Гелиоцентрическая модель означает что солнце вращается вокруг земли

Гелиоцентрическая система мира

Гелиоцентрическая система мира

Гелиоцентрическая система мира — идея о том, что Солнце является центром мироздания и точкой, вокруг которой вращаются все планеты, в том числе и Земля. Данная система предполагает, что наша планета выполняет два вида движения: поступательное вокруг Солнца и вращательное вокруг своей оси. Положение самого же Солнца относительно других звезд считается неизменным.

Термин «гелиоцентризм» происходит от греческого слова «гелиос» (в переводе «Солнце»).

Особенности гелиоцентрической системы мира

Найти некую центральную точку Вселенной предоставляется возможным только в том случае, если Вселенная ограничена. Таковой она обязана согласно гелиоцентрической системе мира.

Также в данной системе возникло такое понятие как внешние и внутренние планеты. К последним относились Меркурий и Венера, т.к. их орбиты вращения вокруг Солнца всегда должны быть внутри орбиты Земли.

Параллакс — угол, отмеченный символом π

Важнейшей особенностью гелиоцентризма являются годичные параллаксы звёзд. Данный эффект проявляется в виде изменения видимых координат звезды. Он связан со сменой положения наблюдателей (астрономов), возникшей из-за вращения Земли вокруг Солнца.

Гелиоцентризм в античность и средневековье

Мысли о том, что Земля движется вокруг некоего центра всего мира, возникла еще в головах древних греков. Так были предположения о вращении Земли вокруг своей оси, а также о движении Марса и Венеры вокруг Солнца, которое вместе с ними вращается вокруг нашей планеты. Однако считается, что впервые гелиоцентрическая система мира была изложена в III веке до н. э. Аристархом Самосским. Он сделал два важных вывода:

Однако идеи Аристарха не приобрели широкого распространения в античности. Наиболее известной версией геоцентрической системы в Древней Греции была так называемая теория гомоцентрических сфер, разработкой которой занимались астрономы Евдокс, Каллипп и Аристотель. Согласно этой теории все небесные тела, вращающиеся вокруг нашей планеты, были закреплены на жестких сферах, соединяющихся между собой и имеющих единый центр — Землю.

Геоцентрическая модель Солнечной системы

В связи с подобным мировоззрением преобладающей части общества, другие приверженцы идеи Аристарха Самосского не высказывали свои взгляды, в результате чего греки отказались от этой идеи и полностью приняли геоцентризм. Любые школы, преподававшие в то время рационализм, не поддерживали идей Аристарха, так как считали природу мироздания неподвластную для понимания и исключали любые возможности описать динамику планет.

В средние века гелиоцентризм почти не упоминался в научных трудах, кроме некоторых его идей, например, вращение Земли вокруг своей оси.

Научная революция Николая Коперника

В 1543-м году польский астроном, механик и священнослужитель Николай Коперник опубликовал свою научную работу, которая называлась: «О вращении небесных сфер». В ней астроном описывал гелиоцентрическую теорию, подтверждая ее рядом физических расчетов, опирающихся на тогдашнюю теоретическую механику. Согласно его концепции смена дня и ночи, а также движение Солнца по небу объясняются вращением Земли вокруг своей оси. Точно также, при помощи движения Земли вокруг Солнца, объясняется движение нашего светила по небосводу в течение всего года.

Гелиоцентрическая система мира по Копернику

Коперник объяснил следующие феномены:

Кроме того гелиоцентрическая система могла объяснить изменение блеска и размеров планет Солнечной системы, а также дать более точную оценку размеров планет и расстояний до них. Сам же Николай Коперник смог примерно определить размеры Луны и Солнца и максимально точно указать время, за которое Меркурий полностью проходит свою орбиту вокруг Солнца – 88 земных суток.

Н. Коперник заложил основу современного вида орбит планет Солнечной системы

Несмотря на совершенную революцию в области астрономии, теория Коперника имела несколько недостатков. Во-первых, центральной точкой описанной им системы оставался центр орбиты Земли, а не Солнце. Во-вторых, все планеты нашей планетарной системы, двигались по своим орбитам неравномерно, а наша планета сохраняла свою орбитальную скорость. А также вероятнее всего Коперник не отбрасывал идею о вращающихся небесных сферах, а лишь перенес центр их вращения.

Последователи и противники Коперника

Впоследствии у польского астронома появилось большое множество последователей, в том числе Джордано Бруно, который утверждал, что небосвод не ограничивается небесными сферами, а другие светила, это небесными тела, ни чем не уступающие Солнцу. К сожалению, за свои убеждения Бруно был назван еретиком и приговорен к сожжению.

Известный итальянский ученый Галилео Галилей поддерживал теорию Коперника, опираясь на собственные наблюдения. Он также утверждал, что Земля никогда не занимала место между Меркурием (либо Венерой) и Солнцем, что указывало на вращение этих двух планет вокруг звезды по орбитам, находящимся внутри земной. Обратное утверждение доказывало расположение орбиты Земли внутри орбит внешних планет. Из-за своих убеждений в 1633 году 70-летний Галилей был подвержен инквизиционному процессу, в результате которого он оказался под «домашним арестом» вплоть до своей смерти в 78 лет.

Галилео Галилей и его знаменитый телескоп

Противники же гелиоцентризма настаивали на нескольких аргументах, опровергающих теорию Коперника. Если бы Земля вращалась вокруг своей оси, то чудовищная центробежная сила разорвала бы ее. Мало того, с ее поверхности слетали бы все легкие предметы, причем двигались бы они в направлении, противоположном вращению. Предполагалось, что все небесные объекты не имеют массы, поэтому они могут двигаться без приложения к ним больших сил. В случае с Землей возникал вопрос о существования колоссальной силы, которая смогла бы вращать нашу массивную планету.

