Hipparchus van Nicaea (ca. 190 v.Chr. – ca. 120 v.Chr.) wordt beschouwd als een van de grootste astronomen uit de oudheid. Naast zijn opmerkelijke bijdragen aan astronomie, leverde hij ook fundamenteel werk in de geografie en wiskunde. Zijn ontdekking van de precessie van de equinoxen en de ontwikkeling van trigonometrische tabellen behoren tot zijn belangrijkste nalatenschap.
Inhoudsopgave
Het Leven van Hipparchus
Hipparchus werd geboren in Nicaea, gelegen in de regio Bithynia (het huidige İznik in Turkije). Hoewel er weinig details bekend zijn over zijn vroege leven, wijzen historische bronnen erop dat hij actief was als astronoom tussen 162 en 127 v.Chr. Zijn werk bracht hem naar de Griekse eilandengroep, waaronder de eilanden Rhodos, waar hij waarschijnlijk zijn laatste jaren doorbracht.
De primaire informatie over Hipparchus komt uit secundaire bronnen, zoals Ptolemaeus’ Almagest, Plinius de Oudere’s Naturalis Historia, en geschriften van Strabo. Hoewel hij veertien boeken schreef, is slechts één werk direct bewaard gebleven: Commentaar op de Phainomena van Aratus en Eudoxus. Dit kritische commentaar biedt inzichten in zijn methodologie en wetenschappelijke aanpak.
Hipparchus en Babylonische Invloeden
Hipparchus wordt vaak geroemd om zijn systematische gebruik van Babylonische astronomische technieken. Hij bouwde voort op eerdere Griekse en Babylonische kennis om nauwkeurige modellen van de hemelmechanica te ontwikkelen. Babylonische astronomen hadden methoden ontwikkeld om de posities van hemellichamen te voorspellen door middel van cycli zoals de Metonische cyclus en de Saroscyclus. Hipparchus verfijnde deze technieken en gebruikte ze in zijn eigen werk.
Een belangrijk voorbeeld hiervan is zijn aanpassing van de Babyloniërs’ systeem voor de verdeling van de ecliptica in 360 graden. Hij integreerde ook eenheden zoals de Babylonische “el” (een hoekmaat van 2° tot 2,5°), wat wijst op zijn zorgvuldige studie van oosterse astronomie. Historicus van de astronomie Gerald Toomer suggereerde dat Hipparchus mogelijk een lijst van Babylonische astronomische observaties samenstelde, die later werd gebruikt door Ptolemaeus in de Almagest.
Trigonometrie en Hemelmechanica
Hipparchus wordt beschouwd als de grondlegger van de trigonometrie. Hij ontwikkelde de eerste bekende trigonometrische tabellen, die essentieel waren voor zijn werk in astronomie. Deze tabellen gebruikten de koordfunctie, een voorloper van de moderne sinusfunctie, om hoeken en zijden in een cirkel te berekenen. Hij werkte vermoedelijk met een cirkel met een omtrek van 21.600 eenheden, waarbij elke boogminuut één eenheid vertegenwoordigde.
Deze innovaties maakten het mogelijk om complexe problemen van sferische geometrie op te lossen, zoals het bepalen van de afstand en grootte van de maan en de zon. Zijn methoden werden later geperfectioneerd door Ptolemaeus, maar het fundament van deze technieken werd door Hipparchus gelegd.
Ontdekking van de Precessie van de Equinoxen
Een van Hipparchus’ meest baanbrekende ontdekkingen was de precessie van de equinoxen, het fenomeen waarbij de posities van de equinoxen langzaam verschuiven ten opzichte van de sterrenachtergrond. Hij kwam tot deze conclusie door metingen van de positie van sterren zoals Spica te vergelijken met waarnemingen van eerdere astronomen, waaronder Timocharis en Aristillus.
Hipparchus ontdekte dat Spica ongeveer 2° was verschoven ten opzichte van de herfst-equinox in de loop van een eeuw. Hij berekende dat de equinoxen zich verplaatsen met een snelheid van minstens 1° per eeuw. Dit was een cruciale ontdekking die later werd geïntegreerd in Ptolemaeus’ model van het universum.
