HIPPAC
“Hippac là một người đáng được ngợi khen một cách thỏa đáng. Hơn bất cứ một người nào khác, ông đã chứng minh được sự gần gũi giữa con người với các vì sao và các linh hồn của chúng ta là một bộ phận của Vũ Trụ. Ông đã dám làm một việc táo bạo, táo bạo ngay cả với các thần linh là ghi chép lại cho đời sau danh sách các vì sao và đếm các thiên thể: Ông xác định vị trí và độ chói của nhiều ngôi sao để có thể hiểu một cách cặn kẽ: chúng có biến mất không, có xuất hiện lại không, có chuyển động không có thay đổi độ chói không. Ông đã để lại cho đời sau cả một bầu trời làm di sản, nếu như đời sau tìm được một người có khả năng tiếp nhận di sản đó”. Nhà sử học La Mã đồng thời là nhà vạn vật học Plini Già đã viết như vậy về nhà thiên văn vĩ đại nhất thời cổ Hy Lạp.
Chúng ta chưa rõ năm sinh và năm mất của Hippac. Chỉ biết rằng ông sinh ra tại thành phố Nikê ở Tiểu Á. Phần lớn cuộc đời (năm 160 – năm 125 trước Công nguyên) Hippac sống ở đảo Rôđôt (tức đảo Rốt) trên biển Êgiê. Ông đã xây dựng một đài thiên văn tại đây.
Hầu như người ta không lưu giữ được gì trong các công trình nghiên cứu của Hippac. Chỉ có một tác phẩm của ông đến được tay chúng ta, đó là cuốn “Những bình giải về Aratôt và Ơđôc”. Các tác phẩm khác đã bị thất lạc cùng với việc đốt phá thư viện Alêcxanđria. Thư viện Alêcxanđria đã tồn tại hơn 3 thế kỷ, từ cuối thế kỷ thứ IV trước Công nguyên đến năm 47 trước Công nguyên khi quân đội của Giuliut Xêda đánh chiếm Alêcxanđria và cướp phá thư viện. Năm 391 của Công nguyên một nhóm người cuồng tín theo đạo Kitô đã đốt phần lớn các bản thảo may mắn còn sót lại trong cuộc xâm lược của người La Mã. Và cuối cùng những người Ả Rập cũng đã phá hủy nốt thư viện. Vào năm 641 khi quân của quốc vương Hồi giáo Omarơ chiếm được Alêcxanđria, ông ta dã ra lệnh đốt hết các bản thảo. Chỉ có các bản viết tay tình cờ được giấu đi hoặc đã được chép lại từ trước mới thoát khỏi tai họa và sau này được đưa về Batđa.
Hippac đã quan sát một cách hệ thống các thiên thể. Ông là người đầu tiên đặt ra mạng lưới tọa độ địa lý gồm kinh tuyến và vĩ tuyến, nhờ đó ta có thể xác định vĩ độ và kinh độ của một điểm trên mặt đất, cũng giống như trước đó, các nhà thiên văn đã xác định tọa độ các ngôi sao (xích vĩ và xích kinh) trên thiên cầu tưởng tượng.
Các quan sát nhiều năm về sự chuyển động của Mặt Trời đã cho phép Hippac xác minh luận điểm của Ơctemôn (thế kỷ thú V trước Công nguyên) và Calip (thế kỷ thứ IV trước Công nguyên) cho rằng các mùa thiên văn trong năm có độ dài thời gian khác nhau. Chúng được bắt đầu vào ngày và thậm chí vào thời điểm bắt đầu của tiết phân hoặc chí: mùa xuân bắt đầu từ xuân phân mùa hạ bắt đầu từ hạ chí v.v…
Hippac đã chứng minh được mùa xuân kéo dài khoảng 9415 ngày (gồm cả đêm), mùa hè 9215 ngày mùa thu 88 ngày và cuối cùng là mùa đông kéo dài khoảng 90 ngày.