Один из противников геоцентризма выдающийся датский астроном Тихо Браге разработал так называемую «гео-гелиоцентрическую» систему мира, согласно которой сфера звезд, Луна и Солнце движутся вокруг Земли, а другие космические объекты – вокруг Солнца.

Спустя некоторое время приемник Браге – немецкий физик Иоганн Кеплер, проанализировав внушительный объем результатов наблюдений своего наставника сделал несколько значительных открытий в пользу гелиоцентризма:

Законы Кеплера по сей день служат астрономам для определения орбит удаленных космических тел

Были сформулированы так называемые законы Кеплера, которые подробно и математическим языком описывали законы движения планет Солнечной системы.

Утверждение гелиоцентризма

В результате подтверждения вращения Земли вокруг своей оси пропала всякая надобность существования небесных сфер. Некоторое время предполагалось, что планеты движутся по той причине, что они живые существа. Однако вскоре Кеплером было определено, что движение планет возникает в результате воздействия на них гравитационных сил Солнца.

В 1687 году английский физик Исаак Ньютон, опираясь на свой закон всемирного тяготения, подтвердил расчеты Иоганна Кеплера

Исаак Ньютон и знаменитое яблоко, на примере которого ученый сформировал закон всемирного тяготения

С дальнейшим развитием науки ученые получали все больше аргументов в пользу гелиоцентризма. Так в 1728 г. астроном из Англии Джеймс Брэдли впервые при помощи наблюдения подтвердил теорию о движения Земли по орбите вокруг Солнца, открыв так называемую аберрацию света. Последняя означает небольшое размытие изображение звезды с одной стороны как следствие движения наблюдателя. Позже было обнаружено ежегодное колебание частоты импульсов, испускаемых пульсарами, а также эффект Доплера для звезд, что доказывает периодичное изменение расстояние Земли до данных космических объектов.

А в 1821 и 1837 г.г. российско-немецкий ученый Фридрих Вильгельм Струве впервые смог пронаблюдать примерные годичные параллаксы звёзд, окончательно утверждающие идею о гелиоцентрической системе мира.

Похожие статьи

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Источник

Современная гелиоцентрическая система мира, это концепция, утверждающая, что единственная звезда нашей планетарной системы, Солнце (греческое наименование «Гелиос»), центральная точка, вокруг которой вращаются все небесные тела.

Гелиоцентризм утверждает двойственное вращение нашей планеты вокруг Солнца, перемещение поопределенной траектории вокруг звезды, обращение вокруг собственной оси. Прочитав обзор, выузнаете когда появилась эта теория, кто ееавтор, как воплощались идеи гелиоцентризма внаучную, общественную жизнь.

Особенности гелиоцентрической системы мира

Именно вгелиоцентризме появилось определение внешних, внутренних планет поположению относительно Земли. Квнутренним относят Меркурий, Венеру, попричине того, что ихорбиты всегда находятся внутри траектории движения Земли поотношению кзвезде.

Важной особенностью системы выступают звездные параллаксы, измеряемые напротяжении года. Этот угол построен отзвезды доопределенной точки (или наблюдателя) нарадиусе орбиты Земли. Эффект проявляется изменением положения звезд нанебе относительно статичного наблюдателя или точки.

Гелиоцентризм вантичности исредневековье

Историки считаются, что первую гелиоцентрическую модель мира разработал древнегреческий философ иастроном Аристарх Самосский еще втретьем веке донашей эры втруде «Исчисление песчинок».

Всемирно известный математик, инженер ифилософ Архимед, основываясь наэтом труде, рассчитал приблизительный радиус нашей Вселенной, который оказался равен примерно двум световым годам. Однако, великий сиракузец так инепринял эту идею, называя еевсего лишь гипотезой. Идеи итеории Аристарха Самосского так иненашли распространения иподдержки, были забыты.

Более известна гелиоцентрическая система мира, выглядящая, как схема изгомоцентрических сфер, разработанная древнегреческим ученым (Эвдокс Книдский) вчетвертом веке донашей эры.

Автор этой модели полагал, что все тела звездной системы вращаются вокруг центра, которым выступает наша планета. Причем, сами планеты, как извезда неподвижно зафиксированы накомбинации сфер. Позже эту теорию дорабатывали математик Калипп Кизикский ивеликий античный философ Аристотель Стагирский.

Вантичности ивсредние века бытовало геоцентрическое мировоззрение, считающее, что именно Земля— центр всего. Эти данные опирались намноговековой опыт визуальных наблюдений, люди каждый день видели солнце, поднимающееся содной стороны, исадящееся сдругой, совершающее круг понебу втечение дня. Ночью двигались звезды, ичеловек ощущал себя вцентре мира.

Гениальные гипотезы ученых Древней Греции противоречили всему человеческому опыту, поэтому инесмогли затронуть умы исознание людей, только укрепляя позиции тех, кто поддерживал геоцентризм. Ктомуже, именно это мировоззрение поддерживалось религиями мира, Ватиканом, Иудаизмом имусульманством.

Так существует библейская притча ополководце Иисусе Навине, который вовремя сражения сказал: «Стой, Солнце!» И, отзываясь навеление Бога, светило остановилось, инедвигалось досамого окончания битвы загород. Часто сказание изБиблии выдвигалось, как непререкаемый факт впользу теории геоцентризма.