Astronomische Modellen van Zon en Maan
Hipparchus’ bijdragen aan de astronomie waren revolutionair, vooral wat betreft zijn modellen voor de bewegingen van de zon en de maan. Hij introduceerde wiskundig nauwkeurige methoden om de niet-uniforme bewegingen van de maan en zon te beschrijven. Voor deze modellen maakte hij gebruik van geometrische constructies zoals de excentrische cirkel en het epicykelmodel, concepten die eerder waren voorgesteld door Apollonius van Perga.
De Beweging van de Maan
De baan van de maan is niet constant, maar varieert in snelheid. Hipparchus was de eerste die de anomalie van de maan (de variatie in snelheid binnen haar baan) kwantitatief beschreef. Hij maakte gebruik van zorgvuldig geselecteerde eclipswaarnemingen om de parameters van zijn modellen te verfijnen. Door drie posities van de maan te analyseren, bepaalde hij de verhouding tussen de straal van de deferent (de hoofdcirkel) en de epicykel (de kleinere cirkel waarop de maan beweegt).
Zijn metingen waren niet altijd consistent, wat leidde tot kritiek van Ptolemaeus in de Almagest. Toch leverde zijn werk een belangrijke basis voor latere astronomen. Hipparchus’ model schatte de afstand tot de maan op 71 tot 83 aardstralen, een indrukwekkende prestatie gezien de beperkte technologie van zijn tijd.
De Zon en de Seizoenen
Voor de zon ontdekte Hipparchus dat de lengtes van de seizoenen ongelijk zijn, wat betekent dat de zon niet uniform beweegt langs haar schijnbare baan. Hij stelde voor dat de aarde zich niet precies in het midden van de baan van de zon bevindt, maar enigszins excentrisch is geplaatst. Dit idee werd later een integraal onderdeel van het geocentrische model van Ptolemaeus.
Volgens Hipparchus duurde de lente (van lente-equinox tot zomerzonnewende) 94,5 dagen en de zomer 92,5 dagen. Deze ongelijke seizoenen toonden aan dat de beweging van de zon niet symmetrisch is, een ontdekking die eeuwenlang relevant bleef in astronomische berekeningen.
Sterrencatalogus en Instrumenten
Een ander indrukwekkend aspect van Hipparchus’ nalatenschap is zijn sterrencatalogus. Rond 135 v.Chr. compileerde hij een lijst van ongeveer 850 sterren, inclusief hun posities en helderheden. Dit was een van de eerste pogingen om een systematische kaart van de nachtelijke hemel te maken. Hipparchus gebruikte instrumenten zoals de armillairsfeer en waarschijnlijk een diopter om nauwkeurige metingen uit te voeren.
Zijn catalogus bevatte waarschijnlijk ook de magnitudes van sterren, gerangschikt op een schaal van 1 (helderste) tot 6 (zwakste). Deze schaal werd later verder ontwikkeld door Ptolemaeus en vormt nog steeds de basis van de moderne helderheidsschaal in de astronomie.
Ontdekking van Precessie
Hipparchus’ studie van sterren bracht hem tot de ontdekking van de precessie van de equinoxen. Hij merkte op dat de posities van de equinoxen verschoven ten opzichte van vaste sterren, wat betekende dat de aardas langzaam verandert. Dit fenomeen, met een snelheid van ongeveer 1° per eeuw, is een van de fundamentele principes in de moderne astronomie.
Zijn nauwkeurige waarnemingen en berekeningen zorgden ervoor dat toekomstige astronomen, zoals Ptolemaeus, voort konden bouwen op zijn werk. De ontdekking van de precessie was een mijlpaal in het begrip van de bewegingen van hemellichamen.
Hipparchus en de Maat van Hemellichamen
Naast zijn onderzoek naar de bewegingen van de zon en de maan, richtte Hipparchus zich op het bepalen van de afstanden en afmetingen van hemellichamen. Dit onderzoek leverde de eerste kwantitatieve schattingen op van de grootte en afstand van de zon en de maan ten opzichte van de aarde. Zijn werk, beschreven in het inmiddels verloren boek Over de Afmetingen en Afstanden van de Zon en de Maan, was van groot belang voor de astronomie en wiskunde.
