Làm sao người xưa biết một năm có 365,2467 ngày

Những nhà thiên văn học vĩ đại đã nghiên cứu và khám phá vũ trụ rộng lớn bằng chính đôi mắt và trí tuệ của bản thân. Ảnh: Alamy.

Hơn 2.000 năm trước, nhà thiên văn học Hy Lạp tên là Hipparchus đã tính ra số ngày một năm với sai số chưa đến 0,005. Khi đó, kính thiên văn thậm chí còn chưa được phát minh.

Hipparchus, vào khoảng năm 170-120 trước Công nguyên đã tìm ra cách mới để theo dõi mọi chuyển động của các vì sao, xác định tọa độ của mọi thiên thể và phương pháp này vẫn được áp dụng cho đến tận ngày nay.

Ông xem Trái Đất là tâm và sử dụng hệ thống tính toán tương tự kinh độ, vĩ độ của chúng ta để ước tính vị trí cụ thể của ngôi sao. Từ đó, ông tính ra được thời gian chính xác mà Trái Đất quay quanh Mặt Trời.

Hipparchus là ai?

Hipparchus sinh năm 190 TCN tại Bithynia, thuộc vùng phía Tây Bắc của Thổ Nhĩ Kỳ ngày nay.

Những thông tin chính xác về cuộc đời ông không được ghi lại. Tuy nhiên, dựa trên những di sản mà Hipparchus để lại, các nhà nghiên cứu tin rằng ông đã qua đời ở Rhodes và từng đặt chân đến Alexandria.

Hipparchus được xem là một thiên tài trên nhiều lĩnh vực. Ông đã phát minh ra lượng giác, tạo ra các biểu đồ sao toàn diện, tính toán kích thước và khoảng cách giữa Trái Đất, Mặt Trăng và Mặt Trời, đồng thời mở rộng các nghiên cứu về địa lý.

Một trong những thành tựu lớn nhất của Hipparchus là giúp thiết kế ra Cỗ máy Antikythera, thiết bị thiên văn phức tạp được sử dụng để dự đoán ngày xảy ra nhật thực và các sự kiện thiên thể khác.

Hipparchus còn được gọi là "cha đẻ của thiên văn học". Ảnh: Fermat's Library.

“Hipparchus là nhà thiên văn học vĩ đại nhất thời cổ đại, ít nhất là vĩ đại nhất trong số những nhà khoa học cổ đại mà chúng ta từng biết tên”, sử gia Victor Gysembergh của Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp (CNRS) nhận định.

Trước ông đã xuất hiện nhiều nhà thiên văn học vĩ đại của Hy Lạp như Eratosthenes, người đã tính toán chính xác chu vi của Trái Đất, hay Aristarchus, người đưa ra giả thuyết rằng Trái Đất quay quanh Mặt Trời. Tuy nhiên, Hipparchus được xem là người vĩ đại nhất trong số họ. Có nhiều lý do cho điều này, trong đó có thể kể đến việc ông đã tính ra số ngày của một năm với sai số cực nhỏ.

Sai số chỉ 0,5%

Trên thực tế, trước Hipparchus, đã có nhiều người thử tính độ dài của một năm. Chẳng hạn như vào năm 330 TCN, Callippus, một nhà thiên văn học người Hy Lạp, đã nhận định rằng một năm dài 365 và 1/4 ngày.

Hipparchus muốn kiểm chứng điều này. Do vậy, ông đã tiến hành đo xem Mặt Trời mất bao lâu để quay trở lại vị trí cũ trên bầu trời, giống như nhiều nhà nghiên cứu khác đã từng làm.

Tuy nhiên, kết quả của Hipparchus không thuyết phục và thay đổi sau mỗi lần đo - đơn giản là vì ông không có đủ dữ liệu. Vì vậy, ông đã tham khảo các ghi chép thiên văn chi tiết của người Hy Lạp, người Ai Cập và người Babylon cổ xưa.

Trên thực tế, Mặt trời luôn thay đổi vị trí trong suốt một năm. Nếu thử chụp hình Mặt trời ở cùng nơi và cùng một thời điểm mỗi ngày, bạn sẽ nhận ra Mặt trời xuất hiện không đúng vị trí mà bạn đã chụp hôm qua.

Analemma là tập hợp những điểm mô tả các chuyển động tương đối của Mặt trời đối với cùng một vị trí cố định trên Trái đất. Ảnh: Matthew Chin.

Những sai lệch này dần dần sẽ tạo thành “analemma” - biểu đồ hiển thị độ lệch của Mặt Trời đối với cùng một vị trí cố định trên Trái đất. Đến khi Mặt trời quay lại vị trí ban đầu cũng đồng nghĩa với một năm đã trôi qua.

Qua đó, Hipparchus phát hiện ra rằng trong suốt khoảng 300 năm, sự thay đổi vị trí của các thiên thể gần như diễn ra trong cùng một ngày. Do đó, ông lập luận rằng tính toán của Callippus đã sai số 1/300 của một ngày.

Hipparchus lấy 365 1/4 trừ đi 1/300, được 365 74/300 ngày là độ dài của một năm. Hoặc, ở dạng số thập phân, 365,2467 ngày.

Và mãi đến hơn 2.000 năm sau, khi khoa học kỹ thuật đã phát triển lên một tầm cao mới, chúng ta mới có thể phát hiện ra rằng kết quả của Hipparchus có sai số khoảng 0,005. Một năm dài chính xác là 365,2422 ngày.

Hipparchus là người tiên phong về các thiết bị thiên văn, nhưng ông và các đồng nghiệp có ít công nghệ hơn nhiều so với chúng ta trong thế kỷ 21. Họ đã hiểu được vũ trụ, không phải nhờ sự trợ giúp của kính viễn vọng, máy tính hay vệ tinh, mà chính bằng khả năng quan sát, trí óc và đặc biệt là niềm say mê mãnh liệt dành cho thiên văn học.