Научная революция Николая Коперника

Ссамого начала веков ученые иобыватели, считали Землю центром Вселенной. Кпримеру, древнегреческий ученый, астроном Клавдий Птолемей утверждал, что Земля расположена поцентру планетарной системы, иименно вокруг нашей планеты осуществляется круговое вращение всех остальных небесных тел. Именно его модель системы, изложенная втрактате «Альмагест», считалась единственно верной более тринадцати столетий.

В16веке (1543год) средневековый монах иученый Коперник переместил нашу планету сцентра наорбиту, показал, что Земля вращается вокруг Солнца. Ученого часто называют «сдвигателем Земли».

Астрономом Николаем Коперником (уроженцем ижителем средневековой Польши) была опубликована книга «Овращении небесных сфер», которая стала основой, пожалуй, самой великой научной, философской революции вземной истории. Именно вней впервые приводилась гелиоцентрическая система Коперника.

Ученый подтвердил теорию физическими расчетами, основывающимися нафизической механике того времени. Онобосновал такие факты:

Учение Николая Коперника стало настоящей революцией впредставлении онашей звездной системе, хотя ивего теории были недочеты иошибки: например, первооткрыватель полагал, что Земля движется поорбите спостоянной скоростью, адругие небесные тела снеравномерной.

Последователи ипротивники Коперника

Сторонникам ипоследователям теории гелиоцентризма был необходим настоящий героизм, чтобы доказывать свое мнение иправоту. Первым поддержал гелиоцентрическую теорию профессор математики изуниверситета города Виттенбер Георг Иоханн Ретик. Именно Ретику передал Коперник свою рукопись.

Весной 1542 года работа начала печататься вбольшой типографии немецкого города Нюрнберг, немного более, чем через год, вмае 1543, книга была напечатана. Умирающий Коперник еще успел увидеть плоды своих трудов.

Впоследствии теория гелиоцентризма была поддержана итальянским ученым Джордано Бруно, его соотечественником, астрономом-математиком Галилео Галилеем.

Оба астронома пострадали из-за своих гипотез иубеждений: Джордано Бруно был сожжен инквизицией, как еретик, аГалилео Галилей доконца дней был заключен тойже инквизицией под домашний арест.

Новое учение вело также котносительности движения вфизике, кфизическому релятивизму. Имело новаторское виденье мира ипротивников, так датчанин Тихо Браге противопоставил ейсвою гео-гелиоцентрическую гипотезу.

Утверждение гелиоцентризма

В1609 году астроном изВюртенберга (Германия) Иоганн Кеплер опубликовал свой научный трактат «Новая астрономия», посвященный движению Марса, втруде были сформулированы два первых закона Кеплера, касающиеся движения планет.

В1619 году появилось продолжение работы Кеплера «Гармония Мира» стретьим законом, который соединил все законы Кеплера всистему. Позже астрономом были выпущены книги «Сокращение Коперниковой астрономии», «Окометах», подтверждающие законы, вкоторых спомощью математики описывалось движение всех планет, других тел внутри Солнечной системы.

Теперь вытоже знаете, кто является основоположником гелиоцентрической системы мира, кто является автором гелиоцентрической системы мира, знаете, что гелиоцентрическую модель мира разработал польский астроном Николай Коперник.

Источник

Гелиоцентрическая система мира

Гелиоцентрическая система мира — представление о том, что Солнце является центральным небесным телом, вокруг которого обращается Земля и другие планеты. Противоположность геоцентрической системе мира. Возникло в античности, но получило широкое распространение с конца эпохи Возрождения.

В этой системе Земля предполагается обращающейся вокруг Солнца за один звёздный год и вокруг своей оси за одни звёздные сутки. Следствием второго движения является видимое вращение небесной сферы, первого — перемещение Солнца среди звёзд по эклиптике. Солнце считается неподвижным относительно звёзд.

Содержание

О понятиях

Часто даже профессиональные астрономы путают два понятия: гелиоцентрическая система мира и гелиоцентрическая система отсчета.

Гелиоцентрическая система отсчета — это просто система отсчета, где начало координат размещено в Солнце. Гелиоцентрическая система мира — это представление об устройстве мироздания. В узком смысле этого слова, оно заключается в том, что Вселенная ограниченна, Солнце расположено в её центре, а Земля совершает два вида движения: поступательное вокруг Солнца и вращательное вокруг оси; звезды неподвижны относительно Солнца. Термин «гелиоцентрическая система мира» часто используется в более широком смысле слова, когда Вселенная считается неограниченной и не имеющей центра. Тогда смысл этого термина заключается в том, что звезды в среднем неподвижны относительно Солнца, то есть Солнце хотя бы с кинематической точки зрения является одной из звезд. Гелиоцентрическую систему мира можно рассматривать в какой угодно системе отсчета, в том числе геоцентрической, в которой Земля выбирается в качестве начала координат. В этой системе отсчета Земля неподвижна и Солнце вращается вокруг Земли, но система мира все равно остается гелиоцентрической, поскольку взаимная конфигурация Солнца и звезд остается неизменной. Наоборот, даже если рассматривать геоцентрическую систему мира в гелиоцентрической системе отсчета, она по прежнему будет геоцентрической системой мира, поскольку звезды будут совершать в ней движение с периодом в один год.

