Как менялись представления ученых о Солнечной системе
Представления о Солнечной системе ученых разных временных эпох постоянно менялись. Еще в древние времена люди задавались вопросами о различных небесных телах, их происхождении и смене положения в течение дня. Первые астрономы старались отследить движение небесных тел и выявить в этом какую-либо закономерность. Они создавали астрологические таблицы и целые календари. Когда люди изобрели телескоп, им удалось увидеть и узнать о космосе гораздо больше, чем когда-либо. Но даже это устройство не могло дать ответы на все вопросы. Этого не может даже современная мощная оптика, хотя с ее помощью было раскрыто еще больше тайн Вселенной.
Давайте же посмотрим, как менялись представления ученых о Солнечной системе, когда у них еще не было такого оборудования, как у нас сейчас.
Модель планет и Солнца
Геоцентрическая модель
В древние времена все процессы и явления, которые люди не могли объяснить, они отождествляли с действиями сверхъестественных могущественных сил – богов. Названия этих сил у разных народов отличались, но в глобальном плане они делали практически одно и то же: создали землю, людей, животных и поддерживали во всем этом порядок. До того, как астрономия начала активно развиваться, древние греки не имели никаких конкретных представлений о Солнечной системе. Земля тогда считалась не просто статичным объектом, а центром мироздания, вокруг которого вертится все остальное.
Эта идея называется геоцентрической моделью. Первые древнегреческие астрономы считали, что центром Вселенной является Земля, а Солнце, Луна и даже пять известных тогда планет нашей системы вплоть до Сатурна вращаются вокруг нее. Согласно этой модели, наша планета представляет собой неподвижную мировую ось, вокруг которой обращается все космическое пространство. Первым эту идею предложил известный астроном Клавдий Птолемей, изложив ее в книге под названием «Альмагест».
Геоцентрическая модель
О том, что Земля может иметь форму шара, впервые заговорил Пифагор. После чего его последователи высказались о том, что чем дольше длится световой день, тем выше Солнце находится на небе. Еще один известный философ Аристотель выдвинул предположение существования твердых небесных тел, в которые заключены все космические объекты, вращающиеся вокруг Земли. И эта теория просуществовала не одну сотню лет.
Гелиоцентрическая модель Коперника
Изучать космос и его тайны в средневековье было достаточно трудно из-за огромного влияния церкви на все сферы деятельности людей, включая науку. Тогда единственно верным представлением об устройстве Солнечной системы являлась геоцентрическая модель, дополненная твердыми небесными сферами Аристотеля.
Однако на этом астрономия не остановила свое развитие и продолжала изучать космос. Во времена Ренессанса появилась совершенно новая теория, полностью противоположная устоявшемуся мнению. Она гласила о том, что Земля – это не центр Вселенной, а лишь одна из нескольких планет, вращающихся вокруг Солнца. Однако эта идея не была такой уж и новой. О ней говорили еще в античности астрономы Аристарх и Селевк. В то время их теорию, естественно, отвергли как невозможную. Даже да Винчи пытался доказать, что Земля – подвижный объект, такой же как многие другие. Но и его идею не приняли.
Коперник
Тем, кто закрепил и расширил гелиоцентрическую модель, стал Николай Коперник. Он написал целую книгу об этом, в которой привел расчеты касательно расстояний от звезды до всех известных на тот момент планет Солнечной системы, а также периоды их вращения вокруг нее.
Однако модель Коперника все еще была несовершенной. Его теория была основана на тех самых твердых небесных сферах, предложенных Аристотелем. Он говорил, что именно сферы заставляют планеты вращаться вокруг Солнца. Более того, центром нашей системы астроном считал не саму звезду, а центральную точку земной орбиты.
Современная гелиоцентрическая модель
Неудивительно, что церковь, да и многие другие ученые не приняли теорию Коперника. А его последователи подвергались преследованиям и суду инквизиции. Одним из наиболее известных сторонников гелиоцентризма, поплатившимся за это жизнью, был Джордано Бруно. Именно он сказал, что небесные сферы Аристотеля не существуют, а Солнце – лишь одна из множества звезд на небе.
