gần Trái Đất, thì tia sáng của nguồn A sẽ chiếu vào Trái Đất theo những đường rẽ, quy tụ ở điểm A. Tiến xa hơn tới nguồn sáng B, hoặc nguồn C thì góc hợp bởi những tia sáng chiếu vào hai phần đối lập của Trái Đất nhỏ dần lại. Cứ thế ta đẩy nguồn sáng ra xa dần, càng xa thì góc chiếu càng nhỏ, và ở khoảng cách vô cực thì những tia sáng gần như song song nhau .
Ánh sáng Mặt Trời trong không gian. Vật thể càng xa thì tia sáng từ nguồn sáng chiếu tới càng trở nên song song nhauTất nhiên, Mặt Trời không phải cách xa vô cực, nhưng khoảng cách của nó tới tất cả chúng ta, 150 triệu km, đủ xa để những tia sáng chiếu vào toàn cầu gần như theo những đường thẳng song song. Mắt thường không hề quan sát thấy góc phân tách của nguồn sáng này. Hay lấy một ví dụ minh họa khác, nếu tổng thể mọi người trên mặt đất đều chỉ ngón tay về phía Mặt Trời, thì những ngón tay của họ gần như nằm song song với nhau .Chuyện kể rằng vào ngày lập hạ ( ngày tiên phong của mùa hè ) tại Syene, Ai Cập ( gần Aswan ngày này ), ánh sáng mặt trời vào lúc giữa trưa sẽ chiếu thẳng vào đáy giếng ( Học tiếng Anh : cách diễn đạt một ngày bằng tiếng Anh ). Điều này tức là Mặt Trời nằm ngay trên đỉnh đầu người quan sát, hay nói cách khác, Syene nằm trên đường thẳng nối từ tâm Trái Đất đến Mặt Trời. Cũng vào thời gian giữa trưa, đúng ngày lập hạ, nhưng tại Alexandria, Eratosthenes quan sát thấy cây cột đổ bóng trên mặt đất, như vậy nghĩa là Mặt Trời không nằm chính giữa đỉnh đầu, mà hơi lệch về phía nam. Và tia sáng của nó mới tạo thành một góc tương tự 1/50 đường tròn ( 7 độ ). Rõ ràng những tia sáng Mặt Trời chiếu xuống hai thành phố song song với nhau, vậy tại sao chúng lại không cùng tạo ra một góc giống nhau trên mặt đất ? Eratosthenes lý luận rằng nguyên do khiến cho tia sáng Mặt Trời không “ thẳng đứng ” giống nhau ở hai thành phố là vì độ cong của mặt phẳng Trái Đất. Khi thực thi đo góc tại Alexandria, ông nhận ra rằng mình hoàn toàn có thể đo lường và thống kê được size của Trái Đất. Như nói ở trên, ánh Mặt Trời vào giữa trưa chiếu xuống một cây cột đặt tại Alexandria sẽ đổ bóng một góc tương tự 1/50 đường tròn, vậy thì khoảng cách từ Alexandria tới Syene sẽ bằng 1/50 chu vi của Trái Đất. Alaxandria cách Syene 5000 stadia về phía bắc, vậy nên chu vi của Trái Đất sẽ là 50 x 5000 = 250.000 stadia .
Cách đo kích thước Trái Đất của Eratosthenes. Eratosthenes đo kích thước Trái Đất bằng cách quan sát góc tạo bởi cây cột và bóng của nó khi ánh Mặt Trời chiếu vào lúc giữa trưa. Ánh Mặt Trời chiếu song song vào Trái Đất, nhưng vì bề mặt Trái Đất cong nên tia sáng tại Syene thì thẳng đứng, nhưng tại Alexandria thì lại xiên một góc 7 độ. Tức là, từ Alexandria đến Syene là 7 độ của một đường tròn, hay 1/50. Vậy thì chu vi của Trái Đất sẽ gấp 50 lần khoảng cách từ Alexandria đến Syene.Từ stadia là đơn vị chức năng đo của Hy Lạp cổ đại, và rắc rối là thời nay người ta vẫn chưa thống nhất được đơn vị chức năng này tương tự bao nhiêu mét của tất cả chúng ta. Theo một cách lý giải thì 1 stadia bằng ~ 1/6 km, nếu thế thì đáp án của Eratosthenes sẽ là 40,000 km, sai số chỉ 1 % so với chu vi đúng mực của Trái Đất. Bất kể 1 stadia dài ngắn thế nào thì chiêu thức đo chu vi của ông cũng rất tuyệt vời và đúng chuẩn, vật chứng cho sức mạnh trí tuệ vô song của con người trong lịch sử dân tộc .Bài viết được tổng hợp và biên dịch bởi nhóm dịch thuật Lightway. Nhóm chuyên nhận dịch thuật tóm tắt luận án, luận văn tiến sĩ với giá rẻ nhất, chỉ 27.000 / trang .
