Система мира Коперника Солнечная система СодержаниеНаучная революция Николая КоперникаТочность и простота новой системыОценка теории Коперника современникамиЗначениеГелиоцентрическая система мира

Особенности и отличия от других систем

Термин «гелиоцентризм» возник из греческого языка («гелиос» означает «солнце»). В основу гелиоцентрической системы легли следующие понятия:

1. Вселенная не безгранична, благодаря чему представляется возможным отыскать её центр.
2. Планеты представлены внешними и внутренними космическими объектами. Ко второй разновидности принадлежат Меркурий и Венера (орбиты вращения этих небесных тел вокруг Солнца находятся внутри земной орбиты).

Ещё одной важной особенностью стала теория о годичных параллаксах звёзд, суть которых состоит в видимом изменении их координат. Возникают они в результате смены позиции астрономов, обусловленной естественным движением Земли вокруг Солнца.

Гелиоцентризм принято рассматривать в качестве противоположности геоцентрической системе Птолемея, возникшей в эпоху античности, и получившей в дальнейшем всеобщее признание. В отличие от рассматриваемой теории, такое учение считало центром Вселенной недвижимую Землю. Остальные небесные тела, включая Солнце, должны были совершать оборот вокруг неё. Предпосылки возникновения

Предположения о подвижности Земли и её обращении вокруг определённого центра возникали ещё до нашей эры. Многие учёные мужи древней эпохи выдвигали подобные теории, вызывавшие в дальнейшем интерес у наиболее смелых представителей науки.

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.

Ретроградное движение Марса в 2009-2010-х гг

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.

«Альмагест» в латинском переводе

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.

В Древней Греции

Принято считать, что впервые понятие «гелиоцентрическая система мира» ввёл Аристарх Самосский – древнегреческий астроном, философ и математик, живший в третьем веке до нашей эры. На основании выполненных наблюдений и расчётов этот учёный сделал несколько принципиально новых выводов:

• Земля может выполнять обороты вокруг Солнца, потому как её размеры значительно меньше величины огненного светила;
• учитывая отсутствие видимых годичных параллаксов, можно утверждать, что земная орбита в сравнении с расстояниями до звёзд не более чем точка.

В эпоху античности новые идеи об устройстве мироздания не смогли получить развития и признания. В те времена представители науки твёрдо верили в теорию, в соответствии с которой у всех небесных тел имелись жёсткие сферы, а единым центром для них являлась Земля.

Гелиоцентризм Аристарха Самосского так и не стал популярным. Для античных школ динамика планет представлялась невозможной, а устройство космоса и вовсе не могло быть изучено человеком.

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.

В эпоху Средневековья

Средние века также не стали периодом расцвета гелиоцентрических идей. Система, предложенная Аристархом, была практически позабыта. Несмотря на это, существовало представление о вращении Меркурия и Венеры вокруг Солнца.

Гелиоцентризм обнаруживается в отдельных теориях астронома Ариабхаты, занимавшегося исследованиями в пятом веке нашей эры. Этот индийский учёный не исключал наличия у Земли собственной оси и вращения вокруг неё. Также он разработал «систему полуночи», в соответствии с которой параметры деферента Венеры соответствуют параметрам геоцентрической орбиты Солнца (один из гелиоцентрических принципов).

В начале XII столетия некоторые астрономы из Европы также рассматривали Землю, как вращающуюся вокруг оси. Спустя 100 лет эта гипотеза вместе с версией о наличии у планеты поступательного движения упоминалась Фомой Аквинским.

Возможность осевого вращения Земли активно обсуждалась в XIV веке французами Жаном Буриданом и Николаем Оремом. Этим представителям Парижской школы всё же не удалось получить поддержку научного мира. Гелиоцентризм оставался отвергнутым, а неподвижность нашей планеты по-прежнему не вызывала сомнений.

Геоцентрическая система мира

ГЕОЦЕНТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МИРА (от гео… и центр), кинематическая модель строения Вселенной с неподвижной Землёй в её центре. Позволяет находить направления на светила, но не расстояния между ними и Землёй.

