Всъщност Аристарх от Самос - Самос беше остров близо до Турция - разработи форма на хелиоцентрична световна система около 200 г. пр.н.е. Други древни цивилизации, включително различни мюсюлмански учени през 11 век, поддържат същите вярвания, които се основават на работата на Аристарх и европейските учени в Средновековна Европа.
През 16 век астрономът Николай Коперник измисля своя версия на хелиоцентричната световна система. Подобно на други преди него, Коперник се основава на работата на Аристарх, споменавайки гръцкия астроном в своите бележки. Теорията на Коперник стана толкова известна, че когато повечето хора обсъждат хелиоцентричната теория в наши дни, те се позовават на модела на Коперник. Коперник публикува своята теория в книгата си „Относно ротацията небесни сфери" . Коперник поставя Земята като третата планета от Слънцето и в неговия модел обикаля около Земята, а не около Слънцето. Коперник също изказва хипотезата, че звездите не се движат по орбити около Земята; Земята се върти около оста си, което кара звездите да изглеждат сякаш се движат по небето. Чрез използването на геометрията той успява да трансформира хелиоцентричната система на света от философска хипотеза в теория, която извършва много Добра работа, предсказване на движението на планети и други небесни тела.
Единственият проблем пред хелиоцентричната система на света беше, че Римокатолическата църква, много мощна организация по времето на Коперник, я смяташе за еретична. Това може да е една от причините Коперник да не публикува теорията си, докато не беше на смъртното си легло. След смъртта на Коперник Римокатолическата църква работи още по-усърдно, за да потисне хелиоцентричния възглед. Църквата арестува Галилей за подкрепа на еретичния хелиоцентричен модел и го държи под домашен арест през последните осем години от живота му. Приблизително по същото време, когато Галилей създава телескопа, астрономът Йоханес Кеплер усъвършенства хелиоцентричната система на света и се опитва да я докаже чрез изчисления.
Въпреки че развитието й беше бавно, хелиоцентричната световна система най-накрая замени геоцентричната световна система. Въпреки че се появиха нови доказателства, някои започнаха да се съмняват дали Слънцето всъщност е центърът на Вселената. Слънцето не беше геометричният център на орбитите на планетите и центърът на тежестта също не беше точно в центъра на Слънцето. Това означава, че въпреки че децата се учат в училищата, че хелиоцентризмът е правилният модел на Вселената, астрономите използват и двата изгледа на Вселената в зависимост от това какво изучават и коя теория прави изчисленията им по-прости.
Идеята, че Земята се върти около Слънцето, се появява за първи път в умовете на древногръцки учени. Аристарх от Самос, роден около 310 г. пр. н. е., се смята за основател на хелиоцентризма. Колко добре той успя да разработи своята хипотеза не е известно със сигурност; цялата информация, достъпна за историците, се свежда само до няколко споменавания в произведенията на Архимед и Плутарх. Единственият труд на Аристарх, достигнал до нас, се отнася до измерването на Слънцето, както и изчисляването на техните размери.
Хелиоцентризмът елиминира редица сериозни проблеми на геоцентричната система на света, например ретроградното движение на планетите. Колкото по-далеч е външната (спрямо орбитата на Земята) планета от Слънцето, толкова по-дълъг е нейният орбитален период. Помислете например за Юпитер с орбитален период от 11,86 години. Поради по-високата скорост и по-малкия радиус на орбитата, Земята редовно я приближава и „изпреварва“. Ако в този момент наблюдавате Юпитер на фона на неподвижни звезди, ще получите впечатлението, че той се движи по своята орбита в обратна посока, към Земята. За да обясним това наблюдавано поведение на планетите в геоцентричния модел, използвахме сложна система, което изисква огромно количество нетривиални изчисления.
Архимед говори доста положително за хелиоцентричната система на света, вавилонският астроном Селевк беше известен поддръжник на тази хипотеза, а древногръцкият философ Секст Емпирик пише за последователите на Аристарх. Хипотезата обаче се оказва твърде смела за времето си и е забравена от гърците, като вероятни причини се смятат за: повишено ниво на религиозен догматизъм; астрологията, която замени астрономията; обща криза на науката след 2 век от н.е.
„И все пак тя се върти!“
През Средновековието и ранния Ренесанс хелиоцентризмът е практически забравен, съществуват само редица препратки към подобни хипотези сред индийските и арабските астрономи. Годината 1543 може да се нарече знакова година за цялата астрономия, когато е публикуван монументалният труд на полския астроном Николай Коперник „За въртенията на небесните сфери“, в който той очертава своя възглед за хелиоцентричната система. Ученият постулира редица аксиоми: всичките шест (известни по това време) планети се въртят около Слънцето; Луната се върти около Земята; разстоянието от нашата планета до Слънцето е много по-малко от разстоянието до звездите; Земята се върти около собствената си ос. За да опише точно движението на планетите, Коперник все още използва епицикли, но успя да намали техния брой от 77 на 34. Въпреки редица сериозни недостатъци, например запазеният специален статут на Земята (според теорията, само движеше се равномерно по орбитата си), работата на полския астроном даде мощен тласък за по-нататъшното развитие на хелиоцентричната система на света.