Планетные конфигурации

Внешние и внутренние планеты

Планеты солнечной системы делятся на два вида: внутренние (Меркурий и Венера), наблюдаемые только на сравнительно небольших угловых расстояниях от Солнца, и внешние (все остальные), которые могут наблюдаться на любых расстояниях. В гелиоцентрической системе это различие связано с тем, что орбиты Меркурия и Венеры всегда находятся внутри орбиты Земли (третьей от Солнца планеты), в то время как орбиты остальных планет находятся вне орбиты Земли.

Попятные движения

Попятные движения планет (особенно наглядно наблюдаемые у внешних планет), которые были главной загадкой астрономии с древнейших времён, в гелиоцентрической системе объясняются тем, что угловые скорости планет уменьшаются с увеличением расстояния от Солнца. В результате, когда планета наблюдается в той же части неба, что и Солнце, она совершает видимое движение относительно звёзд в том же (прямом) направлении, что и Солнце: с запада на восток. Однако когда Земля проходит между Солнцем и планетой, она как бы опережает планету, в результате чего последняя движется на фоне звёзд в обратном направлении, с востока на запад. Отсюда следует, что планеты совершают попятные движения вблизи противостояний, когда планеты находятся наиболее близко к Земле и, как следствие, являясь наиболее яркими при наблюдении с Земли.

Соотношение между синодическими и сидерическими периодами обращений планет; вавилонские периоды

В гелиоцентрической системе устанавливается следующее соотношение между синодическими и сидерическими периодами обращений внешних планет:

,

где — продолжительность земного (звёздного) года. Отсюда следуют соотношения, эмпирически полученные астрономами Древнего Вавилона (так называемые целевые годовые периоды):

если внешняя планета делает полных оборотов по эклиптике (относительно звёзд) за лет, то за это время проходит синодических периодов данной планеты (, , — целые числа).

Например, для Марса , , , для Юпитера , , , для Сатурна , , .

С точки зрения геоцентрической системы, эти соотношения являются загадкой. Но они автоматически следуют из вышеприведённой формулы, полученной в рамках гелиоцентризма, поскольку по определению ( — это такое целое количество земных лет, за которые планета делает целых оборотов по эклиптике) и величины , и обратно пропорциональны, соответственно, величинам , и .

Расстояния до планет

В гелиоцентрической системе с помощью простых геометрических рассуждений и немногих наблюдательных данных легко определяются средние расстояния от Солнца до планет (в предположении круговых концентрических орбит), что невозможно в рамках геоцентризма. Для внутренней планеты достаточно знать её максимальное угловое расстояние от Солнца θ (наибольшую элонгацию). Рассмотрев треугольник SPT (угол SPT — прямой), нетрудно видеть, что

(см. рис. справа), где — астрономическая единица (среднее расстояние от Земли до Солнца). Для внешних планет необходимо из наблюдений определить синодический период планеты и промежуток времени между противостоянием планеты и моментом квадратуры (когда планета видна с Земли под прямым углом к Солнцу). Далее нужно найти с помощью формулы , период обращения планеты вокруг Солнца. Зная эту величину, можно найти углы α и β, пройденные планетой и Землёй по своим орбитам за время :

, .

Далее, находится угол , под которым видны Земля и Солнце при наблюдении с планеты:

(угол STP прямой, см. рисунок справа). Искомое расстояние оказывается равным

.

Именно с помощью таких соображений Коперник впервые вычислил относительные расстояния планет от Солнца.

Фазы Меркурия и Венеры

Поскольку все планеты светят отражённым светом Солнца, у них должна наблюдаться смена фаз. У Меркурия и Венеры, обращающихся вокруг Солнца внутри орбиты Земли, порядок смены фаз должен быть следующим:

Именно такой порядок смены фаз имеет место в действительности, как впервые было установлено Галилеем.

Эмпирические доказательства движения Земли вокруг Солнца

Всё вышесказанное относится не только к гелиоцентрической системе, но и к комбинированной системе (наподобие системы Тихо Браге), в которой все планеты обращаются вокруг Солнца, которое, в свою очередь, движется вокруг Земли. Существуют, однако, доказательства движения Земли вокруг Солнца.

Годичные параллаксы звёзд

Ещё в древности было известно, что поступательное движение Земли должно приводить к параллактическому смещению звёзд. Из-за удалённости звёзд параллаксы впервые были найдены только в XIX веке (почти одновременно В. Я. Струве, Ф. Бесселем и Т. Гендерсоном), что явилось прямым (и долгожданным) доказательством движения Земли вокруг Солнца.

Параллакс тем меньше, чем дальше от нас звезда. Если вычислять угол параллакса в секундах, а расстояние в парсеках, то

.

Попятные движения планет имеют место по той же самой причине, что и годичные параллаксы звёзд, они могут быть названы годичными параллаксами планет.

Аберрация света звёзд

Из-за векторного сложения скорости света и орбитальной скорости Земли, при наблюдении звёзд телескоп приходится наклонять относительно линии Земля—звезда. Это явление (аберрация света) открыл и правильно объяснил в 1728 г. Джеймс Брэдли, занимавшийся поисками годичных параллаксов. Аберрация света оказалось первым наблюдательным подтверждением движения Земли вокруг Солнца и одновременно вторым доказательством конечности скорости света (после объяснения нерегулярности в движении спутников Юпитера Рёмером). В отличие от параллакса, угол аберрации не зависит от расстояния от звезды и целиком определяется орбитальной скоростью Земли. Для всех звёзд он равен одной и той же величине: 20,5″.

Годичная вариация лучевых скоростей звёзд

Доказательства вращения Земли вокруг своей оси см. в статье Суточное вращение Земли.

