Astronomický středověk: Než přišly dalekohledy aneb Oči ve službách vědy

Lidé se na hvězdnou oblohu dívali patrně od samých počátků našeho druhu. Se systematickým pozorováním nočního nebe však začaly až první starověké kultury jako Egypt, Mezopotámie, Persie, případně později Řecko. Hlavním účelem tehdy nicméně nebylo poznávat vesmír ve vědeckém smyslu, ale nacházet postavení nebeských těles a následně předpovídat osudy lidí i celých zemí. Jedinci, kteří se pozorování nočního nebe věnovali, tak byli spíš astrologové. Přesto i oni mnohým přispěli k astronomickému poznání. 

Uspěli byste?

Starověký astronom byl v první řadě „náboženským pracovníkem“: buď přímo knězem, nebo jeho pomocníkem. Z toho tedy vyplývalo mnoho omezení a podmínek. Všechna náboženství od takových lidí vyžadují čistotu (výklad tohoto slova je samozřejmě různý – někdy to znamená sexuální zdrženlivost, jindy například absenci tělesných vad, správný rodový původ atd.). Nutná byla také gramotnost. Umění číst a psát se v tehdejší době vyhrazovalo pouze elitě, astronom však musel pečlivě zapisovat všechny výsledky svých pozorování.

Nezbytnou podmínku představoval i doslova ostříží zrak. Podíváme-li se na Velký vůz, tedy část souhvězdí Velké medvědice, najdeme v jeho oji dvojici stálic Mizar a Alcor, jež obvykle snadno rozlišíme i bez dalekohledu. Stačí však nepatrná oční vada, a hvězdy splynou v jednu. Alcor je totiž na hranici viditelnosti pouhým okem, a schopnost rozpoznat právě tuto stálici tak bývala u mnoha národů jakousi zkouškou v rámci „výběrového řízení“ na pozici astronoma. 

Astronom na čekané

Při „jednorázovém“ pohledu na hvězdné nebe postrádá obloha dynamiku. Nebeská klenba se totiž otáčí jen pomalu, a abychom se tedy o vesmíru něco dozvěděli, musíme jej sledovat dlouhodobě. Ve starověké praxi to znamenalo trávit dlouhé noci venku, pozorovat, pečlivě zaznamenávat a vyhodnocovat. A tak přišly první objevy.

Největšími tělesy na obloze jsou pochopitelně Slunce a Měsíc, pozorování se tudíž zaměřovalo v prvé řadě na ně. Přímý pohled na Slunce není možný a na Měsíci pouhýma očima mnoho neuvidíme. Proto se astronomové soustředili zejména na pohyb zmíněných objektů po obloze a brzy odhalili, že není náhodný, nýbrž že má jistý řád. Posléze zjistili, že Slunce a Měsíc nejsou jedinými tělesy, jež mění svou polohu. Pohyb – i když nikoliv tak výrazný – vykazovaly také některé z domnělých stálic. Uvedená tělesa pak dostala označení „planétes“, tedy „tuláci“. 

Dnes dobře víme, že planety nejsou žádnými tuláky – a záhy na to přišli i starověcí pozorovatelé: Dlouhodobým studiem oblohy odhalili, že se planety po nebi pohybují po značně složitých drahách. Jde o důsledek uspořádání planetární soustavy, tyto znalosti však tehdejším astronomům ještě chyběly. Začaly tak vznikat první teorie o podobě a fungování vesmíru – obdivuhodné, ale většinou nesprávné, a navíc zatížené náboženskými dogmaty. 

Budiž tma!

Zatmění představovalo vždy událost značného významu – nikoliv astronomického, nýbrž astrologického. Zmíněný jev se totiž vysvětloval jako boží znamení. Pečlivá a systematická dlouhodobá pozorování přinášela jistá poznání, otázka však zněla: Vykazuje zatmění nějakou pravidelnost? Nebo se opravdu jedná o náhodný projev boží vůle?

K zatmění Slunce dochází ve chvíli, kdy se Měsíc při svém putování ocitne přesně mezi Zemí a naší denní hvězdou. Kdyby byly roviny oběžných drah Měsíce kolem Země a naší planety kolem Slunce totožné, pak by zatmění nastalo při každém oběhu. Ke zmíněnému jevu však dochází jen tehdy, je-li Měsíc mezi Zemí a naší hvězdou právě v místě tzv. lunárního uzlu, tedy tam, kde jeho dráha kříží rovinu zemské trajektorie. 

