Геоцентрическая система мира — преимущества, суть и основатели
Геоцентрическая система мира в античности
Кстати, судя по опросам, около 30% жителей современной Земли до сих пор считают, что Солнце крутится вокруг нее. И думают так не только жители беднейших африканских стран, но и вполне себе россияне и американцы. И это несмотря на то что астрономию изучают в старших классах средней школы.
Говоря кратко, если встать на равнине и посмотреть по сторонам, видно, что Земля плоская, а Солнце и Луна вращаются вокруг нее. Это такая очевидная картина мира, что ранним античным философам даже не приходило в голову ее оспаривать.
Все тела падают вниз, если не встречают препятствия, а вот Земля остается на месте. Очевидно, что падать ей что-то мешает. У древних греков были по этому поводу следующие теории в хронологическом порядке :
- Фалес Милетский считал, что планета плавает в мировом океане.
- Анаксимен Милетский изложил доказательства, что она имеет форму диска, а от падения ее удерживает сжатый воздух.
- Его учитель Анаксимандр думал, что все предметы стягиваются к центру вселенной, где и находится Земля, которая имеет форму широкого цилиндра, у которого просто нет оснований двигаться куда-нибудь.
Пифагор первым предположил, что Земля имеет форму сферы. Обосновал эту идею Аристотель. Он заметил, что лунное затмение случается, если Солнце, Земля и Луна находятся на одной прямой: тень от Земли падает на полную Луну и скрывает ее сияние. Эта тень всегда круглая, а потому она может падать только от шара.
Земля в центре Вселенной
Аристотель заметил, что все тяжелые тела падают отвесно вниз. Он считал, что они стремятся к центру мира. Земля — самое тяжелое из тел. Поэтому она и находится в центре, это естественное мироустройство. Пифагорейцы считали, что Земля может двигаться по орбите, но Аристотель это отвергал. Он утверждал, что если бы Земля двигалась, то можно было увидеть Луну с разных сторон. Раз этого не происходит, планета неподвижна, а спутник движется. Надо заметить, что в этом он был прав. Но Аристотель не предполагал, что небесные тела могут двигаться вокруг разных астрономических объектов.
Из-за наклона земной оси место, где встает Солнце, в течение года смещается. Единственные дни, когда оно встает в одной и той же точке — это примерно неделя в середине зимы или лета. Время, которое называется солнцестоянием. Для Плиния Старшего это явление было доказательством центрального положения Земли.
Клеомед же опровергал все возможные сомнения в геоцентризме. Если бы Земля находилась к востоку от центра, то на восходе тени были короче, чем на закате, а это не так. А если бы она была сдвинута к северу или югу, тени простирались не строго по оси восток-запад, а смещались южнее или севернее. К сожалению, эта теория подразумевает, что существует некоторый центр Вселенной, вокруг которого движется Солнце, а это не так.
Тот же Клеомед опровергал и возможность сравнительного расположения Земли выше или ниже центра: если бы точка отсчета находилась там, тогда было видно больше или меньше половины небосвода соответственно. А раз всего это не происходит, то Земля находится точно в центре. Он не учитывал, что небосвод — это не купол, а звезды к нему не приколочены.
Птолемей приводил аналогичные доводы в пользу геоцентрической модели. Кроме того, он объяснял, почему Земля не вращается вокруг своей оси: при движении в автомобиле (или телеге, учитывая время жизни создателя теории) любые незакрепленные предметы скатываются назад. Это явление называется инерцией.
Философ считал, что с предметами на Земле происходило бы то же самое, если она вращалась, то облака не смогли двигаться на восток: их за долю секунды сносило назад. Этого не происходит, поэтому неподвижная планета находится в центре координат. Опровергнуть эту теорию смогли только в XIX веке, с открытием первого закона Ньютона. Если тело движется равномерно и прямолинейно, инерции не возникает.
Другие небесные тела
Преимущество геоцентрической системы в том, что она просто, понятно и, с точки зрения античных знаний, логично объясняет устройство Вселенной. Луна действительно вращается вокруг Земли, Солнце и другие звезды остаются на месте, поэтому кажутся тоже вращающимся по орбите.
Но вот когда дело доходит до планет, начинаются проблемы. Они вращаются вокруг Солнца, как и Земля, но делают это с разной скоростью, поэтому кажется, что планеты движутся петлями по странной траектории. В античной астрономии это называлось ретроградным движением.
Такое их поведение не могло не выпасть из стройной теории. Тем более, в античности планеты считались вечными богами, а им не пристало суетиться и бегать то вперед, то назад. Чтобы объяснить их движение, философ Аполлон Пергский разработал теорию эпицикликов. Чтобы ее объяснить, можно представить себе гончарный круг. В центре его стоит Земля, а недалеко от края находится небольшой циркуль. Круг вращается, а циркуль движется одновременно и вместе с ним, и сам по себе. Его стержень — это планета. Она то приближается к Земле, то отдаляется от нее.
Теория эпицикликов неверна с точки зрения астрономии, но она неплохо позволяла описывать и с высокой степенью точности предсказывать взаимодействие планет. Это представление продержалось до XVI века.
