1.3 Гелиоцентрическая модель Вселенной
Среди ученых древности выделяется смелостью своих догадок Аристарх Самосский, живший в III в. до н. э. Он первым определил расстояние до Луны, вычислил размеры Солнца, которое, по его данным, оказалось в 300 с лишним раз больше Земли по объему. Вероятно, эти данные стали одним из оснований для вывода о том, что Земля вместе с другими планетами движется вокруг этого самого крупного тела. В наши дни Аристарха Самосского стали называть «Коперником античного мира». Этот ученый внес новое в учение о звездах. Он считал, что они отстоят от Земли неизмеримо дальше, чем Солнце. Для той эпохи это открытие было весьма важным: из уютного домашнего мирка Вселенная превращалась в необъятный гигантский мир. В этом мире Земля с ее горами и равнинами, с лесами и полями, с морями и океанами становилась крошечной пылинкой, затерянной в грандиозном пустом пространстве. К сожалению, труды этого замечательного ученого до нас практически не дошли, и более полутора тысяч лет человечество было уверено, что Земля — это неподвижный центр мира. В немалой степени этому способствовало математическое описание видимого движения светил, которое разработал для геоцентрической системы мира один из выдающихся математиков древности — Клавдий Птолемей во II в. н.э. Наиболее сложной задачей оказалось объяснение петлеобразного движения планет [2].
Птолемей в своем знаменитом сочинении «Математический трактат по астрономии» (оно более известно как «Альмагест») утверждал, что каждая планета равномерно движется по эпициклу- малому кругу, центр которого движется вокруг Земли по деференту — большому кругу. Тем самым ему удалось объяснить особый характер движения планет, которым они отличались от Солнца и Луны. Система Птолемея давала чисто кинематическое описание движения планет — иного наука того времени предложить не могла. Вы уже убедились, что использование модели небесной сферы при описании движения Солнца, Луны и звезд позволяет вести многие полезные для практических целей расчеты, хотя реально такой сферы не существует. То же справедливо и в отношении эпициклов и деферентов, на основе которых можно с определенной степенью точности рассчитывать положение планет.
Рис. 2. Движение Земли и Марса.
Однако с течением времени требования к точности этих расчетов постоянно возрастали, приходилось добавлять все новые и новые эпициклы для каждой планеты. Все это усложняло систему Птолемея, делая ее излишне громоздкой и неудобной для практических расчетов. Тем не менее геоцентрическая система оставалась незыблемой еще около 1000 лет. Ведь после расцвета античной культуры в Европе наступил длительный период, в течение которого не было сделано ни одного существенного открытия в астрономии и многих других науках. Только в эпоху Возрождения начинается подъем в развитии наук, в котором астрономия становится одним из лидеров. В 1543 г. была издана книга выдающегося польского ученого Николая Коперника (1473-1543), в которой он обосновал новую — гелиоцентрическую — систему мира. Коперник показал, что суточное движение всех светил можно объяснить вращением Земли вокруг оси, а петлеобразное движение планет — тем, что все они, включая Землю, обращаются вокруг Солнца [3].
На рисунке показано движение Земли и Марса в тот период, когда, как нам кажется, планета описывает на небе петлю. Создание гелиоцентрической системы ознаменовало новый этап в развитии не только астрономии, но и всего естествознания. Особо важную роль сыграла идея Коперника о том, что за видимой картиной происходящих явлений, которая кажется нам истинной, надо искать и находить недоступную для непосредственного наблюдения сущность этих явлений. Гелиоцентрическая система мира, обоснованная, но не доказанная Коперником, получила свое подтверждение и развитие в трудах таких выдающихся ученых, как Галилео Галилей и Иоганн Кеплер.
Галилей (1564-1642), одним из первых направивший телескоп на небо, истолковал сделанные при этом открытия как доводы в пользу теории Коперника. Открыв смену фаз Венеры, он пришел к выводу, что такая их последовательность может наблюдаться только в случае ее обращения вокруг Солнца [7].
Рис. 3. Гелиоцентрическая система мира.
Обнаруженные им четыре спутника планеты Юпитер также опровергали представления о том, что Земля является единственным в мире центром, вокруг которого может происходить вращение других тел. Галилей не только увидел горы на Луне, но даже измерил их высоту. Наряду с несколькими другими учеными он также наблюдал пятна на Солнце и заметил их перемещение по солнечному диску. На этом основании он заключил, что Солнце вращается и, следовательно, имеет такое движение, которое Коперник приписывал нашей планете. Так был сделан вывод о том, что Солнце и Луна имеют определенное сходство с Землей. Наконец, наблюдая в Млечном Пути и вне его множество слабых звезд, недоступных невооруженному глазу, Галилей сделал вывод о том, что расстояния до звезд различны и никакой «сферы неподвижных звезд» не существует. Все эти открытия стали новым этапом в осознании положения Земли во Вселенной [4].
