Гелиоцентрическая вселенная. Гелиоцентрическая модель солнечной системы
Вопрос №4 Космологическая концепция в эпоху возраждения
Николая Коперника, Иоганна Кеплера и Джордано Бруно
Космос –понятие древнегреческойфилософииикультуры, представление оприродноммире как о пластически упорядоченном гармоническом целом. Противопоставлялсяхаосу. Греки соединяли в понятии «космос» две функции - упорядочивающую и эстетическую.
Термин «Космос» начинает употребляться в философском смысле уже в период становления первых философских школ Древней Греции. Согласно Диогену Лаэрцию,Пифагорбыл первым, кто назвал Вселенную «Космосом». Однако использование этого понятия зафиксировано ещё до Пифагора уАнаксименаиАнаксимандра. Он широко употребляется уГераклита,Парменида,Эмпедокла,Анаксагора,Демокритаи другихдосократиков.
В древнегреческой космологииКосмос считался ограниченным, в его центре располагалась неподвижная Земля, вокруг которой вращались все небесные тела, включая Солнце. Звёзды располагались на периферии Космоса.Геоцентрическая система мирагосподствовала до XVI в.
Философы Средних вековтакже включили в свои концепции учение о космосе. Ученые эпохи Возрождения и раннего Нового времени (например,КоперникиКеплер) обычно опирались на принципы античной космологии, однако в центре Космоса размещалось Солнце, а не Земля.
В Новое времяпонятие «космос» вытесняется из научного употребления, заменяясь понятием «Вселенная».
Николай Коперник (19 февраля1473-24 мая1543) –польскийастроном,математик,механик,экономист,каноникэпохиРенессанса. Наиболее известен как авторгелиоцентрической системы мира, положившей началопервой научной революции.
Гелиоцентрическая система Коперника
Размышляя о Птолемеевской системе мира, Коперник поражался её сложности и искусственности. Изучая сочинения древних философов (особенноНикиты СиракузскогоиФилолая), он пришёл к выводу, что не Земля, а Солнце должно быть неподвижным центромВселенной. Исходя из этого предположения, Коперник весьма просто объяснил всю кажущуюся запутанность движений планет, но, не зная ещё истинных путей планет, считая их окружностями.
Создавая свою гелиоцентрическую систему , Коперник опирался на математический и кинематический аппарат теории Птолемея, на полученные последним конкретные геометрические и числовые закономерности. Так, в модели Птолемея все планеты подчинялись общему (хотя и непонятному в рамках геоцентризма) закону: радиус-вектор любой планеты в эпицикле всегда совпадал с радиус-вектором Земля-Солнце. В модели Коперника данный закон получил простое и логичное объяснение.
Главное и почти единственное сочинение Коперника, плод более чем 40-летней его работы, - «О вращении небесных сфер». (Сочинение издано в Нюрнбергев1543 году; оно печаталось под наблюдением лучшего ученика КоперникаРетика).
По структуре главный труд Коперника состоит из 6 книг.
В первой книге говорится о шарообразности мира и Земли, а вместо положения о неподвижности Земли помещена иная аксиома: Земля и другие планеты вращаются вокруг оси и обращаются вокруг Солнца. Эта концепция подробно аргументируется, а «мнение древних» убедительно опровергается.
Во второй части труда Коперника даются сведения по сферической тригонометриии правила вычисления видимых положений звезд, планет и Солнца на небесном своде.
В третьей говорится о годовом движении Земли и о так называемой прецессии равноденствий.
В четвёртой части говорилось о Луне, в пятой - о планетах вообще, а в шестой - о причинах изменения широт планет. В книге также содержались звёздный каталог, оценка размеров Солнца и Луны, расстояния до них и до планет (близкие к истинным), теория затмений.
