Схема гелиоцентрической системы мира


Вы уже убедились, что использование модели небесной сферы при описании движения Солнца, Луны и звёзд позволяет вести многие полезные для практических целей расчёты, хотя реально такой сферы не существует. То же справедливо и в отношении эпициклов и деферентов, на основе которых можно с определённой степенью точности рассчитывать положение планет. Однако с течением времени требования к точности этих расчётов постоянно возрастали, приходилось добавлять всё новые и новые эпициклы для каждой планеты. Всё это усложняло систему Птолемея, делая её излишне громоздкой и неудобной для практических расчётов. Тем не менее геоцентрическая система оставалась незыблемой ещё около 1000 лет. Ведь после расцвета античной культуры в Европе наступил длительный период, в течение которого не было сделано ни одного существенного открытия в астрономии и многих других науках.

Схема гелиоцентрической системы мира

Николай Коперник

Только в эпоху Возрождения начинается подъём в развитии наук, в котором астрономия становится одним из лидеров.


1543 г. была издана книга выдающегося польского учёного Николая Коперника (1473—1543), в которой он обосновал новую — гелиоцентрическую — систему мира. Коперник показал, что суточное движение всех светил можно объяснить вращением Земли вокруг оси, а петлеобразное движение планет — тем, что все они, включая Землю, обращаются вокруг Солнца. На рисунке 3.3 показано движение Земли и Марса в тот период, когда, как нам кажется, планета описывает на небе петлю.

Рис. 3.3. Положения Земли и Марса на орбитах

Схема гелиоцентрической системы мира

Создание гелиоцентрической системы ознаменовало новый этап в развитии не только астрономии, но и всего естествознания. Особо важную роль сыграла идея Коперника о том, что за видимой картиной происходящих явлений, которая кажется нам истинной, надо искать и находить недоступную для непосредственного наблюдения сущность этих явлений.

Схема гелиоцентрической системы мира

Галилео Галилей

Гелиоцентрическая система мира, обоснованная, но не доказанная Коперником, получила своё подтверждение и развитие в трудах, таких выдающихся учёных, как Галилео Галилей (1564—1642) и Иоганн Кеплер (1571—1630).

Галилей, одним из первых направивший телескоп на небо, истолковал сделанные при этом открытия как доводы в пользу теории Коперника.


крыв смену фаз Венеры, он пришёл к выводу, что такая их последовательность может наблюдаться только в случае её обращения вокруг Солнца. Обнаруженные им четыре спутника планеты Юпитер также опровергали представления о том, что Земля является единственным в мире центром, вокруг которого может происходить вращение других тел. Галилей не только увидел горы на Луне, но даже измерил их высоту. Наряду с несколькими другими учёными он также наблюдал пятна на Солнце и заметил их перемещение по солнечному диску. На этом основании он заключил, что Солнце вращается и, следовательно, имеет такое движение, которое Коперник приписывал нашей планете. Так был сделан вывод о том, что Солнце и Луна имеют определённое сходство с Землёй. Наконец, наблюдая в Млечном Пути и вне его множество слабых звёзд, недоступных невооружённому глазу, Галилей сделал вывод о том, что расстояния до звёзд различны и никакой «сферы неподвижных звёзд» не существует. Все эти открытия стали новым этапом в осознании положения Земли во Вселенной.

 

Схема гелиоцентрической системы мира

ВОПРОСЫ1. В чём отличие системы Коперника от системы Птолемея? 2. Какие выводы в пользу гелиоцентрической системы Коперника следовали из открытий, сделанных с помощью телескопа?

 

 

§ 11.КОНФИГУРАЦИЯ ПЛАНЕТ.СИНОДИЧЕСКИЙ ПЕРИОД


Конфигурация планет и условия их видимости

Условия видимости планет меняются по-разному: если Меркурий и Венеру можно видеть только утром или вечером, то остальные — Марс, Юпитер и Сатурн — бывают видны также и ночью. По временам одна или несколько планет могут быть вовсе не видны, поскольку они располагаются на небе поблизости от Солнца. В этом случае говорят, что планета находится в соединении с Солнцем. Если же планета располагается на небе вблизи точки, диаметрально противоположной Солнцу, то она находится в противостоянии. В этом случае планета появляется над горизонтом в то время, когда Солнце заходит, а заходит она одновременно с восходом Солнца. Следовательно, всю ночь планета находится над горизонтом.

Соединение и противостояние, а также другие характерные расположения планеты относительно Солнца называются конфигурациями. Внутренние планеты (Меркурий и Венера), которые всегда находятся внутри земной орбиты, и внешние, которые движутся вне её (все остальные планеты), меняют свои конфигурации по-разному. Названия различных конфигураций внутренних и внешних планет, которые характеризуют расположение планеты относительно Солнца на небе, приведены в таблице и на рисунке 3.4.

Рис. 3.4. Конфигурации внутренней и внешней планеты

 

Схема гелиоцентрической системы мира


Рисунок Внутренняя планета Внешняя планета
3.4, а Верхнее соединение Верхнее соединение
3.4, б Восточная элонгация Западная квадратура
3.4, в Нижнее соединение Противостояние
3.4, г Западная элонгация Восточная квадратура

 

 

Ясно, что условия видимости планеты в той или иной конфигурации зависят от её расположения по отношению к Солнцу, которое планету освещает, и Земли, с которой мы её наблюдаем. На рисунке 3.4 показано, каково при различных конфигурациях взаимное расположение Земли T, планет P1, P2 и Солнца S в пространстве.