Когда Галилей изобрел первый телескоп-рефрактор, гелиоцентрическая модель еще сильнее укрепила свое положение. Ученому удалось не только определить движение планет вокруг Солнца, но и увидеть самые большие спутники Юпитера, обнаружить лунные фазы и многое другое. Совокупность всех фактов, что открыл Галилей, служила неопровержимым доказательством того, что Земля – это не центр нашей системы и уж тем более Вселенной.
.jpg)
Галилео Галилей
В дальнейшем развивать гелиоцентрическую модель стали многие ученые, включая Иоганна Кеплера, вычислившего период и скорость вращения вокруг звезды каждой планеты Солнечной системы.
Однако долгое время церковь стояла на своем и всячески мешала ученым продвигать эту теорию, ведь она отвергает Землю как центр мироздания. А это значит, что люди могут усомниться и в существовании сверхъестественных сил, и в самой церкви. Таким образом, геоцентризм был единственно верной моделью практически до начала 18 века. Во второй половине 17-го столетия Исаак Ньютон вывел законы всемирного тяготения, вследствие чего геоцентризм начал постепенно «рассыпаться».
Некоторое время спустя были открыты остальные планеты, а также знаменитый эффект Допплера и аберрация света, что окончательно закрепило гелиоцентрическую модель Солнечной системы в таком виде, в котором она есть сейчас.
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
Геоцентрическая модель Солнечной системы
Солнечная система > Геоцентрическая модель Солнечной системы
Тысячелетиями люди смотрели на ночное небо и пытались понять, что же собою представляет Вселенная. И порой мнения кардинально отличались. Очень давно маги и древние мудрецы свято верили, что мир – это плоская Земля (квадратная), вокруг которой расположены Солнце, Луна и звезды. Позже они заметили, что некоторые звезды не двигаются и стали называть их планетами.
Что такое геоцентрическая модель Вселенной?
Проходит определенное время и человечество осознает, что мы живем на круглом объекте, поэтому начали подстраивать под это понимание окружающие механизмы. Постепенно формировалась новая система взглядов, из которой появилась геоцентрическая модель мира. Хотя она уже давно не используется, но когда-то отвечала на основополагающие вопросы о строении Вселенной.
Конечно, нет ничего удивительного, что люди посчитали, будто наша планета Земля стоит в центре Вселенной. В конце концов, было заметно, что Солнце и Луна меняют положение в небе. Так что с точки зрения земного наблюдатели, это мы стоим на месте, а все вокруг движется. На нижнем рисунке сравниваются геоцентрическая и гелиоцентрическая модели Вселенной, где акцент ставится на месте небесных тел в Солнечной системе и принципах их движения.
Сравнение геоцентрической и гелиоцентрической моделей Вселенной
Таким образом, учитывались документы древних вавилонян и египтян, которые подпитывали теорию о том, что в центре всего стоит Земля. В это продолжали верить и в 17-18 веках. Но возникало много несоответствий, которые и заставили искать новую модель, так как предыдущая не могла их объяснить.
Древняя Греция и геоцентрическая модель Солнечной системы
Ранние упоминания о геоцентрической модели возникли в 6 веке до н. э. Философ Анаксимандр предположил, что Земля стоит на месте, а Солнце и Луна вращаются вокруг. В то же время пифагорейцы добавляют, что наша планета круглая, так как они видели затмения. До 4 века до н.э. эта мысль совмещалась с геоцентрической Вселенной, что и помогло построить космологическую систему.
Большой вклад в идею геоцентрической модели мира внесли Платон и Аристотель. Первый считал, что планета не двигается. От нее отходят сферы, на которых располагаются подвижные Солнце, Луна и остальные планеты. Модель расширил Евдокс Книдский, который полагался на математическое объяснение планетарного движения. После вмешался Аристотель и добавил, что объекты вокруг движутся по концентрическим сферам.