Впервые подробное описание геоцентрической системы мира появилось в работах Евдокса Книдского и Аристотеля (4 век до нашей эры). В предложенной системе мира шарообразная Земля покоится в центре Вселенной. Остальные 7 «планет» (в порядке удаления от центра: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн) прикреплены каждая к своей системе вложенных друг в друга концентрических, равномерно вращающихся прозрачных сфер. На внешней сфере располагаются неподвижные звёзды. Оси и угловые скорости вращения подбираются так, чтобы модель правильно описывала наблюдаемое веками движение светил на небесной сфере. Несмотря на большое число подгоночных параметров (число сфер доходило до 56, с каждой связано 4 параметра — радиус и 3 компоненты вектора угловой скорости), модель плохо описывала видимые движения планет.

Во 2 веке до нашей эры Гиппархом была предложена более удачная геоцентрическая система мира, в которой движение сфер заменено равномерным движением тел по окружностям (рис.). Луна и Солнце движутся по круговым орбитам, а остальные «планеты» — по эпициклам (окружностям, центры которых равномерно описывают другие окружности — деференты, с центром в центре Земли). Позднее Гиппарх усовершенствовал эту модель, сместив центр деферента из центра Земли и заменив равномерное движение неравномерным. Законченное развитие данная модель получила в работах К. Птолемея (2 век нашей эры), вследствие чего её называют также птолемеевой системой мира. В этой системе вместо одного эпицикла вводится несколько: по первому эпициклу движется центр второго, по второму эпициклу — центр третьего и так далее; «планета» движется по последнему эпициклу. Геоцентрическая система мира хорошо описывала положение светил на небе и верно служила астрономии, географии и навигации на протяжении полутора тысяч лет. В 20 веке доказано, что при оптимальном подборе параметров геоцентрическая система мира правильно описывает движение светил для земного наблюдателя. Но физические причины движения планет геоцентрическая система мира объяснить не в состоянии. Геоцентрическую систему мира сменила гелиоцентрическая система мира.

Лит.: Идельсон Н. И. Этюды по истории небесной механики. М., 1975.

К. В. Холшевников.

Ранее Возрождение

Начало Эпохи Возрождения ознаменовалось очередными идеями о подвижности Земли, автором которых стал Николай Кузанский. При этом его предположения носили философский характер, и не основывались на астрономических наблюдениях или расчётах.

В 1450 г. был опубликован перевод Архимедова «Псаммита», упоминающий теорию Аристарха Самосского. Выдающийся европейский астроном Региомонтан, от руки переписавший данный трактат, рассуждал о том, что «движение звёзд может подвергаться незначительным изменениям на фоне подвижности Земли». В то же время он предпочитал оставаться геоцентристом.

В 1499 г. гелиоцентрическая система мира обсуждалась итальянским профессором Франческо Капуано, уделившим немало внимания вращательному и поступательному движению планеты Земля (центр движения при этом не рассматривался). Ни одна из его гипотез не была принята учёным миром.

В 1501 г. итальянец Джорджо Валла озвучивал доктрину Пифагора относительно обращения Земли вокруг главного светила, и говорил о том, что для Меркурия и Венеры также свойственно обращаться вокруг Солнца.

Обоснование теории

Отвергнув определённые отличия, геоцентрическая система мира от разных светил науки всё же имела общие характеристики. Астрономы по-разному, но поддерживали идею с центральным положением и полной неподвижностью нашей планеты. Анаксимандр опирался в своих выводах на то, что космос обладает симметрией сферического типа. С ним не был согласен Аристотель. У него геоцентризм предусматривал довольно серьёзный вес Земли. По этой причине столь тяжёлое космическое тело просто обязано находиться в центре Вселенной.

Последователь Пифагора Филолай предполагал наличие орбитального движения у нашей планеты. Эту теорию категорически отвергал Аристотель. Он аргументировал свою позицию тем, что движение будет приводить к звёздному смещению, которое к тому времени не наблюдалось. Другие авторы озвучивали свои эмпирические доводы. Плиний Старший в одной из своих работ объяснил геоцентризм тем, что Земля характеризуется равенством между ночью и днём. Следует отметить, что с точки зрения астрономии подобные доводы не имеют права на существование.

По версии Птолемея, центральное расположение Земли объясняется тем, что траектория падения тел в космосе строго вертикальное. Учёный выступал против осевого вращения планеты. Он был уверен, что все предметы, не касающиеся поверхности Земли, должны были визуально совершать противоположное движение. Необходимо отметить, что этот довод пользовался успехом до тех пор, пока не были открыты первые законы механики.