История гелиоцентрической системы

Гелиоцентризм в Древней Греции

Идея движения Земли возникла в рамках пифагорейской школы. Пифагореец Филолай из Кротона обнародовал систему мира, в которой Земля является одной из планет; правда, речь пока шла об её вращении (за сутки) вокруг мистического Центрального Огня, а не Солнца. Аристотель отверг эту систему в том числе потому, что она предсказывала параллактическое смещение звёзд.

Гелиоцентризм позволил решить основные проблемы, стоявшие перед древнегреческой астрономией, поскольку господствовавшие в начале III века до н. э. геоцентрические взгляды явно были в кризисном состоянии. Наиболее распространённый в то время вариант геоцентризма, теория гомоцентрических сфер Евдокса, Каллиппа и Аристотеля, оказывалась не в состоянии объяснить изменение видимого блеска планет и видимого размера Луны, что греки правильно связывали с изменением расстояния до этих небесных тел. Гелиоцентрическая система непринуждённо объясняла попятные движения планет. Она позволяла также установить порядок следования светил. Греки постулировали зависимость между близостью небесного тела к «сфере неподвижных звёзд» и сидерическим периодом его движения: так, самым далёким от нас считался наиболее медленно движущийся Сатурн, далее (в порядке приближении к Земле) шли Юпитер и Марс; Луна оказывалась наиболее близким к Земле небесным телом. Трудности этой схемы были связаны с Солнцем, Меркурием и Венерой, поскольку все эти тела имели одинаковые сидерические периоды (в том смысле, который употреблялся в античной астрономии), равные одному году. Эта трудность легко решалась в гелиоцентрической системе, где один год оказывался равным периоду движения Земли; при этом периоды движения (теперь — обращения вокруг Солнца) Меркурия и Венеры шли в том же порядке, что и их расстояния до нового центра мира, которое можно было установить описанным выше способом.

Тем не менее, в конечном итоге гелиоцентризм был оставлен греками. Главной причиной может быть общий кризис науки, начавшийся после II века до н. э. На место астрономии заступает астрология. В философии доминирует мистицизм или откровенный религиозный догматизм: стоицизм, позднее неопифагореизм и неоплатонизм. С другой стороны, те немногие философские школы, которые в целом исповедуют рационализм (эпикурейцы, скептики), имеют одну общую черту: неверие в возможность познания природы. Так, эпикурейцы даже после Аристотеля и Аристарха считали невозможным определить истинную причину фаз Луны и считали Землю плоской. В такой атмосфере религиозные обвинения наподобие тех, что были предъявлены Аристарху, могли привести к тому, что астрономы и физики, даже если и были сторонниками гелиоцентризма, старались воздерживаться от публичного обнародования своих взглядов, что и могло в конечном итоге привести к их забвению.

Научные аргументы в пользу неподвижности и центральности Земли, выдвигавшиеся древнегреческими астрономами, см. в статье Геоцентрическая система мира.

После II века н. э. в эллинистическом мире прочно утвердился геоцентризм, основанный на философии Аристотеля и планетной теории Птолемея, в которой петлеобразное движение планет объяснялось с помощью комбинации деферентов и эпициклов. «Физическим» фундаментом теории Птолемея была аристотелевская теория хрустальных небесных сфер, переносивших планеты. Существенной особенностью учения Аристотеля было резкое противопоставление «надлунного» и «подлунного» миров. Надлунный мир (куда относились все небесные тела) считался миром идеальным, не подверженным каким-либо изменениям. Напротив, всё, что находилось в подлунной области, в том числе Земля, считалось подверженным постоянным изменениям, порче.

Существенной особенностью теории Птолемея был частичный отказ от принципа равномерности космических движений: центр эпицикла движется по деференту с переменной скоростью, хотя угловая скорость при наблюдении из особой эксцентрично расположенной точки (экванта) считалась неизменной.

Средневековье

Ряд исследователей находят следы гелиоцентризма в некоторых планетных теориях великого индийского астронома Ариабхаты (V в. н. э.). Так, выдающийся математик и историк науки Бартел Ван дер Варден отмечает следующие свидетельства, что в основе этих теорий лежала гелиоцентрическая теория [16] :

В настоящее время доминирует точка зрения, что источником индийской средневековой астрономии является греческая доптолемеева астрономия. По мнению Ван дер Вардена, у греков была гелиоцентрическая теория, развитая до степени возможности предвычислять эфемериды, которая затем была переработана в геоцентрическую наподобие того, как поступил Тихо Браге с теорией Коперника. Эта переработанная теория неизбежно должна быть теорией эпициклов, поскольку в системе отсчёта, связанной с Землёй, движение планет объективно происходит по сочетанию движений по деференту и эпициклу. Далее, по мнению ван дер Вардена, она проникла в Индию. Сам Ариабхата и более поздние астрономы могли и не знать о гелиоцентрическом базисе этой теории. Впоследствии, по мнению ван дер Вардена, эта теория перешла к мусульманским астрономам, составившим «Таблицы Шаха» — эфемериды планет, использовавшиеся для астрологических предсказаний.

Ряд астрономов мусульманского Востока обсуждали теории движения планет, альтернативные птолемеевской. Главным объектом их критики был, однако, эквант, а не геоцентризм. Некоторые из этих учёных (например, Насир ад-Дин ат-Туси) также критиковали эмпирические доводы Птолемея в пользу неподвижности Земли, находя их неадекватными. Но при этом они оставались сторонниками неподвижности Земли, поскольку это соответствовало философии Аристотеля.

