托勒密〈古代偉大的天文學家、數學家〉( 2 ) 江銘輝 五夢網

五、托勒密在天文的重要成就

1.   地圓學說：

能在亞力山卓這個大城市研究學問，對托勒密來說真是幸運!此地有許多的博物館和圖書館，托勒密把大部分的時間都用在這些地方。他特別喜歡看和天文學、幾何學、地理學有關的書籍。

漸漸的，他對天地間的自然現象有了概括的了解，以後他想對宇宙深入研究的心情，就是在這時期培養出來的。

古代由於科學知識的缺乏，一般人對常見的自然現象都只憑想像或感官的直覺來判斷。各民族都認為自己所居住的地方是宇宙的中心。這種以自我為中心的想法在古代活動範圍狹窄，交通不便的社會是相當普遍的。

古人常常覺得奇怪：太陽落到西邊後，究竟往哪兒去了呢？他們對「天」這個東西總是懷有種種幻想，以為天是個大圓頂，太陽每天早上，從這個大圓頂的東邊出來，沿著這圓頂，慢慢爬上去，到了傍晚，它就向著圓頂的西邊沉下去了。第2天，又從東方爬上來，這是不是意味西邊有個大隧道呢？

這條隧道經過地下，兩端接連著圓頂的東邊和西邊。當晚上，太陽西沉時，它就沿著這條隧道一直從西邊往東走，到了早上，太陽就從隧道的東邊出來，所以，太陽又出現在天頂的東邊了。

那時候的人始終相信，太陽是會動的，而地球是扁平的，因此無論在什麼地方，所看見的落日一定在同一時間。

這種想法一直流傳到了希臘時代，仍然沒有改變。當托勒密研讀到這些有關古人對天體現象之想法的種種資料時，心裡就想：「如果說地球是平的話，為什麼站在海岸上瞭望從水平線外航行過來的帆船首先看到的是船桅的上端，而不是整個船身呢?」

這個問題一直存在托勒密的腦子裡，於是，他開始蒐集資料，準備作長期的觀察和研究。

  托勒密依據經驗知道，一項偉大的天文研究，除了要有廣博的知識外，還需要一個好的天文觀測站。

  因此，他跑遍全亞歷山卓。終於找到一個地勢高、空氣乾燥、不受人煙、車輛震動的地點，自掏腰包蓋了一座「托勒密天文臺」，全心全力的研究天體的運行。

托勒密先從「月蝕」的現象著手，因為他想到月蝕，月蝕的發生理論上各地都是相同的，如果地球是平的，由地球各地區觀看的月蝕時間都一樣，托勒密收集各不同地方的觀測者所記錄的月蝕時間，發現亞歷山卓西方所記錄的月蝕時間較早，愈往西走愈早。反之，亞歷山卓東方所記錄的月蝕時間較晚，這些觀測者所記錄的都是同一次月蝕的時間，可是卻得到不同時間的記錄，這就說地球不是平的，是球形的。

對於日落時間，如果地球是平的，日落時間各地都一樣譬如說傍晚6時，但實際上東方的人比西方的人早看到落日，這是地球是球形的，所以甲地觀測者看到落日時，乙地觀測者還沒有看到落日。

北極星是人類辨識北方的一種方法。在地球上不同的緯度，觀看北極星的角度都不一樣，事實上它與地球的緯度有關，譬如在地球的北極觀看北極星，它與地平線成90度，在北回歸線看北極星得23.5度，在赤道則是0度，至於在南半球，則完全看不見北極星（如圖2），這又是地球的表面是彎曲的另一個有力的證明。

圖2：在地球的北半球上不同緯度，可看見北極星的仰角皆不同，且南半球看不見北極星，這也是地球表面是彎曲，且可能是球形的證明。

‧在赤道的觀察者，北極星剛好位於地平線方向。

‧在北緯45度的觀察者，看到的北極星比地平線高四十五度。

‧赤道以南，無法看到北極星

觀察月蝕時，注意到地球的陰影在月球的表面上成一圓弧，證明地球是圓的。當我們向北方走時，就會看見新的星星出現在北方地平線，而原有的一些星星則消失在南方，這也是證明地球是圓球的。

據此，托勒密提出「地圓學說」。