The Antikythera Mechanism - The elliptical movement of the Moon and its simulation by the Mechanism

The Antikythera Mechanism - The elliptical movement of the Moon and its simulation by the Mechanism

Ο Μηχανισμός των Αντικυθήρων - Η ελλειπτική κίνηση της Σελήνης και η προσωμοίωσή της από τον Μηχανισμό

The Antikythera Mechanism is the oldest existing complex geared device, an amazing geared analogue computer. It was built approximately 2150 years ago and was used to calculate astronomical phenomena.

The device was operated manually by a user, to set a date on a dial and notice the astronomical phenomena that occur on that day. Respectively, by choosing an astronomical phenomenon he can observe at which date it will happen.  All necessary calculations were made using a set of gears (at least 39).

The Mechanism was used to calculate the diurnal and annual motion of the Sun, the Moon and probably the planets among the stars. It calculated the position of the Sun and the Moon on the Sky and the phases of the Moon for every day of the year and predict eclipses of the Sun and the Moon.

It implemented the astronomical knowledge of ancient Greeks about the motion of these heavenly bodies with astonishing accuracy, considering the anomalous motion of the Moon around the Earth, using a system of eccentric gears.

Essentially, in the Antikythera Mechanism, the epicyclic theory of Hipparchus is integrated. This theory was formulated to interpret the retrograde motions of the planets as well as the change in the angular velocity of the rotation of the moon around the Earth. Today we know that the moon's anomalous motion is due to its elliptical orbit as it turned around the Earth (Kepler's laws). It could, also, predict eclipses of the Sun and the Moon.

In addition, the Mechanism calculated the celebration date of the ancient Panhellenic Games. On the circumference of a corresponding dial found on the fragments of the Mechanism, the words Olympia, Pythia, Isthmia, Nemea and Naa have been deciphered. Internally, in each quadrant, the four years of the Olympic cycle are indicated. All these games were crowned Games, with winners being rewarded with olive wreaths.

The Antikythera Mechanism was a complicated instrument. Therefore, it is not surprising that it was accompanied by an extensive User’s Manual. New inscriptions that had not been read for more than 2000 years were revealed, mainly with the X-ray micro-focusing tomography. About 3500 letters and symbols have been deciphered up to now.

The collection is dedicated to Ioannis Seiradakis, whose contribution was a catalyst for the inception of the research for the Antikythera Mechanism, in 2005, which led to its decoding.

John H. Seiradakis (5 March 1948 – 3 May 2020)

