행성들의 문제는 앞에서 스케치한 행성 운동들에 대한묘사에 의해 부분적으로 명세된다. 복잡하고 변화무쌍한 행성 운동은 어떻게 단순하고 반복적인 질서로 환원될 수있을까? - P93
행성들의 위치
앞장에서 전개한 방식의 2구체 우주는 일곱 행성의 위치나운동에 대한 명시적인 정보를 전혀 제공하지 않았다. - P94
예를 들어 2구체 우주론 내에서, 행성 궤도는 가능하면처음의 두 구체[지구와 항성 천구]에 구현된 근본적인 대칭성을 보존하고 확장해야 했다. 따라서 이상적으로 궤도는지구 중심의 원들이어야 했으며, 행성들은 항성 천구의 회전으로 예시된 것과 똑같은 규칙성을 가지고 이 원들을 돌아야 했다. 그 이상은 관찰과 썩 잘 맞지 않는다. - P95
우리는 다음 세 절에서 이러한 편차에 대한 고대의 설명몇 가지를 검토할 것이지만, 고대인들이 했던 것처럼, 우선행성의 불규칙성을 무시하고 단순히 모든 궤도가 적어도 근사적으로는 원형이라 가정하고서 얼마나 멀리까지 나아갈수 있는지 알아보자. - P96
기원전 4세기 말 이전, 위와 같은 논증은 그림 16에 그려진 우주와 비슷한 우주의 그림을 가져왔다. 이와 같은 다이어그램들 또는 이와 동등한 언어적 표현들은 코페르니쿠스가죽은 지 한참이 지난 17세기 초까지 천문학이나 우주론에 관한 기초적인 책들에 계속 등장했다. - P98
구조적인 다이어그램으로서 그림 16은 여전히 매우 투박하다. 이 그림은 여러 궤도의 상대적인 크기에 대해서는아무런 의미 있는 힌트도 주지 않으며, 관찰된 행성의 불규칙성을 설명하고자 하는 아무런 시도도 하지 않는다. - P100
동천 천구 이론
철학자 플라톤의 날카로운 질문들은 이후 그리스 사상의 상당 부분을 지배했는데, 그는 행성들의 문제도 처음으로 명확하게 제시한 것으로 보인다. - P103
그림 17a는 이러한 방식으로 맞물려 돌아가는 두 천구의 단면을 보여주는데, 두 천구의 공통된 중심은 지구이며, 안쪽 천구의 비스듬한 축 말단은 두 천구이거나 적어도 항성 천구와 똑같은 운동을 한다. - P103
만약 이제 태양이 안쪽 천구의 적도상의 한 점에 놓여 있고, 바깥 천구가 하루에 한 바퀴씩 자신의 축을 중심으로 도는 동안 안쪽 천구가 1년에 한 바퀴 자신의 축을 중심으로 동쪽으로 천천히 돈다면, 두 운동의 총합은 태양의 겉보기 운동을 재현해 낼 것이다. - P104
에우독소스는 태양의 운동을 묘사하는 데에도 (꼭 필요한 것은 아니지만) 세 번째 천구를 사용했기 때문에, 달과 태양을 함께 다루기 위해서는 천구 여섯 개가 필요했다. - P104
그림 17a에 그려진 천구들은 지구라는 공통된 중심을 가지고 있기 때문에 동심 천구로 알려져 있다. (중략). 두 개의 바깥 천구는 그림 17a의 천구들과 정확히 똑같이 움직인다. - P105
이제 바깥 천구 두 개는 정지해 있고, 안쪽 천구 두 개는 행성의 역행과 다음 역행 사이의 간격(목성은 399일)마다 서로 반대 방향으로 한 바퀴를 돈다고 가정하다 - P105
(전략).