Hipparchus và sự tiến động ( Precession )
Có lẽ Hipparchus là nhà thiên văn vĩ đại nhất của Hy Lạp cổ đại. Ông sinh tại Nicaea, ở nơi thời nay là Thổ Nhĩ Kỳ. Ông dựng đài chiêm tinh trên đào Rhodes khoảng chừng năm 150 TCN, khi mà Cộng Hòa La Mã đang bành trướng thế lực trên toàn vùng Địa Trung Hải. Ở đó ông đã đo đạc đúng chuẩn hết mức hoàn toàn có thể vị trí của những thiên thể, và biên soạn một tập star catalog với hơn 850 đầu mục. Ông định tọa độ cho từng ngôi sao 5 cánh, xác lập vị trí của chúng trên khung trời, theo cách mà tất cả chúng ta dùng xác lập một điểm trên Trái Đất lúc bấy giờ, dùng kinh độ và vĩ độ .
Ông cũng phân chia các vì sao theo độ sáng biểu kiến của chúng. Ông gọi những ngôi sao sáng nhất là sao có độ sáng cấp một, tiếp theo là sao có độ sáng cấp hai, và cứ thế. Hệ thống phân loại theo cảm tính này của ông đến nay vẫn còn sử dụng tới ngày nay, được điều chỉnh để chính xác hơn (Tuy đối với các nhà thiên văn chuyên nghiệp thì nó ngày càng ít quan trọng.)
Bằng cách quan sát và so sánh dữ liệu các vì sao với những quan sát của tiền nhân, Hippachus đã có một trong những khám phát nổi bật nhất: vị trí của sao bắc cực đã thay đổi so với 150 năm trước đó. Hipparchus kết luận chính xác rằng điều này đúng với mọi thời: hướng xoay chuyển của bầu trời thay đổi tuy chậm nhưng tiệm tiến. Trong bài trước, Dịch thuật Lightway đã giới thiệu với các bạn về bầu trời xoay vòng và đường xích đạo của thiên cầu, trong đó ta biết rằng cực bắc của thiên cầu nằm trên một đường thẳng với cực bắc của Trái Đất. Nếu cực bắc của thiên cầu xoay chuyển thì là vì chính Trái Đất đã xoay chuyển. Ngày nay, ta đã khám phá ra rằng hướng của trục Trái Đất thay đổi một cách tiệm tiến, hiện tượng này được gọi là sự tiến động (precession). Nếu có chơi cù và nhìn nó xoay chuyển thì bạn sẽ hiểu sự tiến động nghĩa là gì. Con cù khi xoay tròn thường không đứng yên mà lắc lư qua lại, nhất là lúc lúc tốc độ xoay của nó giảm xuống. Đầu con cù khi lắc lư sẽ vạch ra một đường tròn. Trục Trái Đất cục lắc lư kiểu vậy, rất chậm, thay đổi rất nhỏ, nhưng từ từ, và qua một thời gian dài thì hướng của trục Trái Đất sẽ thay đổi.
Sự tiến động (precession) của Trái Đất. Cũng giống con cù lắc lư khi chuyển động, trục Trái Đất cũng lắc lư như vậy, và cứ sau 26,000 năm thì nó vạch ra một đường tròn trên bầu trời. Ngày nay nằm ở vị trí bắc cực trên bầu trời là sao Polaris (sao Bắc Cực). Nhưng 5000 năm trước ở vị trí đó là sao Thuban, và 14000 năm sau sẽ là sao Vega.Hiện tượng tiến động xảy ra là do Trái Đất không tròn một cách lý tưởng, mà lồi lõm, và hơi phình ra ở chỗ đường xích đạo. Tác động trọng tải của Mặt Trời và Mặt Trăng đã khiến Trái Đất lắc lư. Mất khoảng chừng 26,000 năm để trục Trái Đất tiến động hết một đường tròn. Và hệ quả là, cứ sau một khoảng chừng thời hạn đủ dài thì hướng của trục Trái Đất chỉ lên khung trời sẽ biến hóa đủ để ta nhận ra, như Hipparchus đã nhận ra. Ngày nay, sao Bắc Cực nằm gần nhất với cực của thiên cầu ( đến năm 2100 thì sẽ gần như trùng với bắc cực của thiên cầu ), nhưng sau 14,000 năm nữa thì vị trí bắc cực sẽ là sao Vega trong chòm Lyra .