Иллюстрация моделей Вселенной Аниксамадра. Слева – днем в летнее время, а справа – ночью, зимой
Сферы двигались на различных скоростях и представляли собою неразрушимое вещество – эфир. Далее он добавил описание 4 важнейших элементов: земля, вода, огонь, воздух, а также приплюсовал «небесный эфир».
Аристотель писал, что земля – наиболее тяжелый элемент, поэтому притягивается к центру, а остальные формируют вокруг слои. В самом конце располагался эфир, в котором «плавали» небесные объекты. Еще одна важная инновация – добавление «двигателя». Философ полагал, что существует некая сила или даже существо, которое приводит механизм в движение.
Модель Аристотеля, демонстрирующая Землю, окруженную Луной, Солнцем, планетами и «застывшими» звездами
Конечно, все это подтверждалось определенными теориями. Например, если бы планета двигалась, тогда должно было быть заметно существенное смещение звезд или созвездий. Получается, что они неподвижны или же расположены намного дальше. Конечно, они предпочли выбрать первый вариант, так как это простейшее объяснение.
В качестве еще одного доказательства служила яркость Венеры. Они полагали, что она всегда располагалась на одной и той же дистанции от нас в любой временной промежуток. Конечно, позже выяснилось, что у планеты есть фазы. Но древние люди не располагали телескопами.
Геоцентрическая модель Солнечной системы Птолемея
Естественно описанная система имела недостатки, и авторы это знали. К примеру, яркость Меркурия, Юпитера и Марса периодически менялась. Кроме того, за ними подмечалось «ретроградное движение», когда они замедлялись, оказывались позади, а затем снова опережали в движении.
Все это вносило еще больше разногласий, которые пришлось решить египетско-греческому астроному Птолемею. Во втором веке н.э. он пишет «Альмагест». В нем появилась геоцентрическая модель Вселенной от Птолемея, которая будет считаться главной в следующие 1500 лет. Он последовал за древними традициями и повторил, что Земля расположена в центре, а вокруг нее двигаются объекты.
Здесь появляется новая идея – существование двух сфер. Первая – деферент, представляющий собою круг, отдаленный от нашей планеты. Его использовали для учета отличий в длительности сезонов. Второй – эпицикл. Он состоял в первой сфере (круг в круге) и объяснял ретроградность движения планет.
Но даже это не разбивало всех сомнений. Особенно сильно беспокоило то, что ретроградная петля планет (в первую очередь Марс) иногда была больше или меньше ожидаемой. Чтобы снять и этот вопрос, Птолемей создал эквант – геометрический инструмент возле центра планетной орбиты, который приводил ее в движение с равномерной угловой скоростью.
Наблюдателю в этой точке кажется, что эпицикл всегда движется с неизменной скоростью. Система просуществовала в римской империи, средневековой Европе и исламском мире, оставаясь неизменной тысячу лет. Но этот механизм казался невероятно сложным и громоздким.
Геоцентрическая модель Солнечной системы в Средневековье
В средние века эта тема снова стала актуальной, так как хорошо сочеталась с христианским верованием. За развитие системы взялся Фома Аквинский, пытающийся объединить веру и разум.
Страницы из «Трактат Сферы» (1550), отображающего систему Птолемея
Началось все с того, что планету поделили на «небеса» и Землю. Земля располагалась в центре творения, а небеса – за ее пределами. Все это подпитывало христианское верование, что человек выступает главным творением Бога. Кроме того, пригодился «двигатель» Аристотеля, место которого занял Бог.
Конечно, никто не рисковал оспаривать мысль о том, что небеса вращаются вокруг планеты, потому что это было ересью и даже наказуемо. Ситуация оставалась таковой до выхода книги «О вращении небесных сфер» в 16 веке. Ее автор – Николай Коперник, посмевший доказывать правоту гелиоцентрической модели Вселенной. Конечно, в условиях гонений и преследований работу пришлось опубликовать посмертно.
