Herodotoksen (484 eKr. – 425 eKr.) Historiat tarjoaa merkittävän ikkunan maailmaan sellaisena kuin antiikin kreikkalaiset sen tunsivat viidennen vuosisadan puolivälissä eKr. Lähes yhtä mielenkiintoista kuin se, mitä he tiesivät, on kuitenkin se, mitä he eivät tienneet. Tämä luo perustan heidän tietämyksensä huomattavalle kehittymiselle seuraavien vuosisatojen aikana – he luottivat vain siihen, mitä he pystyivät havaitsemaan omin silmin.

Herodotos väitti, että Afrikka oli lähes kokonaan meren ympäröimä. Mistä hän tiesi tämän? Hän kertoo tarinan foinikialaisista merimiehistä, jotka Egyptin kuningas Neco II (noin 600 eKr.) lähetti purjehtimaan Afrikan mantereen ympäri myötäpäivään alkaen Punaiselta mereltä. Tämä tarina, jos se on totta, kertoo varhaisimmasta tunnetusta Afrikan kiertomatkasta, mutta sisältää myös mielenkiintoisen näkemyksen antiikin maailman tähtitieteellisestä tietämyksestä.

Matka kesti useita vuosia. Kun merimiehet olivat kiertäneet Afrikan eteläkärjen ja seuranneet länsisuuntaista kurssia, he havaitsivat auringon olevan heidän oikealla puolellaan, pohjoisen horisontin yläpuolella. Tämä havainto ei tuolloin yksinkertaisesti ollut järkevä, koska he eivät vielä tienneet, että maapallo on pallon muotoinen ja että maapallolla on eteläinen pallonpuolisko.

Planeetat kiertävät Aurinkoa

Muutamaa vuosisataa myöhemmin oli tapahtunut paljon edistystä. Aristarkhos Samoslainen (310 eaa. – 230 eaa.) väitti, että Aurinko oli kosmoksen ”keskeinen tuli”, ja hän sijoitti kaikki tuolloin tunnetut planeetat oikeaan etäisyysjärjestykseen sen ympärille. Tämä on varhaisin tunnettu heliosentrinen teoria aurinkokunnasta.

Originaaliteksti, jossa hän esittää tämän väitteen, on valitettavasti kadonnut historiaan, joten emme voi varmuudella tietää, miten hän selvitti sen. Aristarkhos tiesi, että Aurinko oli paljon suurempi kuin Maa tai Kuu, ja hän saattoi arvella, että sillä pitäisi siksi olla keskeinen asema aurinkokunnassa.

Se on kuitenkin huikea havainto, varsinkin kun ottaa huomioon, että sen löysi uudelleen vasta 1500-luvulla Nikolaus Kopernikus, joka jopa tunnusti Aristarkoksen oman työnsä kehittelyn aikana.

Kuun koko

Yksi Aristarkoksen kirjoista, jotka ovat säilyneet, käsittelee Auringon ja Kuun kokoa ja etäisyyksiä. Tässä merkittävässä tutkielmassa Aristarkhos esitti varhaisimmat tunnetut yritykset laskea Auringon ja Kuun suhteellisia kokoja ja etäisyyksiä.

Pitkään oli havaittu, että Aurinko ja Kuu näyttivät olevan näennäisesti samankokoisia taivaalla ja että Aurinko oli kauempana. Tämä huomattiin auringonpimennyksistä, jotka aiheutuivat siitä, että Kuu kulki Auringon editse tietyllä etäisyydellä Maasta.

Sekä hetkellä, jolloin Kuu on ensimmäisessä tai kolmannessa neljänneksessä, Aristarkhos päätteli, että Aurinko, Maa ja Kuu muodostaisivat suorakulmaisen kolmion.

Koska Pythagoras oli pari vuosisataa aiemmin määrittänyt, miten kolmion sivujen pituudet liittyivät toisiinsa, Aristarkhos käytti kolmiota arvioidakseen, että etäisyys Aurinkoon oli 18-20-kertainen etäisyyteen Kuuhun nähden. Hän arvioi myös, että Kuun koko oli noin kolmannes Maan koosta, mikä perustui kuunpimennysten huolelliseen ajoitukseen.

Vaikka hänen arvionsa etäisyydestä Aurinkoon oli liian pieni (todellinen suhde on 390), koska tuolloin käytettävissä olleiden kaukoputkien tarkkuus puuttui, Maan ja Kuun koon suhdeluku on yllättävänkin täsmällinen (Kuun läpimitta on halkaisijaltaan 0,27- kertainen Maan läpimittaan verrattuna).