Астрономия в средние века
С концом античности, приходом христианства и падением Рима геоцентрическая теория подзабылась. Но ей на смену пришел не гелиоцентризм, а идея плоского мира. В VI веке нашей эры византийский купец Косьма Индикоплов выпустил книгу «Христианская топография». В ней мир описывался с идеалистической библейской точки зрения. Автор утверждал:
- Земля плоская и находится в центре океана;
- вокруг нее движется солнечный диск;
- небесный свод делит небеса на рай вверху и смертную земную часть внизу.
Эта теория полна аллегорий, и к реальной географии она имеет мало отношения. Вместо таблиц и математических расчетов она строится на представлениях об идеальном христианском мироустройстве. Так что уже через два века популярность книги пошла на спад.
К сожалению, византийские ученые не достигли уровня развития своих греческих предков. Теория геоцентризма была почти забыта и развивалась не в западном мире, а на исламском востоке.
Сочинения Аристотеля и Птолемея были переведены на арабский еще в VIII веке нашей эры. На многие годы, пока в Европе продолжались темные века, именно арабы стали хранителями античных знаний.
Исламские ученые внесли свой вклад в теорию геоцентризма. Они пытались определить, на каком расстоянии от Земли находятся небесные тела. Астроном Джафир ибн Афлах создал теорию, согласно которой ближе всего к Земле Луна, потом Солнце, а за ними идут звезды и планеты.
Математики Андалузии, которая в XIII веке принадлежала арабам, протестовали против теории эпициклов. Она противоречила идеям Аристотеля о том, что Земля находится в центре мира и является единственной точкой вращения Вселенной. Астрономы пытались доказать, что на самом деле планеты движутся по кругу, но не в той же плоскости, в которой находится Земля, а потому и кажется, что они совершают возвратные движения. К сожалению, эта теория противоречила всем наблюдениям и доказать ее не удалось.
В Европу теория геоцентризма вернулась только в эпоху Возрождения. Тогда астрономию по сочинениям древних греков начали изучать в университетах. Ученые того времени изучали возможность вращения Земли, но сочли, что это невозможно. К XV веку астрономия в Европе была столь же развита, как на востоке. И на это же время пришел ее закат.
Возникновение гелиоцентризма
В XVI веке польский астроном Николай Коперник предположил, что в планеты вращаются вокруг Солнца, а не Земли. Это открытие стало началом научной революции в мире познания. Впервые в истории ученые стали не пытаться подвести окружающий мир под собственные представления о нем, а наблюдать действительность, какой она есть. С гелиоцентризма начинается современная наука.
Противником Коперника был датчанин Тихо Браге. Он не принял гелиоцентризм в полном виде, но и полностью отказаться от него не смог, потому предложил гео-гелицентрическую систему: в центре мира находится Земля, вокруг нее вращаются Луна и Солнце, а остальные планеты движутся вокруг звезды.
Теории Браге и Коперника соперничали следующие десятилетия, пока гелиоцентризм не победил окончательно. Этому помогло и изобретение телескопа, и открытие закона всемирного тяготения Исааком Ньютоном.
Конечно, геоцентрическая система мира в астрономии неверна с точки зрения современности, но это была первая попытка научно объяснить космические явления. Античной философии приходилось бороться со сказками и аллегориями, на этом фоне геоцентризм, при всем своем несовершенстве, выглядит вершиной научной мысли. Он заложил основы для всей современной астрономии.
Источник
Солнечная система: как подтверждалась гелиоцентрическая теория
О том, что Земля и другие планеты, видимые с ее поверхности невооруженным глазом, вращаются вокруг Солнца, первым догадался греческий ученый Аристарх Самосский, который жил в III в. до н. э. Помимо того, ученый определил, насколько удалены Луна и Солнце от Земли и каковы они по величине.
На три столетия раньше еще один известный грек, Фалес Милетский, сделал первое предсказание важного астрономического явления — солнечного затмения, которое, как сейчас известно, происходит оттого, что Луна становится строго между Землей и Солнцем, полностью загораживая последнее.(Светило в 400 раз больше спутника, и во столько же раз расстояние от Солнца до Земли превышает промежуток между планетой и Луной.) По свидетельствам историка Геродота, затмение случилось аккурат во время сражения между армиями Мидии и Лидии и побудило противников пойти на мировую.
Гелиоцентрическая (то есть «солнечно-центровая») теория Аристарха понравилась многим его современникам — в том числе греческому математику и физику Архимеду, историку Плутарху и вавилонскому астроному Сексту Эмпирику. Но по каким-то непонятным причинам, возможно из-за религиозных убеждений и суеверий, уже во II в. ученые «отодвинули» Солнце в сторону, разместив в центре Вселенной Землю.
Первым такую модель предложил Клавдий Птолемей (100—170) в труде «Великое построение», или «Альмагест». Согласно его теории, вокруг неподвижной Земли вращаются (в порядке убывания скоростей): Венера, Меркурий, Луна, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн. Три планеты ― над светилом, три планеты ― под ним: это для ученого было чем-то вроде «правила приличия». В его представлении тела описывают не только большие круги около Земли (деференты), но и малые, эпициклы, так, словно кружат вокруг воображаемых точек на своем деференте. Только Солнце и Луна двигаются без дополнительного кружения, а звезды висят на статичной сфере неба неподвижно.
