ארבע תגליות אסטרונומיות מדהימות מיוון העתיקה

אפריקה מוקפת בים, הארץ היא כדור, קוטרו של הירח כמעט שליש מזה של כדור הארץ, והשמש גדולה ורחוקה והארץ מקיפה אותה, את זה ידעו כבר לפני כ-2,500 שנה, אבל חלק גדול מהחוכמה של יוון העתיקה אבד ונדרשו יותר מאלף שנה כדי לגלות את אותן עובדות מחדש

מאת גארת’ דוריאן, עמית מחקר בתר דוקטורט במדעי החלל, אוניברסיטת ברמינגהם, ואיאן וויטקר, מרצה לפיזיקה, אוניברסיטת נוטינגהאם טרנט. תרגום: אבי בליזובסקי

ההיסטוריון היווני הרודוטוס (484 עד 425 לפני הספירה) פותח חלון מדהים לעולם כפי שהוא היה ידוע ליוונים הקדמונים במאה החמישית לפני הספירה. אף על פי שידעו מעט, והסתמכו רק על תצפיות במו עיניהם, הם יצרו את הבסיס להתקדמות המדהימה בהבנת היקום במהלך האלפים הבאים.

הרודוטוס טען כי אפריקה מוקפת כמעט כולה בים. איך הוא ידע זאת? הוא מספר את סיפורם של מלחים פיניקים שנשלחו על ידי המלך נקו השני ממצרים (בשנת 600 לפנה”ס לערך), כדי להפליג סביב אפריקה עם כיוון השעון, כשנקודת המוצא שלהם היתה בים האדום. סיפור זה, אם הוא נכון, מקדים את ההקפה המוכרת ביותר של יבשת אפריקה אך הוא גם מכיל תובנה מעניינת על הידע האסטרונומי של העולם העתיק.

ההפלגה ארכה כמה שנים. לאחר שסבבו את הקצה הדרומי של אפריקה, שבמהלכו פנו מערבה, הבחינו המלחים שהשמש נמצאת מצד ימין, מעל האופק הצפוני. תצפית זו פשוט לא הייתה הגיונית באותה עת מכיוון שהם עדיין לא ידעו שהארץ היא כדור וכי קיים חצי כדור דרומי.

1. כוכבי הלכת מקיפים את השמש
כמה מאות שנים אחר כך חלה התקדמות רבה. אריסטארכוס מסאמוס (310 לפנה”ס עד 230 לפנה”ס) טען שהשמש הייתה “האש המרכזית” של הקוסמוס והוא הציב את כל כוכבי הלכת הידועים דאז בסדר הנכון שלהם למרחק סביבו. זוהי התיאוריה ההליוצנטרית המוקדמת ביותר הידועה של מערכת השמש. למרבה הצער, הטקסט המקורי שבו הוא טוען טענה זו – אבד, ולכן איננו יכולים לדעת בוודאות כיצד הוא פיתח זאת. אריסטארכוס ידע שהשמש גדולה בהרבה מכדור הארץ או הירח, ויכול להיות שהוא שיער כי לפיכך היא צריכה להיות מרכז המערכת. אף על פי כן מדובר בממצא פוער פה, במיוחד כשיודעים כי לא התגלה מחדש עד המאה ה-16 על ידי ניקולאוס קופרניקוס, שאף ציטט את אריסטארכוס במהלך פיתוח עבודתו שלו.

2. גודל הירח
אחד החיבורים של אריסטארכוס שכן שרד, כלל את חישוב הגדלים והמרחקים של השמש והירח. בחיבור מדהים זה, אריסטארכוס פרש את הניסיונות המוקדמים ביותר הידועים לחישוב הגדלים והמרחקים היחסיים מכדור הארץ לשמש ולירח.
המדענים באותה תקופה שיערו שעל אף שהשמש והירח נראים בגודל דומה בשמיים, השמש היתה רחוקה יותר. הם הבינו זאת מליקויי חמה, שנגרם על ידי הירח שעובר מול השמש במרחק מסוים מכדור הארץ.
כמו כן, ברגע שבו הירח נמצא ברבע הראשון או השלישי, אריסטרכוס קבע כי השמש, הארץ והירח יהוו משולש ישר זווית. פיתגורס הוכיח את הקשר בין צלעות המשולש ישר הזווית כמה מאות שנים קודם לכן, אריסטארכוס השתמש במשולש כדי להעריך כי המרחק לשמש היה בין פי 18 לפי 20 המרחק לירח. הוא גם העריך שגודל הירח היה כשליש מגודל כדור הארץ, על בסיס תזמון מדוקדק של ליקויי ירח.

