1957年,前苏联发射了人类历史上第一颗人造地球卫星,拉开了太空时代的大幕,无数颗航天器升空的背后是成熟的科学体系在支撑,然而当我们回望过去,在一段长达数千年之久的岁月里,人类却一直认为太阳是绕着地球转,而地球则是万物的中心。
人类早期对宇宙的认识手段很单一,就是凭借肉眼进行观测,想要在满天繁星中找到宇宙奥秘,可实现这个目标并不容易,因为肉眼可见星星的数量大约有6000颗(这6000颗星星几乎都是遥远的恒星)。
在面对纷繁复杂的星群时,全球不同地区的文明都不约而同的选择了一种方法——用图案来区别这些星群。
比方说,在某块区域内有的一群星星,其中有几颗非常容易辨认(比如亮度),那么我们就将这几颗星连起来,得到一个划线图案,然后再根据图案的形状赋予一个名称,名称的来源可以是动物、神话人物、日常物品等等。
像我们现在所熟知的88星座,大部分都是从古希腊传统星座演化而来,但也有近代以来命名的星座,比如用物品命名的显微镜座等。当然了,我国古代也将天上的星群进行划分,其中最为核心的就是“三垣二十八宿”。其它地区的文明,也是类似的划分方式,这里就不多介绍了。
除此之外,在长期的观察中,人们发现星座中星星的相对位置几乎是不变的,也就是星座的图案是长期稳定的,于是就认为夜空中数不尽的星星都是固定在一个被称为天球的球体结构上,而我们所处的地球则是天球的中心,天球每时每刻都在以地球为中心而转动。
相比于固定在天球上的星座,我们的先祖实际上感兴趣的是天空中那些运动明显的“星星”们:水星、金星、火星、木星、土星这五大行星,再加上天上的太阳、月亮。
满天繁星,为什么尤其对五大行星、太阳以及月亮感兴趣呢?首先,这些星球有一个共同点,就是它们在天空中的运动比较显眼
太阳、月亮就不用提了,其中五大行星的运动轨迹似乎不太有章法,在长期的观察中,人们发现它们运动时而加速,时而减速,甚至有时候还会逆行,并且行星的亮度也在变化。
火星逆行
其次,这一点是关于太阳以及月亮的,相比于五大行星,太阳和月亮在天空中所占的视觉面积非常大
虽然它们的运动规律相比于五大行星规矩的多,但因为视觉面积大,因为呈现的细节则更为丰富,比如太阳东升西落时颜色的变化,月亮的月相变化,还有月食、日食什么的。
以上几点就是古人为何没有将行星、太阳、月亮与固定在天球的星星归为一类的原因,因此这些天体的运动以及变化就是古时候天文研究的一大重点。
地心学说的发展从先前提到的天球模型就知道,最早的宇宙模型应该是以地球为中心,再结合当时的哲学观点,任意天体都必须以正圆匀速绕地球公转。然而匀速圆周运动仅仅是人们的希望,因为现实情况却并不是这样,人们通过长期的地面观察,发现行星的运动速度和亮度都是变化着的。
面对这样的情况,人们的第一反应就是去修正这个模型,而不是从另一个角度去思考这个问题,不过人们最终还是想出了解决办法,将行星运动分为两个匀速圆周运动,什么意思呢?
也就是在原来的公转基础上(这个绕地球公转的轨道称之为均轮),行星还将按照均轮上的一点做匀速圆周运动,也就是大圆边上又加进了一个小圆,称之为本轮,见下图
这样的补救措施确实起到了作用,按照修正后的模型,行星在公转的同时,还会绕均轮上的一点进行运转(称之为本轮),因此从地球角度,行星的视觉速度就不再匀速,还会周期性的出现逆行现象,行星亮度变化也能借此解释,地球与行星相距较近时,就比较亮,反之就比较暗。
可见观测实际与理论预测是相符的比较好的,可是随着观测次数、时长的增加,一些不相符的现象又逐渐暴露出来,为此这个模型的修正工作一直在断断续续的进行着。
文章来源:《探索科学》 网址: http://www.tskxzzs.cn/zonghexinwen/2020/0728/484.html