Ο Μηχανισμός των Αντικυθήρων είναι η παλαιότερη σύνθετη μηχανολογική διάταξη οδοντωτών τροχών (γραναζιών) που έχει βρεθεί ως σήμερα. Κατασκευάστηκε πριν από περίπου 2150 χρόνια και είναι ουσιαστικά ένας αναλογικός υπολογιστής με γρανάζια, ο οποίος υπολόγιζε αστρονομικά φαινόμενα. Η συσκευή λειτουργούσε χειροκίνητα. Ο χρήστης μπορούσε να επιλέξει μια ημερομηνία από τις κλίμακες των ενδείξεων και να δει τα αστρονομικά φαινόμενα που θα συνέβαιναν εκείνη την ημέρα ή αντίστροφα, δηλ. να επιλέξει ένα αστρονομικό φαινόμενο και να δει σε ποια ημερομηνία θα συμβεί. Όλοι οι απαραίτητοι υπολογισμοί πρόεκυπταν μέσω της διαδοχικής σύζευξης οδοντωτών τροχών (τουλάχιστον 39). Ο Μηχανισμός χρησίμευε για τον υπολογισμό της ημερήσιας και της ετήσιας κίνησης του Ήλιου, της Σελήνης και πιθανώς των πλανητών ανάμεσα στους αστέρες. Υπολόγιζε τη θέση του Ήλιου και της Σελήνης στον ουρανό και προσδιόριζε τις φάσεις της Σελήνης για κάθε ημέρα του χρόνου. Περιείχε τις αστρονομικές γνώσεις των Αρχαίων Ελλήνων σχετικά με την κίνηση αυτών των ουράνιων σωμάτων με εκπληκτική ακρίβεια λαμβάνοντας υπόψη την ανώμαλη τροχιά της Σελήνης γύρω από τη Γη μέσω της χρήσης ενός συστήματος έκκεντρων οδοντωτών τροχών (Η ανώμαλη κίνηση της Σελήνης και η προσομοίωσή της από τον Μηχανισμό).  Στον Μηχανισμό των Αντικυθήρων, ουσιαστικά, είναι ενσωματωμένη η θεωρία των επικύκλων του Ιππάρχου. Η θεωρία αυτή διατυπώθηκε για να ερμηνεύσει τις ανάδρομες κινήσεις των πλανητών καθώς και την αλλαγή της γωνιακής ταχύτητας της περιστροφής της Σελήνης γύρω από τη Γη. Σήμερα γνωρίζουμε ότι η ανώμαλη τροχιά της Σελήνης οφείλεται στην ελλειπτική τροχιά της κατά την περιστροφή της γύρω από τη Γη (νόμοι του Κέπλερ). Ο Μηχανισμός μπορούσε ακόμη να προβλέψει τις εκλείψεις του Ήλιου και της Σελήνης. Υπολόγιζε, επίσης, τις ημερομηνίες τέλεσης των Πανελλήνιων στεφανιτών αγώνων που λάμβαναν χώρα στην Αρχαία Ελλάδα. Στεφανίτες ήταν οι αγώνες που ο νικητής βραβευόταν στεφόμενος με κλαδί ελιάς. Οι αγώνες που αναγνώστηκαν στον Μηχανισμό των Αντικυθήρων είναι οι Ολυμπιακοί Αγώνες, τα Πύθια, τα Ίσθμια, τα Νέμεα, τα Νάα και τα Αλίεια. Τέλος, ο Μηχανισμός περιείχε και ένα εκτεταμένο εγχειρίδιο χρήσης.

Βιβλιογραφία

Το 2005 συστάθηκε μια διεπιστημονική ομάδα στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, η οποία διερευνά τον Μηχανισμό των Αντικυθήρων.  Η ομάδα αρχικά αποτελούνταν απο τον Ιωάννη Σειραδάκη, Καθηγητή Αστρονομίας, τον Κυριάκο Ευσταθίου, Καθηγητή Μηχανολογίας, την Στέλλα Δρούγου, Καθηγήτρια Αρχαιολογίας και την Μαγδαληνή Αναστασίου, υποψήφια διδάκτορα.  Πολύ σύντομα, η ομάδα επεκτάθηκε με τους Μηχανολόγους Μηχανικούς, Αλέξανδρο Μπασιακούλη και Μαριάννα Ευσταθίου και τον Αρχαιολόγο, Αλέξανδρο Τούρτα ενώ αργότερα προστέθηκε και ο Καθηγητής Η/Υ στο Πανεπιστήμιο Μακεδονίας, Μάνος Ρουμελιώτης, και τον Λευτέρη Αναστασοβίτη, Διπλωματούχο της Πληροφορικής.

Η ομάδα κατασκεύασε και συνεχίζει να κατασκευάζει διάφορα φυσικά μοντέλα του Μηχανισμού, τα οποία βρίσκονται σε διάφορα μουσεία και οργανισμούς ανα τον κόσμο.

Η συλλογή αφιερώνεται στον Ιωάννη Σειραδάκη, η συνδρομή του οποίου υπήρξε καταλυτική για την έναρξη της έρευνας για τον Μηχανισμό των Αντικυθήρων, το 2005, η οποία οδήγησε στην αποκωδικοποίησή του.