Từ đó suy ra rằng Mặt Trời chuyển động không đều theo đường Hoàng đạo - mùa hè chậm hơn, còn mùa đông thì nhanh hơn. . Điều này phải lý giải làm sao cho phù hợp với những khái niệm cổ xưa về chuyển động hoàn thiện của các thiên thể: Mặt Trời phải chuyển động đều và theo đường tròn.
Hippac đã giả thiết rằng Mặt Trời quay đều quanh Trái Đất và theo vòng tròn nhưng Trái Đất lại xê dịch so với tâm của nó. Hippac gọi quỹ đạo như vậy là vòng lệch tâm. Còn khoảng xê dịch các tâm (tỷ lệ với bán kính) thì được gọi là tâm sai. Ông thấy rằng để giải thích độ dài thời gian khác nhau của các mùa trong năm cần phải chọn tâm sai bằng 1/24. Điểm của quỹ đạo mà ở đó Mặt Trời nằm gần Trái Đất nhất. Hippac gọi là điểm cận địa (perigee), tức là điểm gần Trái Đất nhất. Còn điểm xa nhất gọi là điểm viễn địa (apogee). Và đường nối giữa điểm cận địa và điểm viễn địa được gọi là đường củng điểm, củng tuyến hay đường cận viễn (tiếng Anh line of apsides, từ tiếng Hy Lạp apsidos có nghĩa là “vòm”, “cửa vòm”).
Năm 133 trước Công nguyên trong chòm sao Bọ Cạp (Thần Nông) đã bừng sáng một ngôi sao mới. Theo lời kể của Plini, sự kiện này đã kích thích Hippac lập một danh mục sao để ghi lại những biến động trong vòm cầu của “các ngôi sao bất biến”. Ông đã xác định tọa độ của 850 ngôi sao theo Hoàng đạo, tức là xác định hoàng vĩ và hoàng kinh (vĩ độ và kinh độ theo hệ tọa độ hoàng đạo). Đồng thời Hippac còn đánh giá độ sáng của các ngôi sao nhờ áp dụng khái niệm cấp sao do ông đề xướng. Các sao sáng nhất ông xếp vào cấp sao 1, các sao mờ nhất rất khó nhìn thấy ông xếp vào cấp sao sáu.
Sau khi so sánh kết quả thu được với các tọa độ của một số ngôi sao do Arixtin và Tmôcharit (những người cùng thời với Arixtac) đo được Hippac phát hiện ra rằng hoàng kinh tăng như nhau, còn hoàng vĩ lại không thay đổi. Từ đó ông đi đến kết luận rằng vấn đề không phải ở sự chuyển động của bản thân các ngôi sao mà là ở sự chuyển dịch chậm chạp của xích đạo trời.
Hippac khám phá ra rằng thiên cầu không những chuyển động theo ngày đêm (nhật động) mà còn quay rất chậm xung quanh cực Hoàng đạo so với xích đạo (thời gian chính xác là 25735 năm). Hiện tượng này ông gọi là tiến động hoặc tuế sai của phân điểm (tiếng Anh precession gốc La tinh nghĩa là “sự đến sớm của phân điểm”).
Hippac đã xác định được mặt phẳng quỹ đạo Mặt Trăng xung quanh Trái Đất nghiêng so với mặt phẳng Hoàng đạo một góc 5o. Vì vậy không chỉ hoàng kinh mà cả hoàng vĩ của Mặt Trăng cũng thay đổi Quỹ đạo Mặt Trăng (Bạch đạo) giao cắt với mặt phẳng của Hoàng đạo ở hai điểm được gọi là các tiết điểm.
