Aristarchus of Samos

Zwei gleiche Kugeln werden von einem und demselben Zylinder umfasst, und zwei ungleiche Kugeln von einem und demselben Kegel, dessen Spitze in Richtung der kleineren Kugel zeigt; und die gerade Linie, die durch die Mittelpunkte der Kugeln gezogen wird, steht senkrecht auf jedem der Kreise, in denen die Oberfläche des Zylinders oder des Kegels die Kugeln berührt."

Aristarchus of Samos war ein antiker griechischer Astronom und Mathematiker, der das erste bekannte heliozentrische Modell präsentierte, das die Sonne in das Zentrum des bekannten Universums mit der Erde, die sich um sie dreht, platzierte. 

Er wurde von Philolaus of Croton beeinflusst, aber Aristarchus identifizierte das „Zentralfeuer" mit der Sonne und ordnete die anderen Planeten in ihrer korrekten Entfernungsreihenfolge um die Sonne an. Wie Anaxagoras vor ihm vermutete er, dass die Sterne einfach andere Körper wie die Sonne waren, allerdings viel weiter entfernt von der Erde. Seine astronomischen Ideen wurden oft zugunsten der geozentrischen Theorien von Aristoteles und Ptolemäus abgelehnt. Nicolaus Copernicus schrieb die heliozentrische Theorie Aristarchus zu.

Heliozentrismus

Der ursprüngliche Text ist verloren gegangen, aber eine Referenz in Archimedes' Buch The Sand Reckoner Archimedis Syracusani Arenarius & Dimensio Circuli beschreibt ein Werk, in dem er das heliozentrische Modell als alternative Hypothese zum Geozentrismus vorbrachte:

Du bist dir jetzt bewusst ['du' bezieht sich auf König Gelon], dass das „Universum" der Name ist, den die meisten Astronomen der Sphäre geben, deren Mittelpunkt der Mittelpunkt der Erde ist, während ihr Radius gleich der geraden Linie zwischen dem Mittelpunkt der Sonne und dem Mittelpunkt der Erde ist. Dies ist das allgemeine Verständnis, wie du von Astronomen gehört hast. Aber Aristarchus hat ein Buch herausgebracht, das aus bestimmten Hypothesen besteht, wobei sich herausstellt, dass das Universum infolge der gemachten Annahmen viele Male größer ist als das gerade erwähnte „Universum". Seine Hypothesen sind, dass die Fixsterne und die Sonne unbeweglich bleiben, dass sich die Erde um die Sonne auf dem Umfang eines Kreises dreht, wobei die Sonne in der Mitte der Umlaufbahn liegt, und dass die Sphäre der Fixsterne, die um denselben Mittelpunkt wie die Sonne angeordnet ist, so groß ist, dass der Kreis, in dem er die Erdumlaufbahn annimmt, in einem solchen Verhältnis zur Entfernung der Fixsterne steht wie der Mittelpunkt der Sphäre zu ihrer Oberfläche.

Aristarchus vermutete, dass die Sterne andere Sonnen waren, die sehr weit entfernt sind, und dass es daher keine beobachtbare Parallaxe gab, das heißt eine Bewegung der Sterne relativ zueinander, wenn sich die Erde um die Sonne bewegt. Da die Stellarparallaxe nur mit Teleskopen nachweisbar ist, war seine genaue Vermutung damals unbeweisbar.

Es ist ein weit verbreiteter Irrtum, dass die heliozentrische Ansicht von den Zeitgenossen des Aristarchus als gotteslästerlich angesehen wurde. Lucio Russo führt dies auf Gilles Ménages Druck eines Abschnitts aus Plutarchs „On the Apparent Face in the Orb of the Moon" zurück, in dem Aristarchus mit Cleanthes scherzt, der das Haupt der Stoiker ist, ein Sonnenanbeter und dem Heliozentrismus widerspricht. Im Manuskript von Plutarchs Text sagt Aristarchus, dass Cleanthes der Gottlosigkeit angeklagt werden sollte. Ménages Version, veröffentlicht kurz nach den Prozessen gegen Galileo und Giordano Bruno, vertauscht ein Akkusativ und Nominativ so, dass Aristarchus vermeintlich der Gottlosigkeit schuldig ist. Das resultierende Missverständnis eines isolierten und verfolgten Aristarchus wird bis heute weitergegeben.

