천문학?

프톨레마이오스는 그 이전의 플라톤, 아리스토텔레스 등으로부터 이어져오던 천동설에 그 때의 유효한 데이터를 바탕으로 수정된 지구중심 모델을 제안했다. 당시 바빌로니아 천문학자들은 천체의 운동을 설명하는 데 있어 수학적인 방법을 사용하였고, 히파르코스같은 그리스의 천문학자들은 기하학적 모델을 사용하였다. 프톨레마이오스는 그 사고방법과 관측 자료들은 히파르코스의 학설을 이어받았으나 독자적인 수학적 방법을 채용하였다. 그의 지구중심 모델은 저서 《알마게스트》(Almagest)를 통해서 확인할 수 있는데 여기에 나타난 우주의 모습은 주전원설 구조체계에 피타고라스의 등속원운동과 아폴로니우스의 주전원을 결합한 것이다. 그는 고대부터 지구 중심설에 반하는 두 가지 데이터인 행성의 밝기 문제와 역행운동을 설명하기 위해서 주전원, 대원, 이심같은 개념을 좀 더 확장시켰다. 이전의 개념은 이심원은 이심을 중심으로 하는(지구는 중심에서 벗어나 있으며 천구의 중심이다.) 거대한 원이고, 주전원은 중심이 이심원의 원주를 따라 회전하는 작은 원이다. 태양과 달, 그리고 다른 행성들은 각각의 주전원의 원주를 따라 움직인다. 하지만 이 이론만으로는 모든 행성들의 관측된 현상을 완전히 설명할 수 없었기 때문에 프톨레마이오스는 여기에 동시심(equant)의 개념을 더 도입했다. 그는 행성의 주전원의 중심이 동시심이라고 부르는 점을 중심으로 일정한 속도로 원운동을 하고 있다고 가정했다. - 이러한 가정은 동시심에서는 주전원의 중심이 일정하게 운동하지만 이심원에 대해서는 일정하지 않을 것이라는 것을 말해준다. 이것은 천체의 운동을 더욱 정확하게 설명할 수 있는 장치를 마련해 주었지만 동시에 등속원운동이라는 아리스토텔레스의 교리도 무너지게 되었다. - 동시심은 가상점으로서 이심원의 지름 위에 있으나 이심을 기준으로 할 때는 지구의 반대쪽에 있는 점이다. 즉 이심은 지구와 동시심의 중간에 있게 된다. 이러한 가정에 의해 그는 관측된 많은 행성운동을 더 잘 설명할 수 있었다.

 

 

아리스토텔레스의 우주 모형
: 프톨레마이오스가 제안했던 우주를 간단한 모형으로 나타낸 그림이다. 행성이 주전원의 작은 궤도를 돌면서 대원의 큰 궤도를 돌고 있다. 계의 중심은 X(이심)며 지구는 중심에서 벗어나 있다. 이심을 기준으로 지구와 대칭되어 있는 점이 바로 동시심이며 프톨레마이오스가 새로 도입한 개념이다. 프톨레마이오스는 이러한 모형을 바탕으로 행성들의 밝기가 일 년 동안 변하는 것과 행성의 역행운동을 설명했다.
이 밖에도 프톨레마이오스는 천체가 간단한 기하학적 모델에 따라 움직인다고 가정하고 히파르코스의 사인표를 이용하여 해, 달, 행성의 위치를 계산하였으며 그에 따른 일식, 월식 현상을 알아내는 방법을 설명하였다.

유럽에서는 15세기에 이르러서야 천문학 수준이 프톨레마이오스시대에 이르렀고 그 기초위에서 코페르니쿠스의 지동설이 탄생하였다.