В Европе возможность вращения Земли вокруг оси обсуждалась начиная с XII века. Во второй половине XIII века эта гипотеза была упомянута Фомой Аквинским, наряду с представлением о поступательном движении Земли (без конкретизации центра движения). Обе гипотезы были отвергнуты по тем же причинам, что и у Аристотеля. Гипотеза об осевом вращении Земли получила глубокое обсуждение у представителей Парижской школы в XIV веке (Жана Буридана [22] и Николая Орема [23] ). Хотя в ходе этих дискуссий были выдвинуты опровержения ряда доводов противников подвижности Земли, окончательный вердикт был в пользу её неподвижности.

Раннее Возрождение

Коперник

Окончательно гелиоцентризм возродился только в XVI веке, когда польский астроном Николай Коперник разработал теорию движения планет вокруг Солнца на основании пифагорейского принципа равномерных круговых движений. Результаты своих трудов он обнародовал в книге «О вращениях небесных сфер», изданной в 1543 году. Одной из причин возвращения к гелиоцентризму было несогласие Коперника с птолемеевой теорией экванта; кроме того, он считал недостатком всех геоцентрических теорий то, что они не позволяют определить «форму мира и соразмерность его частей», то есть масштабы планетной системы. Неясно, какое влияние на Коперника оказал Аристарх (в рукописи своей книги Коперник упоминал о гелиоцентризме Аристарха, но в окончательной редакции книги эта ссылка исчезла [29] ).

Коперник полагал, что Земля совершает троякое движение:

Коперник не только объяснил причины попятных движений планет, вычислил расстояния планет от Солнца и периоды их обращений. Зодиакальное неравенство в движении планет Коперник объяснял тем, что их движение является комбинацией движений по большим и малым кругам, — аналогичный тому, как объясняли это неравенство средневековые астрономы Востока — деятели Марагинской революции (так, теория движения внешних планет у Коперника совпадала с теорией Ал-Урди, теория движения Меркурия — с теорией Ибн аш-Шатира, но только в гелиоцентрической системе отсчёта).

Тем не менее, теория Коперника не может быть названа гелиоцентрической в полной мере, поскольку Земля в ней отчасти сохраняла особый статус:

Тем не менее, им был дан импульс для дальнейшей разработки гелиоцентрической теории движения планет, сопутствующих задач механики и космологии. Объявив Землю одной из планет, Коперник создал условия для устранения резкого разрыва между «надлунным» и «подлунным» мирами, характерного для философии Аристотеля и средневековой схоластики.

Первые коперниканцы и их оппоненты

Ведущей тенденцией в восприятии теории Коперника в течение всего XVI века было использование математического аппарата его теории для астрономических вычислений и практически полное игнорирование его новой, гелиоцентрической космологии. Начало этой тенденции положило предисловие к книге Коперника, написанное её издателем, лютеранским богословом Андреасом Осиандером. Осиандер пишет, что движение Земли является остроумным вычислительным приёмом, но понимать Коперника буквально не следует. Поскольку Осиандер не указал своего имени под предисловием, в XVI столетии многие полагали, что таково мнение самого Николая Коперника. Книгу Коперника штудировали астрономы Виттенбергского университета, наиболее известным из которых был Эразм Рейнгольд, приветствовавший отказ Коперника автора от экванта и составивший на основе его теории новые таблицы движения планет (Прусские таблицы (англ.) русск. ). Но главного, что есть у Коперника,— новой космологической системы,— ни Рейнгольд, ни другие виттенбергские астрономы как будто не заметили.

Тогда же начинают появляться и первые негативные отзывы о теории Коперника. Наиболее авторитетными оппонентами гелиоцентризма в XVI — начале XVII века были астрономы Тихо Браге и Христофор Клавий, математики Франсуа Виет и Франческо Мавролико, философ Фрэнсис Бэкон.

У противников гелиоцентрической теории было два вида аргументов.

(A) Против вращения Земли вокруг собственной оси. Учёные XVI века уже могли оценить линейную скорость вращения: около 500 м/сек на экваторе.

Эти аргументы были основаны на общепринятой в те годы механике Аристотеля. Они потеряли свою силу только после открытия законов правильной, ньютоновской механики. С другой стороны, такие фундаментальные понятия этой науки, как центробежная сила, относительность, инерция появились в значительной мере при опровержении этих доводов геоцентристов.

(Б) Против поступательного движения Земли.

Для опровержения второго довода гелиоцентристам приходилось предполагать огромную удалённость звёзд. Тихо Браге на это возражал, что в таком случае звёзды оказываются необычайно большими, по размерам больше орбиты Сатурна. Эта оценка следовала из его определения угловых размеров звёзд: он принимал видимый диаметр звёзд первой величины примерно 2—3 угловых минуты.

Кеплер

Выдающийся вклад в развитие гелиоцентрических представлений внёс немецкий астроном Иоганн Кеплер. Ещё со студенческих лет (пришедшихся на конец XVI века) он был убеждён в справедливости гелиоцентризма ввиду способности этого учения дать естественное объяснение попятных движений планет и возможности вычислять на её основе масштабы планетной системы. В течение нескольких лет Кеплер работал с величайшим астрономом-наблюдателем Тихо Браге и впоследствии завладел его архивом наблюдательных данных. В ходе анализа этих данных, проявив исключительную физическую интуицию, Кеплер пришёл к следующим выводам:

На основании открытых им законов движения планет Кеплер составил таблицы планетных движений (Рудольфинские таблицы), по точности далеко оставлявшие позади все таблицы, составленные ранее.

