Геліоцентрична та геоцентрична системи світу. Геоцентрична та геліоцентрична системи світу: погляд з позицій метанауки

РОСІЙСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ СОЦІАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ МІНІСТЕРСТВА ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

Філія Російського державного соціального університету

Міністерства освіти і науки РФ у Тольятті Самарської області

Кафедра: «СОЦІАЛЬНЕ УПРАВЛІННЯ»

КОНТРОЛЬНА РОБОТА

За курсом "Концепції сучасного природознавства"

На тему: «Геоцентрична система світу»

Виконала: студентка 3-го курсу

групи МС-7/05 Кривякіна Т.С.

Перевірив: Філіпова Г.Р.

Тольятті 2008

Вступ

Арістотелівська система світу

Будова геоцентричної системи світу

Птолеміївська система світу

Висновок

Список літератури

Вступ

Для вдосконалення теорій рухів планет знадобилося ґрунтовне знання геометрії, розробленої в Греції (не раніше 4 ст до н.е.). У цей час Євдокс Кнідський, попередник Аристотеля, створив теорію гомоцентричних сфер (що дійшла до нас лише в переказі Аристотеля), згідно з якою планета прикріплена до поверхні порожнистої сфери, що рівномірно обертається всередині іншої сфери, що теж обертається навколо осі, що не збігається з віссю обертання першої сфери . У цих сфер перебуває Земля. Для уявлення складного руху деяких планет знадобилося кілька таких концентричних сфер, загальна кількість яких доведено учнем Евдокса Каліппом до 55. Пізніше, 3 в. до зв. е., грецький геометр Аполлоній Пергський спростив цю теорію, замінивши сфери, що обертаються, колами, і цим поклав основу теорії епіциклів, що отримала своє завершення в творі давньогрецького астронома Птолемея (2 в. н. е.), відомому під назвою «Альмагест». Приймалося, що це небесні світила рухаються по колам і до того ж поступово. Нерівномірні рухи планет, зміни напряму їх руху пояснювали, припускаючи, що вони одночасно беруть участь у кількох кругових рівномірних рухах, що відбуваються у різних площинах та з різними швидкостями. Земля, про кулястість якої навчала вже Піфагорійська школа у 6 ст. до зв. е., вважалася у центрі Всесвіту, що відповідало безпосередньому враженню, створюваному виглядом зоряного неба.

Для практичного застосування теорія епіциклів потребувала значення величин, що визначають періоди звернення планет, взаємні нахили їх орбіт, довжини дуг задніх рухів і т. п., які можна було отримати тільки зі спостережень, вимірюючи відповідні проміжки часу і кути.

Геоцентрична система світу - що у давньогрецької науці і збережене до пізнього середньовіччя уявлення про центральне становище Землі у Всесвіті. Відповідно до нього всі небесні світила (планети, Сонце та інші) обертаються навколо Землі круговими орбітами.

Арістотелівська система світу

Починаючи з IV ст. до н. е. грецькі мислителі будують геометричні моделі світу, покликані пояснити рух небесних світил. Народженню нової космологічної моделі сприяв найвидатніший учений Стародавню Грецію – Аристотель (384 – 322 рр. е.). На основі досягнень усієї грецької науки він створив єдину наукову систему, сформував детально розроблений світогляд. Аристотель перетворив відомості про видимі небесні явища і рухи світил у струнку теорію – систему світу. Система світу по Аристотелю ґрунтувалася на чотирьох принципах, які були синтезом усієї грецької науки.

Принципи, що лежать в основі геоцентричної системи світу

1. Небесне склепіння (сфера нерухомих зірок) – опора для зірок і межа між небом та землею. Він за добу робить повний оберт навколо осі, що сполучає північний полюс неба з південним. Вісь обертання перетинається з небесною сферою у двох нерухомих точках – полюсах світу. Принцип зберігся до Коперника.

2. Одухотвореність небесних тіл: зірки, як і інші небесні тіла, мають душу, що приводить їх у рух.

3. Принцип небесної досконалості:

“…космос як єдине ціле, складене з цілісних частин, досконале і непричетне дряхлению і недугам. Потім Бог шляхом обертання округлив космос до стану сфери, поверхню якої скрізь однаково від центру…” – Платон.

Небесна досконалість обумовлена кількома обставинами:

· Небеса ідеальні у всіх відносинах. Вони самі та їхні опори складаються з вічної матерії – ефіру. Ефір, згідно з Аристотелем, - найлегший елемент, який лежить на межі між матеріальним і нематеріальним. Ефір не може перетворюватися на інші елементи, отже, він не може ні виникати, ні знищуватися. Тому для небесних тіл і можливий рух, який недоступний нічому земному. Тому небо не могло виникнути, і, отже, світ існує вічно.

· Всі небесні тіла та Земля кулясті. Куля та сфера, ідеальні геометричні фігури. Куля при обертанні навколо власної осі завжди займає ту саму частину простору. Сфера – геометричне тіло, всі точки поверхні якої рівновіддалені від центру. Концепція кулястої форми тіл у Всесвіті і самого Всесвіту увійшла в основу всіх наступних конструкцій Всесвіту.

· У небесах реалізується тільки досконалий рух: досконалий рух - це вічне, рівномірне кругове рух.