Благодаря постоянно появляющимся новым открытиям, геоцентризм в мире учёных не утрачивал своего интереса. В определённый момент Анаксимен сделал предположение о том, что период обращения Солнца вокруг Земли зависит от высоты его расположения. То же самое касалось и других космических тел. Мыслитель даже сформировал собственную версию расположения светил. По его мнению, сразу после Земли находится Луна, а далее Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн. Что касается Меркурия и Венеры, то их расположение вызывало некие разногласия. Платон и Аристотель предполагали, что данные планеты находятся за Солнцем. Им противоречил Птолемей. Учёный считал, что Венера и Меркурий расположились между Солнцем и Луной.

Учение Николая Коперника

Год 1543 стал настоящим прорывом в астрономии. В это время Николай Коперник, учёный и священнослужитель из Польши, представил научному миру свой труд под названием «О вращении небесных сфер». В этой работе он описал гелиоцентрическую теорию и привёл в доказательство её правдивости тщательные расчёты, в основе которых лежали принципы теоретической механики.

Концепция Коперника гласила следующее – чередование тёмного и светлого времени суток, движение Солнца по небосводу обусловлены осевым вращением Земли. Также он сообщал, что благодаря движению нашей планеты вокруг огненного светила, можно объяснить видимое перемещение последнего.

Великий астроном заложил основу устройства мироздания, принятого в наше время. Гелиоцентрическая система мира, предложенная Коперником, также способствовала объяснению многих феноменов:

1. Земля, которой свойственны поочерёдные приближения и отдаления от планет Солнечной системы, способствует их попятному движению. Это означает, что спустя некоторое время космические объекты принимают направление, обратное движению центральной звезды.
2. Многие столетия учёные пытались выяснить, чем обусловлено предварение равноденствий (в соответствии с таковым, весеннее равноденствие начинается немного раньше каждый год). Николай Коперник указал на взаимосвязь этого явления и периодически происходящего смещения земной оси.
3. Польский астроном также утверждал, что звёздная сфера находится на огромных дистанциях относительно межпланетных расстояний, по причине чего усложняются наблюдения за годичными параллаксами. Чтобы доказать факт вращения Земли вокруг оси, он приводил несколько аргументов – если рассматривать нашу планету как лишённую подвижности, небосвод должен перемещаться из-за движения звёздной сферы. При учёте удаленности последней, такое вращение потребует немыслимой скорости.
4. Гелиоцентрическая система мира поясняла, почему изменяются блеск и размеры планет, входящих в Солнечную систему, более точно рассчитывала параметры небесных тел и расстояния до них. Копернику удалось определить, какова приблизительная величина Луны и Солнца, а также высчитать время, требующееся Меркурию для полного прохождения орбиты вокруг Солнца (измеряется 88 земными сутками).

Гелиоцентризм польского учёного, преподнесённый с научными доказательствами, совершил настоящую революцию в сфере астрономической науки. В то же время данная теория не была лишена определённых недостатков.

В качестве центральной точки системы Коперник рассматривал не Солнце. Эта роль отводилась центру земной орбиты. Кроме этого, входящие в нашу планетарную систему небесные тела осуществляли неравномерное движение по орбитам. Только Земля рассматривалась как объект, сохраняющий орбитальную скорость. При всей новизне своего подхода, Коперник по-прежнему придерживался идеи движения небесных сфер. Астроном лишь пересмотрел центр такого вращения.

Естествознание.ру

С самого зарождения астрономии в Древней Греции ученых беспокоил фундаментальный вопрос: что в космосе необходимо считать центром, точкой отсчета? Долгое время соперничали две теории: геоцентрической и гелиоцентрической систем устройства мира. Причем соперничали далеко не всегда методом научных дискуссий — в этом противостоянии имеются трагичные эпизоды.

Земля как центр мира

Геоцентрическая (в переводе с древнегреческого «гея» — «земля») система мира подразумевает, что в центре мира располагается наша планета Земля. Лестная для нас, землян, теория. Только совершенно неверная, как показали позднейшие исследования. Между тем геоцентристами были почти все великие ученые эллинской школы, включая Пифагора, Аристотеля, Платона и Птолемея.

Инопланетные «танцы»

Перед нами не рисунок прекрасного цветка или изысканный узор. Именно такие «танцы» вокруг Земли должны устраивать планеты Солнечной системы, Луна и само Солнце в геоцентрической модели мира. Неподвижная точка в — как раз и есть Земля. Эту сложнейшую систему пришлось составить геоцентристам, чтобы объяснить существующие траектории планет, наблюдаемые с Земли.