Mô hình hệ Mặt Trời của Ptolemy
Nhà thiên văn vĩ đại ở đầu cuối của nền thiên văn Hy La cổ đại là Claudius Ptolemy ( Ptolemaeus trong tiếng La Tinh ), sinh tại Alexandria vào khoảng chừng năm 140. Ông biên soạn một tuyển tập tri thức thiên văn còn truyền lại đến tất cả chúng ta ngày này với nhan đề Almagest ( Nghĩa là “ Những điều vĩ đại nhất ” ). Cuốn Almagest không chỉ biên soạn những khu công trình của Ptolemy, mà còn tổng hợp những thành tựu của thời trước ông, hầu hết là của Hipparchus. Ngày nay, đây là nguồn tư liệu chính của tất cả chúng ta về khu công trình của Hipparchus và những nhà thiên văn của của Hy Lạp cổ đại .Đóng góp quan trọng nhất của Ptolemy đó là quy mô hệ Mặt Trời có năng lực Dự kiến vị trí của những hành tinh vào bất kể thời gian nào. Hipparchus, tuy không có đủ tài liệu trong tay để tự mình xử lý yếu tố, đã tập hợp tổng thể tư liệu quan sát được cho hậu thế sử dụng. Ptolemy bổ trợ vào nguồn tư liệu này những quan sát mới, và thiết kế quy mô ngoài hành tinh được tin dùng trong hơn một ngàn năm, cho tới tận thời Copernicus .Yếu tố phức tạp trong cách lý giải hoạt động những hành tinh đó là sự chuyển dời của chúng mà mắt người nhìn thấy trên khung trời là do sự tích hợp hoạt động của chính chúng với sự xoay tròn của Trái Đất. Đứng trên mặt đất quan sát những hành tinh cũng giống như quan sát một cuộc đua ngựa mà bản thân bạn cũng là một tay lái. Đôi lúc, ngựa của đối thủ cạnh tranh vượt qua bạn, nhưng có lúc bạn vượt qua họ, và khi băng qua họ bạn thấy họ hoạt động lùi lại phía sau .Thông thường thì, những hành tinh chuyển dời từ tây sang đông trên khung trời qua nhiều tuần hoặc nhiều tháng tùy theo quỹ đạo xoay quanh Mặt Trời của chúng, nhưng tại vị trí B đến vị trí D như trong hình trên, khi Trái Đất vượt qua những hành tinh, thì ta thấy chúng vận động và di chuyển giật lùi, từ đông sang tây. Dù trên trong thực tiễn chúng vẫn di chuyền từ tây sang động, nhưng vì Trái Đất đi nhanh hơn nên vượt qua chúng, bỏ chúng lại phía sau. Và vì Trái Đất hoạt động theo quỹ đạo của mình đến vị trí E, tất cả chúng ta lại thấy những hành tinh hcuyển động từ tây sang đông thông thường trở lại. Hiện tượng những hành tinh hoạt động từ đông sang tây khi Trái Đất đi vào khoảng chừng giữa chúng và Mặt Trời được gọi là retrograde motion ( nghịch hành ). Ngày nay tất cả chúng ta đã hiểu rõ nguyên do của sự nghịch hành này, vì tất cả chúng ta biết Trái Đất cũng là một hành tinh xoay quanh Mặt Trời chứ không phải TT của thiên hà. Nhưng yếu tố này lại vô cùng phức tạp với Ptolemy khi ông muốn lý giải sự hoạt động nghịch hành ấy, mà trong đầu luôn ý niệm rằng toàn cầu đứng yên .Hơn thế nữa, vì người Hy Lạp tin rằng những hoạt động trên khung trời nhất định phải là đường tròn, nên Ptolemy đã thiết kế quy mô của riêng mình, và sử dụng toàn những đường tròn. Và để hoàn toàn có thể lý giải hoạt động của những thiên thể, ông cần vẽ ra rất nhiều đường tròn, đường tròn này xoay quanh đường tròn kia, và cứ thế tạo thành một cấu trúc vô cùng rối rắm. Nhưng xin đừng lấy kiến thức và kỹ năng thiên văn hiện đại để dèm pha năng lực của Ptolemy. Vào thời của ông, ý niệm Trái Đất là TT của ngoài hành tinh là rất hài hòa và hợp lý, và toàn mỹ. Tuy nhiên, như vua Alfonso X xứ Castile đã bình phẩm khi quan sát quy mô những hành tinh của Ptolemy : “ Nếu Đấng Toàn Năng hỏi quan điểm của ta trước khi tạo dựng, có lẽ rằng ta sẽ đề xuất kiến nghị giải pháp khác đơn thuần hơn. ”
Đánh giá
Source: https://sangtaotrongtamtay.vn
Category: Khoa học