4. Музика сфер: основу небесних явищ лежать математичні закономірності. Існування восьми небесних сфер і такої самої кількості тонів музичної гами підтверджували це. Кожна сфера співає свою ноту і вісім нот зливаються в гармонію – музику неба.

Усі принципи підпорядковані головної концепції стародавніх греків: світом править гармонія. Прикладом небесної гармонії є Платонові тіла. Існує всього п'ять правильних опуклих багатогранників різної форми. Усі межі багатогранників – однакові правильні багатокутники, всі багатогранні кути рівні. За допомогою трикутників Платон будує чотири правильні багатогранники, асоціюючи їх із чотирма земними елементами (землею, водою, повітрям та вогнем). І лише останній із п'яти існуючих правильних багатогранників – додекаедр, усіма дванадцятьма гранями якого є правильні п'ятикутники, претендує на символічне зображення небесного світу.

Рис. Платонівські багатогранники

Честь відкриття додекаедра (чи, як належало, самого Всесвіту, цієї квінтесенції чотирьох стихій, символізованих, відповідно, тетраедром, октаедром, ікосаедром і кубом) належить Гіппасу, який згодом загинув при аварії корабля. У цій фігурі відбито безліч відносин золотого перерізу, тому йому відводилася головна роль у небесному світі.

Будова геоцентричної системи світу

Арістотелівська модель Всесвіту мала чітку будову. Вона нагадувала цибулину.

1. У Всесвіті є центр. Це нерухома Земля.

“Нерухомість Землі в центрі Світу я просто постулював, щоб довести реальність добового обертання всього небосхилу. За кінематичним принципом відносності руху, якщо Земля нерухома, то небо рухається. Оскільки кулястість Всесвіту була "видна" простим оком (форма небосхилу, круговий добовий рух небесних світил), у такому обмеженому Всесвіті обов'язково повинен існувати центр як точка, рівновіддалена від периферії. Центральне становище Землі випливало із загальних властивостей Всесвіту: найважчий елемент – “земля”, переважно складовий земну кулю, може бути завжди у центрі Мира”-Арістотель

· Навколо Землі звертаються прозорі тверді сфери з прикріпленими до них небесними тілами (планети) у наступній послідовності: Місяць, Сонце, Венера, Меркурій, Марс, Юпітер, Сатурн.

· Первинною причиною руху є обертання сфери нерухомих зірок. Рух першої сфери передається іншим сферам – дедалі нижче й до Землі. Вся модель містила загалом 55 сфер, ніби вкладених один в одного і передає рух один одному.

· "Подмісячний" світ, тобто область між орбітою Місяця і центром Землі, є область безладних нерівномірних рухів. Круговий рух їй не властивий і є для неї щось насильницьке. Усі тіла у цій галузі складаються з чотирьох нижчих елементів: землі, води, повітря та вогню. Земля як найважчий елемент займає центральне місце, над нею послідовно розташовуються оболонки води, повітря та вогню.

· "Надмісячний" світ, тобто область між орбітою Місяця і крайньою сферою нерухомих зірок, є область вічно рівномірних рухів, а самі зірки складаються з п'ятого - найдосконалішого елемента - ефіру.

· За останньою сферою світу перебуває лише бог. Жодного іншого буття, позамежного світу, не може бути.

· Тілам, яким властиві певні рухи. Це рух до центру світу, до його периферії і круговий рух. Але всі ці види руху можливі лише у сфері. Оскільки за межами сфери немає нічого, то за нею не може існувати і порожнеча. Світ обіймає у собі як усе місце, а й увесь час. Саме собою час – міра руху. Оскільки рух не поширюється область, позамежну світу, те поширюється нею і час.

Птолеміївська система світу

Спробу розв'язання труднощів у моделі Аристотеля було зроблено видатним олександрійським ученим Клавдієм Птолемеєм. Клавдій Птолемей (90–168 р.р. н. е.) – видатний греко-єгипетський астроном, астролог, математик, географ та оптик, ймовірно, родом із Птолеміади у Середньому Єгипті. У своїй роботі "Велика побудова", відома під своїм арабським ім'ям "Альмагест", Птолемей спирався на відкриття своїх попередників, зокрема Аристарха Самоського та Гіппарха. Спираючись на глибоку традицію грецької геометрії, Птолемей перетворив космологію Аристотеля на математичну модель Всесвіту. Для кожної планети він розробив свою теорію, що складається із різноманітних геометричних прийомів. Було припущено, що планети одночасно беруть участь у двох незалежних, але “досконалих” рухах. Спостережуване "недосконалий" рух є результат складання досконалих рухів (Евдокс Кнідський 406 до н. Е..). Ідея розкладання руху планет на дві складові започаткувала успішне вирішення вищезгаданих проблем. Для узгодження геоцентричної моделі зі спостереженнями Птолемей перебудував геометричну модель Всесвіту Аристотеля, використовуючи комбінацію.

· Деферентів (лат. deferentis- несучий),

· Ексцентрів (зміщений центр)

· та епіциклів (лат. epi kyklos- На колі).

Деферент – головне несе коло кожної планети. По деференту поступово рухається не сама планета, а центр Sдругого кола меншого діаметра – епіциклу. Сама планета поступово рухається епіциклом. Центри епіциклів нижніх планет лежали на прямій, що сполучає Землю та Сонце. Для верхніх планет також вводилося обмеження: відрізок, що з'єднує верхню планету з центром її епіциклу паралельний прямий, що з'єднує Землю із Сонцем.

