第6章天文学与地球科学的发展.pdf

第六章天文学与地学的发展
第六章天文学与地学的发展






天文学的发展

天文学因与人类的基本社会生活密切相关而受到一切原始民族的重视,成
为自然科学中最古老的学科之一。它是研究天体系统运动、结构和演化规律的
科学。在长达几千年的历史发展过程中,天文学先后发展形成天体测量学、天
体力学、天体物理学三大分支学科。20 世纪以来,随着科学技术的发展,又诞
生了射电天文学、空间天文学和宇宙学。

天文学的起源

天文学起源于何时,已无从考证。从留传至今的遗迹——埃及的金字塔和中
国古书的记载看,早在五千多年以前,古人就已经具有了简单的天文知识并深深
地领会了,如日月星辰有规则的周日运动和升落,月亮的盈缺和周期,月亮在繁
星间的运动,天穹上星星所形成的永恒结构等等。从出土的石碑碑文看,在公元
前一两千乃至三千年,就有日食和月食的记录,并刻有行星的运动、月相和太阳
历。当时,人们很重视天文研究,并取得了一系列成就,主要在历法编制、天象
观测、天文仪器制造等方面。
(一)古埃及天文学
古埃及人擅长研究历法、季节和用天文的方法测定方向。公元前 20 或 30 世
纪里,每年天狼星解同太阳东升以后不久,尼罗河即发生泛滥,对这一现象的不
间断观测,古埃及人测得一年大约有若干日,这便是太阳在繁星间复回到相同方
位所需要的时间。金字塔表明古埃及人在天文观测上的能力,就其方位来说,早
期修建的几座精确到几度,后期几座精确到几十分之一度。
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(二)古希腊天文学
古希腊学者自公元前 4 世纪以后,从非功利的观点出发,运用科学的方法,
来研究天体现象和运动,为天文学的发展作出了许多贡献。
泰勒斯主要贡献是将他旅行中所搜集到的知识与天象观测,介绍到本国去。
泰勒斯的学生阿那克西曼德、阿那克西米尼、赫拉克利特等人对天象的认识又进
了一步,他们认为地是薄薄的圆片,漂浮在空气的旋涡里,孤立在球状宇宙的中
心,日、月与行星在它的周围循圆周而运行。
毕达哥拉斯学派发现地是球形的、黄道和赤道的交角以及日食、月食发生的
原因。认为等速圆运动是最完美的,因而天体的运动必须遵循这一形式,日、月、
星均遵循同心的圆周轨道绕地球运动。
柏拉图学派主要代表人物是欧多克斯(Eudoxus,约公元前 408~前 355 年)
和亚里士多德。他们主张一切天体分别以不同的半径绕地作圆周运动的集合宇宙
体系,并通过自己的观察和概括,初步形成了地为中心、地为球形的宇宙观念。
亚历山大学派的亚里斯塔克(Aristarchus,公元前三世纪)独自主张日心系统
理论。埃拉托色尼(Eratosthenes,公元前 276 年~前 194 年)最显著的成就是对
地球周长的测量,得到的值为 25 万希腊里,约合 39600 千米,与现今公认的地
球周长 4 万千米相差很少。喜帕恰斯(Hipparchus,公元前 2 世纪末)根据古代
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观测的研究,测定四季长短不等,并求得一年长 365 日再减,这一数字与
4 300
现今的数值只相差 6 分钟。
最富有成就的是古罗马时代杰出天文学家托勒密(,约 85~165 年)
统一说明天体的运动现象,把前人的全部“地心”思想系统化,并巧妙地运用几
何模型方法,建立了一个完整的地心体系,使古代天文学的发展达到了高峰。
托勒密还形成了一种天文学的研究方法,这就是:首先,注重天象观测。他
的地心说是在许多世代积累的天文资料以及自己 20 多年的实际观测的基础上建
立起来的;其次,建立假说模型。在解释现象时采用一种能够把各种事实统一起
来的最简单的假说;第三,运用几何论证。他主张把天文学建立在“算术和几何学
的无可争辩的方法”之上;最后,检验理论结果。他把由假说模型进行演绎得出的
定量的理论结果,重新和实际观测不断对照,逐步修正和完善自己的理论。在托
勒密的研究方法中,最为突出的是几何图象和定量分析,它成为古希腊天文学的
主要特色。
(三)中国古代天文学及其成就
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中国天文学在世界天文学史上占有极其重要的地位,主要表现在阴阳历法的
制定、天文仪器的制造和使用、天文观测以及宇宙构造理论等方面。
中国天文学在世界天文学史上占有重要的地位,主要成就表现在阴阳历法的
制定、天文仪器的制造和使用、天文观测以及宇宙论的构造等方面。特别是,中
国古代的天文学、地理学、人体科学之间具有紧密的内在对应关系,认为天地像
一个大生命,人体像一个小宇宙,以致孕育了大量富有特点的科学技术,