Tiskane izdaje
Spremljanje letnih časov je bilo že od nekdaj bistveno za življenje ljudi, s prihodom poljedelstva pa je koledar postal osrednjega pomena za vsako civilizacijo. Tako ni presenetljivo, da je astronomija najstarejša znanost in da so jo stari Grki pred več kot dvema tisočletjema razvili do zavidljive stopnje. Še danes smo nemalokdaj presenečeni, ko odkrivamo nove in nove dosežke antične astronomije.
Leta 1901 so potapljači v morju blizu grškega otoka Antikitera, ki leži na pol poti med Peloponezom in Kreto, našli ladijsko razbitino. Na površje so spravili zelo raznovrstne predmete, na podlagi katerih so brodolom ladje datirali v začetek 1. stoletja pr. n. št. Najzanimivejša najdba je več fragmentov naprave z več kot 30 zobniki. Za kaj se je naprava pravzaprav uporabljala, dolgo ni bilo pojasnjeno. Ideja, da gre za mehanski kalkulator položajev Lune in Sonca, se je sprva zdela kar preveč pogumna, saj bi s tem prve dotlej znane mehanske astronomske kalkulatorje prehitela za več kot tisočletje. D. J. de Solla Price je leta 1974 objavil prvo rekonstrukcijo mehanizma in predpostavil, da kazalci na sprednji strani mehanizma kažejo položaj Sonca in Lune glede na ozvezdja živalskega kroga, na zadnji strani pa so pomožni kazalci, ki kažejo lunine mene in dan v lunarnem koledarju. Priceova rekonstrukcija sicer danes v mnogih pogledih velja za netočno in so jo drugi avtorji znatno izboljšali, a osnovna funkcija naprave – določanje položaja Lune in Sonca – je bila določena pravilno.
Sodobni koledarski problem
Lažje si bomo predstavljali, kakšne koristi je prinašala tovrstna naprava, če si najprej ogledamo sodobni primer koledarskega problema, ki je računsko precej zamuden, če ga rešujemo brez ustreznih pripomočkov. Praznovanje velike noči je postavljeno na prvo nedeljo po prvi pomladanski polni luni. Tu imamo opravka s kar tremi cikli, ki jih vsakega posebej sicer dobro poznamo, a skupaj ustvarijo precej kompliciran problem: teden ima 7 dni, leto jih ima 365 in slabo četrtino, Lunin (tako imenovani sinodski) mesec pa je dolg približno 29 dni in pol. Če je bilo letos pomladansko enakonočje (začetek pomladi) 20. marca, prva pomladanska polna luna pa v sredo, 27. marca (in zato velika noč 31. marca), kdaj bo velika noč prihodnje leto?
Če zastavljeni problem poskušamo rešiti »na pamet«, bomo hitro ugotovili, da račun ni prav preprost. Še precej bolj nadležen postane, če poskušamo računati za časovno bolj odmaknjena leta. Zelo nazorna pa je rešitev problema z mehanično napravo s tremi kazalci (vsakim na svoji številčnici) in vrtljivo ročico, s katero poganjamo zobniški mehanizem. Prvi kazalec nam kaže kot Sonca vzdolž ekliptike (in s tem dan v letu), drugi nam kaže dan v tednu, tretji pa lunino meno. Zobniške prenose moramo narediti tako, da se v času, ko se prvi kazalec obrne za en krog, drugi obrne približno 52,18-krat, tretji pa 12,37-krat. Če bi začetno lego kazalcev nastavili tako, da bi na izhodiščni dan kazali pravilno lego Sonca in Lune ter dan v tednu, bi lahko zastavljeni problem rešili le z vrtenjem ročice: vrteti bi jo morali, dokler kazalec Sonca ne pride v lego, kjer je pomladansko enakonočje (to imamo označeno na številčnici pod kazalcem). Nato bi morali ročico zavrteti še za toliko, da pridemo do prve naslednje polne lune, in nato še toliko, da se kazalec dneva v tednu postavi na nedeljo. Kazalec Sonca nam tedaj kaže, kateri dan v letu je velika noč.