Висновок

Астрономія в середні віки. «Альмагест» Птолемея, у якому було підсумовано астрономічні знання на той час, залишався протягом багатьох століть фундаментом геоцентричної системи світу. Виникнення християнства з його догматизмом, навали варварів призвели до занепаду природознавства і, зокрема, у середні віки.

Протягом цілого тисячоліття в Європі було мало додано, але багато забуто з того, що було відомо про будову Всесвіту завдяки працям вчених античного світу. Святе писання стало каноном, з якого черпалися відповіді на всі питання. Лише араби і народи, що стикалися з ними, зробили спробу якщо не реформувати Астрономія в середні віки. «Альмагест» Птолемея, у якому було підсумовано астрономічні знання на той час, залишався протягом багатьох століть фундаментом геоцентричної системи світу. Виникнення християнства з його догматизмом, навали варварів призвели до занепаду природознавства і, зокрема, А. у середні віки. Протягом цілого тисячоліття в Європі було мало додано, але багато забуто з того, що було відомо про будову Всесвіту завдяки працям вчених античного світу. Священне писання стало каноном, з якого черпалися відповіді на всі питання, в тому числі і в галузі Астрономії.

Лише араби й народи, що стикалися з ними, зробили спробу якщо не реформувати Астрономію, то принаймні уточнити новими спостереженнями старі теорії. Багдадський халіф аль-Мамун розпорядився в 827 перекласти твір Птолемея з грецької на арабську мову. Арабський вчений аль-Баттаї наприкінці 9 - початку 10 ст. зробив численні спостереження, уточнивши значення річної прецесії, нахилу екліптики до екватора, ексцентриситету та довготи перигею орбіти Сонця. У тому ж 10 ст. арабський астроном Абу-ль-Вефа відкрив одну з нерівностей (неправильностей) у русі Місяця. Великі заслуги у розвитку Астрономії належать Абу Рейхану Вируни (Хорезм, кінець 10 – 11 ст.), автору різноманітних астрономічних досліджень. Астрономія процвітала в арабських народів і в Порівн. Азії до 15 в. Багато найбільших вчених поряд з іншими науками займалися уточненням астрономічних постійних геоцентричних теорій. Особливо відомі астрономічні таблиці, складені в 1252 єврейськими і мавританськими вченими за розпорядженням Кастильського правителя Альфонса Х і тому називалися альфонсовими. Спостережна Астрономія набула розвитку в Азербайджані, де Насіреддін Туей спорудив велику обсерваторію в Маразі. За розмірами, кількістю та якістю інструментів визначне місце зайняла обсерваторія Улугбека в Самарканді, де в 1420–37 було складено новий великий каталог зірок. Араби зберегли від забуття класичну Астрономію греків, оновили планетні таблиці, розвинули теорію, але, слідуючи Птолемею, не внесли до А. корінних реформ. У цю епоху астрономічні спостереження проводилися також у Китаї та Індії. У 12–13 ст. деяке пожвавлення природознавства стало спостерігатися й у Європі. Поступово, не без впливу арабів, найбільш освічені люди знайомилися з наукою та філософією древніх греків, твори яких перекладали (часто з арабської) латинською мовою. Вчення Аристотеля було визнано згодним із церковною догмою: геоцентрична система світу не суперечила священному писанню. У Італії, та був та інших країнах Зап. Європи засновувалися університети, які, хоч і перебували під сильним впливом церковної схоластики, все ж таки сприяли розвитку природознавства.

Список літератури

1. Історія: Підручник / За заг. ред. проф. О.Д. Кузнєцової та проф. І.М. Шапкіна. Москва, 2000.

2. Вощанова Г.П., Годзін Г.С. Історія: Навч. допомога. Москва, 1998.

3. Росія та світ: Навчальна книга з історії. У 2-х частинах. Частина ІІ. / За загальною редакцією проф. А.А. Данилова. Москва, 1994.

4. Лойберг М.Я. Історія: Навчальний посібник. 2001.

Астрономія у давнину

Важко сказати, коли саме зародилася астрономія: до нас майже не дійшли відомості, що стосуються доісторичних часів. У ту віддалену епоху, коли люди були зовсім безсилі перед природою, виникла віра у могутні надприродні сили, які ніби створили світ і керують ним. Протягом багатьох століть обожнювалися планети. Про це ми дізнаємось із міфів усіх народів світу.

Перші уявлення про світобудову були дуже наївними, вони тісно перепліталися з релігійними віруваннями, основою яких було покладено поділ світу на частини – земну і небесну. Якщо зараз кожен школяр знає, що сама є небесним тілом, то раніше “земне” протиставлялося “небесному”. Думали, що є “твердь небесна”, до якої прикріплені зірки, а Землю брали за нерухомий центр світобудови.

