헬레니즘 시대의 천문학은 과학이 발달하면서 초자연적 설명을 벗어나 이성과 진리를 탐구하는 학문으로 자리 잡게 되었습니다. 이 시기에 그리스 천문학은 관측된 천체의 운동을 설명하기 위한 기하학적 모형을 구상하기 시작했고, 그 결과 당시 사람들이 생각했던 우주의 구조가 구체화되었습니다. 특히 헬레니즘 시대의 천문학은 지구 중심설의 기반이 되었으며, 이 개념은 프톨레마이오스의 체계를 통해 16세기 말까지 천문학의 근간을 이루었습니다.
목차
1. 헬레니즘 시대의 천문학
헬레니즘 시대의 천문학 과학이 발달하면서 이성은 진실을 탐구하는 기본 수단이 되었고, 천문학도 초자연적인 양상들을 떨쳐버리게 되었습니다. 그리스 천문학은 관측된 천체들의 운동을 설명하기 위해 기하학적 모형을 구상했으며, 그리하여 당시 사람들이 생각했던 우주의 구조가 묘사되기 시작했습니다. 이런 기하학적 모형들은 결국 프톨레마이오스(Ptolemaios, 85?~165)의 우주관으로 완성되었고, 이것은 16세기 말까지 모든 천문학 논저의 근간이 되었습니다.
2. 지구 중심설의 발전
1) 탈레스와 아낙시만드로스의 우주 구조 구상
우주의 구조를 최초로 구상한 사람은 탈레스(Thales, 기원전 624~546?)의 제자인 아낙시만드로스(Anaximandros. 기원전 610-546)였습니다. 그는 우주 공간에 고립된 두터운 원반 모양의 지구를 우주의 중심에 두고, 서로 엇갈리는 세 개의 고리가 지구 주위를 돌고 있다고 생각했습니다. 그 중 가장 가까운 고리는 은하수였으며, 은하수에는 빛나는 구멍들이 무수히 나 있어 그 안쪽의 불빛이 새어나왔다고 설명했습니다. 그 다음 고리가 달의 고리, 그 다음이 해의 고리였는데, 이들 고리에도 역시 안쪽의 불빛이 새어나오는 구멍이 하나씩 나 있었다고 했습니다. 이런 식으로 천문학자들은 관찰된 대상의 구조를 가정하고 의문을 제기했습니다.
2) 아낙사고라스의 발견과 월식의 설명
한 세기 반이 지난 후, 아낙사고라스(Anaxagoras, 기원전 500?~428)는 달과 행성들이 지구와 비슷한 단단한 물체로서 지구 주위의 공간에서 움직이고 있다는 것을 알아냈습니다. 그래서 그는 월식이란 달이 지구의 그림자에 의해 가려지는 현상이라는 최초의 정확한 설명을 제시했습니다.
3) 피타고라스와 파르메니데스의 기여
피타고라스(Pythagoras, 기원전 560?~480?)가 주창한 우주적 조화의 원리에 근거해 파르메니데스(Parmenides, 기원전 540~450)는 지구가 구체(體)라고 추정했습니다. 구체야말로 ‘가장 완전한 형체’ 이기 때문이었습니다. 그는 모든 천체는 움직이는 구체이며, 별들은 지구를 중심으로 하는 원구에 실려 있다고 보았습니다.
3. 프톨레마이오스의 우주관
프톨레마이오스의 《수학적 체계》는 그 이전의 천문학 연구에 관해 핵심적인 내용을 알려주는 책입니다. 아랍인들에 의해 《알마게스트 Almagest) (아랍어로 가장 위대한 것’이라는 뜻)라는 제목으로 전해져오는 이 책은 선대 천문학자들이 이룩한 연구를 집약해 보여줍니다. 프톨레마이오스의 생몰 연대는 정확히 알 수 없으나, 그의 천문 관측은 127~143년 사이에 이루어진 것으로 추정됩니다.
프톨레마이오스는 선대 천문학자들의 일반적인 개념을 받아들였습니다. 가령 지구는 구체라든가, 자전하지 않는다든가(만일 자전한다면 사람들과 사물들이 뿔뿔이 흩어지고 말 것입니다), 구체의 하늘이 고정된 축을 중심으로 돌고 있다든가, 지구는 이런 구체의 중심에 위치해 있다는 것들이 있습니다.
1) 주전원의 개념과 기하학적 모델의 정착
프톨레마이오스는 아폴로니우스(Apollonios, 기원전 262?~190?)의 기하적 모형에 근거한 히파르코스의 기본 가설을 받아들였습니다. 히파르코스는 주전원(轉園, epicycle)이라는 개념을 도입해 행성의 궤도를 설명한 바 있었습니다. 주전원 운동이란, 원을 그리며 도는 중심 주위로 또 다른 작은 원을 그리며 회전하는 운동으로, 히파르코스에 따르면 각각의 행성이 움직이는 궤도의 중심은 지구를 중심으로 하는 원궤도, 즉 이심원을 따라 움직이는 것이었습니다.
프톨레마이오스의 체계는 천체들의 외관상 운동을 적어도 당시에 알려진 데까지는 자세히 설명할 수 있었습니다. 그러므로 그 체계는 16세기까지 모든 천문학자들에 의해 받아들여졌습니다.