Геоцентрична модель всесвіту, геліоцентрична модель всесвіту - космологічні моделі

Геоцентрична модель Всесвіту

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

Мал. 1. Геоцентрична система світу Аристотеля-Птолемея.

Його діяльність охоплювала всі природні науки - відомості про небо і Землі, про закономірності руху тіл, про тварин і рослини і т. Д. Головною заслугою Аристотеля як вченого-енциклопедиста було створення єдиної системи наукових знань. Протягом майже двох тисячоліть його думку з багатьох питань не піддавалося сумніву. Відповідно до Аристотеля, все важке прагне до центру Всесвіту, де скупчується і утворює кулясту масу - Землю. Планети розміщені на особливих сферах, які обертаються навколо Землі. Така система світу отримала назву геоцентричної (від грецького назви Землі - Гея). Аристотель не випадково запропонував вважати Землю нерухомим центром світу. Якби Земля переміщалася, то, по справедливому думку Аристотеля, було б помітно регулярне зміна взаємного розташування зірок на небесній сфері. Але нічого подібного ніхто з астрономів не спостерігав. Тільки на початку XIX 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 в 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 в XVII в. за часів Галілея і Ньютона [6].

Геліоцентрична модель Всесвіту

Серед вчених давнини виділяється сміливістю своїх здогадок Аристарх Самоський, жив в III в. до н. е. Він першим визначив відстань до Місяця, обчислив розміри Сонця, яке, за його даними, виявилося в 300 з гаком разів більше Землі за обсягом. Ймовірно, ці дані стали однією з підстав для висновку про те, що Земля разом з іншими планетами рухається навколо цього найбільшого тіла. В наші дні Аристарха Самоський стали називати «Коперником античного світу». Цей вчений вніс нове в вчення про зірок. Він вважав, що вони відстоять від Землі незмірно далі, ніж Сонце. Для тієї епохи це відкриття було дуже важливим: із затишного домашнього маленького світу Всесвіт перетворювалася в неосяжний гігантський світ. У цьому світі Земля з її горами і рівнинами, з лісами і полями, з морями і океанами ставала крихітної порошиною, загубленої в 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 сприяло математичний опис видимого руху світил, яке розробив для геоцентричної системи світу один з найвидатніших математиків давнину - Клавдій Птолемей у II ст. н.е. Найбільш складним завданням виявилося пояснення петлеподібного руху планет [2].

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

Однак з плином часу вимоги до точності цих розрахунків постійно зростали, доводилося додавати все нові і нові епіцикли для кожної планети. Все це ускладнювало систему Птолемея, роблячи її надмірно громіздкою і 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 і багатьох інших науках. Тільки в епоху Відродження починається підйом в розвитку наук, в якому астрономія стає одним з лідерів. У 1543 році була видана книга видатного польського вченого Миколи Коперника (1473-1543), в якій він обгрунтував нову - геліоцентричну - систему світу. Коперник показав, що добове рух усіх світил можна пояснити обертанням Землі навколо осі, а петлеобразное рух планет - тим, що всі вони, включаючи Землю, обертаються навколо Сонця [3].

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

Галілей (1564-1642), одним з перших направив телескоп на небо, витлумачив зроблені при цьому відкриття як аргументи на користь теорії Коперника. Відкривши зміну фаз Венери, він прийшов до висновку, що така їх послідовність може спостерігатися тільки в разі її обертання навколо Сонця [7].

Виявлені ним чотири супутники планети Юпітер також спростовували уявлення про те, що Земля є єдиним в світі центром, навколо якого може відбуватися обертання інших тіл. Галілей не тільки побачив гори на Місяці, але навіть виміряв їх висоту. Поряд з кількома іншими вченими він також спостерігав плями на Сонці і помітив їх переміщення по сонячному диску. На цій підставі він зробив висновок, що Сонце обертається і, отже, має такий рух, який Коперник приписував нашій планеті. Так був зроблений висновок про те, що Сонце і Місяць мають певну схожість з Землею. Нарешті, спостерігаючи в Чумацькому Шляху і поза ним безліч слабких зірок, недоступних неозброєним оком, Галілей зробив висновок про те, що відстані до зірок різні і ніякої «сфери нерухомих зірок» не існує. Всі ці відкриття стали новим етапом в усвідомленні положення Землі у Всесвіті [4].