Данная модель была бы вполне удобной, если бы могла четко объяснить все основные астрономические явления, но увы. Взять хотя бы видимое обратное движение планет. Гелиоцентрическая система предполагает, что, чем дальше планета от центра, то есть от Солнца, тем больше времени она тратит на полный круг обращения. Поэтому относительно легкая Земля движется быстрее, чем, скажем, массивный Юпитер. Периодически наша планета догоняет и обгоняет гиганта, и тогда земному наблюдателю кажется, будто Юпитер «пятится». Чтобы найти причину этого эффекта в геоцентрической системе, нужно было провести массу сложных расчетов. В общих чертах объяснение сводилось к следующему: когда планета наиболее удалена от центра деферента, ее движение направлено в одну сторону с центром эпицикла, вперед. Когда же она движется по эпициклу внутри деферента и проходит ближайшую точку к его центру, нам видится, что планета отступает назад. Разумеется, умозаключения Птолемея выглядели более детализованными, но, несмотря на это, рассчитать положение того или иного небесного объекта можно было лишь приблизительно.
Возрождение гелиоцентризма случилось лишь в 1543 г. благодаря польскому астроному Николаю Копернику (1473—1543). Описание Солнечной системы, приведенное в его трактате «Об обращении небесных сфер», лишь немногим отличается от современных представлений: Солнце находится в центре вращения шести наблюдаемых планет (в том числе и Земли, вокруг которой движется Луна), и каждая из них крутится, как волчок. Кроме того, Коперник определил: до Солнца от Земли намного ближе, чем до остальных звезд. В его системе еще оставались эпициклы (правда, их количество было сокращено вдвое), но это не помешало ему точно измерить прецессию — угол, на который смещается в ходе вращения земная ось, подобно описывающей конусы оси юлы. Полученные данные помогли астроному рассчитать даты весеннего равноденствия — прохождения центра солнечного диска через небесный экватор (воображаемый круг на небе, лежащий в одной плоскости с земным экватором) — и более правильно высчитать продолжительность земного года. Это очень пригодилось для исправления календаря, ведь раньше праздничные даты часто расходились с соответствующими событиями.
Последователем Коперника стал итальянский священник и поэт Джордано Бруно (1548—1600). Он пошел дальше описания Солнечной системы, один в один совпадающего с коперниковской, и представил картину мира, на которой была изображена бесконечная Вселенная, не ограниченная сферой неба и не имеющая центра, а также множество далеких звезд, похожих на Солнце и обладающих собственными планетами. Причину видимого движения этих светил по ночному небу Бруно видел во вращении Земли (и это был первый шаг на пути к теории относительности), а еще он догадывался, что в Солнечной системе есть доселе неведомые планеты.
К сожалению, далеко не все современники Бруно готовы были принять столь радикальные взгляды. Например, датский астроном Тихо Браге (1546—1601) придумал смешанную систему, в которой Солнце вращалось вокруг Земли, а все остальные планеты — вокруг Солнца. Зато наблюдения и расчеты Браге очень помогли его немецкому коллеге Иоганну Кеплеру (1571—1630) подкорректировать гелиоцентрическую систему и сформулировать основные законы движения планет.
Так, согласно первому закону, планеты движутся вокруг центрального светила не по кругу, а по эллиптической орбите, причем так, что Солнце всегда находится в одном из фокусов этого эллипса. (Фокусов внутри эллипса всего два, и, с какой точкой периметра их ни соедини, сумма двух отрезков всегда будет одинаковой.) Согласно второму закону, воображаемый луч, соединяющий Землю и Солнце, за равные промежутки времени проходит одинаковые по площади участки орбитальной плоскости, а значит, наша планета то ускоряется, то замедляется. Третий же закон касается соотношения большой полуоси орбитальной плоскости (половины отрезка, соединяющего две противоположные точки планетарной орбиты: самую близкую к светилу и самую удаленную) и времени, которое уходит на один оборот планеты вокруг Солнца. Так вот, абсолютно у всех планет Солнечной системы ― одинаковое отношение квадрата периода вращения к кубу полуоси орбиты. И чем дальше планета от светила, тем больше времени она затрачивает на один трек вокруг Солнца.
Законы Кеплера оказались очень полезными для астрономов, поскольку помогли определить, какое расстояние лежит между Солнцем и его планетами и с какой скоростью движутся небесные объекты. В 1687 г. английский физик Исаак Ньютон подтвердил эти закономерности, исходя из собственного закона всемирного тяготения, однако прошло еще два века, прежде чем христианская церковь согласилась с тем, что все-таки именно Земля движется вокруг Солнца, а никак не наоборот. (Впрочем, русские представители православия настаивали на геоцентризме аж до начала прошлого столетия — аргументами у них служили выдержки из Библии.) Между тем еще во времена Кеплера итальянец Галилео Галилей подтвердил гелиоцентрическую теорию, наблюдая за небесными светилами в телескоп.
Источник