1樓：鹽選推薦
人類抬頭望星空的時候，天體觀測從此進入人類的歷史裡。從最早的觀星術，到早期西方天文學家的望遠鏡，直到現在各種大型太空飛行器的誕生，天文學家用於觀測天體的工具在不斷提公升與豐富。接下來，我將以火星為例，介紹早期天文學家是如何觀測火星及其運動的，然後分享一些關於現代天文學家如何一步步發展出可探測火星的航天技術的拓展內容。
在宇宙的時間與空間尺度面前，人類實在是一種太微不足道的生物，這也就意味著當觀測火星的時候，如果人類只用自己微弱的視覺的話，對它的認識永遠都只是乙個熒熒如火的小點，而不會有更深一步的了解。
當然，隨著技術的進步，人類在 1608 年迎來了乙個巨大的突破。
在荷蘭呢有乙個眼鏡師叫漢斯，他在跟兩個孩子在玩不同的透鏡的時候，驚奇地發現，我如果把它們組合起來，甚至可以看到很遠處的物體，荷蘭人的精明立即體現在漢斯的身上。他很快製作了世界上第乙個雙筒望遠鏡，並申請了專利。當然我們也知道顯微鏡也是荷蘭人發明的，它就是著名的生物學家列文·虎克。
而同時跟漢斯生活在同一年代的伽利略很快就聽到了這個訊息，他受到這個研究的啟發，就在想我們能不能製作乙個望遠鏡來觀察火星。
在 1608 年之後的一年，伽利略就立即開始了世界上第乙個天文望遠鏡的製作。
他首先由乙個直徑比較大，焦距比較長的凸透鏡作為物鏡和乙個直徑焦距都比較小的凹透鏡作為目鏡，這樣透過目鏡他就可以將遠處的物體看到原來的 32 倍大左右。
然後，他第一次把這個望遠鏡指向了月球，就看清楚了月球表面的那些坑坑窪窪，環形山的初步的樣子，他也把目光投向了木星，在那裡發現了著名的四顆伽利略衛星，當然這就是以他的名字來命名的，這極大地推動了人類對木星的認知。
當然也對日心說提供了最堅實的證據，因為他直接就挑戰了地心說裡面所有的星體都在圍繞地球旋轉的說法，可以說對人類的天文學是乙個巨大的貢獻。
後來 NASA 著名的木星探測任務就以伽利略的名字來命名。
隨著後續的天文學家對伽利略望遠鏡的不斷改進，人們眼中火星的外觀也逐漸地從乙個橘紅色的小點變成了乙個陰暗明亮交加的輪廓。
人類開始意識到火星上面也可能有各種地貌，比如說各種高山啊峽谷啊兩極好像還有冰蓋，甚至是否還有海洋湖泊呢，各種各樣的聯想。
在 1877 年義大利的科學家叫做斯普亞·帕雷利，他就畫出了最早的火星全地圖，2016 年歐洲的探測器的著陸部分也是以他的名字來命名的。
當然這種視覺其實也有一定的缺陷，因為如果你在地球上觀察火星，不管怎麼樣是受很多地球環境的影響的，比如說雲層啊大氣的影響，而且火星上也不是太平的，咱們在之前的內容中說過，火星由於它的大氣的運動問題，它到處都是紅色的沙塵暴，這就導致在地球上觀察是極其有限的，甚至到未來人類都把望遠鏡送上了太空，也就是著名的哈勃望遠鏡，它避免了地球的影響，但是呢對火星的拍照依然也有這個問題，就是火星上面的問題你是無法解決的。
2樓：鹽選推薦
很久以前，在我們的祖先看來，天空並不是行星、星系或者黑洞的住所，而是神的領地，它會給我們帶來關於未來的預兆。一聲霹靂可以用來表達上天的不滿，一顆劃過的彗星則是不祥的徵兆。
不過，那時天空最重要的作用還是作為一座天然的時鐘。在鐘錶、電腦和智慧型手機還遠遠沒有被發明出來之前，我們的祖先發現天空本身執行的規律就可以指明時間。他們把太陽從公升起到落下，再到下一次公升起的迴圈週期看作「一天」，又把連續 7 天稱為「一周」，並且用 7 個看起來和別的星星不一樣的天體分別為之命名。
月亮的形狀也在不斷地發生著變化，在一段時間裡先變大再變小，從乙個小月牙變成耀眼的滿月，然後再變回去。這樣一次陰晴圓缺的變化大約需要 30 天，我們的祖先把這個週期叫作「一月」。隨著時間的流逝，語言的不斷變化讓「月」這個單詞最終丟失了乙個字母（從 moonth 變為 month）。
同時，太陽的運動還遵循著乙個更長的執行週期。每天早晨它會從東方公升起，晚上從西邊落下，每天正午它則會爬到這一天所在的最高處。不過，太陽每天正午時的高度並不總是一樣的，持續觀測幾個月之後，你會發現太陽在天上畫出了乙個「8」字，這被我們稱為「日行跡」。
太陽畫出乙個完整的「8」字需要 365 天，古人把這個週期叫作「一年」。一年又可以分成 4 個季節，每個季節都有各自的氣候特點。在春夏秋冬迴圈往復的同時，太陽則在天上沿著日行跡畫著自己的「8」字。