Chaldejci – egyptští kněží a zároveň badatelé a učenci – objevili periodu o délce 6 585 dní, která téměř přesně odpovídá 223 synodickým oběhům (při nichž se Měsíc dostane do stejné polohy vůči Slunci) a 242 drakonickým oběhům (při nichž se dostane do stejné polohy vůči uzlům). Po uplynutí zmíněné periody se tedy opakuje určitý cyklus zatmění Slunce a Měsíce. Perioda se nazývá saros a dřív sloužila jako pomůcka pro předpovídání zatmění. Soulad synodických a drakonických oběhů však není absolutní, liší se zhruba o 51 minut. Přesnější poměr dává 716 synodických a 777 drakonických měsíců, kde rozdíl činí necelých deset minut. 

Jak ovšem Chaldejci popsanou periodu objevili? Dlouhodobým pozorováním a pečlivými zápisky – 6 585 dní neboli 18 let představovalo většinu kariéry tehdejšího pozorovatele, a potvrzení periody vyžadovalo mnoho opakování.

Pozorovat, zapisovat, porovnávat

Starověcí astronomové neměli téměř žádnou možnost, jak vědeckým způsobem zjistit přesnou strukturu Sluneční soustavy. Mohli jen usuzovat, ale na skutečné výpočty si musela astronomická obec počkat až do objevu pokročilejších matematických metod. Přesto se podařilo dojít k velmi zajímavým poznatkům, které v určitých ohledech předstihly svou dobu. 

Zatímco objevy prvních civilizací, například Egypta či Mezopotámie, byly spíš anonymní, poznatky starých Řeků se již často někomu připisují. Víme tak, že jeden z prvních hvězdných katalogů sestavil Hipparchos, jenž patřil k největším antickým astronomům. Ve svém díle uváděl polohy přibližně 800 hvězd, a to se značnou přesností. Jeho rozdělení stálic do tříd podle velikosti přitom používáme dodnes. Kromě pozorování přemýšlel učenec také o podstatě vesmíru. Pochopil, že pokud Země obíhá kolem Slunce, musejí se měnit polohy hvězd na obloze. Ani sebepečlivějším měřením však pohyb neodhalil, a proto heliocentrickou teorii odmítl. Dnes víme, že je uvedená myšlenka zcela správná, nicméně teprve moderní přístroje v 19. století, tedy dva tisíce let po Hipparchovi, umožnily tento posun zvaný „paralaxa“ změřit – a to jen u velmi blízkých hvězd. 

Pečlivostí k jarnímu bodu

Hipparchos dospěl k mnoha dalším poznatkům. Stanovil například sklon zemské osy k ekliptice nebo délku slunečního roku, u nějž se dopustil chyby pouhých šesti minut. Pečlivým pozorováním a porovnáváním svých zápisků se stoletými záznamy rovněž odhalil postupný posun jarního bodu neboli místa na obloze, kde se Slunce nachází v okamžiku jarní rovnodennosti. Usoudil z toho, že se zemská osa pohybuje, přičemž dnes tento její kuželovitý pohyb nazýváme „precese“ (viz Jak se pohybuje Země?). Podle Hipparcha činila precesní perioda přibližně 36 tisíc let, což odpovídá posunu jarního bodu o 1° za století. Přesnější měření dávají hodnotu 25 725 let. Hipparchos také pozoroval změny v excentricitě neboli výstřednosti dráhy Měsíce a poměrně přesně určil vzdálenost mezi Zemí a jejím přirozeným satelitem.

TIP: Proti proudu času: Kdy a kde vznikla nejstarší mapa hvězdného nebe?

Dávné objevy byly často fenomenologické: Pozorovatelé jev popsali, ale nesnažili se či nedokázali poskytnout teorii, která by jej vysvětlila. Na to tehdejší poznání, zejména v matematice a fyzice, nestačilo. Přesto jsou jejich poznatky – vzhledem k podmínkám, v jakých působili – mnohdy obdivuhodné.