Един от великите мислители на Ренесанса, които подкрепят теорията на Коперник, е Джордано Бруно. Той не само активно защитаваше модел на света, в който Земята и други планети се въртят в кръгова орбита около Слънцето, но също така отхвърли концепцията за небесните сфери като ненужна, обяснявайки ежедневните траектории на звездите с въртенето на нашата планета, и също така, макар и погрешно, обясниха наблюдавания ефект прецесия. Бруно излага редица смели предположения, като: безкрайността на Вселената, съществуването на други планетарни системи и наличието на неоткрити планети в Слънчевата система. Той беше един от първите, които сериозно разгледаха концепцията за относителността на движението, а също така изложиха хипотезата, че няма център на Вселената. Най-вероятно "прекалено прогресивните" възгледи на Джордано Бруно за космологията са изиграли важна роля в решението на съда на инквизицията, според което той е изгорен жив на 17 февруари 1600 г.
Истинска революция в света на хелиоцентричните идеи прави немският астроном Йоханес Кеплер, който през студентските си години става твърд привърженик на хелиоцентризма. Благодарение на дългогодишното си сътрудничество с датския астроном Тихо Брахе той получи на свое разположение огромен набор от данни от наблюдения. В резултат на интуитивен анализ на тези данни той формулира трите закона на Кеплер, които описват орбиталното движение на планетите с голяма точност. Благодарение на тези закони за първи път беше възможно да се изчислят с висока точност относителните разстояния от Слънцето до всички планети, както и да се съставят таблици за тяхното движение, които значително надвишаваха точността на всички подобни таблици, съществували преди. Астрономите все още използват законите на Кеплер, за да правят изчисления.
Първият, който насочил телескоп (спотичната тръба по тогавашната терминология) към нощното небе, бил съвременникът на Кеплер – италианският астроном, физик и механик Галилео Галилей. Благодарение на първото трикратно, а по-късно 32-кратно увеличение на изобретените от него телескопи, ученият успя да изследва неравностите на лунния пейзаж, да открие четирите спътника на Юпитер, да види петна по Слънцето и чрез естеството на тяхното движение, установява факта на въртене на звездата около собствената си ос. Промяната във фазите на Венера, открита от Галилей, показва въртенето на планетата около Слънцето. Това наблюдение може да бъде проверено независимо с помощта на евтин любителски телескоп и напълно унищожава класическата геоцентрична теория. Телескопът също така позволява да се видят звезди, които са неразличими с просто око, което съответства на позицията на теорията на Коперник за гигантските разстояния до звездите. Движейки се в орбита, планетите или се приближават значително една до друга (конфронтация или опозиция), или, напротив, се оказват от противоположните страни на нашата звезда (връзка със Слънцето). Промените във видимия размер на планетите, произтичащи от това и наблюдавани от Галилей, също свидетелстват в полза на хелиоцентричната система на света. Всички открития, описани по-горе, обаче изобщо не убедиха католическата църква и през 1663 г., явявайки се пред инквизицията, ученият беше принуден да се откаже от възгледите си. Твърди се, че тогава Галилей е изрекъл известната фраза: "И все пак се обръща!"
Конфронтацията между Земята и Марс, по време на която видимият радиус на планетата е близо до своя максимум (може да се кликне).
Споровете между последователите на различни теории продължават известно време, докато през 1687 г. Исак Нютон демонстрира, че законите на Кеплер могат да бъдат извлечени от закона универсална гравитация, като по този начин се слага край на геоцентризма. Век и половина по-късно, през 1835 г., Католическата църква най-накрая приема, че Земята се върти около Слънцето. В православна Русия се провежда активна критика на хелиоцентризма до началото на 20 век, цитати от Библията се използват като „аргументи“.
Емпирични доказателства за хелиоцентричната система
Заслужава да се отбележи, че наблюденията на Галилей не са 100% доказателство за хелиоцентризма и е напълно възможно да се създаде геоцентрична система на планетарно въртене, която да е в съответствие с тях, макар и напълно различна от класическата версия на Птолемей. Една от тези системи беше популярната от известно време геохелиоцентрична система, която поддържаше централното положение на Земята, докато всички други планети в нея се въртяха около Слънцето. Това дете на датския астроном Тихо Брахе, според самия учен, е създадено с оглед на твърдата позиция на католическата църква и се възприема от много учени като завоалирана версия на хелиоцентризма. След откриването на закона за всемирното притегляне в научната общност няма съмнение, че Земята се върти около Слънцето, но това е съвсем друга история.
Ако просто искате да видите със собствените си очи, че планетите от Слънчевата система се въртят около своята звезда, тогава ще трябва само да повторите наблюдението на Галилей на фазите на Венера и също така да установите факта на промяна във видимия диаметър на Марс. Телескоп около $150-200 ще бъде достатъчен за това. Можете да започнете да наблюдавате Венера почти по всяко време на годината, нейният пълен цикъл от фази продължава 584 дни - времето, през което планетата успява да изпревари Земята с едно завъртане. Опозициите са важни за наблюдението на Марс; трите най-близки ще се появят: 27 юли 2018 г. (голяма опозиция, т.е. най-близък подход), 10 октомври 2020 г., 8 декември 2022 г. Видимият размер на червената планета постепенно ще се увеличава с наближаването на датата на противопоставяне и обратно.
Въпреки това, описаните по-горе доказателства от наблюдения не се отнасят пряко до Земята и са напълно съвместими с геохелиоцентричната картина. Разбира се, има емпирични доказателства, че Земята също се върти около Слънцето, но е много по-трудно да се възпроизведе у дома. Освен това повечето от тях са открити след откриването на закона за всемирното притегляне, когато научната общност вече не се съмнява в правилността на хелиоцентричната система.
