月相盈虧-亞里斯塔克[文本] - Lis情境科學教材

這個問題是古希臘哲學家經常討論的問題，但沒有人能給出一個滿意的答案。

認為會發光的，沒辦法解釋月相盈虧，認為不會發光的，也找不到月亮的光是從哪裡來 ... × × 加入LIS會員，最有趣的科學教材就在LIS 加入LIS會員，最有趣的科學教材就在LIS 使用Facebook登入 使用Google登入 創建帳號，及接受服務條款。

LIS情境科學教材 +追蹤 226文章 40追蹤 +追蹤 LIS情境科學教材 226文章 40追蹤 0 0 月相盈虧-亞里斯塔克[文本] 浩瀚的宇宙 2019.12.17 「亞里斯塔克提出了一個與現在宇宙模型完全不同的假設，他所設想的宇宙比現在所有人想得都還來得大很多。

他的假設是，固定太陽保持不動，讓地球繞園週繞著太陽轉，太陽位於中心，而其他星星位於距離我們很遠的地方，比地球距離太陽來得遠。

」－阿基米德《數沙者》 作者/曹盛威希臘的哥白尼亞里斯塔克，生卒年不詳，一般相信他生活在西元前三世紀，是歷史上第一位提出太陽為中心的人，後人稱「希臘的哥白尼」。

亞里斯塔克關於宇宙的著作已經失傳，大部分內容是從阿基米德的《數沙者》(TheSandRekoner)得知，這本書是阿基米德為了證明整個宇宙所擁有的「沙粒」(以現在的觀點來說，這裡的「沙粒」可以當作「原子」)數量是有上限的，從而開始估計宇宙大小，並以此推論組成這樣大小的宇宙，需要多少「沙粒」。

阿基米德在《數沙者》中提到：「亞里斯塔克提出了一個與現在宇宙模型完全不同的假設，他所設想的宇宙比現在所有人想得都還來得大很多。

他的假設是，固定太陽保持不動，讓地球繞園週繞著太陽轉，太陽位於中心，而其他星星位於距離我們很遠的地方，比地球距離太陽來得遠。

」亞里斯塔克的宇宙模型，就是現在所說的「日心說」，而這個假設的誕生，是從關於月亮的問題開始的。

月相盈虧的研究「月亮會不會自己發光？」這個問題是古希臘哲學家經常討論的問題，但沒有人能給出一個滿意的答案。

認為會發光的，沒辦法解釋月相盈虧，認為不會發光的，也找不到月亮的光是從哪裡來的。

這時，亞里斯塔克觀察到月亮在不是全亮或消失不見的時候，有機會與太陽同時出現在清晨或黃昏，而他發現月亮發光的那面，總是朝向太陽所在的位置。

在仔細觀察月亮與太陽的相對位置後，他更加確信月亮發出來的光，是太陽光反射的，並開始更細節的觀察月相變化。

亞里斯塔克猜想，月亮盈虧的變化可能與月亮與太陽的相對位置變化有關，開始觀察月相與日月的相對位置，得到下面四點事實：1.太陽在天空中的位置越靠近月亮，月亮的亮部會越小。

2.太陽與月亮分別在天空中的兩側時，月亮會整個發亮。

3.太陽與月亮重疊時，會看不到月亮。

4.從看不到月亮到全亮的過程中，太陽始終在月亮的西邊，而從全亮到看不到月亮的過程中，太陽始終在月亮的東邊。

這兩個過程會不斷地交替循環，每個過程約為14到15天左右，要看到相同的月相，需要約29.5天。

月亮本來在太陽西邊，在全亮之後又跑到太陽東邊，在看不到月亮後又跑到西邊，這裡好像有些規律，但亞里斯塔克沒辦法輕易看出來，幾番思考之後，他決定把太陽當作是固定的，地球會自己轉到面向月亮的方向，來描述月相變化。

亞里斯塔克是這樣想的：我站在操場中央盯著跑道上的跑者，為了能時時刻刻都盯著跑者，我必須要不斷轉動自己的身體才能看得到，而現在剛好是晚上，在操場東面有整排的燈打亮整個操場。

我就相當於是地球，跑者是月亮，燈是太陽。

當跑著跑到操場西面的時候，東面的燈把跑者打得全身都是亮的，而當跑著跑到東面的時候，東面的燈的光都被跑者擋住，全身是暗的。

當跑者跑者跑到操場北面，他的右半邊身體是亮的，這時燈的位置是在跑者的右邊，相反在南面的時候，他的左半邊身體是亮的，燈的位置是在跑者的左邊。

於是，亞里斯塔克在固定太陽的情況下，成功把月球軌道畫了出來，並發現月亮的亮部的形狀，與月亮在軌道上的位置，有著對應關係，並為在軌道上有特殊意義的月相命名。

上弦月與下弦月，在英文中為firstquarterofmoon與thirdquaterofmoon，也就是在月球軌道的四分之一與四分之三處所產生的月相。

這個說法是比較接近當時亞里斯塔克的想法。

最早的日心說誕生在這一系列的研究之後，亞里斯塔克不只回答了月亮會不會發光，也回答了月亮盈虧背後的機制，但太陽在中心而地球在轉的假設沒有被人們接受，因此被人們給忽視。

