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八、本轮的设置与地心的偏移   在亚里士多德地心说受到阿里斯塔克日心说挑战之时,一些学者即开始为维护权威的尊严而战,这其中建树较大的是阿波罗尼乌斯(Apollonius,前262~前190)。阿波罗尼乌斯知道,地心说的最大缺陷在于不能解释五大行星在天球背景中的逆行现象。为在亚里士多德理论基础上解决行星逆行问题,他第一次提出了均轮加本轮的轨道模型(见图3—22)。

  所谓均轮,就是亚里士多德关于行星绕地球旋转的圆周轨道,所谓本轮,就是在均轮上又人为套进一圈小一些的旋转轨道,行星一方面在均轮轨道上沿本轮旋转,一方面沿均轮绕地球旋转。只要定好各行星在自己本轮轨道上的旋转周期,就可以解释行星在天球背景上的逆行问题,而且与观测结果符合得很好。

  在阿波罗尼乌斯醉心于均轮套本轮的设计方案之时,古埃及亚历山大城的图书馆馆长埃拉托西尼(Eratosthenes,前276~前194)编制出了包括675颗恒星的星表,测定了黄道平面与天球赤道平面的交角为23°51′19.5″,大致估算出了地球圆周的长度与日、月距,这些成就对希腊化世界的测量天文学有着奠基的意义。

  埃拉托西尼与阿波罗尼乌斯相继谢世之时,另一巨人希帕克(Hipparchus,前190~前125,或译为依巴谷)诞生了。他年轻时就在罗得岛罗德斯观象台做更精准的天文观测。在35年的观测生涯中,他重新制定了包括约一千颗恒星的星表,并注明了它们在天球上的坐标与亮度,他第一次发现岁差值为36角秒(实为50.24角秒),确定了一个太阳年的日数为365天5小时55分12秒,测出地月距是地球半径的67.74倍,算出月亮半径是地球半径的(实为0.27)。

  在反复测定太阳年的实际时间长度时,希帕克竟发现了太阳的周年视运动是不均匀的,有一个微小的快慢变化周期,这有悖于亚里士多德及前人的匀速圆周运动理论。为解决这一问题,他在承认地球中心说体系的基础上,对前人的理论做了一点修正,即让地球从原来宇宙中心的位置向边上挪动一点点,使原来的正同心圆变成偏心圆(见图3—25)。做了以上技术处理之后,原来的圆周轨道方程就变成:

  x2+(y-1)2 = r2

  式中的1表示地球偏离天球中心的距离单位。这样就既保证了太阳在原地心说轨道上做匀速圆周运动,又能解释太阳的视运动时快时慢的现象,因为太阳离地球远时,看起来就走得慢一些,太阳离地球近时,看起来就走得快一些。