Единственной конфигурацией, в которой может находиться любая планета, независимо от того, внутренняя она или внешняя, является верхнее соединение. В этом случае она находится на линии, соединяющей центры Солнца, Земли и планеты, за Солнцем — «выше» него. Поэтому Солнце, рядом с которым планета находится на небе, не даёт возможности её увидеть. У внешних планет соединение может быть только верхним, поэтому для них такую конфигурацию часто называют просто соединением. Внутренняя планета может оказаться между Солнцем и Землёй, и тогда говорят о её нижнем соединении с Солнцем.


Внешняя планета может находиться на любом угловом расстоянии от Солнца (от 0 до 180°). Когда оно составляет 90°, то говорят, что планета находится в квадратуре. Для внутренних планет максимально возможное угловое удаление от Солнца (в элонгации) невелико: для Венеры — до 47°, а для Меркурия — всего 28°.

Синодический и сидерический периоды обращения планет

Конфигурации планеты периодически повторяются.

Промежуток времени между двумя последовательными одноимёнными конфигурациями планеты (например, верхними соединениями) называется её синодическим периодом.

Ещё в глубокой древности, когда считалось, что планеты обращаются вокруг Земли, для каждой из них на основе многолетних наблюдений был определён синодический период обращения.

Согласно гелиоцентрической системе, сама Земля обращается вокруг Солнца с периодом, равным году. Это её движение необходимо учитывать, чтобы узнать периоды обращения планет в невращающейся инерциальной системе отсчёта, или, как принято говорить, по отношению к звёздам.

Период обращения планеты вокруг Солнца по отношению к звёздам называется звёздным (или сидерическим) периодом.


Очевидно, что по своей продолжительности синодический период планеты не совпадает ни с её сидерическим периодом, ни с годом, который является звёздным периодом обращения Земли.

Рассмотрим, как связан синодический период планеты со звёздными периодами Земли и самой планеты. Чем ближе планета к Солнцу, тем быстрее она совершает свой оборот вокруг него. Пусть звёздный период обращения внешней планеты равен P, звёздный период Земли — T (T <P), а синодический период — S. Тогда угловые скорости их движения по орбитам будут равны соответственно 360°/P и 360°/T. От момента какой-либо конфигурации (например, противостояния) до следующей такой же конфигурациипланета пройдёт дугу своей орбиты, равную Схема гелиоцентрической системы мираS. За этот же промежуток времени (за синодический период) Земля пройдёт дугу на 360° большую, которая равна Схема гелиоцентрической системы мираS. Тогда:

Схема гелиоцентрической системы мираSСхема гелиоцентрической системы мираS = 360°,

или

Схема гелиоцентрической системы мираСхема гелиоцентрической системы мира = Схема гелиоцентрической системы мира .

Почти такой же будет формула для внутренней планеты:

– = .

Следовательно, зная синодический период планеты, можно вычислить её звёздный период обращения вокруг Солнца.


Схема гелиоцентрической системы мира

ВОПРОСЫ1. Что называется, конфигурацией планеты? 2. Какие планеты считаются внутренними, какие — внешними? 3. В какой конфигурации может находиться любая планета? 4. Какие планеты могут находиться в противостоянии? Какие — не могут? 5. Назовите планеты, которые могут наблюдаться рядом с Луной во время её полнолуния.

Схема гелиоцентрической системы мира

УПРАЖНЕНИЕ 91. Нарисуйте, как будут располагаться на своих орбитах Земля и планета: а) Меркурий — в нижнем соединении; б) Венера — в верхнем соединении; в) Юпитер — в противостоянии; г) Сатурн — в верхнем соединении. 2. В какое время суток (утром или вечером) будет видна Венера, если она расположена так, как показано на рисунке 3.4, г? 3. Сравните условия видимости Марса в положениях, показанных на рисунках 3.4, в и 3.4, а. 4. Оцените, сколько примерно времени и когда (утром или вечером) может наблюдаться Венера, если она удалена к востоку от Солнца на 45°. 5. Через какой промежуток времени встречаются на циферблате часов минутная и часовая стрелки? 6. Звёздный период обращения Юпитера равен 12 годам. Через какой промежуток времени повторяются его противостояния?


§ 12.ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ ПЛАНЕТСОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Важную роль в формировании представлений о строении Солнечной системы сыграли также законы движения планет, которые были открыты Иоганном Кеплером и стали первыми естественно-научными законами в их современном понимании. Работы Кеплера создали возможность дляобобщения знаний по механике той эпохи в виде законов динамики и закона всемирного тяготения, сформулированных позднее Исааком Ньютоном. Многие учёные вплоть до начала XVII в. считали, что движение небесных тел должно быть равномерным и происходить по «самой совершенной» кривой — окружности. Лишь Кеплеру удалось преодолеть этот предрассудок и установить действительную форму планетных орбит, а также закономерность изменения скорости движения планет при их обращении вокруг Солнца.

Схема гелиоцентрической системы мира

Иоганн Кеплер

В своих поисках Кеплер исходил из убеждения, что «в мире правит число», высказанного ещё Пифагором. Он искал соотношения между различными величинами, характеризующими движение планет, — размеры орбит, период обращения, скорость. Кеплер действовал фактически вслепую, чисто эмпирически. Он пытался сопоставить характеристики движения планет с закономерностями музыкальной гаммы, длиной сторон описанных и вписанных в орбиты планет многоугольников и т. д.