Геоцентричні системи світу

Уявлення про центральне становище Землі у Всесвіті згодом було покладено вченими Стародавньої Греції в основу геоцентричних систем світу. Так, найбільший грецький філософ і вчений – енциклопедист Аристотель (384 – 322 рр. до н.е.), який уже знав (зі спостережень місячних затемнень) про те, що Земля має кулясту форму, вважав, що планета нерухома. Він зазначав, що якби Земля рухалася, цей рух можна було б виявити за становищем зірок на небі – вони б змінювалися. Насправді такі уявні (або паралактичні) усунення зірок відбуваються, але через величезну віддаленість зірок ці усунення мізерно малі і були вперше виявлені лише в XIX ст.

Досягнення античної астрономії у ІІ. н. е. узагальнив олександрійський астроном Клавдій Птолемей. Він розробив геоцентричну систему світу, за якою навколо нерухомої Землі рухаються Місяць, Сонце, і “сфера нерухомих зірок”. Протягом багатьох століть церква підтримувала геоцентричну систему світу, в якій, як і в самому церковному вченні, Землі відводилося положення центру Всесвіту.

Незважаючи на те, що система світу Птолемея ґрунтувалася на абсолютно помилкових уявленнях про будову Всесвіту, вона все ж таки пояснювала багато особливостей видимого руху небесних світил, і зокрема петлеподібний рух планет. Цього Птолемей досяг, розглядаючи рух кожної планети як комбінацію кількох рівномірних рухів. Наприклад, вважалося, що планета не просто рухається навколо Землі, а рухається біля точки, яка сама обертається навколо Землі. Таблиці, складені Птолемеєм, дозволяли визначити наперед положення планет на небі. Але з часом астрономи виявили розбіжність спостережуваних положень планет з обчисленими. Протягом століть думали, що система світу Птолемея просто недостатньо досконала і, намагаючись удосконалити її, вводили для кожної планети нові та нові комбінації кругових рухів.

Геліоцентрична система світу

Свою систему світу великий польський астроном Микола Коперник (1473 – 1543) виклав у книзі “Про обертання небесних сфер”, що вийшла на рік його смерті. Згідно з його вченням, у центрі світу знаходиться не Земля, а Сонце. Навколо Землі рухається лише Місяць. Сама ж Земля є третьою за віддаленістю від Сонця планетою і близька до Землі планета– Венера. Земля обертається навколо Сонця та обертається навколо своєї осі. За орбітою Землі розташовані орбіти Марса, Юпітера та Сатурна. На дуже значній відстані від Сонця Коперник помістив “сферу нерухомих зірок”.

Система світу, запропонована Коперником, називається геліоцентричною. Він просто і природно пояснив петлеподібний рух планет тим, що ми спостерігаємо обертаються навколо Сонця планети не з рухомої Землі, а з Землі, що теж рухається навколо Сонця. Коперник вперше у астрономії як дав правильну схему будови Сонячної системи, а й визначив відносні відстані (в одиницях відстані Землі від Сонця) планет від Сонця і обчислив період їх звернення навколо нього.

Вчення Коперника завдало нищівного удару геоцентричної системи світу. Воно далеко вийшло за межі астрономічної науки, ставши потужним поштовхом для розвитку всього природознавства.

Становлення геліоцентричного світогляду

Вчення Коперника було визнано не відразу. За вироком інквізиції 1600 р. було спалено у Римі видатний італійський філософ, послідовник Коперника Джордано Бруно (1548 - 1600). Бруно, розвиваючи вчення Коперника, стверджував, що у Всесвіті немає і не може бути центру, що Сонце– це лише центр Сонячна система. А Земля - планета сонячної системи. Він також висловлював геніальну здогад про те, що зірки - такі ж сонця, як наше, причому навколо незліченних зірок рухаються планети, на багатьох з яких існує розумне життя. Ні тортури, ні багаття інквізиції не зламали волю Джордано Бруно, не змусили його зректися нового вчення.

У 1609 р. Галілео Галілей (1564 - 1642) вперше направив на небо телескоп і зробив відкриття, що наочно підтверджують вчення Коперника. На Місяці він побачив гори. Отже, поверхня Місяця певною мірою подібна до земної і немає принципової різниці між “земним” і “небесним”. Галілей відкрив чотири супутники Юпітера. Їхній рух навколо Юпітера спростовував помилкове уявлення про те, що тільки Земля може бути центром руху небесних тіл. Галілей виявив, що Венера – кулясте тіло, яке світить відбитим сонячним світлом. Вивчаючи особливості зміни виду Венери, Галілей зробив правильний висновок у тому, що вона рухається навколо Землі, а навколо Сонця. На Сонці, що втілювало "небесну чистоту", Галілей відкрив плями і, спостерігаючи за ними, встановив, що Сонце обертається навколо осі. Отже, різним небесним тілам, наприклад Сонцю, властиво осьове обертання. Нарешті, він виявив, що Чумацький шлях - це безліч слабких зірок, не помітних неозброєним оком. Отже, Всесвіт значно грандіозніший, ніж думали раніше, і вкрай наївно було припускати, що він за добу здійснює повний оберт навколо маленької Землі.