Tänään tiedämme Kuun koon ja etäisyyden tarkasti monin eri keinoin, muun muassa tarkoilla kaukoputkilla, tutkahavainnoilla ja Apollo-astronauttien pinnalle jättämillä laserheijastimilla.

Maan ympärysmitta

Eratosthenes (276 eaa. – 195 eaa.) oli Aleksandrian Suuren kirjaston ylikirjastonhoitaja ja innokas kokeilija. Hänen monien saavutustensa joukossa oli varhaisin tunnettu laskelma maapallon ympärysmitasta. Pythagorasta pidetään yleisesti varhaisimpana pallomaisen maapallon kannattajana, vaikkakaan ei ilmeisesti sen koon. Eratostenesin kuuluisa ja yksinkertainen menetelmä perustui siihen, että hän mittasi kesäpäivänseisauksen keskipäivänä eri leveysasteilla pystysuoraan maahan työnnettyjen pylväiden heittämien varjojen pituudet.

Aurinko on niin kaukana, että missä tahansa sen säteet saapuvatkin Maahan, ne ovat käytännössä yhdensuuntaisia, kuten Aristarkhos oli aiemmin osoittanut. Varjojen ero osoitti siis sen, kuinka paljon Maan pinta kaartui. Eratosthenes arvioi tämän perusteella Maan kehän pituudeksi noin 40 000 kilometriä. Tämä on parin prosentin tarkkuudella todellisesta arvosta, jonka nykyaikainen geodesia (maapallon muotoa koskeva tiede) on määritellyt.

Myöhemmin toinen tiedemies nimeltä Posidonius (135 eKr. – 51 eKr.) käytti hieman erilaista menetelmää ja päätyi lähes täsmälleen samaan vastaukseen. Posidonius asui Rodoksen saarella suuren osan elämästään. Siellä hän havaitsi, että kirkas tähti Canopus sijaitsi hyvin lähellä horisonttia. Egyptin Aleksandriassa hän kuitenkin havaitsi, että Canopus nousi noin 7,5 astetta horisontin yläpuolelle.

Kun otetaan huomioon, että 7,5 astetta on 1/48 ympyrästä, hän kertoi Rodoksen ja Aleksandrian välisen etäisyyden 48:lla ja päätyi arvoon, joka oli myös noin 40 000 km.

Ensimmäinen tähtitieteellinen laskin

Maailman vanhin säilynyt mekaaninen laskin on Antikytheran mekanismi. Hämmästyttävä laite löydettiin antiikin aikaisesta haaksirikosta kreikkalaisen Antikytheran saaren edustalta vuonna 1900.

Laite on nykyään ajan saatossa pirstaloitunut, mutta ehjänä se olisi näyttänyt laatikolta, jossa oli kymmeniä hienosti työstettyjä pronssisia hammaspyöriä. Kun hammaspyöriä pyöritettiin käsin kahvan avulla, hammaspyörät avasivat ulkosivulla olevia kellotauluja, jotka osoittivat kuun vaiheet, kuunpimennysten ajankohdat ja tuolloin tunnettujen viiden planeetan (Merkurius, Venus, Mars, Jupiter ja Saturnus) sijainnit eri vuodenaikoina. Tämä selitti jopa niiden taantumuksellisen liikkeen – illuusiomaisen muutoksen planeettojen liikkeessä taivaalla.

Emme tiedä, kuka sen rakensi, mutta se ajoittuu jonnekin 3. ja 1. vuosisadan väliseen aikaan eaa. ja saattaa olla jopa Arkhimedeen työtä. Antikytheran mekanismin kehittyneisyydellä varustettua hammaspyörätekniikkaa ei nähty enää tuhanteen vuoteen.

Pahaksi on, että valtaosa näistä töistä on kadonnut historiaan, ja tieteellinen heräämisemme viivästyi vuosituhansia. Tieteellisten mittausten esittelyn välineenä Eratostenesin tekniikat ovat suhteellisen helppoja toteuttaa, eivätkä ne vaadi erityislaitteita, minkä ansiosta ne, jotka vasta aloittavat kiinnostuksensa tieteeseen, voivat ymmärtää tekemällä, kokeilemalla ja lopulta seurata joidenkin ensimmäisten tiedemiesten jalanjäljissä.

Voi vain arvailla, missä sivilisaatiomme saattaisi nyt olla, jos tämä muinainen tiede olisi jatkunut keskeytyksettä.