Галилей

Одновременно с Кеплером на другом конце Европы, в Италии, трудился Галилео Галилей, оказавший двоякую поддержку гелиоцентрической теории. Во-первых, с помощью изобретённого им телескопа Галилей сделал ряд открытий, либо косвенно подтверждавших теорию Коперника, либо выбивавших почву из-под ног его противников — сторонников Аристотеля:

После Кеплера и Галилея

Оказавшись в том же лагере коперниканцев, что и Кеплер, Галилей так и не принял его законов движения планет. Это относится и к другим гелиоцентристам первой трети XVII в., например, голландскому астроному Филиппу ван Лансбергу. Однако астрономы более позднего времени могли наглядно убедиться в точности кеплеровых «Рудольфинских таблиц». Так, одним из предсказаний Кеплера было прохождение Меркурия по диску Солнца в 1631 г., которое и в самом деле удалось пронаблюдать французскому астроному Пьеру Гассенди. Таблицы Кеплера ещё более уточнил английский астроном Джереми Хоррокс, предсказавший прохождение Венеры по диску Солнца в 1639 г., которое он же и пронаблюдал вместе с другим английским астрономом, Уильямом Крабтри.

Однако даже феноменальная точность теории Кеплера (существенно уточнённой Хорроксом) не переубедила скептиков-геоцентристов, поскольку многие проблемы гелиоцентрической теории так и остались нерешёнными. Прежде всего, это проблема годичных параллаксов звёзд, поиски которых велись в течение всего XVII века. Несмотря на существенное увеличение точности измерений (которого удалось достигнуть благодаря использованию телескопов), эти поиски так и остались безрезультатными, что говорило о том, что звёзды даже еще дальше, чем предполагали Коперник, Галилей и Кеплер. Это, в свою очередь, снова ставило на повестку дня проблему размеров звёзд, отмеченную ещё Тихо Браге. Только в конце XVII века учёные осознали, что то, что они принимали за диски звёзд, на самом деле является чисто инструментальным эффектом (диск Эйри (англ.) русск. ): звёзды имеют настолько малые угловые размеры, что их диски невозможно разглядеть даже в самые сильные телескопы.

Однако вплоть до конца XVII века многие учёные просто отказывались делать выбор между этими гипотезами, указывая, что с точки зрения наблюдений гелиоцентрическая и гео-гелиоцентрическая система системы эквивалентны; конечно оставаясь на такой позиции, невозможно было развивать динамику планетной системы. В числе сторонников этой «позитивистской» точки зрения были, например, Джованни Доменико Кассини, Оле Рёмер, Блез Паскаль.

Необходимо добавить, что в спорах с геоцентристами сторонники Аристарха и Коперника находились отнюдь не в равных условиях, поскольку на стороне первых был такой авторитет, как Церковь (особенно в католических странах). Однако после того, как Исаак Ньютон в 1687 году вывел из закона всемирного тяготения законы Кеплера, все споры о системе мира, не утихавшие в течение полутора столетия, утратили смысл. Солнце прочно заняло центр планетной системы, оказавшись одной из множества звёзд в бескрайней Вселенной.

Утверждение гелиоцентризма и классическая механика

Относительность движения

Выдвижение гелиоцентрической системы значительно стимулировало развитие физики. Прежде всего, нужно было ответить на вопрос, почему движение Земли не ощущается людьми и не проявляется в земных экспериментах. Именно на этом пути были сформулированы основополагающие положения классической механики: принцип относительности и принцип инерции. О невозможности различения движения и покоя на примере гипотезы о движении Земли вокруг оси писали Николай Орем, Али ал-Кушчи, Николай Кузанский, Томас Диггес, Джордано Бруно. Выдающийся шаг в формулировке принципа относительности сделал Галилео Галилей.

Гравитация

Физической основой геоцентрической космологии была теория вложенных сфер, в которой планеты переносятся в своём движении твёрдыми небесными сферами. Во-первых, суточные траектории звезд таковы, как будто они привязаны к единой сфере, совершающей вращение вокруг Земли за звёздные сутки. Во вторых, без привлечения представления о твёрдых сферах, к которым привязаны планеты, практически невозможным было дать физическую трактовку птолемеевым эпициклам.

Однако в рамках гелиоцентризма необходимость в небесных сферах отсутствует. Первым обратил на это внимание Джордано Бруно, ведь если видимые суточные движения звезд обусловлены суточным вращением Земли, то внешняя небесная сфера, несущая на себе звёзды, оказывается попросту ненужной. Однако эта сфера являются лишь внешней граница всей системы сфер, к которым привязаны планеты. Таким образом, если внешней сферы не существует, то и вся эта система небесных сфер оказывается ненужной.

Гелиоцентризм и космология

При этом многие учёные считали, что совокупность звёзд занимает только часть пространства, за пределами которой — пустота или эфир. Однако в начале XVIII века Исаак Ньютон и Эдмонд Галлей высказались в пользу равномерной заполненности пространства звёздами, поскольку в случае конечности системы звёзд они неизбежно должны были упасть друг на друга под действием сил взаимной гравитации. Тем самым, Солнце, оставаясь центром планетной системы, переставало быть центром мира, все точки которого оказывались в равных условиях.

Гелиоцентризм и религия

Движение Земли в свете Священного Писания

Практически сразу после выдвижения гелиоцентрической системы было отмечено, что она противоречит некоторым местам из Священного Писания. Например отрывок из одного из Псалмов

приводился в доказательство неподвижности Земли. Некоторые другие отрывки приводились в подтверждение того, что суточное движение совершает Солнце, а не Земля. В их числе, например, одно место из Экклезиаста:

Большой популярностью пользовался отрывок из книги Иисуса Навина:

Поскольку команда остановиться была дана Солнцу, а не Земле, отсюда делался вывод, что суточное движение совершает именно Солнце. Религиозные аргументы привлекали для подкрепления своей позиции не только католические и протестантские лидеры, но и профессиональные астрономы (Тихо Браге, Христофор Клавиус, Джованни Баттиста Риччиоли и др.).