Відкриття Галілея помножили кількість прихильників геліоцентричної системи світу і одночасно змусили церкву посилити переслідування коперниканців. У 1616 р. книга Коперника "Про обертання небесних сфер" була внесена до списку заборонених книг, а викладене в ній вчення оголошено таким, що суперечить Святому Письму. Галілею заборонили пропагувати вчення Коперника. Однак у 1632 р. йому таки вдалося опублікувати книгу “Діалог про дві найголовніші системи світу – птолемеевой і коперникової”, у якій він зумів переконливо показати істинність геліоцентричної системи, чим і спричинив гнів католицької церкви. У 1633 р. Галілей постав перед судом інквізиції. Похилого вченого змусили підписати "зречення" від своїх поглядів і до кінця життя тримали під наглядом інквізиції. Лише 1992 р. католицька церква остаточно виправдала Галілея.

Страта Бруно, офіційна заборона вчення Коперника, суд над Галілеєм не змогли зупинити поширення коперниканства. В Австрії Йоган Кеплер (1571 - 1630) розвинув вчення Коперника, відкривши закони руху планет. В Англії Ісаак Ньютон (1643 – 1727) опублікував свій знаменитий закон всесвітнього тяжіння. У Росії її вчення Коперника сміливо підтримував М.В. Ломоносов (1711 - 1765), який відкрив атмосферу на Венері, захищав ідею про множинність світів і в дотепних віршах висміював прихильників геоцентризму.

Інший не менш відомий вчений давнини, Демокріт - основоположник уявлень про атоми, який жив за 400 років до нашої ери, - вважав, що Сонце в багато разів більше Землі, що Місяць сам не світиться, а лише відбиває сонячне світло, а Чумацький Шлях складається з величезної кількості зірок. Узагальнити всі знання, що були накопичені до IV ст. до зв. е., зміг видатний філософ античного світу Арістотель (384-322 до н. е.).

Рис. 1. Геоцентрична система світу Аристотеля-Птолемея.

Його діяльність охоплювала всі природні науки - відомості про небо і Землю, про закономірності руху тіл, про тварин і рослин і т. д. Головною заслугою Аристотеля як вченого-енциклопедиста було створення єдиної системи наукових знань. Протягом майже двох тисячоліть його думка з багатьох питань не піддавалася сумніву. Згідно з Аристотелем, все тяжке прагне до центру Всесвіту, де накопичується і утворює кулясту масу - Землю. Планети розміщені на особливих сферах, що обертаються навколо Землі. Така система світу отримала назву геоцентричної (від грецької назви Землі – Гея). Аристотель невипадково запропонував вважати Землю нерухомим центром світу. Якби Земля переміщалася, то, на справедливу думку Аристотеля, була б помітна регулярна зміна взаємного розташування зірок на небесній сфері. Але нічого подібного ніхто з астрономів не спостерігав. Лише на початку ХІХ ст. було нарешті виявлено і виміряно зміщення зірок (паралакс), що відбувається внаслідок руху Землі навколо Сонця. Багато узагальнення Аристотеля були засновані на таких висновках, які на той час не могли бути перевірені досвідом. Так він стверджував, що рух тіла не може відбуватися, якщо на нього не діє сила. Як ви знаєте з курсу фізики, ці уявлення були спростовані лише XVII в. за часів Галілея та Ньютона.

Геліоцентрична модель Всесвіту

Серед вчених давнини виділяється сміливістю своїх здогадів Аристарх Самоський, який жив у ІІІ ст. до зв. е. Він першим визначив відстань до Місяця, обчислив розміри Сонця, яке, за його даними, виявилося в 300 разів більше Землі за обсягом. Ймовірно, ці дані стали однією з підстав для висновку, що Земля разом з іншими планетами рухається навколо цього найбільшого тіла. Нині Аристарха Самоського почали називати «Коперником античного світу». Цей учений вніс нове вчення про зірок. Він вважав, що вони стоять від Землі набагато далі, ніж Сонце. Для тієї епохи це відкриття було дуже важливим: із затишного домашнього світу Всесвіт перетворювалася на неосяжний гігантський світ. У цьому світі Земля з її горами та рівнинами, з лісами та полями, з морями та океанами ставала крихітною порошинкою, загубленою у грандіозному порожньому просторі. На жаль, праці цього чудового вченого до нас практично не дійшли, і понад півтори тисячі років людство було впевнене, що Земля – це нерухомий центр світу. Неабиякою мірою цьому сприяв математичний опис видимого руху світил, який розробив для геоцентричної системи світу один із видатних математиків давнини – Клавдій Птолемей у II ст. н.е. Найбільш складним завданням виявилося пояснення петлеподібного руху планет.

Птолемей у своєму знаменитому творі «Математичний трактат з астрономії» (воно відомо як «Альмагест») стверджував, кожна планета поступово рухається по эпициклу- малому колу, центр якого рухається навколо Землі по деференту - великому колу. Тим самим йому вдалося пояснити особливий характер руху планет, яким вони відрізнялися від Сонця та Місяця. Система Птолемея давала суто кінематичне опис руху планет - іншого наука на той час запропонувати не могла. Ви вже переконалися, що використання моделі небесної сфери при описі руху Сонця, Місяця та зірок дозволяє вести багато корисних для практичних цілей розрахунків, хоча реально такої сфери не існує. Те саме справедливо і щодо епіциклів та деферентів, на основі яких можна з певним ступенем точності розраховувати становище планет.

Рис. 2.