Гелиоцентрическая системав варианте Коперника может быть сформулирована в семи утверждениях:
Орбитыи небесные сферы не имеют общего центра;
Центр Земли- не центрВселенной, но только центр масс и орбитыЛуны;
Все планеты движутся по орбитам, центром которых является Солнце, и поэтомуСолнцеявляется центром мира;
Расстояние между ЗемлёйиСолнцемочень мало по сравнению с расстоянием между Землёй и неподвижнымизвёздами;
Суточное движение Солнца - воображаемо, и вызвано эффектом вращения Земли, которая поворачивается один раз за 24 часа вокруг своей оси, которая всегда остаётся параллельной самой себе;
Земля(вместе сЛуной, как и другие планеты), обращается вокруг Солнца, и поэтому те перемещения, которые, как кажется, делаетСолнце(суточное движение, а также годичное движение, когдаСолнцеперемещается поЗодиаку) - не более чем эффект движения Земли;
Это движение Земли и других планетобъясняет их расположение и конкретные характеристики движения планет.
Все его утверждения полностью противоречили господствовавшей на тот момент геоцентрической системе. На границу мира Коперник поместил сферу неподвижных звёзд. Строго говоря, модель Коперника даже не была гелиоцентрической, так как Солнце он расположил не в центре планетных сфер.
Реальное движение планет (особенно Марса) не является круговым и равномерным. Из-за этого таблицы Коперника (первоначально более точные, чем таблицы Птолемея) вскоре существенно разошлись с наблюдениями, что немало озадачило и охладило восторженных сторонников новой системы. Точные гелиоцентрические таблицы издал позже Иоганн Кеплер, который открыл истинную форму орбит планет (эллипс), а также признал и математически выразил неравномерность их движения.
Модель мира Коперника была колоссальным шагом вперёд и сокрушительным ударом по архаичным авторитетам.
Католическая церковь первоначально снисходительно отнеслась к новой астрономии, так как для предстоящей реформы календаря были полезны наблюдения Солнца и Луны. В 1616 годукатолическая церковь официально запретила придерживаться и защищать теориюКоперника, так как такое истолкование противоречит Писанию. Она была внесена в римский индекс запрещённых книг с пометкой «до исправления». Требуемые цензурные поправки, которые необходимо было внести владельцам книги для возможности дальнейшего использования, были обнародованы в1620 году.
Введение
Каждый человек с начала времен стремится к познанию себя и окружающего его действительности. Огромное количество людей посвятило себя поиску ответов на вопросы о строении, происхождении и развитии мира, посвятило себя изучению вселенной и её законов.
Астрономия - это одна из старейших наук, возникшая во 2 тысячелетии до н. э. В Вавилоне и Египте велись многолетние систематические наблюдения за движением Солнца, Луны и планет, была установлена периодичность лунных и солнечных затмений. Однако люди того времени считали, что Земля плоская, держится на трех китах и накрыта выпуклой крышкой.
Впервые к выводу о том, что Земля имеет шарообразную форму, пришёл древнегреческий ученый Пифагор в VI в. до н. э. Почти все древнегреческие ученые считали, что Земля это центр мира и все остальные небесные тела вращаются вокруг неё. Такую систему мира называют геоцентрической системой мира. Такая система была разработана Эвдоксом и Аристотелем, и усовершенствована александрийским астрономом К. Птолемеем в II в н. э., поэтому её часто называют птолемеевой системой мира. Геоцентрическая система мира была общепризнанной почти полторы тысячи лет.
Представление Н. Коперника о солнечной системе стало революционным открытием в астрономии и по сей день является фундаментом для дальнейшего изучения вселенной. Поэтому тема «Гелиоцентрическая система мира Коперника» на протяжении уже почти 5 столетий остаётся актуальной.
Цель данной работы изучить и проанализировать развитие гелиоцентрической системы мира от её появления до её признания.
Создание гелиоцентрической системы мира
На протяжение многих веков принимая геоцентрическую систему мира априори верной, о возможности иного устройства мира задумывались редко. Свои догадки в перерез центральному расположению Земли высказал Аристарх Самосский в III в. до н. э. На основе астрономических наблюдений он установил, что расстояние до Солнца значительно больше расстояния до Луны. Он полагал, что в центре мира находится Солнце, что видимое движение небесных тел объясняется вращением Земли вокруг своей оси и обращением Земли и планет вокруг Солнца. Однако такая модель была отвергнута из религиозных соображений и, назвав безбожником, Аристарха изгнали из Александрии. В атмосфере упадка науки таки религиозные обвинения привели к тому, что астрономы и физики, даже если были сторонниками теории Аристарха, старались воздерживаться от публичных заявлений, что и привело к забвению такой модели мира. После чего геоцентрическая теория Птолемея прочно укрепилась на долгое время.