Источник
Гелиоцентрическая модель Солнечной системы
Солнечная система > Гелиоцентрическая модель Солнечной системы
В 16-17 вв. произошла научная революция. В это время закладывались основы всего. Для астрономии наиболее значимой фигурой стал Николай Коперник, который разработал гелиоцентрическую модель Вселенной.
Он изучил древние наработки и рассмотрел движения планет. Его выводы состояли в том, что в центре всего стоит Солнце, а Земля и остальные объекты совершают обороты вокруг. Для нас это нечто привычное, но в те времена за подобную ересь могли запереть в темницу.
Иллюстрация геоцентрической модели Птолемея, созданная в 1568 году Бартоломеу Вельо
Однако Коперник не был первым, кто додумался до подобного. Но его гелиоцентрическая модель мира была совокупностью всех этих идей и решала сложные проблемы. Кроме того, она детально описывала принципы функционирования космического пространства.
Гелиоцентрическая модель Солнечной системы и модель Птолемея (геоцентрическая)
Первой возникла геоцентрическая модель мира, где в центре находилась наша планета Земля, вокруг которой вращались остальные небесные тела. Ее активно развивали Птолемей и Аристотель. Она основывалась на визуальных наблюдениях. Древним людям казалось, что Солнце и остальные планеты мелькают на нашем небе, а значит движутся относительно нас.
В 3-м веке до н.э. ученые согласились, что Земля представляет собою сферу, а значит и все остальные выполнены в таких же формах и вращаются по кругу. Птолемей также поставил нашу Землю не просто в центре системы, а всей Вселенной.
Ретроградное движение Марса в 2009-2010-х гг
Пришлось исправлять недочеты в наблюдениях. Поэтому считали, что все солнечные планеты движутся по двум сферам – отклонения и эпициклы. Первое – круг от Земли, с которым высчитывали длину времени года. А второй – колесо внутри колеса, чтобы объяснить ретроградность.
Но это все равно не спасало положения, так как планеты порой вели себя совсем непредсказуемо. Тогда Птолемей создал экватор – геометрический инструмент возле центра планетарной орбиты, который заставлял ее перемещаться с равномерной угловой скоростью.
«Альмагест» в латинском переводе
Эта модель была общепринятой, но слишком сложной и мудреной. Но в течение 1500 лет ее использовали для создания астрономических карт. В 16-м веке ее сменили на гелиоцентрическую модель Коперника.
Гелиоцентрическая модель Солнечной системы Коперника
В 16-м веке Николай Коперник принялся за разработку своей модели, опираясь на труды Аристарха и исламских ученых. В 1514 году он раздал копии в близком кругу друзей. В рукописи на 40 страниц содержались главные принципы:
- Не все небесные тела вращаются вокруг единой точки;
- Земной центр – центр лунной сферы;
- Все сферы выполняют вращения вокруг Солнца, расположенного возле вселенского центра;
- Дистанция Земля-Солнце считается незначительной частью удаленности между Солнцем и другими звездами, поэтому параллакс не виден;
- Звезды не двигаются;
- Земля вращается вокруг Солнца, что приводит к кажущейся сезонной миграции звезды;
- Земное перемещение создает видимость ретроградного движения других планет;
Коперник продолжил собирать информацию и в 1532 году выпустил главный труд – «О революциях небесных тел».
Сопоставление геоцентрической и гелиоцентрической моделей
Отправив орбитальные пути Меркурия и Венеры между нами и звездой, удалось объяснить перемены в их появлении. Также стало понятным ретроградные движения Марса и Юпитера. Но ученый знал, что церковь отреагирует остро на новинку, поэтому труд опубликовали лишь после его смерти (1542 год).
Отсылки в истории
Коперник не был изобретателем новой системы. Первые записи принадлежат Аристарху Самосскому (310-230 гг. до н.э.), где в центре находилось Солнце.
Расчеты Аристарха по Солнцу, Земле и Луне
Его даже цитировал Архимед, указывая, что звезды должны располагаться намного дальше, чем нам кажется. И это было причиной отсутствия параллакса. О гелиоцентризме также писал Селевк (190-150 гг. до н.э.), которому даже удалось доказать эту теорию. Он мог вычислить постоянные геоцентрической и использовать их для гелиоцентрической. Или же он наблюдал за приливами, созданными Луной.
В 5 веке н.э. Мартиан Капелла заявил, что Венера и Меркурий должны вращаться вокруг Солнца, тогда можно было бы объяснить неточности в их появлении. Коперник позже напишет, что этот ученые повлиял на его разработки. Николь Орест считал, что наша планета может обладать осевым вращением.