Годишен паралакс на звездите
На неподвижната Земя, която се намира в центъра на света, посоката на видимост на звездите на небесната сфера винаги трябва да е абсолютно еднаква. Тъй като нашата планета все още се върти около Слънцето, позицията на наблюдателя постоянно се измества през годината и следователно ъгълът, под който се вижда далечната звезда, също се променя леко. Предположението за съществуването на това явление възниква още по времето на Аристарх, но поради факта, че разстоянието дори до близките звезди е много по-голямо от диаметъра на орбитата на Земята, се оказа изключително трудно да се потвърди. с наблюдения (първите успешни измервания са извършени едва през 19 век). За нашата най-близка звезда, Проксима Кентавър, годишният паралакс е само 0,77 дъгови секунди. Лансиран през 2013 г космически кораб Gaia може да измерва ъгли с точност до 10 микроарксекунди. Определянето на годишните паралакси е основният начин за измерване на разстоянията до звездите: радиусът на земната орбита трябва да бъде разделен на ъгъла в радиани.
За близки и далечни звезди годишните паралакси са различни, така че можем да наблюдаваме промяна във видимото положение на близка звезда на фона на далечни.
Изместване на спектралните линии
Промяната в честотата на звука в зависимост от това дали източникът му се приближава или отдалечава ни е известна като проява на ефекта на Доплер. IN ЕжедневиетоМоже да изпитате този ефект, когато линейка минава покрай вас с включена сирена: звукът първо се увеличава по честота и след това започва да намалява, когато превозното средство минава покрай вас. Такава промяна в честотата на излъчване и, следователно, дължината на вълната също е характерна за светлината. По време на своето орбитално движение Земята или се отдалечава от наблюдаваната звезда, или се приближава към нея, както е показано на фигурата. Ако непрекъснато анализирате спектъра на определена звезда, тогава в него ще се виждат циклични измествания с период от една година: или към червено (отстраняване), или към синьо (приближаване). Подобни измервания са значително усложнени от факта, че всички звезди, включително Слънцето, обикалят около центъра на галактиката и скоростта им варира значително в зависимост от разстоянието между звездата и центъра на галактиката.
Звездна аберация
Представете си, че когато вали, стоите под чадър и капките падат вертикално надолу. Ако бягате напред, капките ще започнат да падат под ъгъл и ще трябва да наклоните чадъра под определен ъгъл пред вас, за да не се намокрите. Това е доста груба аналогия на аберацията на светлината, когато при преминаване от една референтна система към друга посоката на разпространение на радиацията се променя. Тъй като Земята променя посоката на своето движение спрямо звездата на всеки шест месеца, последната описва малка елипса върху небесната сфера в течение на една година. Това явление е открито от английския астроном Джеймс Брадли през 1727 г. и прави възможно точното измерване на скоростта на светлината. Годишният ъгъл на аберация е приблизително 20 дъгови секунди.
Снимки от Марс
Изгрев на Марс, сниман на 19 май 2005 г. от марсохода Spirit.
НАСА/JPL/Тексас A&M/Корнел
От повърхността на червената планета Слънцето изглежда много малко. На Земята ъгловият диаметър на слънчевия диск е приблизително 0,533 градуса, докато на Марс имаме стойност от 0,35 градуса. Това означава, че разстоянието между нашата планета и Слънцето е по-малко от разстоянието между Марс и Слънцето. В същото време, ако наблюдавате зората от различни точки на марсианската орбита, тогава с просто око няма да видите никакви промени в ъглов диаметър(поради елиптичната орбита все още има минимални флуктуации). Но не това е основното. Самият факт, че човечеството е изстреляло свой космически кораб до Марс и други далечни светове, най-добре потвърждава закона за всемирното привличане и теорията на относителността на Айнщайн. Трудно е да си представим по-убедително доказателство!
Друг също толкова известен учен от древността, Демокрит - основателят на концепцията за атомите, който е живял 400 години пр. н. е. - вярва, че Слънцето е много пъти повече от Земятаче самата Луна не свети, а само отразява слънчева светлина, а Млечният път се състои от огромен брой звезди. Обобщете всички знания, натрупани до 4 век. пр.н.е д., е в състояние на изключителния философ на древния свят Аристотел (384-322 г. пр. н. е.).
Ориз. 1. Геоцентрична система на света на Аристотел-Птолемей.
Дейностите му обхващаха всичко природни науки- информация за небето и Земята, за моделите на движение на телата, за животни и растения и др. Основната заслуга на Аристотел като учен енциклопедист е създаването на единна система научно познание. В продължение на почти две хиляди години неговото мнение по много въпроси не беше поставено под съмнение. Според Аристотел всичко тежко се стреми към центъра на Вселената, където се натрупва и образува сферична маса – Земята. Планетите са поставени върху специални сфери, които се въртят около Земята. Такава система на света се нарича геоцентрична (от гръцкото име на Земята - Гея). Неслучайно Аристотел предлага Земята да се разглежда като неподвижен център на света. Ако Земята се движи, тогава, според справедливото мнение на Аристотел, ще се забележи закономерна промяна относителна позициязвезди на небесната сфера. Но никой от астрономите не е наблюдавал нещо подобно. Само в началото на XIX V. Изместването на звездите (паралакс) в резултат на движението на Земята около Слънцето най-накрая беше открито и измерено. Много от обобщенията на Аристотел се основават на заключения, които не могат да бъдат проверени от опита по това време. По този начин той твърди, че движението на тялото не може да се случи, освен ако върху него не действа сила. Както знаете от курса си по физика, тези идеи са опровергани едва през 17 век. по времето на Галилей и Нютон.
