明月何處有

第一個地外目標——月球

月亮，是人類飛出地球、步入太空的第一個中途站，是人類迄今在地球之外留下足跡的唯一星球。世界上沒有一個民族不對月亮抱有濃厚的感情。歷代詩人留下無數吟哦明月的華美詩篇，便是最好的佐證。

人類首先測出絕對距離的那個天體正是月亮。這是很自然的，因為宇宙中再也沒有比月球離我們更近的天體了。

可是，有什么辦法能夠知道月亮離我們究竟有多遠呢？用直尺、折尺或卷尺來量嗎？那當然是行不通的。然而，早在2 000多年前，就有人想出了一個相當巧妙的辦法。

公元前3世紀之初，在小亞細亞的薩摩斯島上出現了一位最富有創見的古希臘天文學家，名叫阿里斯塔克（Aristarchus，約公元前310—約前230）。他是杰出的天文觀測家，又是一位天才的理論家。人們不知道他的生平，他的大部分著作也已失傳，但是他的《論日月的大小和距離》流傳了下來。

阿里斯塔克在這部著作中首先提出，如果在上弦月的時候測定太陽和月亮之間的角距離，就可以據此推算出日、月到地球距離的比值（圖8）。阿里斯塔克指出：上弦月的時候，日、月、地三者應該構成一個直角三角形，月亮在直角的頂點上。他根據觀測確定，上弦時太陽和月亮在天穹上相距87°，由此可以推算出太陽比月亮遠19倍。雖然這個結果只有實際數值的1/20左右，但其原理簡單明了，值得贊賞。這是2 000多年前測定天體距離的第一次大膽嘗試，對其結果的稱頌也理應超過對它的責難。

阿里斯塔克又想到，由于日全食時月亮恰好擋滿太陽，也就是說，它們的視角徑相等，因此太陽的線直徑必定也正好就是月亮的19倍。他還觀測月食時的地影，計算出地球的影寬，進而推算出月球的直徑是地球的1/3（今天知道實際是0.27倍）。因此，太陽的直徑便是地球的（19×1/3）倍，即6倍有余。而太陽的體積則是地球的（19×1/3）3 倍，即200多倍。這比實際情況（太陽比地球大130萬倍）小了許多，但足以證明地球絕不是宇宙中最大的天體。在阿里斯塔克看來，小物體應該圍繞大物體運轉，因此太陽環繞地球旋轉實在是太不合乎邏輯了。也許就是這個原因，使阿里斯塔克天才地提出太陽和恒星一樣，都靜止在遠方，而地球則既在繞軸自轉，又環繞著太陽運行。同時他還認為，恒星比地球繞太陽運行的軌道更加遙遠。當時的學者不能接受阿里斯塔克的理論，甚至還指控他褻瀆神靈。他關于這些想法的論著久已失傳，如果不是阿基米德在著作中提到的話，那么它大概早就被人們遺忘了。然而，歷史賦予了他應有的地位，他遠在哥白尼（Nicolas Copernicus，1473—1543）之前17個世紀就猜到了日心系統的概況，因此恩格斯熱情地稱頌阿里斯塔克為“古代的哥白尼”。

阿里斯塔克還想出一個巧妙的辦法來測量地球與月亮的距離，只是直到一個半世紀之后，伊巴谷（Hipparchus，約公元前190—前125）才將它付諸實踐。

古希臘所有的天文學家中，伊巴谷可以算是最偉大的了。遺憾的是，后人對他的生平幾乎一無所知，只知道他出生于尼西亞這個地方（今土耳其的伊茲尼克），在愛琴海的羅德島上建立觀象臺，發明了許多用肉眼觀測天象的儀器，后來這類儀器在歐洲沿用了1 700年。伊巴谷可能是在羅德島去世的。公元二三世紀尼西亞的一些硬幣上刻有他的坐像，硬幣上的銘文是希臘文ΙΠΠΑΡΧΟΣ，即伊巴谷。可見至少在伊巴谷的家鄉，在幾個世紀中他的名聲一直很大。伊巴谷為方位天文學——也就是天體測量學，奠定了穩固的基礎。他測算出一年的長度是365又1/4天再減去1/300天，這個數字與實際情況只相差6分鐘。他編制了幾個世紀內日月運動的精密數字表，據此可以推算日月食。他還編出一份包含1 000多顆恒星的星表，列出了它們的位置和亮度。伊巴谷是古希臘的一位知識巨人，西方人尊稱他為“天文學之父”。他留下的大量觀測資料，為后人的重大發現創造了條件。可惜，伊巴谷的著述均已失落，人們只是從托勒玫的著作中才了解到他的這些情況。

公元前150年前后，伊巴谷將阿里斯塔克提出的測量月亮距離的設想付諸實踐。當時希臘人已經意識到，月食是由于地球處于太陽和月亮中間，從而地影投射到月亮上造成的。阿里斯塔克指出，掠過月面的地影輪廓的彎曲情況應該能顯示出地球與月球的相對大小。根據這一點，運用簡單的幾何學原理便可以推算出月亮有多遠：它與我們的距離是地球直徑的多少倍。伊巴谷做了這一工作，算出月亮和地球的距離幾乎恰好是地球直徑的30倍。倘若采用埃拉托色尼的數字，取地球直徑為12 700千米，那么月地距離就是38萬千米有余。今天，我們知道月球繞地球運行的軌道是個橢圓，因此月地距離時時都在變化。月球離地球最遠時為405 500千米，最近時則為363 300千米，由此可知月地之間的平均距離是384 400千米，伊巴谷的測量結果與此相當接近。

然而，盡管阿里斯塔克的方法十分巧妙，伊巴谷的觀測技術又很高超，但是像他們那樣做還是難以獲得高度精確的結果。當近代天文學興起之后，人們必然就會以更先進的方法來重新探討“月亮離我們有多遠”這個古老的問題。