Революцию в научных представлениях об устройстве Вселенной произвел Николай Коперник в XVI в., опубликовав книгу под названием «Об обращении небесных кругов». Коперник показал, что вес наблюдаемые движения небесных светил легко объясняются гелиоцентрической системой мира (от греческого Гелиос - Солнце). В центре мира Коперник поместил Солнце, вокруг которого движутся планеты, в том числе и Земля со своим единственным реальным спутником Луной. На огромном расстоянии от планет находилась сфера «постоянных» звезд. Вывод об огромной удаленности этой сферы диктовался самим гелиоцентрическим принципом. Так Коперник смог согласовать гелиоцентризм с видимым отсутствием у звезд параллактических. Таким было одно из существенных возражений Аристотеля против идеи движения Земли.
В своей книге Коперник старался не касаться чрезвычайно скользких богословских вопросов. Он придал изложению такой характер, чтобы можно было прочесть значительную часть книги, не заметив заключающегося в ней нового учения о Земле, планетах и Солнце. Коперник вполне ясно сознавал важные последствия, вытекающие из его системы мира, по отношению ко всему принятому в его эпоху мировоззрению и что вначале лишь немногие в силах будут оценить его идеи. Он знал - эти идеи вызовут противодействие церкви, и именно поэтому он долго оттягивал издание готового сочинения. Он даже думал, не выпуская в свет своего труда, а передать свое учение узкому кругу лиц, которые сохранили бы его и передали потомкам как предание. Лишь в 1542 г., за год до своей смерти, семидесятилетний Коперник решился издать свой труд. Книга была напечатана в Нюрнберге в мае 1543 г., как раз после того, как опубликованный папский приказ запретил печатать, читать и продавать книги, не прошедшие одобрения «конгрегацией индекса» запрещенных книг, т. е. инквизиционной цензурой.
Геоцентрическая система мира — система, где начало координат размещено на Земле, которая свободно покоится в центре сферической Вселенной, а видимое движение небесных светил является отражением вращения Космоса вокруг мировой оси.
Порядок расположения планет и звезд зависел от периода их обращения и был таким: Луна, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, звёзды. Насчет Меркурия и Венеры у греков были разногласия: Аристотель и Платон помещали их сразу за Солнцем,Птолемей — между Луной и Солнцем.
Gif-анимация движения планет в гео-и гелиоцентрических системах. Источник - группа Street Astronomy
Существует мнение, что древние вавилоняне могли знать о реальном движении Земли и планет вокруг Солнца, но сведения эти обрывочны и пока до конца не подтверждены. Найдены отдельные таблички, на которых, как предполагается, изображена картина мира древних вавилонян, но расшифровать из затруднительно.
Египетская мифология вообще сложна и многообразна, но по одной из версий Солнце все таки было в центре: солнечный бог Ра считался отцом всех прочих богов. Он и восемь его потомков образовывали так называемую эннеаду Гелиополиса. Не Солнечную ли систему?
Есть и "обратная" этой легенда: мир произошёл от восьмерых древних божеств, так называемой огдоады. Эта восьмерка состояла из четырёх пар богов и богинь, символизирующих элементы творения. Нун и Наунет соответствуют изначальным водам, Ху и Хаухет — бесконечности пространства, Кук и Каукет — вечной тьме. Четвёртая пара неоднократно менялась, но, начиная с Нового царства, она состоит из Амона и Амаунет, олицетворяющих невидимость и воздух. И эти божества были родителями бога солнца, принесшего в мир свет и дальнейшее творение.
Удивительно, но математика, которую мы учили в школе, отлично подходила для описания движения светил по небосводу на протяжении многих тысяч лет. Во всяком случае так ее видели древние греки.
Первое или одно из первых дошедших до нас, развитых предположений о гелиоцентрической системе мира сделано в 3-м веке до новой эры греком Аристархом Самосским. Исходя из своего предположения о Солнце в центре мира и из наблюдений за звездами, он сделал вывод, что расстояние от Земли до Солнца пренебрежимо мало по сравнению с расстоянием от Солнца до звёзд, что действительно так. Кроме того, он установил, что Земля во много раз меньше Солнца.