Хелиоцентричен модел на Вселената
Сред древните учени Аристарх от Самос, живял през 3 век, се откроява със смелостта на своите предположения. пр.н.е д. Той пръв определи разстоянието до Луната и изчисли размера на Слънцето, което по негови данни се оказа повече от 300 пъти по-голямо от Земята по обем. Вероятно тези данни станаха едно от основанията за заключението, че Земята, заедно с други планети, се движи около това най-голямо тяло. Днес Аристарх от Самос е наречен „Коперник на древния свят“. Този учен въведе нещо ново в изследването на звездите. Той вярваше, че те са неизмеримо по-далеч от Земята, отколкото Слънцето. За онази епоха това откритие беше много важно: от уютен малък дом, Вселената се превръщаше в огромен гигантски свят. В този свят Земята с нейните планини и равнини, с гори и полета, с морета и океани се превърна в малка прашинка, изгубена в грандиозно празно пространство. За съжаление, трудовете на този забележителен учен практически не са достигнали до нас и повече от хиляда и половина години човечеството е било сигурно, че Земята е неподвижният център на света. Това беше до голяма степен улеснено от математическото описание видимо движениесветило, което е разработено за геоцентричната система на света от един от забележителните математици на древността - Клавдий Птолемей през 2 век. AD Най-трудната задача беше да се обясни кръгообразното движение на планетите.
Птолемей в известния си труд „Математически трактат по астрономия“ (по-известен като „Алмагест“) твърди, че всяка планета се движи равномерно по епицикъл - малък кръг, чийто център се движи около Земята по протежение на деферент - голям кръг. Така той успя да обясни особения характер на движението на планетите, който ги отличаваше от Слънцето и Луната. Системата на Птолемеите дава чисто кинематично описание на движението на планетите - науката от онова време не може да предложи нищо друго. Вече видяхте, че използването на модел на небесната сфера за описание на движението на Слънцето, Луната и звездите ви позволява да извършвате много изчисления, полезни за практически цели, въпреки че в действителност такава сфера не съществува. Същото важи и за епициклите и деферентите, въз основа на които могат да се изчислят позициите на планетите с определена степен на точност.
Ориз. 2.
С течение на времето обаче изискванията за точността на тези изчисления непрекъснато нарастваха и за всяка планета трябваше да се добавят нови и нови епицикли. Всичко това усложнява Птолемеевата система, правейки я ненужно тромава и неудобна за практически изчисления. Въпреки това геоцентричната система остава непоклатима за около 1000 години. В крайна сметка след разцвета на древната култура в Европа започна дълъг период, през който не беше направено нито едно значимо откритие в астрономията и много други науки. Едва през Ренесанса започва подем в развитието на науките, в които астрономията става една от водещите. През 1543 г. е публикувана книга на изключителния полски учен Николай Коперник (1473-1543), в която той обосновава нова - хелиоцентрична - система на света. Коперник показа, че ежедневното движение на всички звезди може да се обясни с въртенето на Земята около оста й, а кръгообразното движение на планетите с факта, че всички те, включително Земята, се въртят около Слънцето.
Фигурата показва движението на Земята и Марс през периода, когато, както ни се струва, планетата описва цикъл в небето. Създаването на хелиоцентричната система бележи нов етап в развитието не само на астрономията, но и на всички природни науки. Особено важна роля изигра идеята на Коперник, че зад видимата картина на случващите се явления, която ни се струва вярна, трябва да търсим и намираме същността на тези явления, недостъпни за непосредствено наблюдение. Хелиоцентричната система на света, обоснована, но недоказана от Коперник, беше потвърдена и развита в трудовете на такива изключителни учени като Галилео Галилей и Йоханес Кеплер.
Галилей (1564-1642), един от първите, насочил телескоп към небето, тълкува направените открития като доказателство в полза на теорията на Коперник. След като откри промяната на фазите на Венера, той стигна до заключението, че такава последователност може да се наблюдава само ако се върти около Слънцето.
Ориз. 3.
Откритите от него четири спътника на планетата Юпитер също опровергаха идеята, че Земята е единственият център в света, около който други тела могат да се въртят. Галилей не само видя планини на Луната, но дори измери височината им. Заедно с няколко други учени той също наблюдава слънчеви петна и забелязва движението им по слънчевия диск. Въз основа на това той заключава, че Слънцето се върти и следователно има вида на движение, който Коперник приписва на нашата планета. Така се стигна до заключението, че Слънцето и Луната имат известно сходство със Земята. Накрая, наблюдавайки много слаби звезди във и извън Млечния път, недостъпни за невъоръжено око, Галилей стигна до заключението, че разстоянията до звездите са различни и че не съществува „сфера от неподвижни звезди“. Всички тези открития станаха нов етап в разбирането на позицията на Земята във Вселената.