Dvanajst Luninih mesecev
Seveda se izdelovalci mehanizma z Antikitere niso ukvarjali z določanjem velike noči, pa tudi njihov koledar je bil precej drugačen, saj je bil mehanizem izdelan pred koledarsko reformo Julija Cezarja. Osnova koledarja so bila leta, sestavljena iz 12 Luninih mesecev. Zato bi koledar glede na letne čase močno drsel, če ga ne bi popravljali, da bi bil bolj v skladu s Sončevim (tako imenovanim tropskim) letom. Metodo popravljanja je v 5. stoletju pr. n. št. iznašel Meton iz Aten, ki je ugotovil, da 19 Sončevih let traja skoraj povsem enako kot 235 Luninih mesecev. To je pomenilo, da je moralo 7 let v 19-letnem obdobju vsebovati po en dodaten mesec, da koledar ni preveč drsel glede na letne čase. Takšno obdobje 19 let imenujemo Metonov cikel in mehanizem z Antikitere je imel na zadnji strani številčnico, ki je kazala, kje v Metonovem ciklu je kak dan. Prikazovanje lege Sonca za različne čase v Metonovem ciklu je bila zelo praktična funkcija, saj zaradi slabe vezanosti koledarja na Sončevo leto položaj Sonca na poljuben datum ni bil tako lahko določljiv, kot je v našem koledarju.
Poleg osnovnih koledarskih funkcij je imel mehanizem še dodatne prikaze za pojave, ki so bili zanimivi za tedanje uporabnike. Od nekdaj so Sončevi in Lunini mrki na ljudi naredili zelo globok vtis, saj so razmeroma redki pojavi in glede na siceršnji red dogajanja na nebu na prvi pogled kršijo pravila. Zato je bilo spoznanje, da je mrke mogoče tudi napovedati in se v resnici zelo lepo vklapljajo v nebesni red, velik dosežek zgodnje astronomije. Ugotovili so, da se mrki pojavljajo v rednih intervalih. Saroški cikel je eden najznačilnejših takšnih intervalov in mehanizem je imel zraven številčnice za Metonov cikel tudi številčnico za saroški cikel. Na njej so bili označeni vsi dotlej znani mrki in z njo se je dalo napovedati prihodnje mrke.
Poleg lege Lune in Sonca so seveda za astronome zanimive tudi lege planetov glede na ozvezdja živalskega kroga. Oznake na prednji (glavni) številčnici, ki je sicer kazala lego Sonca in Lune, nakazujejo možnost, da je bilo kazalcev tam še precej več (za vsak planet svoj), vendar pa zaenkrat še niso našli dovolj nedvoumnih dokazov, da bi to lahko z gotovostjo trdili.
Tehnični dosežek
Za konec razjasnimo še nekaj dilem iz miselne zgodbice o določanju velike noči z mehanično napravo. Kako bi lahko iz številčnice razbrali dan v letu, ko pa poznamo tudi prestopna leta, ki imajo dodaten dan? Ena od možnih rešitev (podobno so ubrali tudi načrtovalci mehanizma z Antikitere) je, da celotni cikel štirih let prikazuje dodatna številčnica, tako da je lega Sonca prikazana na drugi, ločeni številčnici kot dan v letu. Sprašujemo se tudi, kako bomo mogli natančno napovedati datum velike noči za mnogo let naprej, ko pa smo si napravo zamislili s tako približnimi razmerji med dolžino Sončevega leta, tedna in Luninega meseca. To je največja hiba takega mehanizma. V celoti je zasnovan za neki približek razmerij med koledarskimi pojavi, pri čemer vsaka še tako majhna napaka sčasoma preraste v nesprejemljivo odstopanje. Vendar pa je hkrati to tudi večna hiba vsakega koledarja: gregorijanski koledar popravlja julijanskega s tem, da vsakih 400 let izpusti tri prestopna leta. Pa tudi pri tej rešitvi se bo skozi tisočletja nabralo zaznavno odstopanje.
Mehanizem z Antikitere je velik tehnični dosežek, saj njegove natančnosti niso toliko omejevale fizične napake zaradi neenakomerne razporeditve zob na zobnikih kot nenatančnosti v takratnem poznavanju dolžine Sončevega leta in Luninega meseca.
Klemen Blokar, Astronomsko društvo Vega – Ljubljana
