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天体运行论

作者: 哥白尼

第十六章 太阳的视不均匀性


 

上述的一般论证不仅对太阳现象,而且对其他天体的不均匀性也适用。现在我只讨论日地现象。在这一课题上,我先谈托勒密和其他古代学者传授给我们的知识,接着谈在近代从经验学到的东西。

 

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托勒密发现,从春分到夏至有941/2日,而从夏至到秋分为921/2[《大

成》,Ⅲ,4]。根据时间长度可知,当时在第一时段中平均和均匀行度为93°9′(144),而在第二时段为91°11′。我们用这些数值来划分代表一年的圆周。令此圆周为ABCD,中心在E,表示第一时段的AB=93°9,而表示第二时段的BC=91°11′。设春分点从A观测,夏至点从B观测,秋分点从C观测,冬至点从D观测。连结AC与BD,这两条直线于太阳所在的F点相交成直角。于是弧ABC大于半圆,AB也大于BC。托勒密由此推断出[《大成》,Ⅲ,4],圆心E位于直线BF与FA之间,而远日点是在春分点与夏至点之间。通过中心E画平行于AFC的IEG,它与BFD相交于L。画平行于BFD的HEK,在M穿过AF。由此形成矩形LEMF。它的对角线FE可延伸成直线FEN,这表示出地球与太阳的最大距离以及远日点的位置N。因为弧ABC为184°20′[=93°9′+91°11′],AH是它的一半,为92°10′。如果从AGB减去这个量,剩下的HB为59′[=93°9′-92°10′]。而从AH[=92°10′]减掉圆周的一个象限HG[90度],则余量AG为2°10′。取半径为10,000,则与弧AG的两倍所对的弦的一半(等于LF)为378单位(145)。与弧BH的两倍所对弦的一半(等于LE)为172个相同的单位(146)。因此三角形ELF的两边已知,斜边EF为414个相同单位(147),即约为半径NE(等于10,000)的1/24(148)。但EF∶EL等于半径NE与两倍NH弧所对弦的一半之比(149)。因此可知NH为241/2°,这即是角NEH,而视行度角LFE也与之相等。由此可知,这是在托勒密之前高拱点超过夏至点的距离。

此外,IK是圆周的一个象限。从它减去等于AG[=2°10′]的IC以及等于HB[=59′]的DK,余量CD为86°51′[=90°-3°9′]。把这个量从CDA[=175°40′=360°-184°20′]中减掉,剩下的DA为88°49′[=175°40′-86°51′]。但是881/8日对应于86°51′,而与88°49′相应的是90日加上1/8=3小时(150)。在这两段时间内,如果用地球的均匀行度来表示,就我们看来太阳从秋分点移动到冬至点,并在一年中余下的时间里从冬至点返回春分点。

托勒密声明[《大成》,Ⅲ,4],他也求得这些数值,并与在他之前喜帕恰斯所得结果没有差异。因此他认为,高拱点后来仍会停留在夏至点前面241/2处,而偏心率[我提到过,为半径的1/24]将永远不变。现在已经发现,这两个数值都已改变,而差值可以察觉出来。

按阿耳·巴塔尼的记载,从春分到夏至为93d35dm,而到秋分为186d37dm。他用这些数值并按托勒密的方法推导出的偏心率不大于346单位(半径为10,000)。西班牙人阿耳·查尔卡里求得的偏心率与阿耳·巴塔尼相符(151),但远日点是在至点前12°10′,而阿耳·巴塔尼认为是在同一至点前7°43′。从这些结果可以推断出,地心的运动还有另一种不均匀性,而现代的观测也证实了这一点。

在我致力于这些课题研究的十几年间(152),尤其是在公元1515年,我求得从春分点到秋分点共有186d51/2dm(153)。有些学者怀疑我的前人测定二至点有时会犯错误。为了避免这样的差错,我在自己的研究中增加了一些其他的太阳位置。这些位置(诸如金牛、室女、狮子、天蝎和宝瓶等宫的中点(154)和二分点一样,都不难测定。于是我求得从秋分点至天蝎宫中点为45d16dm,而到春分点为178d531/2dm

 

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在第一段时间中均匀行度为44°37′,而在第二段时间中为176°19′(155)。根据这样的资料,重绘圆周ABCD(156)。令A为在春分时太阳出现的点,B为观测到秋分的点,C为天蝎宫的中点。连结AB与CD,这两条线相交于太阳中心F。画AC。弧CB已知,为44°37′。于是取360°=2直角,可以表示出角BAC。取360°=4直角,则得视行度角BFC为45°(157);但若取360°=2直角,则角BFC=90°。于是截出弧AD的剩余角ACD[=BFC-BAC]为45°23′[=90°-44°37′]。但是整个弧长ACB=176°19′。从ACB减去BC,余量为AC=131°42′[=176°19′-44°37′]。把这个数值与AD[=45°23′]相加,其和为弧CAD=177°51/2(158)。因此,由于ACB(=176°19′)和CAD这两段弧都小于半圆,圆心显然在圆周的其余部分即BD之内。令圆心为E,并通过F画直径LEFG。令L为远日点,G为近日点。作EK垂直于CFD。取直径=200,000,则由表可查出已知弧所对的弦为:AC=182,494和CFD=199,934单位。于是三角形ACF的各个角都可知。按平面三角形的定理一[I,13],各边的比值也可知:取AC=182,494,则CF=97,967单位。因此,FD[=CFD-CF=199,934-97,967=101,967]超过CFD的一半[=199,934÷2或99,967],多余部分为FK=2,000个相同单位[101,967-99,967]。弧段CAD[≌177°6′(159)]比半圆少2°54′。此弧所对弦的一半等于EK,为2534单位。因此在三角形EFK中,形成直角的两边FK和KE都可知。在已知的边与角中,取EL为10,000则EF为323(160)单位;取360°=4直角,则角EFK为512/3°。因此,整个角AFL[=EFK+(AFD=BFC=45°)]为962/3°[=512/3°+45],而补角BFL[=180°-AFL]为831/3°。如果取EL为60单位,则EF约为1单位和1单位的56分(161)。在过去这是太阳与圆心的距离,现在变为还不到1/31(162),而对托勒密来说它似乎是1/24。还应谈到,远日点那时是在夏至点之前241/2°,而现在落在它后面62/3°。




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