Herodotovy Dějiny (484 až 425 př. n. l.) nabízejí pozoruhodný pohled na svět, jak jej znali staří Řekové v polovině 5. století př. n. l.. Téměř stejně zajímavé jako to, co věděli, je však i to, co nevěděli. To je základem pro pozoruhodný pokrok v jejich chápání během několika následujících staletí – spoléhali se pouze na to, co mohli pozorovat na vlastní oči.

Herodotos tvrdil, že Afrika je téměř celá obklopena mořem. Jak to věděl? Vypráví příběh o fénických námořnících, které vyslal egyptský král Neco II (asi 600 př. n. l.), aby obeplouvali kontinentální Afriku po směru hodinových ručiček a začali v Rudém moři. Tento příběh, pokud je pravdivý, vypráví o nejstarší známé plavbě kolem Afriky, ale obsahuje také zajímavý vhled do astronomických znalostí starověkého světa.

Plavba trvala několik let. Poté, co obeplul jižní cíp Afriky a vydal se západním směrem, pozorovali námořníci Slunce, které se nacházelo po jejich pravé ruce nad severním obzorem. Toto pozorování jim tehdy jednoduše nedávalo smysl, protože ještě nevěděli, že Země má kulový tvar a že existuje jižní polokoule.

Planety obíhají kolem Slunce

O několik století později došlo k velkému pokroku. Aristarchos ze Samu (310 př. n. l. až 230 př. n. l.) tvrdil, že Slunce je „ústředním ohněm“ vesmíru, a všechny tehdy známé planety umístil ve správném pořadí jejich vzdálenosti kolem něj. Jedná se o nejstarší známou heliocentrickou teorii sluneční soustavy.

Původní text, v němž tuto argumentaci uvádí, se bohužel pro historii ztratil, takže nemůžeme s jistotou vědět, jak ji vypracoval. Aristarchos věděl, že Slunce je mnohem větší než Země nebo Měsíc, a možná předpokládal, že by proto mělo mít ve sluneční soustavě centrální postavení.

Přesto je to zjištění, nad kterým nám spadne čelist, zvláště když si uvědomíme, že bylo znovuobjeveno až v 16. století Mikulášem Koperníkem, který dokonce Aristarcha uznával při vývoji svého vlastního díla.

Velikost Měsíce

Jedna z Aristarchových knih, která se dochovala, pojednává o velikostech a vzdálenostech Slunce a Měsíce. V tomto pozoruhodném pojednání Aristarchos vyložil nejstarší známé pokusy o výpočty relativních velikostí a vzdáleností Slunce a Měsíce.

Dlouho se pozorovalo, že Slunce a Měsíc jsou na obloze zdánlivě stejně velké a že Slunce je vzdálenější. Uvědomili si to na základě zatmění Slunce, způsobených přechodem Měsíce před Sluncem v určité vzdálenosti od Země.

Také v okamžiku, kdy je Měsíc v první nebo třetí čtvrti, Aristarchos usoudil, že Slunce, Země a Měsíc budou tvořit pravoúhlý trojúhelník.

Jelikož Pythagoras o několik století dříve určil, jak spolu souvisí délky stran trojúhelníku, Aristarchos pomocí tohoto trojúhelníku odhadl, že vzdálenost ke Slunci je 18 až 20krát větší než vzdálenost k Měsíci. Na základě pečlivého načasování zatmění Měsíce také odhadl, že Měsíc je přibližně o třetinu větší než Země.

Ačkoli byl jeho odhad vzdálenosti ke Slunci příliš nízký (skutečný poměr je 390), vzhledem k nedostatku teleskopické přesnosti, která byla v té době k dispozici, je hodnota poměru velikosti Země a Měsíce překvapivě přesná (Měsíc má průměr 0,27násobku Země).

Dnes známe velikost a vzdálenost Měsíce přesně pomocí různých prostředků, včetně přesných dalekohledů, radarových pozorování a laserových odražečů, které na povrchu zanechali astronauti programu Apollo.

Obvod Země

Eratosthenes (276 př. n. l. až 195 př. n. l.) byl hlavním knihovníkem Velké alexandrijské knihovny a nadšeným experimentátorem. Mezi jeho četné úspěchy patří nejstarší známý výpočet obvodu Země. Pythagoras je obecně považován za prvního zastánce kulové Země, i když zřejmě ne její velikosti. Eratosthenova slavná a přitom jednoduchá metoda spočívala v měření různých délek stínů, které vrhaly tyče zapíchnuté svisle do země v poledne o letním slunovratu v různých zeměpisných šířkách.

Slunce je dostatečně daleko, aby všude, kde jeho paprsky dopadají na Zemi, byly ve skutečnosti rovnoběžné, jak již dříve ukázal Aristarchos. Rozdíl ve stínech tedy ukázal, jak moc je zemský povrch zakřivený. Eratosthenes toho využil k odhadu obvodu Země na přibližně 40 000 km. To je v rozmezí několika procent skutečné hodnoty, jak ji stanovila moderní geodézie (věda o tvaru Země).

Později jiný vědec jménem Posidonius (135 př. n. l. až 51 př. n. l.) použil trochu jinou metodu a dospěl k téměř stejné odpovědi. Posidonius žil po většinu svého života na ostrově Rhodos. Tam pozoroval, že jasná hvězda Canopus leží velmi blízko obzoru. Když však pobýval v egyptské Alexandrii, všiml si, že Canopus stoupá asi 7,5 stupně nad obzor.

Vzhledem k tomu, že 7,5 stupně je 1/48 kruhu, vynásobil vzdálenost z Rhodosu do Alexandrie 48 a dospěl k hodnotě rovněž přibližně 40 000 km.

První astronomická kalkulačka

Nejstarší dochovanou mechanickou kalkulačkou na světě je Antikytherský mechanismus. Toto úžasné zařízení bylo objeveno ve vraku starověké lodi u řeckého ostrova Antikythera v roce 1900.

Přístroj je nyní roztříštěn časem, ale v neporušeném stavu by vypadal jako skříňka, v níž jsou uloženy desítky jemně opracovaných bronzových ozubených koleček. Při ručním otáčení klikou se ozubená kola roztahovala na ciferníky na vnější straně, které ukazovaly fáze Měsíce, časy zatmění Měsíce a polohy pěti tehdy známých planet (Merkur, Venuše, Mars, Jupiter a Saturn) v různých ročních obdobích. To dokonce vysvětlovalo jejich retrográdní pohyb – iluzivní změnu pohybu planet po obloze.

Nevíme, kdo ho sestrojil, ale datuje se někdy do 3. až 1. století př. n. l. a možná byl dokonce Archimédovým dílem. Technologie převodů s důmyslností mechanismu z Antikythéry se po tisíc let znovu neobjevila.

Naneštěstí se naprostá většina těchto děl ztratila dějinám a naše vědecké probuzení se opozdilo o celá tisíciletí. Jako nástroj pro zavedení vědeckého měření jsou Eratosthenovy techniky poměrně snadno proveditelné a nevyžadují žádné speciální vybavení, což umožňuje těm, kteří se o vědu teprve začínají zajímat, pochopit ji tím, že budou experimentovat a nakonec půjdou ve stopách některých prvních vědců.

Lze jen spekulovat, kde by naše civilizace mohla být nyní, kdyby tato starověká věda pokračovala v neztenčené míře.