Проте з часом вимоги до точності цих розрахунків постійно зростали, доводилося додавати все нові і нові епіцикли кожної планети. Все це ускладнювало систему Птолемея, роблячи її надмірно громіздкою та незручною для практичних розрахунків. Проте геоцентрична система залишалася непорушною ще близько 1000 років. Адже після розквіту античної культури в Європі настав тривалий період, протягом якого не було зроблено жодного суттєвого відкриття в астрономії та багатьох інших науках. Тільки в епоху Відродження починається піднесення у розвитку наук, у якому астрономія стає одним із лідерів. У 1543 р. була видана книга видатного польського вченого Миколи Коперника (1473-1543), в якій він обґрунтував нову – геліоцентричну – систему світу. Коперник показав, що добовий рух всіх світил можна пояснити обертанням Землі навколо осі, а петлеподібний рух планет - тим, що вони, включаючи Землю, обертаються навколо Сонця.

На малюнку показано рух Землі і Марса у період, коли, як здається, планета описує на небі петлю. Створення геліоцентричної системи ознаменувало новий етап у розвитку як астрономії, а й всього природознавства. Особливо важливу роль відіграла ідея Коперника про те, що за видимою картиною явищ, що відбуваються, яка здається нам істинною, треба шукати і знаходити недоступну для безпосереднього спостереження сутність цих явищ. Геліоцентрична система світу, обґрунтована, але не доведена Коперником, отримала своє підтвердження та розвиток у працях таких видатних учених, як Галілео Галілей та Йоганн Кеплер.

Галілей (1564-1642), одним із перших направив телескоп на небо, витлумачив зроблені при цьому відкриття як аргументи на користь теорії Коперника. Відкривши зміну фаз Венери, він дійшов висновку, що така їхня послідовність може спостерігатися лише у разі її звернення навколо Сонця.

Рис. 3.

Виявлені ним чотири супутники планети Юпітер також спростовували уявлення, що Земля є єдиним у світі центром, навколо якого може відбуватися обертання інших тіл. Галілей не тільки побачив гори на Місяці, але навіть виміряв їхню висоту. Поряд із кількома іншими вченими він також спостерігав плями на Сонці і помітив їхнє переміщення сонячним диском. На цій підставі він зробив висновок, що Сонце обертається і, отже, має такий рух, який Коперник приписував нашій планеті. Так було зроблено висновок у тому, що Сонце і Місяць мають певну подібність із Землею. Нарешті, спостерігаючи в Чумацькому Шляху і поза ним безліч слабких зірок, недоступних неозброєному оку, Галілей зробив висновок про те, що відстані до зірок різні і ніякої «сфери нерухомих зірок» не існує. Всі ці відкриття стали новим етапом у усвідомленні становища Землі у Всесвіті.

а > Геоцентрична модель Сонячної системи

Геоцентрична система світу: час виникнення, опис Сонячної системи, модель Птолемея, місце Землі, Сонця, Місяця, порівняння з моделлю Коперника.

Що таке геоцентрична модель Всесвіту?

Тисячоліттями люди дивилися на нічне небо і намагалися зрозуміти, що ж собою являє Всесвіт. І часом думки кардинально відрізнялися. Дуже давно маги та давні мудреці свято вірили, що світ – це плоска Земля (квадратна), навколо якої розташовані Сонце, Місяць та зірки. Пізніше вони помітили, що деякі зірки не рухаються і почали називати їх планетами.

Минає певний час і людство усвідомлює, що ми живемо на круглому об'єкті, тож почали підлаштовувати під це розуміння навколишні механізми. Поступово формувалася нова система поглядів, з якої постала геоцентрична модель світу. Хоча вона вже давно не використовується, але колись відповідала на основні питання про будову Всесвіту.

Звичайно, немає нічого дивного, що люди вважали, ніби наша планета Земля стоїть у центрі Всесвіту. Зрештою, було помітно, що Сонце та Місяць змінюють становище у небі. Так що з погляду земного спостерігачі це ми стоїмо на місці, а все навколо рухається. На нижньому малюнку порівнюються геоцентрична та геліоцентрична моделі Всесвіту, де акцент ставиться на місці небесних тіл у Сонячній системі та принципах їх руху.

Таким чином, враховувалися документи стародавніх вавилонян та єгиптян, які підживлювали теорію про те, що в центрі всього стоїть Земля. У це продовжували вірити й у 17-18 століттях. Але виникало багато невідповідностей, які й змусили шукати нову модель, оскільки попередня не могла їх пояснити.

Стародавня Греція та геоцентрична модель Сонячної системи

Ранні згадки про геоцентричну модель виникли у 6 столітті до н. е. Філософ Анаксимандр припустив, що Земля стоїть на місці, а Сонце та Місяць обертаються довкола. У той же час піфагорійці додають, що наша планета кругла, оскільки вони бачили затемнення. До 4 століття до н. ця думка поєднувалася з геоцентричного Всесвіту, що й допомогло побудувати космологічну систему.

Великий внесок у ідею геоцентричної моделі світу зробили Платон та Аристотель. Перший уважав, що планета не рухається. Від неї відходять сфери, у яких розташовуються рухливі Сонце, Місяць та інші планеты. Модель розширив Євдокс Кнідський, який покладався на математичне пояснення планетарного руху. Після цього втрутився Арістотель і додав, що об'єкти навколо рухаються по концентричних сферах.