Ιωάννης Σειραδάκης (5 Μαρτίου 1948 - 3 Μαΐου 2020)

O Ιωάννης Σειραδάκης ήταν Καθηγητής Αστρονομίας στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ). Γεννήθηκε στα Χανιά στο νησί της Κρήτης και πέθανε στη Θεσσαλονίκη ύστερα από πολύμηνη μάχη με τον καρκίνο. Μητέρα του ήταν η αρχαιολόγος Μέρσι Mάνεϊ Κόουτς (Mercy Money - Coutts), πατέρας του ο Μιχάλης Σειραδάκης και αδελφή του η Σοφία Hester Σειραδάκη. Τα επιστημονικά του ενδιαφέροντα περιλάμβαναν τους αστέρες νετρονίων (pulsars), τη μοντελοποίηση ουδέτερου υδρογόνου σε κοντινούς γαλαξίες, καθώς και τη μελέτη των φαινομένων στο κέντρο του Γαλαξία μας. Τα τελευταία δεκαπέντε έτη της ζωής του ασχολήθηκε ενεργά με θέματα αρχαιοαστρονομίας και πιο συγκεκριμένα με τη μελέτη της λειτουργίας του Μηχανισμού των Αντικυθύρων.

Kyriakos Efstathiou

Marianna Efstathiou

Alexandros Basiakoulis

• Seiradakis J. H. and Edmunds M., Our current knowledge of the Antikythera Mechanism, Nature Astronomy vol 2, 2018 p.p.35-42
• Jones A. A portable Cosmos, Oxford Univ. New York (2017).
• The Antikythera shipwreck, National Archaeological Museum of Athens (in Greek), Athens (2012)
• Zafeiropoulou M., “The Antikythera Thesaurus” Oral presentation at Symi Festival, August 31 (2007)
• Unknown author, Archaeological Ephemeris, 3rd Period, Issue 1 &2, pp. 145-173 (1902)
• Price de Solla D. Gears from the Greeks: The Antikythera Mechanism – A calendar computer from ca 80 BC. Trans. Am. Phil. Soc. New Ser. 64, 1-70 (1974)
• Wright, M.T., “Epicyclic Gearing and the Antikythera Mechanism, part 2” Antiquarian Horology, 29, pp. 51 – 63 (2005)
• Ramsey A., Proceedings of the International Symposium on Digital industrial Radiology and Computed Tomography, June 25-27, Lyon, France (2007)
• Malzbender T., Gelb D., Wolters H., http://www.hpl.hp.com/research/ptm/papers/ptm.pdf, “Polynomial Texture Maps”
• Freeth T. et al. Decoding the ancient Greek astronomical calculator known as the Antikythera Mechanism, Nature 444, 587-591 (2006)
• Efstathiou K. et al., Determination of the gears geometrical parameters necessary for the construction of an operational model of the Antikythera Mechanism, Mechanism and Machine Theory, 52, pp. 219-231 (2012)
• Efstathiou M. et. al., The Reconstruction of the Antikythera Mechanism”, International Journal of Heritage in the Digital Era, volume 2, number 3, p.p. 307-334 (2013)
• Anastasiou M. et al., 2012, The Antikythera Mechanism: The structure of the mounting of the back plate’s pointer and the construction of the spirals, J. Hist. Astron 45, 418–441 (2014)
• Efstathiou K., Efstathiou M. Celestial Gearbox, The oldest known computer is a mechanism designed to calculate the location of the sun, moon, and planets (Cover Story) Mechanical Engineering, ASME Magazine September 31-35 (2018)
• Anastasiou M. et. al. The astronomical events of the Parapegma of the Antikythera Mechanism, Journal for the History of Astronomy, 44 Part 2 pp 125-138 (2013)
• Wright M. T. Epicyclic gearing and the Antikythera Mechanism, Part I. Antiquar. Horol 27, 270-279 (2003)
• Gourtsoyannis E., Hipparchus vs. Ptolemy and the Antikythera Mechanism: pin-slot device models lunar motion, Journal of Advances in Space Research 46, 540–544 (2010)
• Gourtsoyannis E. in Science and Culture Promise, Challege and Demand 285-289, Epikentro Publications, Thessaloniki (2012)
• Efstathiou M., The usage of innovative techniques of 3d design, 3d scanning and 3d printing in the investigation of ancient artifacts and other objects so as, among others, to construct their accurate replicas - Case Study of The Antikythera Mechanism, PhD Thesis (in Greek), School of Mechanical Engineering, Aristotle University of Thessaloniki, Greece, (2018)
• Freeth T. et. al. Calendars with Olympiad display and eclipse prediction on the Antikythera Mechanism, Nature 454, 614-617 (2008)
• https://www.volumegraphics.com/en/products/vgstudio-max.html