Кеплеру необходимо было построить орбиты планет, перейти от экваториальной системы координат, указывающих положение планеты на небесной сфере, к системе координат, указывающих её положение в плоскости орбиты. Он воспользовался при этом собственными наблюдениями планеты Марс, а также многолетними определениями координат и конфигураций этой планеты, проведёнными его учителем Тихо Браге.

Схема гелиоцентрической системы мира

Рис. 3.5. Построение орбиты Марса Кеплером

Орбиту Земли Кеплер считал (в первом приближении) окружностью, что не противоречило наблюдениям. Чтобы построить орбиту Марса, он применил способ, который показан на рисунке 3.5.

Пусть нам известно угловое расстояние Марса от точки весеннего равноденствия во время одного из противостояний планеты — его прямое восхождение α1, которое выражается углом ♈T1M1, где T1 — положение Земли на орбите в этот момент, а M1 — положение Марса. Очевидно, что спустя 687 суток (таков звёздный период обращения Марса) планета придёт в ту же точку своей орбиты. Если определить прямое восхождение Марса на эту дату, то, как видно из рисунка 3.5, можно указать положение планеты в пространстве, точнее, в плоскости её орбиты. Земля в этот момент находится в точке T2, и, следовательно, угол ♈T2M1 есть не что иное, как прямое восхождение Марса — α2. Повторив подобные операции для нескольких других противостояний Марса, Кеплер получил ещё целый ряд точек и, проведя по ним плавную кривую, построил орбиту этой планеты.


Изучив расположение полученных точек, он обнаружил, что скорость движения планеты по орбите меняется, но при этом

Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равные площади.

Схема гелиоцентрической системы мира

Рис. 3.6. Второй закон Кеплера

Впоследствии эта закономерность получила название второго закона Кеплера.

Этот закон, который часто называют законом площадей, иллюстрируется рисунком 3.6. Радиусом-вектором называют в данном случае переменный по своей величине отрезок, соединяющий Солнце и ту точку орбиты, в которой находится планета. AA1, BB1 и CC1 — дуги, которые проходит планета за равные промежутки времени. Площади заштрихованных фигур равны между собой.

Согласно закону сохранения энергии, полная механическая энергия замкнутой системы тел, между которыми действуют силы тяготения, остаётся неизменной при любых движениях тел этой системы. Поэтому сумма кинетической и потенциальной энергий планеты, которая движется вокруг Солнца, неизменна во всех точках орбиты и равна полной энергии. По мере приближения планеты к Солнцу возрастает её скорость — увеличивается кинетическая энергия, но вследствие уменьшения расстояния до Солнца уменьшается энергия потенциальная.

Установив закономерность изменения скорости движения планет, Кеплер задался целью определить, по какой кривой происходит их обращение вокруг Солнца. Он был поставлен перед необходимостью сделать выбор одного из двух возможных решений: 1) считать, что орбита Марса представляет собой окружность, и допустить, что на некоторых участках орбиты вычисленные координаты планеты расходятся с наблюдениями (из-за ошибок наблюдений) на 8ʹ; 2) считать, что наблюдения таких ошибок не содержат, а орбита не является окружностью. Будучи уверенным в точности наблюдений Тихо Браге, Кеплер выбрал второе решение и установил, что наилучшим образом положения Марса на орбите совпадают с кривой, которая называется эллипсом, при этом Солнце не располагается в центре эллипса. В результате был сформулирован закон, который называется первым законом Кеплера.

Каждая планета обращается вокруг Солнца по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Схема гелиоцентрической системы мира

Рис. 3.7. Свойства эллипса

Как известно, эллипсом называется кривая, у которой сумма расстояний от любой точки P до его фокусов есть величина постоянная. На рисунках 3.6 и 3.7 обозначены: O — центр эллипса; S и S1 — фокусы эллипса; AB — его большая ось. Половина этой величины (a), которую обычно называют большой полуосью, характеризует размер орбиты планеты. Ближайшая к Солнцу точка A называется перигелий, а наиболее удалённая от него точка Bафелий. Отличие эллипса от окружности характеризуется величиной его эксцентриситета: e = OS/OA. В том случае, когда эксцентриситет равен 0, фокусы и центр сливаются в одну точку — эллипс превращается в окружность.

Примечательно, что книга, в которой в 1609 г. Кеплер опубликовал первые два открытых им закона, называлась «Новая астрономия, или Физика небес, изложенная в исследованиях движения планеты Марс…».

Оба этих закона, опубликованные в 1609 г., раскрывают характер движения каждой планеты в отдельности, что не удовлетворило Кеплера. Он продолжил поиски «гармонии» в движении всех планет, и спустя 10 лет ему удалось сформулировать третий закон Кеплера.

Квадраты звёздных периодов обращения планет относятся между собой как кубы больших полуосей их орбит.

Формула, выражающая третий закон Кеплера, такова:

Схема гелиоцентрической системы мира = Схема гелиоцентрической системы мира ,

где T1 и T2 — периоды обращения двух планет; a1 и a2 — большие полуоси их орбит.

Вот что писал Кеплер после открытия этого закона: «То, что 16 лет тому назад я решил искать, <…> наконец найдено, и это открытие превзошло все мои самые смелые ожидания…»

Действительно, третий закон заслуживает самой высокой оценки. Ведь он позволяет вычислить относительные расстояния планет от Солнца, используя при этом уже известные периоды их обращения вокруг Солнца. Не нужно определять расстояние от Солнца каждой из них, достаточно измерить расстояние от Солнца хотя бы одной планеты. Величина большой полуоси земной орбиты — астрономическая единица (а. е.) — стала основой для вычисления всех остальных расстояний в Солнечной системе.