亞里斯塔克認為是自己的說明不夠完整，開始更加專研以太陽為中心的宇宙模型，為了能讓模型更具說服力，亞里斯塔克透過自己觀察的日月數據，得到下面三個推論：1.當上弦月在天上的最高點時，正好是太陽剛探出頭的時候，這時太陽與月亮的連線，幾乎與地平線平行，因此太陽與月亮的連線，跟月亮與地球的連線，會剛好是垂直的。

但是，只有在非常少數的狀況下，才會出現上弦月的日月連線與地平線完全平行，通常上弦月在天上的最高點時，太陽早已經探出頭了，亞里斯塔克測量太陽探出頭的角度，發現大多數的上弦月在天上最高點的時候，太陽大約是探出比地平線多3度的角度。

亞里斯塔克在紙上畫下角度相同的三角形並測量長度，得到太陽與地球的距離，是月亮與地球的19倍。

2.當月全食產生的時候，日月地三者會正好連成一條直線，因為月亮剛好把太陽完全擋住，在這時以地球為原點，畫出正好切過月亮、太陽的線，就可以形成一個以月亮直徑為底的等腰三角形，以及另一個以太陽直徑為底的等腰三角形，兩者是相似的等腰三角形。

這時，把日月地的連線畫出來，運用第一點得到地球到月亮與太陽的比例，可以標示出地球到月亮與到太陽的線段比例，這個比例，也是這兩個等腰三角形的高的比例。

透過兩等腰三角形高的比例，我們可以輕鬆得到底的比例，也是1:19，因此太陽的半徑比月亮大19倍。

3.最後是透過月蝕的持續時間，推估地球的半徑大約是月球的兩倍大，這一系列證明繁瑣，涉及大量代數運算，建議可以到這裡(英文)看詳細說明。

這些推論讓亞里斯塔克明白，太陽比地球還有月亮都還要大得多！而亞里斯塔克認為，這就是地球繞著太陽轉動的證據。

亞里斯塔克想：一條繩子一端綁著石頭，如果將另一端綁在細樹枝上甩，樹枝一下就斷掉，但是綁在粗的樹枝上甩，就能一直甩下去。

如果太陽比地球來得大，那地球繞太陽也是合乎常理的事情，就像是用粗樹枝甩石頭。

最終，亞里斯塔克完成了以太陽為中心，地球繞著太陽轉並會自轉的日心說模型，不過亞里斯塔克似乎弄錯方向了，人們還是不願意相信他的模型，因為他根本沒有找到地球在動的證據阿！這要人們如何相信地球真的在繞著太陽轉呢？不過亞里斯塔克的日心說研究成果，卻成為1700年後啟發哥白尼研究日心說，並開啟了科學革命的重要關鍵。

想法出於生活中的經驗啟發亞里斯塔克或讓他相信地心說的證據，不是什麼高深的數學或是理論，而是生活中的經驗，像是粗的樹枝比較堅固或是盯著跑者看，這些都不是什麼困難的現象，但這些現象也很難被我們認為是可信的證據。

不過，這也才最貼近科學的原始樣貌，符合常理就有被討論的資格。

雖然現在我們已經被各式各樣複雜的理論給包圍了，但這些理論最初的時候，都跟亞里斯塔克一樣，有一個純粹的經驗，有一個簡單的現象，跟一個他所相信的道理。

參考文獻：Aristarchus-Biography,FactsandPicturesAristarchusofSamos-WikipediaAristarchusofSamos|Greekastronomer|BritannicaAristarchusofSamos,theancientCopernicus;ahistoryofGreekastronomytoAristarchus,togetherwithAristarchus'sTreatiseonthesizesanddistancesofthesunandmoon:anewGreektextwithtranslationandnotes:Heath,ThomasLittle,Sir,1861-1940Rosen,E.(1978).AristarchusofSamosandCopernicus.TheBulletinoftheAmericanSocietyofPapyrologists,15(1/2),85-93.C.M.Linton(2004).FromEudoxustoEinstein:ahistoryofmathematicalastronomy.CambridgeUniversityPress. 課堂小提醒 月亮 月相變化 亞里斯塔克 日心說 浩瀚的宇宙 6 太陽系在銀河系中-赫歇爾 LIS情境科學教材 講義 浩瀚的宇宙 0 地球公自轉-哥白尼[文本] LIS情境科學教材 浩瀚的宇宙 17 四季變化-哥白尼 LIS情境科學教材 浩瀚的宇宙 15 地球公自轉-哥白尼 LIS情境科學教材 講義 留言 目前無法使用評論