언제나 행성은 두 번째 천구의 운동에 의해 동쪽으로 움직이고, (그림 18에서 1에서 5까지 이동하는) 그 절반의 시간 동안 안쪽의 두 천구로부터 추가적인 동향 운동을 얻기 때문에 그 알짜 운동의 방향은 동쪽이 되고 그 속도는 두 번째 천구만의 운동 속도보다 빨라지게 된다. - P107
이는 바로 에우독소스가 그의 모형에서 재현하고자 노력했던 겉보기 행성 운동의 특징이다. - P107
에우독소스의 이론은 각 행성을 지구와 같은 중심을 가진 천구 위에 두었기 때문에, 행성과 지구 사이의 거리는 변할 수 없다. - P109
중요한 천문학적 장치로서 짧은 삶을 살긴 했지만, 동심 천구는 천문학적 사고와 우주론적 사고의 발전에서 중요한 역할을 했다. - P109
행성들이 지구와 같은 중심으로 도는 구형 껍질에 놓여 있다는 관념은 17세기 초까지 우주론적 사고의 수용된 부분으로 남아 있었다. - P110
주전원과 주원
행성 운동의 세부 사항들을 설명하는 데 동심 천구를 대체한 이 장치의 기원은 알려져 있지 않지만, 그 특징들은 기원 전 3세기 중반부터 2세기 말에 걸쳐 연구에 수행했던 두 그리스 천문학자 겸 수학자, 아폴리우스(Apolionius)와 히파르코스(Hipparchus)에 의해 일찍이 탐구되고 발전되었다. - P110
주전원-주원 체계는 항성 천구에 대해 상대적인 운동만을 설명하도록 의도되어 있다. - P111
지금부터 주원이나 주전원의 운동을 언급할 때마다, 그것은 황도면에서 이 원들이 수행하는 추가적인 운동을 의미한다. 천구와 황도면의 일주 운동은 당연한 것으로 간주할 것이다. - P112
그림 19c는 루프 하나를 통과하고 있는 행성의 운동을 지구상의 관찰자가 항성 천구를 배경으로 볼 때 나타나는 모습이다. - P113
행성이 2에 접근하는 동안 태양은 점점 더 느리게 움직여서, 2에서 순간적으로 멈췄다가, 2에서 3으로 여행하면서 황도를 따라 서쪽으로 움직이는 것처럼 보인다. - P113
따라서 하나의 주전원과 하나의 주원으로 이루어진 체계는 행성을 황도를 따라 운반해 주며, 그 주기는 평균적으로 주원의 1회전에 필요한 시간과 정확히 똑같다. - P114
그것은 행성이 자신의 운동에 의해 지구에 가장 가까이 왔을 때에만, 즉 행성이 가장 밝게 보이는 위치에서만 역행할 수 있다는 것이다. - P114
그림 19에서 묘사한 주전원-주원 체계는 어떠한 행성의 운동에서는 나타나지 않는 한 가지 특별한 단순함을 담고 있다. - P114
그림 20a는 주원이 한 번 회전할 때마다 세 바퀴를 살짝 더 도는 주전원에 의해 황도를 한 바퀴 도는 행성의 경로를 보여 준다. - P116
황도를 한 바퀴 돌 때마다 역행 운동은 황도대의 같은 위치에서 일어나지 않을 것이며, 이는 황도를 따라 도는 행성들의 운동에서 관찰된 특징과 일치한다. - P116
그림 20b는 주원이 한 번 회전할 때마다 정수 번 돌지 않는 주전원에 의해 만들어지는 운동의 두 번째 특징을 보여준다. - P117
주원이 몇 바퀴 더 돌면 행성은 P의 동쪽 지점인 P‘에 오게 된다. 이러한 주원의 회전은 행성을 황도를 따라 한 바퀴 이상 돌게 하기 때문에, 이번 여정은 특히 빠른 것이다. - P117
평균적으로, 황도를 한 바퀴 도는 데는 주원이 한 바퀴 도는 것과 같은 시간이 걸린다. - P117
이들 대부분 그림 20a에 그려진 것과 같은 루프형 행성 경로를 산출할 것이다. 주원에 대한 주전원의 상대 크기가 더 커지면, 루프의 크기가 커지게 된다. - P118
적절하게 설계한 원들의 조합은 금성과 같은 비전형적인 행성의 운동에서 나타나는 엄청난 불규칙성에 대해서도 좋은 질적 설명을 제공할 것이다.(그림21) - P118
프롤레마이오스의 천문학
앞 절의 논의는 행성의 운동을 정리하고 예측하는 방법으로서 주전원-주원 체계가 가진 힘과 융통성을 보여 준다. 그러나 이는 첫걸음에 지나지 않는다. - P120
2구체 모형이 일주 운동에 대한 정확한 메커니즘을 제공해 행성의 주된 불규칙성에 대한 상세한 연구를 가능케 했던 것처럼, 주전원-주원 체계 또한 행성의 주된 운동에 대한 설명을 제공함으로써 더 작은 불규칙성들을 관찰에서 분리해 내는 것을 가능케 했다. - P120
따라서 1주전원 1주원 체계는 행성들의 문제에 대한 최종 답변이 아니었다. - P121
주전원-주원 체계의 가장 중요한 적용 대상은 행성들의 복잡한 운동이었지만, 고대와 중세에 이루어진 그 체계의 주요한 수정은 훨씬 더 단순한 태양과 달의 운동에 가끔 적용된 방식에서 가장 간단하게 묘사된다. - P121
그러나 주원에서 태양이 제거되고, 주원이 동쪽으로 한 바퀴 도는 동안 서쪽으로 한 바퀴 도는 작은 주전원 위에 태양이 놓여 있다고 가정해 보자. 그림 22b는 그러한 체계에서 태양이 자리하는 여덟 위치를 보여 준다. - P123
태양의 운동에서 나타나는 미세한 불규칙성을 바로잡는 데 앞의 논의에서 사용된 주전원은 상대적으로 작고, 역행 루프도 만들지 않는다. - P124
한 가지 불규칙성은 그림 22b에 그려진 미세 주전원의 도움으로 처리되었다. - P124
주원이 한 번 도는 동안 주전원이 두 번보다 살짝 덜 돌았다면, 행성의 겉보기 속도가 최대가 되는 황도상의 위치는 황도를 한 바퀴 돌 때마다 변화했을 것이다. - P126
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