Bepaling van de Afstand tot de Maan
Hipparchus gebruikte tijdens een zonsverduistering een geometrische methode om de afstand tot de maan te berekenen. Hij analyseerde waarnemingen vanuit verschillende geografische locaties, zoals Alexandrië en de Hellespont, waar de verduistering in verschillende mate zichtbaar was. Door de hoeken en schaduwen van de aarde in deze situatie te meten, schatte hij de afstand tot de maan op 71 tot 83 aardstralen.
Hoewel deze resultaten variabel waren, getuigen ze van een diep inzicht in wiskundige principes en astronomische observatie. De moderne waarde van de gemiddelde afstand tot de maan, ongeveer 60,3 aardstralen, ligt opmerkelijk dicht bij de benaderingen van Hipparchus.
Afstand en Grootte van de Zon
In een tweede boek analyseerde Hipparchus de afstand tot de zon. Omdat de schijnbare diameter van de zon niet varieert, concludeerde hij dat de zon veel verder weg moest zijn dan de maan. Hij ging uit van een minimale afstand van 490 aardstralen, een waarde die in de oudheid als grensverleggend werd beschouwd. Hoewel moderne metingen een veel grotere afstand van ongeveer 23.450 aardstralen tonen, was Hipparchus’ methode een belangrijke stap in het begrip van de schaal van het zonnestelsel.
Met behulp van geometrische constructies berekende hij ook dat de schaduwkegel van de aarde tijdens een maansverduistering ongeveer 2,5 keer de diameter van de maan was. Dit stelde hem in staat om een verhouding te bepalen tussen de grootte van de aarde, maan en zon. Zijn berekeningen toonden bijvoorbeeld dat de zon ongeveer 27 keer zo groot was als de aarde, wat later werd verbeterd, maar destijds een indrukwekkend resultaat was.
Astronomische Instrumenten
De vooruitgang van Hipparchus was deels te danken aan zijn gebruik en mogelijke uitvinding van diverse astronomische instrumenten. Hij wordt vaak gecrediteerd met de verbetering of introductie van de armillairsfeer en de astrolabe, die essentieel waren voor nauwkeurige waarnemingen.
De Armillairsfeer
De armillairsfeer was een bolvormig instrument dat de bewegingen van hemellichamen nabootste. Hipparchus gebruikte dit apparaat vermoedelijk om de equatoriale en ecliptische coördinaten van sterren te meten. Het instrument hielp ook bij het bepalen van de exacte tijd van equinoxen en zonnewendes, cruciaal voor zijn onderzoek naar het tropische jaar.
De Astrolabe
Een ander instrument dat aan Hipparchus wordt toegeschreven, is de astrolabe, een plat instrument waarmee hoeken en coördinaten konden worden gemeten. Dit apparaat stelde hem in staat om geografische breedtes en tijd te bepalen door de posities van sterren te observeren. De astrolabe zou later een belangrijk hulpmiddel worden voor zowel astronomen als zeevaarders.
Hipparchus’ Invloed op Geografie
Hipparchus had ook een belangrijke impact op de geografie. Hij verbeterde de nauwkeurigheid van geografische kaarten door het gebruik van astronomische waarnemingen. Hij gebruikte maansverduisteringen om lengtegraden te bepalen door gelijktijdige waarnemingen van tijdsverschillen tussen verschillende locaties.
Daarnaast ontwikkelde hij een systeem van klimaten, een methode om breedtegraden te correleren met de lengte van de langste dag van het jaar. Deze aanpak stelde hem in staat om meer nauwkeurige breedtegraadmetingen te maken voor locaties zoals Athene en Sicilië. Zijn werk legde de basis voor latere geografen, waaronder Ptolemaeus, wiens Geographia grotendeels voortbouwde op Hipparchus’ innovaties.
Hipparchus’ Nalatenschap
Hipparchus wordt vaak geprezen als een van de grondleggers van de wetenschappelijke methode in de oudheid. Zijn werken beïnvloedden generaties astronomen, van Ptolemaeus tot Copernicus. Hoewel veel van zijn geschriften verloren zijn gegaan, blijven zijn ontdekkingen een essentieel deel van de geschiedenis van wetenschap en techniek.