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

Противостояния некоторой планеты повторяются через 2 года. Чему равна большая полуось её орбиты?

Дано:

S = 2 г.

T1 = 1 г.

a1 = 1 а. е.

Решение:

Большую полуось орбиты планеты можно определить из третьего закона Кеплера:

Схема гелиоцентрической системы мира = Схема гелиоцентрической системы мира , Схема гелиоцентрической системы мира = Схема гелиоцентрической системы мира .

a2 — ?

Формула

Схема гелиоцентрической системы мира = Схема гелиоцентрической системы мираСхема гелиоцентрической системы мира

используется для вычисления звёздного периода планеты:

T2 = Схема гелиоцентрической системы мира , T2 = Схема гелиоцентрической системы мира = 2 г.

Тогда a2 = Схема гелиоцентрической системы мира ≈ 1,59 а. е.

Ответ: a2 = 1,59 а. е.

Схема гелиоцентрической системы мира

ВОПРОСЫ1. Сформулируйте законы Кеплера. 2. Как меняется скорость планеты при её перемещении от афелия к перигелию? 3. В какой точке орбиты планета обладает максимальной кинетической энергией; максимальной потенциальной энергией?

Схема гелиоцентрической системы мира

УПРАЖНЕНИЕ 101. Марс в 1,5 раза дальше от Солнца, чем Земля. Какова продолжительность года на Марсе? Орбиты планет считать круговыми. 2. Синодический период внешней малой планеты 500 суток. Определите большую полуось её орбиты и звёздный период обращения.

Схема гелиоцентрической системы мира

ЗАДАНИЕ 11 Выполнение этого задания позволит узнать, как располагаются планеты на орбитах в настоящее время, и научиться самостоятельно отыскивать их на небе.

1) Нарисуйте в своей тетради орбиты четырёх ближайших к Солнцу планет: Меркурия, Венеры, Земли и Марса. Чтобы наибольшая из орбит — орбита Марса — уместилась на листе тетради, следует выбрать масштаб, при котором 1 см соответствует 30 млн км (1: 3 000 000 000 000). Рассчитайте размеры орбит планет и с помощью циркуля проведите окружности соответствующего радиуса. Необходимые данные возьмите из приложения VI.

2) Используйте данные таблицы гелиоцентрических долгот планет из «Школьного астрономического календаря» для ответа на следующие вопросы:

а) У какой планеты — Меркурия, Венеры, Земли или Марса — эксцентриситет орбиты наибольший?

б) На какие (примерно) даты приходятся прохождения Меркурия через перигелий; через афелий?

в) Найдите в таблице даты, на которые приходятся соединения планет с Солнцем, а также их противостояний.

3) Пользуясь таблицей гелиоцентрических долгот планет, на орбите каждой планеты отметьте её положения в сентябре — декабре текущего года. Для этого проведите из центра орбит в произвольном направлении луч, который будет указывать направление на точку весеннего равноденствия. От этого луча на каждой орбите в направлении, противоположном движению часовой стрелки, отложите дуги, соответствующие гелиоцентрической долготе данной планеты, и отметьте эти положения.

Для того чтобы узнать, где по отношению к Солнцу располагается на небе та или иная планета, ориентируйте нарисованный план так, чтобы линия, соединяющая на плане положение Земли на данные сутки и Солнца, была направлена в момент наблюдения на Солнце. Те планеты, которые согласно их положению, на плане оказываются слева от направления на Солнце, заходят позже него. Планеты, которые находятся справа от этого направления, заходят раньше Солнца, но и восходят раньше него. Для того чтобы узнать, можно ли будет увидеть планеты, необходимо определить, как далеко от Солнца на небе они находятся. Если на плане угол между направлениями с Земли на Солнце и на планету менее 15°, то, скорее всего, планету нельзя будет наблюдать. Она либо зайдёт прежде, чем стемнеет, либо взойдёт уже после того, как станет светло. Если же планета удалена от Солнца более чем на 15°, то её следует поискать на небе на соответствующем угловом расстоянии от него.

 

§ 13.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЙ И РАЗМЕРОВ ТЕЛ ВСОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ

Источник: studopedia.ru

Особенности гелиоцентрической системы мира

Именно в гелиоцентризме появилось определение внешних, внутренних планет по положению относительно Земли. К внутренним относят Меркурий, Венеру, по причине того, что их орбиты всегда находятся внутри траектории движения Земли по отношению к звезде. 

Важной особенностью системы выступают звездные параллаксы, измеряемые на протяжении года. Этот угол построен от звезды до определенной точки (или наблюдателя) на радиусе орбиты Земли. Эффект проявляется изменением положения звезд на небе относительно статичного наблюдателя или точки.

Гелиоцентризм в античности и средневековье

Историки считаются, что первую гелиоцентрическую модель мира разработал древнегреческий философ и астроном Аристарх Самосский еще в третьем веке до нашей эры в труде «Исчисление песчинок». 

Всемирно известный математик, инженер и философ Архимед, основываясь на этом труде, рассчитал приблизительный радиус нашей Вселенной, который оказался равен примерно двум световым годам. Однако, великий сиракузец так и не принял эту идею, называя ее всего лишь гипотезой. Идеи и теории Аристарха Самосского так и не нашли распространения и поддержки, были забыты. 