בעוד המרחק המשוער שלו לשמש היה קצר מדי (היחס בפועל הוא 390), בגלל היעדר הדיוק הטלסקופי באותה תקופה, הערך ליחס בין גודל כדור הארץ לירח הוא מדויק באופן מפתיע (לירח קוטר של 0.27 מקוטרו של כדור הארץ).

היום, אנחנו יודעים את המרחק אל הירח במדויק על ידי מגוון של אמצעים, כולל טלסקופים מדויקים, תצפיות מכ”ם ומחזירי לייזר שהושארו על פני השטח על ידי האסטרונאוטים של אפולו.

3. היקף כדור הארץ
ארטוסתנס (276 לפני הספירה עד 195 לפני הספירה) היה ספרן ראשי בספרייה הגדולה של אלכסנדריה, ונסיונאי נלהב. בין הישגיו הרבים היה החישוב המוקדם ביותר הידוע של היקף כדור הארץ. פיתגורס נחשב בדרך כלל לתומך הקדום בכדוריות כדור הארץ, אם כי ככל הנראה לא בגודלו. השיטה המפורסמת והפשוטה של ארטוסטנס הסתמכה על מדידת אורכי הצללים השונים שהוטלו על ידי מוטות שניטעו אנכית באדמה, בצהרי היום הארוך בשנה בקווי רוחב שונים.
השמש רחוקה מספיק כך שקרניה מגיעות לכדור הארץ בקווים למעשה מקבילים, כפי שהוכיח קודם לכן על ידי אריסטארכוס. לפיכך ההבדל בין שני הצללים המחיש את עקמומיותם של פני כדור הארץ. ארטוסטנס חישב את היקף כדור הארץ והגיע ל-40 אלף ק”מ, סטיה של אחוזים ספורים מהערך האמיתי שנקבע במדע הגיאודזיה המודרני.

בהמשך, מדען אחר בשם פוסידוניוס (135 לפנה”ס עד 51 לפני הספירה) השתמש בשיטה שונה במקצת והגיע כמעט לאותה תשובה. פוזידוניוס חי באי רודוס חלק ניכר מחייו. שם הוא הבחין כי הכוכב הבהיר קנופוס נמצא קרוב מאוד לאופק. עם זאת, כאשר באלכסנדריה, במצרים, ציין כי קנופוס יעלה לכ-7.5 מעלות מעל האופק. בהתחשב בכך ש-7.5 מעלות הם 1/48 ממעגל, הוא הכפיל את המרחק מרודוס לאלכסנדריה ב-48 והגיע לערך של כ-40,000 ק”מ.

4. המחשבון האסטרונומי הראשון
המחשבון המכני הוותיק ביותר ששרד הוא מנגנון אנטיקיתרה. המכשיר המדהים התגלה בספינה קדומה ליד האי היווני אנטיקיתרה בשנת 1900.
המכשיר התפרק עם חלוף הזמן, אך כאשר הוא היה שלם היתה זו קופסה שבה עשרות גלגלי שיניים דקים עשויים מברונזה. כאשר מסובבים אותם באמצעות ידית, הגלגלים החיצוניים מראים את שלבי הירח, את תזמון ליקויי הירח, את מסלוליהם של חמשת כוכבי הלכת שהיו ידועים אז (כוכב חמה, נוגה, מאדים צדק ושבתאי) בזמנים שונים בשנה. המכשיר אפילו חישב את תנועתם הרטרוגראדית – שינוי אשלייתי בתנועת כוכבי לכת בשמיים.

איננו יודעים מי בנה אותו, אך הוא מתוארך לזמן כלשהו בין המאות השלישית לראשונה לפנה”ס, ואולי אפילו היה יצירתו של ארכימדס. טכנולוגיית גלגלי שיניים מתוחכמים כמו במנגנון אנטיקיתרה לא נראה שוב במשך אלף שנים.

למרבה הצער, הרוב המכריע של העבודות הללו אבד וההתעוררות המדעית שלנו התעכבה באלפי שנים. ככלי להבנת תהליך המדידה המדעית, הטכניקות של ארטוסתנס קלות יחסית לביצוע ואינן מצריכות ציוד מיוחד, מה שמאפשר לאלה שרק מתחילים את התעניינותם במדע להבין באמצעות התנסות ובסופו של דבר לצעוד בעקבות המדענים הראשונים.
אפשר רק לשער היכן יכולה היתה להיות התרבות שלנו עכשיו אם המדע העתיק הזה היה ממשיך ללא קטיעה.

לכתבה ב-The Conversation