Сфери рухалися різних швидкостях і являли собою неруйнівне речовина – ефір. Далі він додав опис чотирьох найважливіших елементів: земля, вода, вогонь, повітря, а також приплюсував «небесний ефір».

Аристотель писав, що земля – найважчий елемент, тому притягується до центру, інші формують навколо верстви. Наприкінці розташовувався ефір, у якому «плавали» небесні об'єкти. Ще одна важлива інновація – додавання двигуна. Філософ вважав, що існує якась сила чи навіть істота, яка наводить механізм у рух.

Звісно, усе це підтверджувалося певними теоріями. Наприклад, якби планета рухалася, тоді мало бути помітне суттєве зміщення зірок чи сузір'їв. Виходить, що вони нерухомі або розташовані набагато далі. Звичайно, вони віддали перевагу першому варіанту, оскільки це найпростіше пояснення.

Як ще один доказ служила яскравість Венери. Вони вважали, що вона завжди розташовувалася на одній і тій же дистанції від нас у будь-який часовий проміжок. Звичайно, пізніше з'ясувалося, що планета має фази. Але давні люди не мали телескопів.

Геоцентрична модель Сонячної системи Птолемея

Звичайно описана система мала недоліки, і автори це знали. Наприклад, яскравість Меркурія, Юпітера та Марса періодично змінювалася. Крім того, за ними помічався «ретроградний рух», коли вони сповільнювалися, опинялися позаду, а потім знову випереджали у русі.

Все це вносило ще більше розбіжностей, які довелося вирішити єгипетсько-грецькому астроному Птолемею. У другому столітті н. він пише "Альмагест". У ньому з'явилася геоцентрична модель Всесвіту від Птолемея, яка вважатиметься головною у наступні 1500 років. Він пішов за давніми традиціями і повторив, що Земля розташована в центрі, а навколо неї рухаються об'єкти.

Тут з'являється нова ідея існування двох сфер. Перша – деферент, що є коло, віддалений від нашої планети. Його використовували для врахування відмінностей у тривалості сезонів. Другий – епіцикл. Він перебував у першій сфері (коло у колі) і пояснював ретроградність руху планет.

Але це не розбивало всіх сумнівів. Особливо сильно турбувало те, що ретроградна петля планет (насамперед Марс) іноді була більшою чи меншою за очікувану. Щоб зняти й це питання, Птолемей створив еквант – геометричний інструмент біля центру планетної орбіти, який рухав її з рівномірною кутовою швидкістю.

Спостерігач у цій точці здається, що епіцикл завжди рухається з незмінною швидкістю. Система проіснувала в римській імперії, середньовічній Європі та ісламському світі, залишаючись незмінною тисячу років. Але цей механізм здавався неймовірно складним та громіздким.

Геоцентрична модель Сонячної системи у Середньовіччі

У середні віки ця тема знову стала актуальною, оскільки добре поєднувалася з християнським віруванням. За розвиток системи взявся Тома Аквінський, який намагається об'єднати віру та розум.

Почалося з того, що планету поділили на «небеса» і Землю. Земля розташовувалась у центрі творіння, а небеса – поза її межами. Все це підживлювало християнське вірування, що людина є головним творінням Бога. Крім того, став у нагоді «двигун» Аристотеля, місце якого зайняв Бог.

Звичайно, ніхто не ризикував заперечувати думку про те, що небеса обертаються навколо планети, бо це було єрессю і навіть каране. Ситуація залишалася такою до виходу книги «Про обертання небесних сфер» у 16 столітті. Її автор – Микола Коперник, який наважився доводити правоту геліоцентричної моделі Всесвіту. Звісно, за умов гонінь та переслідувань роботу довелося опублікувати посмертно.

Варто зазначити, що в мусульманському світі геоцентрична модель світу також існувала в середні віки. Але вже з 10 століття н. виникали астрономи, які кидали виклик роботі Птолемея. Серед них був Ас-Сіджізі (945-1020). Він вірив, що Земля здійснює оберти навколо своєї осі та навколо Сонця. Але він підходив із боку філософії, а не математики.

Проти геоцентричної моделі виступило і кілька астрономів з Андалузії у 11-12 століттях. Арзакель зовсім відмовився від грецьких теорій про рівномірний круговий рух і сказав, що Меркурій подорожує еліпсом.

У 12-му столітті підключився Альптрагіус. Він створив нову модель, яка не потребує еквант, епіцикл і ексцентриситет. Ця думка супроводжувалася публікацією Фахруддіна ар-Разі "Маталіба", в якій торкалася концептуальна фізика. У ній спростовувалась ідея центральності Землі. Натомість він припустив, що є наш світ, за яким існує ще тисячі світів.

Земне обертання у 13-15 століттях було популярною темою обговорення у Магарській обсерваторії (Східний Іран). Хоча все це розвивалося на рівні філософії і не стосувалося геліоцентризму, але багато доказів нагадували ті, що пізніше озвучить Коперник.

Геліоцентрична модель та геоцентрична модель Сонячної системи

Микола Коперник розпочинає розробку своєї моделі у 16 столітті. Саме в ній містяться всі його думки та наукові праці. Вона створювалася не з нуля, а використовувала напрацювання опозиціонерів геоцентристів.