Стоит отметить, то в мусульманском мире геоцентрическая модель мира также существовала в средние века. Но уже с 10 века н.э. появлялись астрономы, бросавшие вызов работе Птолемея. Среди них был Ас-Сиджизи (945-1020). Он верил, что Земля совершает обороты вокруг своей оси и вокруг Солнца. Но он подходил со стороны философии, а не математики.
Иллюстрация работы Ас-Сиджизи, на которой объясняются лунные фазы
Против геоцентрической модели выступило и несколько астрономов из Андалузии в 11-12 веках. Арзакель вовсе отказался от греческих теорий о равномерном круговом движении и сказал, что Меркурий путешествует по эллипсу.
В 12-м веке подключился Альптрагиус. Он создал новую модель, не нуждающуюся в экванте, эпицикле и эксцентриситете. Эта мысль сопровождалась публикацией Фахруддина ар-Рази «Маталиба», в которой затрагивалась концептуальная физика. В ней опровергалась идея центральности Земли. Вместо этого он предположил, что есть наш мир, за которым существует еще тысячи миров.
Земное вращение в 13-15 веках было популярной темой обсуждения в Магарской обсерватории (Восточный Иран). Хотя все это развивалось на уровне философии и не касалось гелиоцентризма, но многие доказательства напоминали те, что позже озвучит Коперник.
Гелиоцентрическая модель и геоцентрическая модель Солнечной системы
Николай Коперник приступает за разработку своей модели в 16 веке. Именно в ней содержатся все его мысли и научные труды. Она создавалась не с нуля, а использовала наработки оппозиционеров геоцентристов.
На иллюстрации Андреаса Целлариуса отображена система Коперника
В 1514 году Коперник выпускает небольшой трактат «Маленький комментарий», который раздает своим друзьям. В рукописи было всего 40 страниц, емко описывающих гелиоцентрическую гипотезу. Вся она держалась на 7 главных принципах:
- Центр Земли – центр лунной сферы (Луна вращается вокруг Земли).
- Все сферы совершают обороты вокруг Солнца, которое расположено недалеко от вселенского центра.
- Дистанция между Землей и Солнцем составляет незначительную часть расстояния от Солнца к другим звездам, поэтому мы не видим параллакса.
- Звезды лишены движения. Нам кажется, что они перемещаются, потому что Земля совершает оборот вокруг оси.
- Земля вращается вокруг Солнца, из-за чего кажется, что Солнце мигрирует.
- У Земли наблюдается больше одного движения.
- Земля движется по орбите вокруг Солнца, из-за чего кажется, что планеты вокруг идут в неправильном направлении.
Это было лишь начало развития гелиоцентрической модели Солнечной системы. Автор продолжал накапливать сведения и в 1532 году закончил работу над «О вращении небесных сфер». Здесь фигурируют те же аргументы, но уже подкрепленные математическими вычислениями.
Коперник поставил орбитальные пути Меркурия и Венеры между Солнцем и нами. Это объясняло, почему их внешний вид периодически меняется. То есть, когда они расположены на противоположной стороне от Солнца, то выглядят меньше. А когда выравниваются с Землей, то «вырастают» и получают «рога» (форма полумесяца). Также решился вопрос с ретроградностью Марса и Юпитера. Все снова сводилось к тому, что наша планета движется.
Но Коперник боялся, что публикация приведет к резкой конфронтации с церковью, поэтому она предстала перед публикой только в 1542 году после его смерти. Его слова подтвердились после изобретения телескопа. В конце концов, геоцентрическая модель просто изжила себя, как и ранние предположения о возрасте Земли, происхождении человечества и прочих заблуждений, с которыми были вынуждены сталкиваться исследователи в попытке познать окружающую Вселенную.
Источник