Nach Plutarch vertraten Aristarchus den Heliozentrismus zwar nur als Hypothese, aber Seleucus of Seleucia, ein hellenistischer Astronom, der ein Jahrhundert nach Aristarchus lebte, vertrat ihn als bestimmte Meinung und gab einen Beweis dafür, aber es wurde keine vollständige Aufzeichnung gefunden. In seiner Naturalis Historia wunderte sich Plinius der Ältere später, ob Fehler in den Vorhersagen über den Himmel einer Verschiebung der Erde von ihrer zentralen Position zugeschrieben werden könnten. Plinius und Seneca bezogen sich auf die Rückläufigkeit einiger Planeten als ein offensichtliches und nicht reales Phänomen, was eine Implikation des Heliozentrismus und nicht des Geozentrismus ist. Dennoch wurde keine Stellarparallaxe beobachtet, und Plato, Aristoteles und Ptolemäus bevorzugten das geozentrische Modell, das während des Mittelalters als wahr angesehen wurde.

Die heliozentrische Theorie wurde von Copernicus wiederbelebt, woraufhin Johannes Kepler die Planetenbewegungen mit größerer Genauigkeit mit seinen drei Gesetzen beschrieb. Isaac Newton gab später eine theoretische Erklärung basierend auf Gesetzen der Gravitationsanziehung und Dynamik.

Nachdem Aristarchus erkannt hatte, dass die Sonne viel größer als die Erde und die anderen Planeten war, schloss er daraus, dass die Planeten um die Sonne kreisen. Aber dieser brillante Gedanke war, wie sich herausstellte, „zu viel für die Philosophen der Zeit zu verdauen, und die Astronomie musste noch 2000 Jahre auf die richtige Spur warten."

Entfernung zur Sonne Monddichtomie

Das einzige bekannte überlebende Werk, das normalerweise Aristarchus zugeschrieben wird, „On the Sizes and Distances of the Sun and Moon", basiert auf einer geozentrischen Weltanschauung. Es wurde historisch so gelesen, als würde es besagen, dass der von der Sonnendurchmessers subtendierte Winkel zwei Grad beträgt, aber Archimedes gibt in The Sand Reckoner an, dass Aristarchus einen Wert von einer halben Grad hatte, was dem tatsächlichen Durchschnittswert von 32' oder 0,53 Grad viel näher kommt. Die Diskrepanz könnte von einer Fehlinterpretation des mit einem bestimmten griechischen Begriff in Aristarchus' Text gemeinten Maßeinheit stammen.

Aristarchus behauptete, dass bei Halbmond im ersten oder letzten Viertel der Winkel zwischen Sonne und Mond 87° betrug. Er könnte 87° als untere Grenze vorgeschlagen haben, da die Bewertung der Abweichung des Mondterminator von der Linearität auf eine Genauigkeit von einem Grad jenseits der Grenze des unbewaffneten menschlichen Auges mit einer Genauigkeit von etwa drei Bogensekunden liegt. Es ist bekannt, dass Aristarchus auch Licht und Sehen studiert hat.

Mit korrekter Geometrie, aber dem unzureichend genauen Datum von 87°, schloss Aristarchus, dass die Sonne zwischen 18 und 20 Mal weiter entfernt war als der Mond. Der wahre Wert dieses Winkels liegt nahe bei 89° 50', und die Entfernung der Sonne beträgt tatsächlich etwa das 400-fache des Mondes. Die implizite falsche Sonnenparallaxe von etwas unter drei Grad wurde von Astronomen bis einschließlich Tycho Brahe um ca. n. Chr. 1600 verwendet. Aristarchus wies darauf hin, dass der Mond und die Sonne nahezu gleiche scheinbare Winkelgrößen haben, und daher müssen ihre Durchmesser im Verhältnis zu ihren Entfernungen von der Erde stehen; so wurde der Durchmesser der Sonne auf zwischen 18 und 20 Mal den Durchmesser des Mondes berechnet.