圖1.從地球上看到外行星的逆行現久示意圖

文．圖／蘇明俊、陳輝樺．繪圖／楊淑惠

　　在邁入21世紀的現在，人類已能脫離地心引力的束縛而進入太空的時代、登陸其他行星。對於天體、星系、宇宙等大自然，也比以往有了更多的瞭解。但到底這些觀念是如何改變的？我們或許可從一群如哥白尼等偉大的天文學家傳記中，找出可令人省思之處，使我們知道如何面對未來科學知識的暴漲與時空的茫然。首先，介紹的是近代科學的啟蒙者——哥白尼。

　　天文學家哥白尼於1473年2月19日在波蘭北部的桑城(Thorn)出生，在10歲時父親逝世，由叔父扶養長大。由於叔父是天主教的主教，也是一位熱衷教育的學者，使哥白尼得以接受優良的教育，他在波蘭南部最優秀的學府科拉科(Krakow)大學攻讀美術與數學。當時哥倫布發現新大陸的訊息，對哥白尼的宇宙觀有了重要的影響。1496年他前往義大利北部留學10年，在波隆那(Bologna)大學學習教會法，同時也跟隨天文學家諾巴拉從事星象觀測，也到過羅馬觀測行星。後來在帕度亞(Padua)大學獲得教會法的博士學位，之後又學醫。回到波蘭後懸壺濟世，受到大家的愛戴，同時在叔父服務的教會擔任幹事，叔父去世後，更掌理教會的行政工作。他最喜歡的科目是數學和天文學，在1497年的3月9日，他選擇月掩畢宿五的機會進行觀測，那是他的第一份天文觀測報告。在羅馬1年的期間，他記錄了1500年11月5日的月食，以及1512年6月5日觀測火星衝（註）的現象。他是羅馬天主教的神父，更是現代天文學的創始者，他致力於研究太陽、行星和月亮對恆星的相對運動，窮其一生對星象的觀察，大致獲得下列結論：

一、地球是圓球體

證據是：越往北移動，北極星就升得越高；越往南移動，則仰角越低。

二、地球由西向東自轉，並且大氣層隨著地表運動。

如果大氣不隨著地表運動，應該只會有持續的風由東向西吹。太陽、月亮和星星都是東升西落，表示地球由西向東自轉。

三、地球不是宇宙的中心

宇宙的中心在太陽附近，地球和行星都以圓形的軌道繞太陽運轉，但是圓形的軌道不以太陽為圓心；因為觀察行星在天空中移動的速率，並不是等速率的。

四、外行星繞行太陽的「逆行」現象

當外行星(火星、木星、土星)在「衝」的位置前後，看起來會漸慢而停止，再向後移動一些，又停止一次後，再向東行。造成這樣現象的原因是地球在內軌道越過它們所造成的相對運動。（圖1）

五、太陽在黃道上由西向東運行，星星則相反方向。

因為地球以圓形軌道繞著太陽運轉，看起來太陽在星空中移動的方向是由西向東；反之，星星則以由東向西的方向移動，和我們今天觀察的現象吻合。

六、行星到達衝的位置時最亮

因為行星到達「衝」的位置時，離地球最近，所以比其他時間亮。

七、火星的逆行運動比木星大，木星又比土星大。

這些現象是視覺的效果，表示火星比木星靠近太陽，木星又比土星靠近太陽。

八、越在外側的行星，繞太陽作公轉的時間越長。

「行星週期」是指行星繞轉太陽一週所需要的時間。行星週期越長，行星離太陽越遠；火星的週期687天、木星將近12年、土星大約30年，因此土星離太陽最遠，木星次之，火星則是三者離太陽最近的行星。而地球的週期是365天，顯然比火星還靠近太陽。水星和金星永遠無法完整地繞轉天空一週，因為它們的圓軌道在地球軌道內繞太陽運轉，週期分別是88天和225天，可以知道水星最靠近太陽，金星遠些，但仍比地球近。由於水星與金星在地球軌道內運行，從地球觀察會有盈虧現象，但因此現象無法用肉眼看見，而不能支持哥白尼的觀點。