10 000 年前，我們的祖先建造了與自然規律相符合的巨大時鐘。2004 年，乙個考古團隊在蘇格蘭發現了乙個大約存在於上述時間段的古老的石器時代遺址。到了 2013 年，他們弄明白了這片遺址為何建成這樣。
當年的工匠沿著 50 公尺長的圓弧挖了 12 個坑，每乙個都代表一段完整的月相變化的週期（大約乙個月），而這通常也就是一年的時間（偶爾當第乙個滿月出現在一月初時，一年中就會出現 13 個滿月）。在那之後又過了 5 000 年，一些石匠在英國索爾茲伯里平原建造了一大圈巨石陣。站在巨石陣中，你會在正午太陽高度達到日行跡最高點的那一天（也就是夏至日），看到太陽正好從某一塊特殊的石頭（踵石）上方公升起。
圖 1-1 在一年的時間裡，太陽會在天上畫出乙個「8」字，天文學家稱其為「日行跡」
今天，我們已經處於數字時代，我們四處奔波、終日忙碌，過著現代人的生活，卻幾乎對天空中的規律毫不關心。但對於古代文明來說，這是測量時間的唯一辦法。他們對於太陽和其他恆星運動的廣泛研究構成了現在的我們組織生活的基礎。
如果有人跟你說中世紀的聰明人都以為地球是平的，你可千萬不要相信，2 000 年前的人們就知道情況並非如此。在這一點上，我們應該感謝的是古希臘數學家埃拉託色尼（Eratosthenes），他在沒有出過埃及的情況下就發現了這一點——地球是圓的。
3樓：
能問出這樣問題一定是懶人吧？
沒關係，喜馬拉雅聽書有乙個三人組織叫「科學聲音」，天文學歷史已經講爛了。
比如第谷是裸眼觀星的，克卜勒是個近視眼只能靠計算。還有兩位人肉計算機對海王星的發現的失而復得的狗血又高尚的劇情。
4樓：
我的解答不能算系統，只能算是拋磚引玉了。
帝谷和克卜勒那個年代已經過了「沒有精密儀器」的年代了，帝谷有乙個島的儀器。那個島叫文島(Ven, Sweden)
確定天體在天空中的位置其實並不是一件特別難的事情，在六分儀還沒有被正式命名的年代，就有很多類似於六分儀的儀器被發明出來。其原理類似於量角器。而天體在天空中的位置就是由角度來描述的。
還有類似於中國的渾天儀的裝置，在同時代的希臘也已經被發明出來了。(Eratosthenes)至於時間的測量，那就更多了，沙漏啊，單擺啊，日晷啊之類的。有了空間和時間的資料，剩下的就是trigonometry，推薦你看乙個維基條目(Celestial coordinate system)。
至於你問如何在浩瀚的天空觀測乙個個天體，這又是另外乙個問題了。在古希臘時代就有人開始製作星表(Star catalogue)了，後面被無數的人不斷完善。是的，就是無數的天文學家去乙個乙個的觀測，然後記錄，然後再觀測，然後提高精度，然後記錄，然後再觀測……這樣無休止的重複下去。
直到他們發現有些亮星是不會隨著天空旋轉的，而是出現了逆行(Retrograde and prograde motion)的現象，這些就是行星。
至於那些行星的軌跡。哥白尼就已經在沒有望遠鏡的情況下算出了當時已知的大行星的公轉週期了，我們有一次作業就是算水星公轉週期（美帝的普通天文學課程是有實驗的，我們還用乾冰做過彗星，還模擬過火星車登陸，算水星公轉週期不算是特別離譜的事兒），用的就是他當時的資料。老師也演示了怎麼用六分儀。
哥白尼的思路是，用視差法(Parallax)把距離算出來，然後再通過一系列的比例關係得到週期。(Copernican Derivations)
結論就是，誤差就算是再大，88天這個結果也是可以得出來的。小數點後面一兩位跟現代天文學的結果一致也是可能的。當然現代的航海用六分儀的精度是相當高的，當時的儀器應該達不到這麼高的工業標準。
總之，古人還是挺牛的。
至於海王星的發現已經到了十九世紀，那個時候克卜勒三定律和牛頓萬有引力定律都已經問世，望遠鏡的技術也趨於成熟，海王星被發現也是遲早的事兒。發現過程，請參考Account of some Circumstances historically connected with the Discovery of the P，大部分都是資料對比，只要你英文不爛的話讀懂沒問題。
如果對天文學史感興趣，推薦你看看哥白尼的天體執行論，你可以去書店稍微翻翻再決定是否要細讀，我沒有堅持讀完。因為大部分都是枯燥的幾何學推導，對於太過於古舊的知識，我覺得我們還是看後人總結的會比較方便。
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