Човечеството мисли за това как работи заобикалящото го пространство откакто човек гледа към небето. В по-ранни времена хората са били сигурни, че светът се върти около тях и такава система се нарича геоцентрична. С течение на времето астрономите получиха много по-голямо количество информация, което позволи да се разбере, че нашата планета се върти около Слънцето. Това породи господството на нова теория - хелиоцентричната. Въпреки това, както показват проучванията, до ден днешен има привърженици не само на новия възглед за света, но и на възгледа, съществувал в предишните векове. Какви са характеристиките на всяка теория? Нека се опитаме да го разберем по-отблизо. Знаейки каква е основната разлика между хелиоцентричната система на света, можете да разширите хоризонтите си и да получите обща представа за нейната структура.
В центъра - Гея
В предишните векове хората са били убедени, че центърът на всичко е земята, на която живеят. Тъй като земята в гръцката митология се свързва с богинята Гея, тази теория получава съответното име - геоцентрична. Характеризира се с началната точка на координатния доклад - това е нашата планета. В по-ранни времена се е смятало, че във Вселената нашата Земя е неподвижна, спокойна и е централната точка, около която се въртят елементите на Космоса.
Когато разбираме коя система на света се нарича геоцентрична, важно е да се отбележи не само фактът, че на нашата планета има референтна точка за координатната система. Тази теория уточнява и реда на подреждане на небесните тела. Луната беше първа в този период, последвана от нашата основна звезда, Слънцето. Следващи по разстояние се смятаха Марс и Юпитер, Сатурн. Всички останали звезди бяха на заден план. Въпреки това, разбирайки как геоцентричната система на света се различава от хелиоцентричната, е необходимо да се отбележи разнородността на мненията в миналото относно реда на подреждане на небесните тела в космоса. В бъдеще, когато Коперник предложи своята версия, всичко ще си дойде на мястото, но в Древна Гърция астрономите доста често спорят помежду си относно разположението на Венера и Меркурий. Според Платон тези тела следват Слънцето, но Птолемей твърди, че те са разположени между двете основни небесни тела, видими в нашето небе: Луната и Слънцето.
Исторически фон
Когато съвременните учени сравняват геоцентричните и хелиоцентричните системи на света, информацията, получена от анализа, предполага, че астрономите в Древен Вавилон са имали доста точна представа, че Земята всъщност се върти около Слънцето. Вярно е, че тази теория в момента няма окончателно потвърждение, тъй като данните, оцелели до днес, са доста фрагментарни и непълни. В хода на научното сравнение на геоцентричните и хелиоцентричните системи на света беше възможно да се открият такива плочи, запазени от вавилонците, които (според редица съвременни учени) показват картината на света, както изглеждаше тогава този период от човешкото развитие в тази област на центровете на цивилизацията. За съжаление, поради древността на тези материали, дешифрирането им е много трудна задача.
Толкова много интересна информациямогат да бъдат извлечени от анализа на митологията Древен Египет. Това е огромен слой информация, който е оцелял до днес в доста пълна форма. Разбирайки кой е първият, който разбра същността на хелиоцентричната система на света, други учени предлагат да се считат за такива древните египтяни. Както знаете, богът на слънцето в митологията на този народ беше централен, главният - бащата на други божествени създания. Хелиополис, за който разказват древноегипетските митове, се е образувал от слънчевия Ра и осемте му потомци. Това показва известна връзка със структурата на Слънчевата система, която е официално открита много по-късно.
Митология и наука
Когато анализираме как геоцентричната система на света се различава от хелиоцентричната, е важно да се обърне внимание на всички ключови характеристики на египетската митология, съществувала в миналото, защото именно те отразяват идеята на широката общественост за структурата на околното пространство. По-специално, имаше идея, че светът е създаден от осем богове, четири от които са мъже, а останалите четири са жени. Едната двойка представляваше вода, другата представляваше тъмнина, а третата двойка представляваше безкрайно пространство. Но четвъртият постоянно се променяше. В четвъртото египетско царство тя е твърдо установена сред божествата, отговорни за въздуха и невидимостта. Имаше идея, че именно тези богове са родили Слънцето, което е дало топлина и светлина на света и е направило сътворението възможно.
Между другото, училищният курс по математика, колкото и да е странно, е доста близък по същество до геоцентричната теория на света според възгледа, характерен за Древна Гърция.
Теорията се развива
Въпреки факта, че в училищен курсИсторията и астрономията обикновено отговарят на „Коперник“ на въпроса кой е предложил хелиоцентричната система на света; в действителност, както предполагат учените, подобно предложение е било направено много по-рано от Аристарх от Самос. Този древногръцки учен е живял през трети век пр.н.е. Той изследва особеностите на движението на Слънцето по небето и въз основа на събраните данни предполага, че Земята и Слънцето са доста близо едно до друго, особено в сравнение с разстоянието, разделящо тези тела от други звезди. В бъдеще астрономите потвърдиха, че това предположение е абсолютно правилно. Също така през този период, през трети век пр. н. е., беше възможно да се разкрие, че Земята е много по-малка по размер от Слънцето. Всъщност Аристарх от Самос е този, който открива хелиоцентричната система на света.
С течение на времето астрономията се развива. Получаването на нова информация за заобикалящата ни Вселена изискваше нови подходи за обяснение на откритите факти. По-специално, беше необходимо да се разработи теория, която да опише движението на небесните тела доста точно. Сега вече не е възможно да се каже точно кой е създател на геоцентричната система на света, но със сигурност се знае кой има сериозен принос за популяризирането на хелиоцентричната теория - същият Николай Коперник, който е живял през шестнадесети век и е имал много силно влияние не само върху астрономията, но и върху много други науки.