Chiếc vòng đồng hồ do Hippac chế tạo được đặt trên khoảnh đất trước một trong những đền miếu iử đảo Rôđốt. Nếu Mặt Trời ở cao hơn xích đạo trời thì tia nắng chiếu vào mặt trong của vòng thành vệt sáng gần mặt trên của vòng. Nếu Mặt Trời nằm trên mặt phẳng xích đạo trời thì không có vệt sáng. Nếu Mặt Trời nằm thấp hơn xích đạo thì sẽ có vệt sáng gần mặt phẳng dưới của vòng.
Hiện tượng thiên thực chỉ có thể xảy ra nếu Mặt Trăng nằm ở tiết điểm của quỹ đạo. Trong suốt cuộc đời mình, thông qua việc quan sát một số hiện tượng nguyệt thực (chúng xảy ra vào lúc trăng tròn). Hippac đã xác định tháng sao (quãng thời gian giữa hai lần trăng tròn) là 29 ngày 12 giờ 44 phút 2,5 giây. Trị số này chỉ nhỏ hơn trị số thực có 0,5 giây.
Hippac lần đầu tiên ứng dụng rộng rãi những quan sát cổ xưa của các nhà thiên văn Babilon. Điều đó giúp ông xác địa hình rất chính xác độ dài của một năm. Nhờ có kết quả của các cuộc tìm tòi ông đã học được cách tiên đoán nguyệt thực và nhật thực với độ chính xác tới một giờ đồng hồ. Nhân đó ông xác lập một bảng lượng giác đầu tiên trong lịch sử, trong đó ông đưa ra những trị số các dây cung tương ứng với trị số sin ngày nay.
Hippac là người thứ hai sau Arixtac biết tìm ra khoảng cách tới Mặt Trăng sau khi đã xác định được khoảng cách tới Mặt Trời.
Sơ đồ hình học của nguyệt thực mà Hippac sử dụng để xác định khoảng cách Trái Đât – Mặt Trời và Trái Đất – Mặt Trăng. Ông đo được kích thước của Mặt Trăng là 2 .. và bóng râm của Trái Đất là 2..Nhờ sử dụng sơ đồ hình học, Hippac đã tìm được khoảng cách giữa Mặt Trăng bằng 60 lân bán kính Trái Đất.
Các ứng dung của Hippac sử dụng để đo tọa độ trời. Thanh ngang gắn trên thước ngắm thiên văn đã được đặt sao cho tia sáng từ hai thiên thể đi qua các lô ngắm trên thanh ngang rơi đúng vào lỗ ngắm trên thước đo rồi vào mắt người quan sát. Vòng ngắm chuẩn được dùng để đo độ cao của một thiên thể so với chân trời.
Ông biết rằng vào lần nhật thực năm 129 trước Công nguyên thì Mặt Trời bị che khuất toàn bộ ở vùng Hêlêxpônt (vùng Đacđanen ngày nay). Ở Alêcxanđria Mặt Trăng chỉ che khuất 4/5 đường kính Mặt Trời. Nói cách khác, vị trí biểu kiến của Mặt Trăng ở hai vùng nói trên lệch nhau 0,1o. Do nắm được khoảng cách giữa hai vùng Hippac đã dễ dàng tính được khoảng cách tới Mặt Trăng bằng việc áp dụng phương pháp do Talet đề xướng. Ông tính ra kết quả là khoảng cách Trái Đất - Mặt Trăng bằng khoảng 60 lần bán kính Trái Đất (kết quả này rất gần với thực tế). Khoảng cách Trái Đất - Mặt Trời, theo Hippac là bằng hai nghìn lần bán kính Trái Đất.
Hippac phát hiện ra rằng sự chuyển động của các hành tinh mà ông quan sát được rất phức tạp và không mô tả được bằng các mô hình hình học đơn giản. Ở đây lần đầu tiên ông đã vấp phải một bài toán mà ông không đủ sức giải quyết. Phải ba thế kỷ sau “di sản bầu trời” của nhà thiên văn vĩ đại này mới được Ptôlêmê tiếp nhận và Ptôlêmê mới là người có thể xây dựng một hệ thống thế giới phù hợp với những quan sát.