В 449 году индийский ученых Арьябхата опубликовал свою работу, где считал, что Земля вращается вокруг своей оси. Он также точно высчитал планетарные периоды, лунные затмения и перемещение спутника.
Модель Ибн аль-Шатира для появления Меркурия
Гелиоцентрическая модель завоевала сторонников и среди исламских ученых. Многие из них стали вдохновителями для Коперника. В открытую Птолемею противостоял Абу Саид аль-Сийзи в 10-м веке. А в 11-м веке выходит трактат «Сомнения в Птолемее» от Альхазена.
Вход в обсерваторию Улугбега (Узбекистан)
С философской точки зрения осевым вращением интересовался Абу Райхан Бируни. Вместе с другими астрономами он обсуждал эту возможность в обсерватории Улугбега. Но дальше разговоров дело не пошло.
Влияние гелиоцентрической модели Солнечной системы
Опасения Коперника были напрасными, ведь церковь слабо отреагировала. Позже они начали активно протестовать, но теория уже обрела влиятельных сторонников. Среди них был Галилео Галилей, который нашел спутники у Юпитера. За его позицию Галилея посадили под домашний арест.
Иоганн Кеплер разработал эллиптические орбиты, которые объясняли вращение планет с разными ускорениями. К тому же идеи Коперника стали толчком для лучшего понимания физических законов, что привело к гравитации и инерции.
Постепенно гелиоцентрическая модель стала общепризнанной и позволила нам понять не только нашу систему, но и принципы функционирования всего пространства и нашего места в нем. Теперь вы знаете, как выглядит история геоцентрической и гелиоцентрической моделей.
Источник
Естествознание.ру
Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира
С самого зарождения астрономии в Древней Греции ученых беспокоил фундаментальный вопрос: что в космосе необходимо считать центром, точкой отсчета? Долгое время соперничали две теории: геоцентрической и гелиоцентрической систем устройства мира. Причем соперничали далеко не всегда методом научных дискуссий — в этом противостоянии имеются трагичные эпизоды.
Земля как центр мира
Геоцентрическая (в переводе с древнегреческого «гея» — «земля») система мира подразумевает, что в центре мира располагается наша планета Земля. Лестная для нас, землян, теория. Только совершенно неверная, как показали позднейшие исследования. Между тем геоцентристами были почти все великие ученые эллинской школы, включая Пифагора, Аристотеля, Платона и Птолемея.
Инопланетные «танцы»
Перед нами не рисунок прекрасного цветка или изысканный узор. Именно такие «танцы» вокруг Земли должны устраивать планеты Солнечной системы, Луна и само Солнце в геоцентрической модели мира. Неподвижная точка в центре «цветка» — как раз и есть Земля. Эту сложнейшую систему пришлось составить геоцентристам, чтобы объяснить существующие траектории планет, наблюдаемые с Земли.
Солнце как центр мира
Приверженцы гелиоцентрической системы мира утверждают, что планеты вращаются вокруг Солнца (Гелиос — в древнегреческой мифологии солнечное божество). При такой системе нет необходимости придумывать сложнейшие модели планетных траекторий. Когда ставишь в центр системы Солнце, а не Землю, все намного упрощается. Траектории планет принимают вид эллипсов.
Отцом гелиоцентрической системы мира является польский астроном, математик и механик Николай Коперник (1473— 1543).Коперник считанные недели не дожил до опубликования в 1543 г. труда всей его жизни — «О вращении небесных сфер», в котором обосновал гелиоцентрическую систему мира.
Первый революционер
Гелиоцентрическая система мира оказалась настолько важным открытием, что считается ни много ни мало началом первой научной революции. Ее так и назвали коперниканской революцией. Отказ от устаревшей модели с Землей в центре Вселенной стал революционной перестройкой не только в астрономии, но и во всей мировой науке. Он изменил образ мышления ученых и исследователей.
Если в терминах «геоцентрическая система мира» и «гелиоцентрическая система мира» под словом «мир» понимать Вселенную, то неверна ни одна, ни другая теория. По гелиоцентрической модели «работает» наша Солнечная система, а также планетные системы всех других звезд. Однако Вселенная функционирует совсем по другим законам, многие из которых нам лишь предстоит открыть.
Жизнь за науку
Одним из виднейших последователей Н. Коперника (коперниканцем) был итальянский философ, поэт и астроном Джордано Бруно. Однако против гелиоцентристов развернули настоящую борьбу, так как геоцентризм был официальной теорией Римско-католической Церкви. В 1600 г. за свои научные и философские взгляды Бруно был казнен как еретик.
Источник