В 1514 Коперник випускає невеликий трактат «Маленький коментар», який роздає своїм друзям. У рукописі було лише 40 сторінок, які ємно описують геліоцентричну гіпотезу. Вся вона трималася на 7 основних принципах:

Центр Землі – центр місячної сфери (Місяць обертається навколо Землі).
Усі сфери здійснюють оберти навколо Сонця, що розташоване неподалік вселенського центру.
Дистанція між Землею та Сонцем становить незначну частину відстані від Сонця до інших зірок, тому ми не бачимо паралаксу.
Зірки позбавлені руху. Нам здається, що вони переміщаються, тому що Земля здійснює оберт навколо осі.
Земля обертається навколо Сонця, через що здається, що Сонце мігрує.
У Землі спостерігається більше одного руху.
Земля рухається орбітою навколо Сонця, через що здається, що планети навколо йдуть у неправильному напрямку.

Це був лише початок розвитку геліоцентричної моделі Сонячної системи. Автор продовжував накопичувати відомості і в 1532 закінчив роботу над «Про обертання небесних сфер». Тут фігурують самі аргументи, але вже підкріплені математичними обчисленнями.

Системи світу - це уявлення про розташування у просторі та русі Землі, Сонця, Місяця, планет, зірок та інших небесних тіл.

Вже в давнину склалися перші уявлення про місце Землі у Всесвіті.

Ці системи світу були вкрай наївними: плоска Земля, під якою знаходиться підземний світ, а над нею височіє небесне склепіння. У міру накопичення спостережних даних про видимі рухи небесних світил, розвитку науки, зокрема геометрії та механіки, ці погляди змінювалися. Величезним кроком уперед у розвитку астрономічних знань стало уявлення про зоряне небо як про повну сферу та припущення про кулястість Землі. Давньогрецькі вчені та філософи робили серйозні спроби розробити стрункі, в основному геоцентричні системи світу з кулястою Землею в центрі кінцевого Всесвіту, який ніби замикала сфера нерухомих зірок.

Ці системи виходили з припущення, що весь Всесвіт створений для Землі, Землі повинен служити весь світ і всі небесні світила.

У найбільш чіткій формі геоцентрична система світу була розроблена великим вченим давнини Арістотелем (IV ст. до н. е.). Його уявлення розвинув та завершив олександрійський астроном К. Птолемей (II ст. н. е.). Свою систему світу Птолемей виклав у книзі "Альмагест".

Відповідно до системи світу Птолемея, у центрі Всесвіту розташована Земля, оточена більш ніж 50 прозорими кришталевими сферами. Вони мають спільний центр і управляють рухом Місяця, Меркурія, Венери, Сонця, Марса, Юпітера, Сатурна та зірок. Для управління рухом Сонця та Місяця виділялося дві (по одній на кожне світило) сфери з розташованими на них колами – деферентами, якими і рухалися Сонце та Місяць.

Але для планет зі своїми складними рухами цього було недостатньо. Тому Птолемей вважав, що деферентом рухається не сама планета, а центр іншого кола кілька менших розмірів - так званий епіцикл. По цьому епіциклу рухається центр наступного по порядку епіциклу і т. д. Планета ж звертається лише по останньому епіциклу. Зовнішня сфера нерухомих зірок здійснює повний оборот навколо осі протягом доби і надає руху інші сфери, забезпечуючи цим видиму картину руху небесних світил.

За допомогою епіциклів і деферентів вдавалося досить точно описати рух планет і передраховувати положення небесних тіл на майбутнє.

Геоцентрична система світу Аристотеля-Птолемея перебувала у згоді з релігійним віровченням про центральне місце Землі у Всесвіті, і тому церква багато століть перешкоджала розвитку правильних наукових поглядів на будову світу. У систему Птолемея вносилися невеликі зміни, але її основний принцип залишався незмінним.

Геоцентрична космологія.

Клавдій Птолемей (світанок діяльності 127-148 рр., Олександрія)

Головна праця Птолемея «Велика математична побудова астрономії в 13 книгах» (арабська назва «Альмагест») – енциклопедія астрономічних знань стародавніх.

Створено першу математичну теорію, що описує рух Сонця і Місяця, а також п'ять відомих тоді планет на видимому небосхилі.

У центрі Всесвіту знаходиться нерухома Земля. Ближче до Землі знаходиться Місяць, а потім йдуть Меркурій, Венера, Сонце, Марс, Юпітер і Сатурн – чим швидше рухається планета, тим ближче вона до Землі.

Аристотель - уявлення про рух.

Рух небесних та земних тіл різні.

Світила здійснюють рівномірний круговий рух (складається з кругових рухів), що не має ні початку, ні кінця і не потребує зовнішнього впливу.

Рух земних тіл має початок і кінець і ділиться на природне (тіла, що складаються з елементів землі-вниз, а що складаються з елементів повітря та вогню-вгору) та насильницьке.

Насильницький рух відбувається лише під впливом зовнішньої сили. Швидкість руху тіл пропорційна доданій силі.

Аристотель – континуальна концепція.

"Природа не терпить порожнечі".

Світила рухаються не власними силами, а прикріплені до матеріальних сфер.

Будь-який рух можливий лише в наповненому просторі (приклад - рух кулі в повітрі).

Існування порожнечі неможливе, оскільки в порожнечі будь-який рух миттєво починався б, і миттєво закінчувався б.