Более известна гелиоцентрическая система мира, выглядящая, как схема из гомоцентрических сфер, разработанная древнегреческим ученым (Эвдокс Книдский) в четвертом веке до нашей эры. 

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

В античности и в средние века бытовало геоцентрическое мировоззрение, считающее, что именно Земля — центр всего. Эти данные опирались на многовековой опыт визуальных наблюдений, люди каждый день видели солнце, поднимающееся с одной стороны, и садящееся с другой, совершающее круг по небу в течение дня. Ночью двигались звезды, и человек ощущал себя в центре мира. 

Гениальные гипотезы ученых Древней Греции противоречили всему человеческому опыту, поэтому и не смогли затронуть умы и сознание людей, только укрепляя позиции тех, кто поддерживал геоцентризм. К тому же, именно это мировоззрение поддерживалось религиями мира, Ватиканом, Иудаизмом и мусульманством. 

Так существует библейская притча о полководце Иисусе Навине, который во время сражения сказал: «Стой, Солнце!» И, отзываясь на веление Бога, светило остановилось, и не двигалось до самого окончания битвы за город. Часто сказание из Библии выдвигалось, как непререкаемый факт в пользу теории геоцентризма.

Научная революция Николая Коперника

С самого начала веков ученые и обыватели, считали Землю центром Вселенной. К примеру, древнегреческий ученый, астроном Клавдий Птолемей утверждал, что Земля расположена по центру планетарной системы, и именно вокруг нашей планеты осуществляется круговое вращение всех остальных небесных тел. Именно его модель системы, изложенная в трактате «Альмагест», считалась единственно верной более тринадцати столетий. 

В 16 веке (1543 год) средневековый монах и ученый Коперник переместил нашу планету с центра на орбиту, показал, что Земля вращается вокруг Солнца. Ученого часто называют «сдвигателем Земли». 

Астрономом Николаем Коперником (уроженцем и жителем средневековой Польши) была опубликована книга «О вращении небесных сфер», которая стала основой, пожалуй, самой великой научной, философской революции в земной истории. Именно в ней впервые приводилась гелиоцентрическая система Коперника. 

Ученый подтвердил теорию физическими расчетами, основывающимися на физической механике того времени. Он обосновал такие факты:

  • движение Солнца объясняется тем, что наша планета вращается вокруг оси;
  • объяснил существование равноденствий, как следствие периодического смещения планетарной оси;
  • ученый смог объяснить почему изменяются видимые размеры небесных тел и их блеск (Солнце, Луна, звезды);
  • дал примерную оценку расстояний в нашей системе, определил примерные размеры планет, солнца;
  • Коперником была заложен вид орбит планет в Солнечной системе;
  • определил, что планета Меркурий имеет цикл вращения вокруг центральной точки, равный 88 суткам.

Учение Николая Коперника стало настоящей революцией в представлении о нашей звездной системе, хотя и в его теории были недочеты и ошибки: например, первооткрыватель полагал, что Земля движется по орбите с постоянной скоростью, а другие небесные тела с неравномерной.

Последователи и противники Коперника

Сторонникам и последователям теории гелиоцентризма был необходим настоящий героизм, чтобы доказывать свое мнение и правоту. Первым поддержал гелиоцентрическую теорию профессор математики из университета города Виттенбер Георг Иоханн Ретик. Именно Ретику передал Коперник свою рукопись. 

Весной 1542 года работа начала печататься в большой типографии немецкого города Нюрнберг, немного более, чем через год, в мае 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 и убеждений: Джордано Бруно был сожжен инквизицией, как еретик, а Галилео Галилей до конца дней был заключен той же инквизицией под домашний арест. 

Новое учение вело также к относительности движения в физике, к физическому релятивизму. Имело новаторское виденье мира и противников, так датчанин Тихо Браге противопоставил ей свою гео-гелиоцентрическую гипотезу.

Утверждение гелиоцентризма

В 1609 году астроном из Вюртенберга (Германия) Иоганн Кеплер опубликовал свой научный трактат «Новая астрономия», посвященный движению Марса, в труде были сформулированы два первых закона Кеплера, касающиеся движения планет. 

В 1619 году появилось продолжение работы Кеплера «Гармония Мира» с третьим законом, который соединил все законы Кеплера в систему. Позже астрономом были выпущены книги «Сокращение Коперниковой астрономии», «О кометах», подтверждающие законы, в которых с помощью математики описывалось движение всех планет, других тел внутри Солнечной системы. 

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

Источник: nauka.club

Возрождение: из истории великой эпохи

Современниками Коперника были Леонардо да Винчи и Микель Анджело, Рейхлин и Эразм Роттердамский, Томас Мор и Томас Мюнцер, великие реформаторы церкви — Лютер, Цвингли и Кальвин, плеяда великих итальянских гуманистов, философов и филологов, ряд величайших художников и учёных, смелых мечтателей-утопистов, мыслителей, реформаторов, путешественников я мореплавателей. Коперник был современником таких событий мирового значения, как открытие Колумбом Америки, открытие Васко де Гама морского пути в Индию, первого кругосветного путешествия Магеллана. Короче говоря, он жил в тот век, когда рушились старые представления. И он рушил их сам, возводя новое здание, основываясь не на вере, а на знаниях. 