Сторонники вращения Земли проводили защиту по двум направлениям. Во-первых, они указывали, что Библия написана языком, понятным простым людям, и если бы её авторы давали четкие с научной точки зрения формулировки, она не смогла бы выполнять свою основную, религиозную миссию. Кроме того, отмечалось, что некоторые отрывки Библии должны быть трактованы аллегорически (см. статью Библейский аллегоризм). Так, Галилей отмечал, что если Св. Писание целиком понимать буквально, то окажется, что у Бога есть руки, он подвержен эмоциям типа гнева и т. п. В целом, главной мыслью защитников учения о движении Земли было то, что наука и религия имеют разные цели: наука рассматривает явления материального мира, руководствуясь доводами разума, целью религии является моральное усовершенствование человека, его спасение. Галилей в этой связи цитировал кардинала Баронио, что Библия учит тому, как взойти на небеса, а не тому, как они устроены.

Католическая церковь

Наиболее драматичной была история взаимодействия гелиоцентрической системы с Католической церковью. Впрочем, сначала Церковь отнеслась к новому развитию астрономии скорее благожелательно и даже с некоторым интересом. Ещё в 1533 г. в Ватикане был заслушан доклад о системе Коперника, с которым выступил известный востоковед Иоганн Альберт Видманштадт; в знак благодарности присутствовавший там римский папа Климент VII подарил докладчику ценную древнегреческую рукопись. Спустя еще три года кардинал Николай Шомберг написал Копернику восхищенное письмо, в котором настоятельно рекомендовал поскорее опубликовать книгу с детальным изложением его теории. Обнародовать новую систему мира Коперника настойчиво убеждал и его близкий друг, епископ Тидеман Гизе.

Однако основной вал религиозных обвинений против гелиоцентризма поднялся после (и в результате) телескопических открытий Галилея. Попытки защиты гелиоцентризма от обвинений в противоречии Писанию предпринимали сам Галилей и католический монах Паоло Фоскарини. Однако с 1616 года, когда книга Коперника попала в индекс запрещенных книг «до исправления», подвергшись цензуре (1620 год), католическая церковь стала считать любые попытки объявить гелиоцентрическую теорию реальным отражением движения планет (а не просто математической моделью) как противоречащее основным положениям вероучения.

Во второй половине 20-х годов XVII века Галилей счёл, что обстановка постепенно разряжается и выпустил свой знаменитый труд «Диалоги о двух главнейших системах мира, птолемеевой и коперниковой» (1632 г.) Хотя цензура разрешила публикацию «Диалога», очень скоро римский папа Урбан VIII счёл книгу еретической, и Галилей предстал перед судом инквизиции. В 1633 году он был вынужден публично отречься от своих взглядов.

Суд над Галилеем оказал негативное воздействие и на развитие науки, и на авторитет католической церкви. Рене Декарт был вынужден отказаться от опубликования своего труда о системе мира, Жиль Роберваль и Исмаэль Буллиальд отложили публикацию уже готовых трудов. Многие учёные воздерживались от выражения их действительных мнений, опасаясь преследования инквизицией, в их числе, вероятно, Джованни Борелли и Пьер Гассенди. Некоторые другие астрономы (в основном иезуиты, в их числе Риччиоли) искренне считали, что церковный запрет гелиоцентризма является решающим аргументом в пользу геоцентризма, перевешивающим все научные аргументы; можно полагать, что если бы этого запрета не было, они внесли бы гораздо больший вклад в развитие теоретической астрономии XVII века.

Протестанты

Ещё при жизни Коперника вожди протестантов Лютер, Меланхтон и Кальвин выступили против гелиоцентризма, заявляя, что это учение противоречит Священному Писанию. Мартин Лютер, например, сказал в адрес Коперника в частной беседе:

Русская православная церковь

Иудаизм

Впрочем, по мере осознания того, что система Коперника противоречит не только Птолемею, но и Талмуду и простому смыслу Библии, у системы Коперника появлялись противники. Например, р. Тувия Акоэн из Метца называет Коперника «первенцем сатаны», так как он противоречит стихам из Экклезиаста: «А земля стоит вовек» (Екк.1:4).

В более позднее время прямые нападки на гелиоцентрическую систему у евреев практически не наблюдаются, но периодически высказываются сомнения, насколько можно верить науке вообще и гелиоцентрической системе, в частности. В некоторых источниках XVIII и XIX веков встречаются сомнения, действительно ли Земля шар в смысле Аристотеля. [58] [59] [60]

Значение гелиоцентризма в истории науки

Гелиоцентрическая система мира, выдвинутая в III веке до н. э. Аристархом и возрождённая в XVI веке Коперником, позволила установить параметры планетной системы и открыть законы планетных движений. Обоснование гелиоцентризма потребовало создания классической механики и привело к открытию закона всемирного тяготения. Гелиоцентризм открыл дорогу звёздной астрономии (звёзды — далёкие солнца) и космологии бесконечной Вселенной. Научные споры вокруг гелиоцентрической системы способствовали демаркации науки и религии, благодаря чему доводы, основанные на Священном Писании, перестали восприниматься как аргументы в научной дискуссии.

Источник