第2章空を観測する――天文学の誕生Observing the Sky: The Birth of Astronomy

Let us now look briefly back into history. Much of modern Western civilization is derived in one way or another from the ideas of the ancient Greeks and Romans, and this is true in astronomy as well. However, many other ancient cultures also developed sophisticated systems for observing and interpreting the sky.

ここで、歴史を少し振り返ってみよう。現代の西洋文明の多くは、何らかの形で古代ギリシャ人やローマ人の考えに由来し、天文学も同様である。しかし、ほかにも多くの古代文化が、空を観測し解釈するための精巧な体系を発達させていた。

Ancient Babylonian, Assyrian, and Egyptian astronomers knew the approximate length of the year. The Egyptians of 3000 years ago, for example, adopted a calendar based on a 365-day year. They kept careful track of the rising time of the bright star Sirius in the predawn sky, which has a yearly cycle that corresponded with the flooding of the Nile River. The Chinese also had a working calendar; they determined the length of the year at about the same time as the Egyptians. The Chinese also recorded comets, bright meteors, and dark spots on the Sun. (Many types of astronomical objects were introduced in Science and the Universe: A Brief Tour. If you are not familiar with terms like comets and meteors, you may want to review that chapter.) Later, Chinese astronomers kept careful records of “guest stars”—those that are normally too faint to see but suddenly flare up to become visible to the unaided eye for a few weeks or months. We still use some of these records in studying stars that exploded a long time ago.

古代バビロニア、アッシリア、エジプトの天文学者は、1年のおおよその長さを知っていた。たとえば3000年前のエジプト人は、1年を365日とする暦を採用していた。夜明け前の空に、明るい恒星シリウスが昇る時刻を注意深く追っていたのである。その1年周期はナイル川の氾濫と対応していた。中国にも実用的な暦があり、エジプト人とほぼ同じころに、1年の長さを定めていた。また中国人は、彗星や明るい流星、太陽の暗い斑点も記録していた。さまざまな種類の天体は、「科学と宇宙――ひとめぐり」で紹介した。彗星や流星といった用語になじみがなければ、その章を復習するとよい。後の中国の天文学者は、「客星」も注意深く記録した。ふだんは暗すぎて見えないが、突然明るく輝き、数週間から数か月、肉眼で見えるようになる星である。はるか昔に爆発した星を研究する際には、今でもこうした記録の一部を使っている。

The Mayan culture in Mexico and Central America developed a sophisticated calendar based on the planet Venus, and they made astronomical observations from sites dedicated to this purpose a thousand years ago. The Polynesians learned to navigate by the stars over hundreds of kilometers of open ocean—a skill that enabled them to colonize new islands far away from where they began.

メキシコと中央アメリカのマヤ文化では、金星に基づく精巧な暦が発達し、1000年前には、天体観測のために設けられた場所から観測を行っていた。ポリネシアの人々は、何百キロメートルも広がる外洋を、星を頼りに航海する方法を学んだ。この技能によって、出発した場所から遠く離れた新しい島々へ、移り住むことができた。

In Britain, before the widespread use of writing, ancient people used stones to keep track of the motions of the Sun and Moon. We still find some of the great stone circles they built for this purpose, dating from as far back as 2800 BCE. The best known of these is Stonehenge, which is discussed in Earth, Moon, and Sky.For resources providing more information about the astronomy of diverse cultures around the world, please see http://bit.ly/astrocultures.

文字の使用が広く普及する前のブリテン島では、古代の人々が石を使って太陽と月の動きを追っていた。この目的で築かれた巨大な環状列石のなかには、紀元前2800年にまでさかのぼるものが、今も残っている。最もよく知られるのは、「地球・月・空」で取り上げるストーンヘンジである。世界のさまざまな文化における天文学をさらに詳しく知るための資料は、http://bit.ly/astroculturesを参照してほしい。

Our concept of the cosmos—its basic structure and origin—is called cosmology, a word with Greek roots. Before the invention of telescopes, humans had to depend on the simple evidence of their senses for a picture of the universe. The ancients developed cosmologies that combined their direct view of the heavens with a rich variety of philosophical and religious symbolism.

宇宙の基本構造と起源についての私たちの考え方を、宇宙論という。英語のcosmologyはギリシャ語に由来する。望遠鏡が発明される前、人々は宇宙の姿を描くために、感覚から直接得られる証拠に頼らなければならなかった。古代の人々は、目にする天の姿と、多彩な哲学的・宗教的象徴を組み合わせた宇宙観を発達させた。

At least 2000 years before Columbus, educated people in the eastern Mediterranean region knew Earth was round. Belief in a spherical Earth may have stemmed from the time of Pythagoras, a philosopher and mathematician who lived 2500 years ago. He believed circles and spheres to be “perfect forms” and suggested that Earth should therefore be a sphere. As evidence that the gods liked spheres, the Greeks cited the fact that the Moon is a sphere, using evidence we describe later.

コロンブスの少なくとも2000年前には、地中海東部の教養ある人々は、地球が丸いことを知っていた。地球が球形だという考えは、2500年前に生きた哲学者・数学者のピタゴラスの時代にさかのぼるのかもしれない。ピタゴラスは円や球を「完全な形」と考え、したがって地球も球であるはずだと提案した。神々が球を好む証拠として、ギリシャ人は、後で説明する証拠を用いながら、月が球であるという事実を挙げた。

The writings of Aristotle (384–322 BCE), the tutor of Alexander the Great, summarize many of the ideas of his day. They describe how the progression of the Moon’s phases—its apparent changing shape—results from our seeing different portions of the Moon’s sunlit hemisphere as the month goes by (see Earth, Moon, and Sky). Aristotle also knew that the Sun has to be farther away from Earth than is the Moon because occasionally the Moon passed exactly between Earth and the Sun and hid the Sun temporarily from view. We call this a solar eclipse.