С развитием астрономических наблюдений потребовалось другое обоснование движения планет.
В начале 1500-х годов Коперник, на основании записей Птолемея, и других древних философов, астрономов и математиков, понял, что гелиоцентрическая система более точно описывает кинематику объектов, но, из-за устоявшегося мнения о Земле, как о центре мира, его работы были опубликованы как некая математическая модель, призванная служить для упрощения расчетов.
В конце 1500-х датский астроном Тихо Браге, который не смог принять систему Коперника, предложил компромиссный вариант гео-гелиоцентрической системы . По его мнению, Солнце, Луна и звёзды вращаются вокруг неподвижной Земли, а все планеты и кометы — вокруг Солнца. С точки зрения математики эта модель ничем не отличалась от системы Коперника, но она не вызывала возражений у инквизиции, что являлось важным преимуществом.
Гео-гелиоцентрическая модель Тихо Браге
В течение двух последующих веков гео-гелиоцентрическая система мира выступала как легальный вариант системы Коперника. Ну а после открытия Ньютоном законов динамики и закона всемирного тяготения геоцентризм окончательно утратил научные основания.
Казалось бы, всем давно известно, что Земля, как и все планеты, вращается вокруг Солнца. Но опросы, проведенные в 2010-2011 годах в разных странах, в том числе в России и США, показали, что по крайней мере 30 % населения все еще придерживаются геоцентрического взгляда на мир.
а > Гелиоцентрическая модель Солнечной системы
Гелиоцентрическая система мира : кто разработал, когда возникла, роль Коперника и приверженцы, описание Солнечной системы, место планет и споры с Птолемеем.
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.
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.
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.
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».
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.
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.
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.
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.
Фактически, Аристарх Самосский - Самос был островом около Турции - разработал форму гелиоцентрической системы мира еще примерно в 200 году до н.э. Другие древние цивилизации, в том числе различные мусульманские ученые в 11-м веке, сохраняли одни и те же убеждения, которые построены на работе Аристарха и европейских ученых в Средневековой Европе.
В 16-м веке астроном Николай Коперник изобрел свою версию гелиоцентрической системы мира. Как и другие до него, Коперник опирался на работу Аристарха, упоминая греческого астронома в своих заметках. Теория Коперника стала настолько известной, что когда большинство людей обсуждают гелиоцентрическую теорию в наши дни, они ссылаются на модель Коперника. Коперник опубликовал свою теорию в своей книге "О вращении небесных сфер" . Коперник поместил Землю в качестве третьей планеты от Солнца, и в его модели обращается вокруг Земли, а не Солнца. Коперник также выдвинул гипотезу, что звезды не движутся по орбитам вокруг Земли; Земля вращается вокруг своей оси, что заставляет звезды выглядеть, как будто они движутся по небу. Через применение геометрии он смог превратить гелиоцентрическую систему мира из философской гипотезы в теорию, которая проделала очень хорошую работу, прогнозируя движение планет и других небесных тел.
Единственная проблема, стоявшая перед гелиоцентрической системой мира, была в том, что Римская Католическая Церковь, очень могущественная организация во времена Коперника, считала ее еретической. Это возможно было одной из причин, почему Коперник не публиковал свою теорию до тех пор, пока он не был на смертном одре. После смерти Коперника Римская Католическая Церковь работала еще усерднее, чтобы подавить гелиоцентрическую точку зрения. Церковь арестовала Галилео за поддержку еретической гелиоцентрической модели и держала его под домашним арестом в течение последних восьми лет его жизни. Примерно в то же время, когда Галилео создал телескоп, астроном Иоганн Кеплер совершенствовал гелиоцентрическую систему мира и пытался доказать ее с помощью вычислений.
Хотя ее прогресс был медленным, гелиоцентрическая система мира наконец заменила геоцентрическую систему мира. Хотя появилось новое доказательство, некоторые начали задавать вопросы, на самом ли деле Солнце являлось центром Вселенной. Солнце не было геометрическим центром орбит планет, а центр гравитации тоже не совсем в центре Солнца. То, что это означает, хотя дети в школах учат, что гелиоцентризм - это правильная модель вселенной, астрономы используют и тот и другой вид Вселенной в зависимости от того, что они изучают, и какая теория делает их вычисления более простыми.