Стъпка напред
Не е тайна, че през Средновековието (до голяма степен под влияние на църковните идеи за устройството на света) преобладава геоцентричната система на света, а хелиоцентричната, когато Коперник предложи да се разгледа сериозно, изглеждаше на мнозина ерес, насочена срещу господстващата религия. Поне така се разви ситуацията в европейските страни.
В момента коя система на света се нарича хелиоцентрична? Този, предложен от Коперник, и работата му се основава не само на наблюдение на небето, но и на внимателен анализ на данните, събрани от Птолемей. Освен това европейският учен обърна специално внимание на трудовете на различни древни философи, математици и специалисти по астрономия. Това му позволи да систематизира достатъчно голямо количество информация, за да потвърди факта, че хелиоцентричната система е много по-точна.
И все пак обществото, убедено в правилността на теорията, съществувала от няколко века, не се съгласи с твърденията на Коперник. Така се случи, че през този период геоцентричните и хелиоцентричните системи на света се използват едновременно: едната се счита официално за по-точна, а втората е приложима на практика, тъй като позволява да се опростят изчисленията на математиците.
Науката не стои неподвижна
Накратко: геоцентричните и хелиоцентричните системи на света се различават главно в точката, която трябва да се счита за произход на координатите. В едната версия това трябва да е нашата планета, в другата Слънцето трябва да се приеме като център на изчислението на нашата система главна звезда, около който се върти близкият до нас сектор на Вселената. Но всъщност разликите между тези теории са по-дълбоки. През шестнадесети век обществото не беше готово да преразгледа възгледите си за структурата на околното пространство, но първите зърна бяха, както се казва, хвърлени в почвата и учените различни страниизслушал аргументите на Коперник.
Времето на възникване на геоцентричната и хелиоцентричната система на света, разбира се, се различава много: първата съществува оттогава, откакто хората мислят за структурата на Вселената, а втората се появява много по-късно и влиза в широко разпространена употреба сравнително наскоро - само преди няколко века. Значителен принос за това има през шестнадесети век датският учен Тихо Брахе. Така се случи, че идеята на Коперник (по негово мнение) беше неправилна и истината беше някъде по средата. Затова Брахе предложи компромис: геоцентричните и хелиоцентричните системи на света в неговата теория се сляха в едно. Брахе формулира следния вариант: Земята е неподвижна и около нея се въртят звездите, Луната и Слънцето, но кометите и другите планети се движат по орбити, чийто център е Слънцето. За математиците такъв модел е по същество подобен на този на Коперник, но с компромисен подход геоцентричните и хелиоцентричните системи на света отговарят на изискванията на религията и не предизвикват протест от страна на инквизицията.
Бавно, но сигурно
В днешно време, ако някой бъде помолен: „Моля, опишете геоцентричните и хелиоцентричните системи на света“, човек спокойно може да каже и двата варианта и да изрази мнението си коя от теориите трябва да се счита за правилна и точна. Но само преди няколко века е било възможно да се изрази съгласие само с теорията, която поставя Земята в центъра, както и с компромисния модел, предложен от Брахе.
И все пак, известна крачка напред беше направена, когато обществото прие този модел, наречен „правна система на Коперник“. Това стана един от градивните елементи, върху които по-късно работи Нютон, формулирайки законите на динамиката. Когато беше открит законът за всемирното притегляне, стана ясно, че геоцентризмът е остатък от миналото.
В момента официалната теория е, че слънцето е центърът на въртеливото движение на Земята и другите планети. И все пак проучванията на общото население, проведени преди няколко години, показаха, че и до днес има хора, които се придържат към възгледите, съществували преди няколко века. Такива има както у нас, така и в чужбина: почти една трета от населението на планетата вярва, че Земята е центърът на Вселената.
Тези, които създадоха идеята за света: Птолемей
Клавдий Птолемей изигра много важна роля както за обществото на своето време, така и за следващите векове, тъй като неговите произведения до голяма степен станаха основа за фундаментални изследванияв бъдеще. Птолемей принадлежи към ерата на късния елинизъм, изучава география, математика и астрономия. Ученият е живял през втори век след Христа. И неговата личност, и неговите трудове в историята са доста особена тема. Така че в произведенията на съвременниците му няма споменаване за него. Предполага се, че този учен е роден по същото време като Гален, но няма точни данни за това.
Но произведенията на Птолемей достигнаха до потомци и бяха високо оценени от тях - не само в ерата на формирането на науките и Средновековието, но и в наши дни. Най-известният труд на александрийския учен се нарича "Алмагест". Превеждана е повече от веднъж различни езици: сирийски, санскрит. Птолемей е преведен на арабски езици, и на латински, а след това и на различни европейски езици - от английски до руски. Това беше Алмагестът, който до седемнадесети век се смяташе за най-значимото класическо астрономическо произведение; той беше използван като учебник.
Птолемей: система на света
Едно от ключовите постижения на Птолемей е разработването на геоцентрична система на света и записването на основните принципи на тази теория в официалната документация. Разбира се, идеята, че светът се върти около Земята, съществуваше и по-рано, но Птолемей успя да систематизира и публикува основните постулати на това предположение, както и да формулира реда на въртене на небесните тела около нашата планета. От неговата теория следва, че петте планети се характеризират със собствени епицикли, въртящи се около Земята според деферентите.