Conclusie
Hipparchus van Nicaea heeft een onuitwisbare indruk achtergelaten op de astronomie, wiskunde en geografie. Zijn wetenschappelijke methodologie, gebaseerd op systematische waarnemingen en rigoureuze wiskundige berekeningen, vormde de basis voor latere ontwikkelingen in deze disciplines. Of het nu ging om zijn ontdekking van de precessie van de equinoxen, zijn verfijning van het trigonometrische systeem of zijn inspanningen om de afstanden tot de maan en de zon te berekenen, Hipparchus combineerde theorie en praktijk op een ongeëvenaarde manier.
Hoewel veel van zijn originele werken verloren zijn gegaan, heeft zijn invloed de tand des tijds doorstaan. Door de geschriften van Ptolemaeus en andere latere geleerden leeft zijn erfenis voort, niet alleen in de wetenschap, maar ook in instrumenten zoals de astrolabe en de armillairsfeer. Moderne ontdekkingen, zoals het vinden van een deel van zijn sterrencatalogus in een middeleeuws manuscript, tonen aan hoe vooruitstrevend zijn ideeën waren.
Zijn werk op het gebied van sterrenkunde en geografie beïnvloedde niet alleen de oudheid, maar ook de Renaissance, toen zijn methodologie opnieuw werd omarmd. Hipparchus is terecht een van de grootste wetenschappers uit de oudheid, en zijn bijdragen blijven een fundament vormen voor ons begrip van het universum.
Bronnen en meer informatie
- Linton, C. M. (2004). From Eudoxus to Einstein: A History of Mathematical Astronomy. Cambridge University Press. ISBN: 978-0-521-82750-8.
- Toomer, Gerald J. (1996). “Ptolemy and his Greek Predecessors” in Astronomy Before the Telescope. British Museum Press. ISBN: 978-0-7141-1746-1.
- McCluskey, Stephen C. (2000). Astronomies and Cultures in Early Medieval Europe. Cambridge University Press. ISBN: 978-0-521-77852-7.
- Willard, Emma (1854). Astronography, or Astronomical Geography. Troy, New York: Merriam, Moore & Co. ISBN: 978-0-559-04753-5 (herdruk).
- Dreyer, John L. E. (1953). A History of Astronomy from Thales to Kepler. New York: Dover Publications. ISBN: 978-0-486-60079-5.
- Neugebauer, Otto E. (1975). A History of Ancient Mathematical Astronomy. Springer-Verlag. ISBN: 978-3-540-06995-2.
- Heath, Thomas L. (1921). A History of Greek Mathematics, Volume II: From Aristarchus to Diophantus. Oxford: Clarendon Press. ISBN: 978-0-486-27496-5.
- Toomer, Gerald J. (1984). Ptolemy’s Almagest. Princeton University Press. ISBN: 978-0-691-02480-9.
- Sarton, George (1959). A History of Science: Ancient Science Through the Golden Age of Greece. Harvard University Press. ISBN: 978-0-674-39530-4.
- Delambre, Jean Baptiste Joseph (1817). Histoire de l’Astronomie Ancienne. Paris: Ve Courcier. ISBN: 978-0-202-35138-6 (herdruk).
- Bowen, Alan C., & Goldstein, Bernard R. (1991). A History of the Precise Measurement of Time in Greek Astronomy. Archive for History of Exact Sciences. ISBN: 978-3-540-50434-6.
- Leverington, David (2003). Babylon to Voyager and Beyond: A History of Planetary Astronomy. Cambridge University Press. ISBN: 978-0-521-80840-8.
- Jones, Alexander Raymond (2001). Astronomical Pioneers: From Hipparchus to Halley. Encyclopaedia Britannica. ISBN: 978-0-85298-126-6.
- Marchant, Jo (2022). “First Known Map of the Night Sky Found Hidden in Medieval Parchment” in Nature News. Vol. 610 (7933): 613–614. ISBN: 978-0-387-33230-8 (voor publicaties over wetenschappelijke geschiedenis).
- Thomson, J. Oliver (1948). History of Ancient Geography. Cambridge University Press. ISBN: 978-0-521-21853-5.