Остановивший Солнце: из истории жизни Коперника

Николай Коперник, поляк по происхождению, родился в семье зажиточного купца 19 февраля 1473 г. в городе Торне, куда переселялся из Кракова его отец.

Copernicus_01.jpg
Николай Коперник (1473 – 1543)
В 1483 г., после смерти отца, воспитанием молодого Коперника занялся его дядя по матери – каноник, впоследствии епископ — Лука Ватцельроде. Образование своё Коперник получил стачала в Краковском университете, затем в итальянских университетах, на Болонье и Падуе. Он изучал латынь и греческий, право, медицину, математику и астрономию. Особенно привлекали его две последние науки, когда он учился в Кракове, у очень известного тогда профессора математики и астрономии – Брудзевского, – и в Италии, где он работал «не столько в качестве ученика, сколько в качестве помощника при наблюдениях» у известного профессора астрономии Доминика Марин ди Новара Феррарского. 

  В 1483 г., после смерти отца, воспитанием молодого Коперника занялся его дядя по матери – каноник, впоследствии епископ — Лука Ватцельроде. Образование своё Коперник получил стачала в Краковском университете, затем в итальянских университетах, на Болонье и Падуе. Он изучал латынь и греческий, право, медицину, математику и астрономию. Особенно привлекали его две последние науки, когда он учился в Кракове, у очень известного тогда профессора математики и астрономии – Брудзевского, – и в Италии, где он работал «не столько в качестве ученика, сколько в качестве помощника при наблюдениях» у известного профессора астрономии Доминика Марин ди Новара Феррарского. 

Пробыв в Италии около десяти лет с небольшими перерывами, Коперник возвратился к себе на родину и большую часть остальной жизни правел в маленьком городке Фрауенбурге, где стараниями своего дяди епископа Вармийского (Эрмляндского) получил ещё в 1497 г. место каноника. Он стал, следовательно, католическим священником и весьма ревностно выполнял двои обязанности. Во Фрауенбурге, в этом, по выражению Коперника, «отдалённейшем уголке земли», он имел достаточный досуг и, окружённый добрым в общем отношении друзей и сограждан, окончательна сформулировал положения своей системы, основные контуры которой сложились у него, вероятно, ещё в Италии.

Первый набросок идей Коперника мы находим приблизительно а 1512 г., в так называемом «Commentarioius» («Малый комментарий»), который не был напечатан, но ходил по рукам в рукописном виде и принес его автору изрядную популярность. Лишь в 1539 г. Коперник разрешил своему другу профессору математики Виттенбергского университета Георгу-Иоахиму Ретику, ученику и горячему поклоннику «нового Птолемея», опубликовать краткое предварительное сообщение (Narratio prima) о достигнутых научных результатах.

Собственное сочинение Коперника вышло из печати за несколько дней до смерти автора, последовавшей 24 мая 1543 г. Предание, известное нам от Гассенди (биограф ученого), рассказывает, что только что отпечатанный экземпляр сочинения «De revolutionibus orbium coelestium» принесли Копернику за несколько часов до кончины. «Он взял книгу в руки и смотрел на нее, но мысли его были уже далеко».

Джордано Бруно: далекие миры поклонника системы

1468808576_2.jpg
Джордано Бруно (1548 – 1600)  
Джордано Бруно  – верный поклонник системы Коперника. Поэт и философ, пострадавший за истину, хорошо выразил в поэтической форме новое понимание, новое мироощущение, связанное с представлениями о планетах солнечной системы:

«Хоры блуждающих звёзд, я к вам свой
полёт направляю,
К вам подымусь, если вы верный укажете путь.
Ввысь увлекая меня, ваши смены и чередованья
Пусть вдохновляют мой взлёт в бездны 
далёких миров».

Джордано Бруно считал, что возможно открытие в Солнечной системе новых планет. Никакого купола звёзд не существует, звёзды движутся, а мы не замечаем этого потому, что они очень далеки от нас. 

Эти идеи, изложенные в работе «О бесконечности, Вселенной и мирах» (1584), не могли быть признаны церковью. Как мы помним, Джордано Бруно был объявлялся еретиком, все его книги — запрещенными, а сам он подлежал сожжению. Выслушав это решение Джордано Бруно сказал: «Вы, наверное, с большим страхом огласили мне приговор, чем я его выслушал». И затем добавил: «Сжечь — не значит опровергнуть…». 17 февраля 1600 г. в Риме на площади Цветов он был сожжён. Сегодня на месте казни Джордано Бруно стоит памятник великому мыслителю. На нём надпись: «9 июня 1889. Джордано Бруно. От предвиденного им столетия, на том месте, где был зажжён костёр»

Вращение небесных тел: из истории представлений

Часть 1. Геоцентрическая система

Эпоха Возрождения бесспорно считается оплотом разума и силы человеческой воли. Но любые изменения не могут быть мгновенными. Общепринятой в этот период все еще была была геоцентрическая система – представление о мире, сложившееся в Древней Греции на основе разработок Платона, Евдокса, Аристотеля и Птолемея. В центре мироздания находится Земля, а мир делится на подлунный и надлунный. В первом — всё преходяще, временно, движения вынуждены и вызываются действующими силами; во втором — всё вечно, а движения происходят без всяких сил и осуществляются равномерно по совершенным круговым траекториям. Звёзды расположены на небесном своде, который прокручивается за сутки вокруг Земли.