Тази теория беше основната, докато Коперник не успя да изложи собственото си предположение за гледната точка на света, като буквално направи научна революция. В същото време повечето от известните ни скици не са точно изображение на Вселената според Птолемей, а само приблизителни рисунки, отразяващи основните постулати на теорията. Така идеята му е индикация за факта, че централните точки на деферентите и Земята не съвпадат, а епициклите и точното положение в пространството на небесните тела са частично определени от позицията на Слънцето. Също така Птолемей, описвайки движението на небесните тела, обърна внимание на факта, че има и други кръгове, не само епицикли, и те също влияят на траекториите.
Новото израства от старото
Известно е със сигурност, че когато създават своята система за света, Коперник и Кеплер използват информация, налична от произведенията на Птолемей, но я трансформират по такъв начин, че Слънцето да е в центъра вместо Земята. В същото време Коперник използва математическия апарат, предложен от Птолемей, но Кеплер го пренебрегна, въпреки че използва конструкции на Птолемей, за да отрази орбитите на небесните тела. В същото време Коперник прибягва до опита на други учени, които отдавна приемат, че Слънцето, а не Земята, се намира в центъра на нашия свят. Официалното представяне на хартия за първи път вижда бял свят едва през 1543 г.
Актуализираното разбиране за структурата на света направи възможно изоставянето на доста противоречивата система на Птолемей, основана на множество предположения. Коперник формулира обяснения на различни астрономически факти, прибягвайки до една гледна точка, и създава принципа научно изследване, които определят посоката за развитие на научната общност в продължение на много години. В същото време, както твърди Коперник, това, което е видимо за човек, не е задължително да се случва наистина. Създаденото от него учение направи възможно изоставянето на идеята за разделяне на порочното земно и чисто небесно. Той каза, че Земята е обикновена планета, както всички останали. Ето защо теорията на Коперник предизвика такова рязко отхвърляне сред религиозните лидери.
Имена и лица
Името Джордано Бруно е още едно от ключовите, което позволи на научната общност да формира правилна представа за позицията на Земята във Вселената. Бруно формулира идеята за безкрайността на Вселената и идентифицира Слънцето с други звезди. Именно той предположи, че има няколко свята, обитавани от живот.
Идеите на Коперник най-накрая бяха установени като правилни, когато Кеплер и Галилей публикуваха своите изследвания. Първият започва работа въз основа на успехите, постигнати от Брахе, включително получаването от него на огромно количество информация за движенията на Марс. След като анализира информацията, ученият успя да формулира законите на движение на небесните тела. Тогава стана ясно, че движението на планетите се извършва по траектория под формата на елипса, като скоростта не остава постоянна във всички части на орбитата. Това най-накрая остави в миналото предположенията, на които се основаваше идеята на Птолемей, а теорията на Коперник беше подобрена, направена по-точна и приложима към реалността.
И с 1610 наблюдения на нощното небе започва да учи Галилео Галилей, чието име в хода на историята на астрономията и физиката със сигурност ще бъде включено във всяка училищна програма. Именно този изключителен учен откри, че има много звезди, които е невъзможно да се различат без увеличение. Стана ясно, че Млечният път е образуван от огромен брой бледи звезди, които за наблюдател от повърхността на нашата планета изглеждат като един обект - ивица мъгла. При наблюдение през телескоп беше възможно да се видят дисковете на звездите, отразеното сияние на Венера и планините на Луната, спътниците на Юпитер, въртящи се около тяхната планета. Всичко записано се оказа мощно потвърждение на идеята на Коперник за хелиоцентризма.
Астрономията в древността
Трудно е да се каже точно кога е започнала астрономията: до нас не е достигнала почти никаква информация, свързана с праисторията. В онази далечна епоха, когато хората са били напълно безсилни пред природата, е възникнала вяра в силата свръхестествени силикойто уж е създал света и го управлява. В продължение на много векове планетите са били обожествявани. Научаваме за това от митовете на всички народи по света.
Първите идеи за Вселената бяха много наивни, те бяха тясно преплетени с религиозни вярвания, които се основаваха на разделянето на света на две части - земна и небесна. Ако сега всеки ученик знае, че тя самата е небесно тяло, тогава по-рано „земното“ се противопоставяше на „небесното“. Те смятаха, че има „небесна твърд“, към която са прикрепени звездите, а Земята се приема за неподвижен център на Вселената.
Геоцентрични системи на света
Идеята за централното положение на Земята във Вселената впоследствие е използвана от учени от Древна Гърция като основа за геоцентричните системи на света. Така най-големият гръцки философ и учен - енциклопедист Аристотел (384 - 322 г. пр. н. е.), който още знае (от наблюдения на лунни затъмнения), че Земята има сферична форма, смята, че планетата е неподвижна. Той отбеляза, че ако Земята се движи, тогава това движение може да бъде открито от позицията на звездите в небето - те биха се променили. Всъщност такива привидни (или паралактични) измествания на звезди се случват, но поради огромното разстояние на звездите, тези измествания са незначителни и са открити за първи път едва през 19 век.
Постиженията на античната астрономия през 2 век. н. д. обобщено от александрийския астроном Клавдий Птолемей. Той разработи геоцентрична система на света, според която Луната, Слънцето и „сферата на неподвижните звезди“ се движат около неподвижната Земя. В продължение на много векове църквата поддържаше геоцентрична система на света, в която, както и в самото църковно учение, Земята беше определена като „център на Вселената“.