Солнце как центр мира

Приверженцы гелиоцентрической системы мира утверждают, что планеты вращаются вокруг Солнца (Гелиос — в древнегреческой мифологии солнечное божество). При такой системе нет необходимости придумывать сложнейшие модели планетных траекторий. Когда ставишь в центр системы Солнце, а не Землю, все намного упрощается. Траектории планет принимают вид эллипсов.

Отцом гелиоцентрической системы мира является польский астроном, математик и механик Николай Коперник (1473— 1543).Коперник считанные недели не дожил до опубликования в 1543 г. труда всей его жизни — «О вращении небесных сфер», в котором обосновал гелиоцентрическую систему мира.

Первый революционер

Гелиоцентрическая система мира оказалась настолько важным открытием, что считается ни много ни мало началом первой научной революции. Ее так и назвали коперниканской революцией. Отказ от устаревшей модели с Землей в центре Вселенной стал революционной перестройкой не только в астрономии, но и во всей мировой науке. Он изменил образ мышления ученых и исследователей.

Если в терминах «геоцентрическая система мира» и «гелиоцентрическая система мира» под словом «мир» понимать Вселенную, то неверна ни одна, ни другая теория. По гелио наша Солнечная система, а также планетные системы всех других звезд. Однако Вселенная функционирует совсем по другим законам, многие из которых нам лишь предстоит открыть.

Жизнь за науку

Одним из виднейших последователей Н. Коперника (коперниканцем) был итальянский философ, поэт и астроном Джордано Бруно. Однако против гелиоцентристов развернули настоящую борьбу, так как геоцентризм был официальной теорией Римско-католической Церкви. В 1600 г. за свои научные и философские взгляды Бруно был казнен как еретик.

Последователи Коперника

Сторонниками гелиоцентрической теории Николая Коперника в XVI и XVII столетиях стали:

• Джордано Бруно;
• Галилео Галилей.

Эти учёные отстаивали учение о мироздании во времена, когда подобные утверждения рассматривались католической церковью как ересь. Итальянский философ и поэт Джордано Бруно говорил о том, что небосвод состоит не только из небесных сфер. По его мнению, существовали и другие светила, обладающие характеристиками Солнца. Революционные убеждения стоили Джордано Бруно жизни. В возрасте 52 лет инквизиция приговорила его к казни через сожжение.

Галилео Галилей, астроном, физик и механик из Италии, стремился развивать теорию Коперника, и проводил научные наблюдения. Этот учёный полагал, что Земля никогда не находилась в области, расположенной между Венерой (Меркурием) и Солнцем. Как и Джордано Бруно, Галилей стал жертвой инквизиции. В 1633 г. 70-летнему исследователю назначили карательную меру в виде пребывания под «домашним арестом», где он и находился до самой кончины.

Противники учения

Представители науки, не признававшие гелиоцентризм, говорили следующее:

1. При наличии осевого движения Земли должна возникнуть огромная центробежная сила, способная уничтожить её. При этом на земной поверхности не смогли бы удерживаться мелкие и средние предметы, а их движение оказалось бы противоположным вращению.
2. У небесных объектов отсутствует большой вес, благодаря чему они движутся без особого труда. Однако такая тяжёлая планета, как Земля нуждается в значительной силе, способной обеспечить её вращение.

Отвергающий гелиоцентризм Тихо Браге стал основателем так называемой «гео-гелиоцентрической» системы мира. Этот датский астроном утверждал, что Солнце вместе с Луной и сферой звёзд вращаются вокруг Земли. Иные объекты, по его мнению, движутся вокруг солнечного светила. Последователь гео-гелиоцентрической теории, физик из Германии Иоганн Кеплер, выполнил тщательный анализ наблюдений Браге. На основании этого он сделал выводы, поддерживающие гелиоцентризм:

• плоскости планетарных орбит, входящих в Солнечную систему, пересекаются в месте расположения основной звезды (в результате Солнце рассматривается как центр планетарного вращения, тогда как Коперник полагал таковым земную орбиту);
• для орбитальной скорости Земли характерно время от времени изменяться (подобно остальным планетам);
• скорость движения космических объектов по орбитам, имеющим эллиптическую форму, определяется дистанцией до Солнца (огненное светило выполняет функцию геометрического и динамического центра планетарной системы).