アレクサンドロス大王の師であったアリストテレス（紀元前384〜322年）の著作は、当時の多くの考えをまとめている。そこでは、月の満ち欠け、すなわち見かけの形の変化が、ひと月が進むにつれ、太陽に照らされた月の半球の異なる部分を見ることで起こると説明されている。「地球・月・空」を参照してほしい。アリストテレスはまた、太陽は月よりも地球から遠くになければならないと知っていた。ときどき月が地球と太陽のちょうど間を通り、太陽を一時的に見えなくするからである。私たちはこれを日食と呼ぶ。

Aristotle cited convincing arguments that Earth must be round. First is the fact that as the Moon enters or emerges from Earth’s shadow during an eclipse of the Moon, the shape of the shadow seen on the Moon is always round (Figure 2.9). Only a spherical object always produces a round shadow. If Earth were a disk, for example, there would be some occasions when the sunlight would strike it edge-on and its shadow on the Moon would be a line.

アリストテレスは、地球が丸いはずだとする説得力のある論拠を挙げた。第一は、月食の際に月が地球の影に入ったり、そこから出たりするとき、月面に見える影がいつも丸いという事実である（図2.9）。いつでも丸い影をつくる物体は、球形のものだけだ。たとえば地球が円盤なら、太陽の光がその縁から当たり、月に映る影が線になる場合もあるはずである。

As a second argument, Aristotle explained that travelers who go south a significant distance are able to observe stars that are not visible farther north. And the height of the North Star—the star nearest the north celestial pole—decreases as a traveler moves south. On a flat Earth, everyone would see the same stars overhead. The only possible explanation is that the traveler must have moved over a curved surface on Earth, showing stars from a different angle. (See the How Do We Know Earth Is Round? feature for more ideas on proving Earth is round.)

第二の論拠として、アリストテレスは、南へ十分な距離を移動した旅人は、もっと北の地域からは見えない星を観測できると説明した。また、天の北極に最も近い星である北極星の高度は、旅人が南へ進むほど低くなる。地球が平らなら、誰もが頭上に同じ星を見るはずである。可能な説明は一つだけで、旅人が地球の曲がった表面を移動したため、異なる角度から星を見るようになったということだ。地球が丸いと証明するほかの考え方は、コラム「地球が丸いとどうしてわかるのか」を参照してほしい。

One Greek thinker, Aristarchus of Samos (310–230 BCE), even suggested that Earth was moving around the Sun, but Aristotle and most of the ancient Greek scholars rejected this idea. One of the reasons for their conclusion was the thought that if Earth moved about the Sun, they would be observing the stars from different places along Earth’s orbit. As Earth moved along, nearby stars should shift their positions in the sky relative to more distant stars. In a similar way, we see foreground objects appear to move against a more distant background whenever we are in motion. When we ride on a train, the trees in the foreground appear to shift their position relative to distant hills as the train rolls by. Unconsciously, we use this phenomenon all of the time to estimate distances around us.

ギリシャの思想家、サモスのアリスタルコス（紀元前310〜230年）は、地球が太陽のまわりを動いているとまで提案したが、アリストテレスと古代ギリシャの学者の大部分は、その考えを退けた。彼らの判断の理由の一つは、もし地球が太陽のまわりを動くなら、地球の軌道上の異なる場所から星を観測することになるはずだ、という考えだった。地球が移動するにつれて、近くの星は、遠くの星に対する空での位置を変えるはずである。同じように、私たちが動いていると、手前の物は、遠い背景に対して動いて見える。列車に乗ると、列車が進むにつれて、手前の木々は遠くの丘に対して位置を変えるように見える。私たちはいつも、この現象を無意識に使って、周囲の距離を見積もっている。

The apparent shift in the direction of an object as a result of the motion of the observer is called parallax. We call the shift in the apparent direction of a star due to Earth’s orbital motion stellar parallax. The Greeks made dedicated efforts to observe stellar parallax, even enlisting the aid of Greek soldiers with the clearest vision, but to no avail. The brighter (and presumably nearer) stars just did not seem to shift as the Greeks observed them in the spring and then again in the fall (when Earth is on the opposite side of the Sun).

観測者が動いたために、物体の方向が見かけ上ずれることを視差という。地球の公転運動によって恒星の見かけの方向がずれることを、恒星の視差、すなわち年周視差という。ギリシャ人は、特に視力のよい兵士の助けまで借りて、恒星の視差を観測しようと熱心に努めたが、成果は得られなかった。春に観測し、地球が太陽の反対側へ回った秋にもう一度観測しても、明るく、おそらく近い恒星は、どうしても位置を変えたようには見えなかった。

This meant either that Earth was not moving or that the stars had to be so tremendously far away that the parallax shift was immeasurably small. A cosmos of such enormous extent required a leap of imagination that most ancient philosophers were not prepared to make, so they retreated to the safety of the Earth-centered view, which would dominate Western thinking for nearly two millennia.

これは、地球が動いていないか、恒星が途方もなく遠いために視差によるずれが測れないほど小さいか、そのどちらかを意味した。これほど巨大な広がりをもつ宇宙を考えるには、大きな想像力の飛躍が必要だった。古代の哲学者の大部分には、その飛躍をする用意がなかった。そのため、彼らは地球中心の見方の安心感へ戻っていった。この見方は、それからほぼ2000年にわたって西洋の思考を支配することになる。