Въпреки факта, че системата на света на Птолемей се основаваше на напълно погрешни идеи за структурата на Вселената, тя все пак обясняваше много характеристики на видимото движение на небесните тела, и по-специално движението на планетите като цикъл. Птолемей постигна това, като разгледа движението на всяка планета като комбинация от няколко равномерни движения. Например, смяташе се, че планетата не просто се движи около Земята, а се движи около точка, която самата се върти около Земята. Таблиците, съставени от Птолемей, позволиха да се определи предварително положението на планетите в небето. Но с течение на времето астрономите откриха несъответствие между наблюдаваните позиции на планетите и предварително изчислените. Векове наред се смяташе, че Птолемеевата система на света просто не е достатъчно съвършена и в опит да я подобрят, те въвеждат нови и нови комбинации от кръгови движения за всяка планета.
Хелиоцентрична система на света
Великият полски астроном Николай Коперник (1473 - 1543) очерта своята система за света в книгата „За въртенията на небесните сфери“, публикувана в годината на смъртта му. Според неговото учение центърът на света не е Земята, и Слънцето. Само Луната се движи около Земята. Самата Земя е третата и най-отдалечена от Слънцето планета най-близката до Земята планета- Венера. Земята се върти около Слънцето и се върти около оста си. Отвъд орбитата на Земята са орбитите на Марс, Юпитер и Сатурн. На много голямо разстояние от Слънцето Коперник поставил „сферата на неподвижните звезди“.
Световната система, предложена от Коперник, се нарича хелиоцентрична. Той просто и естествено обясни кръгообразното движение на планетите с това, че ние наблюдаваме въртенето на планетите около Слънцето не от движещата се Земя, а от Земята, която също се движи около Слънцето. За първи път в астрономията Коперник не само дава правилната диаграма на устройството на Слънчевата система, но също така определя относителните разстояния (в единици разстояние на Земята от Слънцето) на планетите от Слънцето и изчислява период на тяхната революция около него.
Учението на Коперник нанася съкрушителен удар на геоцентричната система на света. Тя далеч надхвърли рамките на астрономическата наука, превръщайки се в мощен тласък за развитието на всички естествени науки.
Формирането на хелиоцентричен мироглед
Учението на Коперник не беше веднага признато. Според присъдата на инквизицията през 1600 г. в Рим е изгорен изключителният италиански философ, последовател на Коперник Джордано Бруно (1548 - 1600). Бруно, развивайки учението на Коперник, твърди, че има и не може да има център във Вселената, че слънце- това е само центърът слънчева система. И Земята е планета слънчева система. Той също изрази брилянтно предположение, че звездите са същите слънца като нашето, а планетите се движат около безброй звезди, много от които поддържат интелигентен живот. Нито мъченията, нито огънят на инквизицията сломиха волята на Джордано Бруно или го принудиха да се откаже от новото учение.
През 1609 г. Галилео Галилей (1564 - 1642) за първи път насочва телескоп към небето и прави открития, които ясно потвърждават учението на Коперник. На луната видя планини. Това означава, че повърхността на Луната е до известна степен подобна на земната и няма фундаментална разлика между „земно“ и „небесно“. Галилей откри четири луни на Юпитер. Тяхното движение около Юпитер опроверга погрешната идея, че само Земята може да бъде център на движение на небесните тела. Галилей открива, че Венера е сферично тяло, което свети от отразената слънчева светлина. Изучавайки характеристиките на промяната във външния вид на Венера, Галилей направи правилния извод, че тя се движи не около Земята, а около Слънцето. На Слънцето, което олицетворява „небесната чистота“, Галилей открива петна и, наблюдавайки ги, установява, че Слънцето се върти около оста си. Толкова различен небесни тела, например Слънцето, се характеризира с аксиално въртене. Накрая той откри, че Млечният път се състои от много бледи звезди, които не се виждат с просто око. Следователно Вселената е много по-голяма, отколкото се смяташе досега, и беше изключително наивно да се предположи, че тя прави пълна обиколка около малката Земя за един ден.
Откритията на Галилей увеличиха броя на привържениците на хелиоцентричната система на света и в същото време принудиха църквата да засили преследването на Коперника. През 1616 г. книгата на Коперник „За въртенията на небесните сфери“ е включена в списъка на забранените книги, а учението, съдържащо се в нея, е обявено за противоречиво Светото писание. На Галилей е забранено да разпространява учението на Коперник. Въпреки това през 1632 г. той все пак успява да публикува книгата „Диалог за двама основни системисвят – Птолемей и Коперник”, в който успява убедително да покаже истинността на хелиоцентричната система, навлякла върху себе си гнева на католическата църква. През 1633 г. Галилей се явява пред инквизицията. Възрастният учен бил принуден да подпише „отказ“ от възгледите си и до края на живота си бил държан под надзора на инквизицията. Едва през 1992 г. католическата църква най-накрая оправда Галилео.
Екзекуцията на Бруно, официалната забрана на учението на Коперник и процесът срещу Галилей не могат да спрат разпространението на коперникизма. В Австрия Йоханес Кеплер (1571 - 1630) развива учението на Коперник, откривайки законите на движението на планетите. В Англия Исак Нютон (1643 - 1727) публикува известния си закон за всемирното привличане. В Русия учението на Коперник беше смело подкрепено от М.В. Ломоносов (1711 - 1765), който открива атмосферата на Венера, защитава идеята за множество населени светове и осмива привържениците на геоцентризма в остроумна поезия.