Также Кеплер сумел выяснить причину перемещения планет. Учёному удалось установить, что небесные тела движутся благодаря наличию у Солнца гравитационной силы.

Утверждения, излагающие принципы планетарного движения в Солнечной системе на «математическом языке», получили название «законов Кеплера». Многие из них применяются в современной астрономии в процессе определения орбит дальних космических объектов.

Укрепление гелиоцентрической теории

С наступлением второй половины XVII века гелиоцентризм укрепляет свои позиции. Начало этому процессу положило открытие Исааком Ньютоном закона о всемирном тяготении, способствующего объяснению устройства Солнечной системы. В 1687 г. этот английский физик подтвердил расчёты, сделанные Иоганном Кеплером относительно гравитационных сил солнечного светила.

В последующие годы гелиоцентризм утвердился как обоснованная теория. В 1728 г. английскому астроному Джеймсу Брэдли удалось доказать наличие орбитального движения Земли вокруг Солнца. Данному событию предшествовали длительные астрономические наблюдения, благодаря которым была открыта аберрация света – незначительная односторонняя размытость звёздного изображения, вызванная движениями со стороны наблюдателя. Кроме этого, выявились ежегодные изменения в частоте импульсов, исходящих от пульсаров. Подобные открытия стали доказательством регулярно меняющихся расстояний между Землёй и небесными объектами.

В 20-30 гг. XIX столетия германский учёный Фридрих Вильгельм Струве сумел провести первые наблюдения за годичными звездными параллаксами. Это позволило гелиоцентрическим идеям получить своё беспрекословное подтверждение.

Отношение к теории в России

В России гелиоцентризм и его принципы стали известны только в 1657 г. благодаря монаху Епифанию Славинецкому, выполнившему перевод труда голландца Иоганна Блау. Работа была посвящена особенностям геоцентрической системы и теории Коперника. Немного позже появилась русскоязычная версия «Селенографии» Яна Гевелия, обозначившая основные преимущества новой теории.

Начиная с 1741 г., стали возникать церковные протесты. Святейший синод требовал от Екатерины II наложить запрет на распространение книг, посвящённых гелиоцентризму. Несмотря на оказываемое давление, гелиоцентрическая система мира была включена в школьную программу.

После 1812 г. в России наблюдался религиозный подъём, сопровождавшийся появлением антикоперниканских работ. Последние не получили серьёзного распространения, а некоторые духовные лица (св. Иоанн Кронштадтский, Феофан Затворник) положительно отзывались об идее обращения Земли и других объектов вокруг Солнца.

Значение гелиоцентрической теории

Гелиоцентрическая система мира сыграла огромную роль в истории становления мировой науки. Благодаря её возникновению удалось выяснить, какими параметрами обладает планетарная система, а также определить принципы движения космических тел. Теория поспособствовала становлению принципов классической механики и открытию закона о всемирном тяготении.

Гелиоцентризм значительно способствовал становлению современной космологии и астрономии. Теория, создателем которой стал Аристарх, а продолжателем Коперник, рассматривается как основа актуальных космологических моделей Вселенной.

Утверждение гелиоцентрической системы

Небесная механика Ньютона

см. Небесная механика

Появление небесной меха­ники обязано гению И. Ньютона, открывшего закон всемир­ного тяготения. С этого момента стало возможным точно рас­считывать движение небесных тел. Материал с сайта https://wikiwhat.ru

Система мира Ньютона

см. Классическая картина мира

Открытия И. Ньютона изменили и уточнили систему ми­ра. Если у Коперника по-прежнему границей мира служила сфера неподвижных звёзд, то в ньютоновской системе мир бес­конечен во времени и в пространстве. Время однородно и течёт равномерно во всей Вселенной, пространство однородно (т. е. его точки не отличаются друг от друга), и любое направ­ление в нем ничем не выделяется (конечно, в отсутствие материальных тел). Это означает, что центра мира просто не существует. Материальные тела (звезды, планеты и т. д.) су­ществуют в пространстве и во времени, но никак на них не влияют. Эта картина мира была общепринятой и считалась вполне точной до середины XX в., когда её сменила новая картина, основанная на гораздо более сложной системе — общей теории относительности А. Эйн­штейна.