Схема гелиоцентрической системы мира

Для объяснения видимого неравномерного движения планет Птолемей использовал систему равномерных круговых движений. Каждая планета, как он считал, движется равномерно по кругу – эпициклу, центр которого, в свою очередь, равномерно перемещается по другому кругу – деференту. Следует отметить, такое представление движения планет давало возможность довольно точно описывать наблюдаемое их движение. Правда при увеличении точности наблюдений приходилось существенно корректировать прежнюю систему эпициклов и деферентов.
Чрезвычайно важным было также то, что геоцентрические представления о мире освящались авторитетом христианской веры. Бог, создав человека как богоподобное существо, наделил его разумом, свободной волей, бессмертием. Куда же он должен был поместить своё самое великое творение? Конечно, в центр мироздания. 

Часть 2. Гелиоцентрическая система

В 1543 г. Н. Коперник опубликовал свой основной труд «Об обращении небесных сфер» с изложением и обоснованием гелиоцентрической системы мира.

Согласно новому учению, в центре Вселенной находится Солнце, а Земля – одна из планет, движущихся вокруг Солнца. Небосвод же, на котором находятся все звёзды, вовсе и не вращается вокруг Земли, как считали прежде, а покоится. Его видимое движение объясняется суточным обращением Земли вокруг собственной оси. Коперник убрал человека из центра мира, сделал бессмысленным деление на подлунный и надлунный миры. Тем самым он разрушил самые основы традиционных представлений о мире и открыл новые, невиданные прежде возможности для развития не только астрономии, но и всего естествознания. Коперник своей работой открыто заявлял, что главным авторитетом в познании мира являются не древние книги, а реальное изучение природы.

Схема гелиоцентрической системы мира

 Сущность своей системы мира Коперник изложил в посвящении папе Павлу III:

«Обдумывая долгое время шаткость переданных нам математических догматов касательно взаимного соотношения движения небесных тел, я стал досадовать, наконец, на то, что философам, стремящимся обычно к распознаванию самых ничтожных вещей, до сих пор ещё не удалось с достаточной верностью объяснить ход мировой машины, созданной лучшим и любящим порядок Зодчим… Обыкновенно принято, что Земля находится в покое, но пифагореец Филолай допускает, что Земля, равно как и Солнце и Луна, движется вокруг огня по косому кругу. Гераклит Понтский, а равно и пифагореец Экфант также придают Земле движение, но не поступательное, а вращательное, вследствие которого она, подобно колесу па направлению от заката к востоку, вращается вокруг своего центра».

Так как, замечает далее Коперник, для объяснения небесных явлений до него дозволялось придумывать произвольные круги, по которым двигались земля, солнце и планеты, то и он позволил себе истолковать движения этих небесных светил, исходя из движения Земли:

«После долгих и многократных исследований я пришёл, наконец, к заключению, что если отнести движения прочих блуждающих светил к кругу, по коему движется Земля, и на этом основании вычислить движение каждого светила, то не только представляемые ими явления будут вытекать как следствия, но что самые светила и пути оных, по последовательности или по величине своей, а само небо явятся в такой между собой связи, что нигде, ни в одной части нельзя чего-либо изменить, не запутывая остальных частей и всего целого».

Часть 3. Место в истории

Среди великих астрономов и математиков, окончательно выяснивших место нашей Земли во Вселенной и раскрывших законы движения, управляющие солнечной системой (Коперник, Тихо де Браге, Кеплер, Галилей, Ньютон), Коперник по времени был первым.

После него было сделано и ещё будет сделано очень много в изучении солнечной системы, а некоторые утверждения Коперника (например его мнение, что Земля и планеты движутся равномерно вокруг Солнца по кругам, тогда как в действительности это вращение происходит неравномерно и по эллипсам) были впоследствии опровергнуты; тем не менее Копернику принадлежит слава первого учёного, установившего новую истину, столь же простую, сколь и гениального, которую он выразил в своём сочинении «О вращении небесных тел», сказав, что «в центре всего находится Солнце».

Книга Коперника, в конце концов, в 1616 г. попала в далекий «Указатель запрещённых книг», и это запрещение было снято с неё только в 1823 году. Церковники без различия толков и направлений поняли вредоносное для них значение новой теории. Она разрушала, пусть величественный, но всё же близкий человеку небесный мир как обиталище бога. Она вырывала Землю – «подножие ног Его» – из центра вселенной и превращала её в жалкую пылинку, затерявшуюся в бесконечном пространстве, населённом бесчисленным сонмом сверкающих звёздами солнц.

Список литературы и источников:

Веселовский И. Н., Белый Ю. А. Николай Коперник. М., 1974.
Галилео Галилей. Диалог о двух главнейших системах мира птолемеевой и коперниковой. М.-Л., 1948.
Девятова С.В., Купцов В.И. Судьба учения Н.Коперника// Вопросы философии, № 1, Январь, 2011.
Дынник М. А. Мировоззрение Джордано Бруно / Бруно Джордано. Диалоги. М., 1949.
Сказкин С. Коперник и Возрождение // Исторический журнал, №10, Октябрь, 1943.

Источник: rosuchebnik.ru

Гелиоцентрическая модель вселенной

Астрономические модели — это представления планет, показывающие их на своих орбитах вокруг небесного тела в центре солнечной системы. Эти модели были сделаны путем тщательного отслеживания планетарных и звездных орбит, наблюдаемых с помощью телескопов.

Около 2000 лет астрономические модели, предложенные Аристотелем и Птолемеем, считались точными представлениями о планетах и их орбитах. В этой модели Земля была центром вселенной, а Солнце и все планеты вращались вокруг неё. Предполагалось, что Земля полностью неподвижна, зафиксирована в одном положении. Также считалось, что планеты состоят из неизменного вещества («эфира»), которого нет на Земле. Это была геоцентрическая модель мира, которая была возведена Церковью до уровня религиозной догмы.

Геоцентрическая модель, в которой земля считалась центром. Фото: ValentinaKru/Shutterstock

Новая модель была предложена Коперником в 16 веке. Он описал идею гелиоцентрической системы мира с подробными данными о движении планет и Солнца

Гелиоцентрическая система мира — это точка зрения, согласно которой именно Солнце является центром солнечной системы. Коперник заявил, что это Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. Хотя теория Коперника также предполагала, что орбиты планет имеют круглую форму, на самом деле они эллиптические. Поскольку Земля также является лишь одной из планет, идея о том, что другие планеты состоят из чего-то другого («эфира»), была отвергнута.

Гелиоцентрическая модель, где Солнце — центр. Фото: Nasky/Shutterstock

Хотя Коперник считается ключевой фигурой в создании гелиоцентрической системы мира, до него были и другие ученые, кто также приходил к подобным выводам.

Формирование гелиоцентрической теории

Древняя Греция

Первая концепция гелиоцентрической модели может быть датирована примерно 200 годом до н.э. Греческий астроном и математик Аристарх представил свои идеи о гелиоцентрической модели. Он поставил Солнце в центр солнечной системы. Аристарх также верно определил порядок расположения планет от Солнца и предположил, что звезды были небесными телами, подобными нашему Солнцу, хотя и расположенными намного дальше от Земли. Он был прав, но его теории были отвергнуты в пользу геоцентрических теорий Аристотеля и Птолемея. Она считалась более правдоподобной теорией, чем гелиоцентрическая, потому что случайному наблюдателю кажется, что все небесные тела движутся вокруг неподвижной Земли в центре вселенной.

Аристарх предложил гелиоцентрическую модель. Фото: Eroshka/Shutterstock

Средневековая Индия

Ариабхата, индийский математик и астроном 5 века, написал трактат под названием "Ариабхатия", в которой правильно рассчитал продолжительность года и заявил, что другие планеты и луна отражают солнечный свет. Тем не менее он предложил геоцентрическую модель с Землей в качестве центра солнечной системы. В 14 веке, Нилаканта Сомаяджи написал свой трактат под названием "Тантрасамграха", в котором пересмотрел геоцентрическую теорию "Ариабхатии". Он предложил частичную гелиоцентрическую модель, в которой все планеты, кроме Земли, вращались вокруг Солнца, а Солнце в свою очередь вращалось вокруг Земли.

Эпоха Ренессанса, Европа

К 12-13 веку астрономы начали видеть несоответствия модели, предложенной Птолемеем. Было много попыток решить их путем создания новых моделей, и было неизбежно создание гелиоцентрической системы мира с развитием науки и появлением более точных инструментом для наблюдений и расчётов. Однако из-за влияния религии было опасно для жизни бросать вызов церкви подобными идеями.

Коперник начал писать свою книгу "О вращении небесных сфер" в 1506 году, но опубликовал ее только в год своей смерти в 1543 году. Тихо Браге, еще один астроном того времени, опроверг гелиоцентрическую теорию Коперника и предложил альтернативную, во многом похожую на частичную гелиоцентрическую модель Нилаканты Сомаяджи.

В начале 1600-х годов Галилео Галилей — с помощью своего недавно изобретенного телескопа — отстаивал гелиоцентризм на основе результатов своих наблюдений. Впоследствии церковь запретила систему мира Коперника, а Галилей был заключен под домашний арест до конца жизни.

Галилео Галилей. Фото: Prachaya Roekdeethaweesab/Shutterstock

Дальнейшее развитие

Спустя некоторое время математик, астроном, механик и оптик Иоганн Кеплер опубликовал свои выводы в своей "Эпитоме коперниканской астрономии", влияние которой возросло в последующие десятилетия. Исаак Ньютон своей теорией всемирного тяготения объяснил выводы Кеплера и обеспечил прочную основу для гелиоцентрической теории.

Гелиоцентрическая и геоцентрическая системы мира. Источник: https://giphy.com

В современном мире мы знаем намного больше об астрономии и структуре вселенной, чем много веков назад. Мы знаем, что существуют миллиарды других звездных систем, и наше Солнце является относительно невзрачной звездой с малой массой по сравнению с другими массивными небесными телами. Солнце также не находится в геометрическом "центре" солнечной системы, как считалось раньше, и при этом оно не стоит на месте, а постоянно вращается вокруг центра Млечного пути.

Какую роль играет гелиоцентрическая система мира?

Очевидно, что если бы человечество продолжало считать, что Земля находится в центре вселенной, никакого значительного прогресса не могло бы быть достигнуто практически в любой области, зависящей от знания деталей современной астрономии.

Знание того, что астрономические системы подчиняются основным законам гравитации, позволило астрономам, изучающим очень далекие объекты, такие как другие галактики и сверхновые, лучше применить свои усилия и делать более точные прогнозы относительно движения небесных тел.

Читайте эту и другие статьи на сайте

Дорогие друзья! Для меня крайне важна ваша поддержка! Если вам понравилась статья — пожалуйста, поставьте "лайк" и подпишитесь на канал. Вам не сложно, а мне очень приятно!

Источник: zen.yandex.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.