V več tisoč letih, ko ljudje gledajo v zvezde, se je naš koncept, kako izgleda vesolje, močno spremenil. Nekoč so magi in modreci sveta verjeli, da je vesolje sestavljeno iz ravne Zemlje (ali kvadratne, zigarute itd.), Obkrožene s Soncem, Luno in zvezdami. Sčasoma so se starodavni astronomi zavedali, da se nekatere zvezde ne premikajo kot ostale, in začeli razumeti, da so tudi to planeti.
Sčasoma smo tudi začeli razumeti, da je Zemlja res okrogla, in prišli do racionalnih razlag za obnašanje drugih nebesnih teles. Do klasične antike so znanstveniki oblikovali ideje o tem, kako je prišlo do gibanja planetov in kako se vse nebeške krogle ujemajo skupaj. To je povzročilo geocentrični model vesolja, zdaj nedelujoči model, ki je razlagal, kako so Sonce, Luna in nebeski svod krožili okoli našega planeta.
Zamisel, da je bila Zemlja središče vesolja, je vsekakor razumljiva. Starim ljudem, ko so gledali v nebo, se je zdelo očitno, da se Sonce, Luna in zvezde vrtijo okrog Zemlje enkrat na dan. Za zemeljskega opazovalca se je tla, na katerih so stali, zdela fiksna referenčna točka, ravna ravnina, s katere je mogoče opazovati krožeči kozmos.
In sčasoma se je po zaslugi stoletnega vodenja evidenc različnih civilizacij – od starodavnih babilonskih in egiptovskih astronomov do sodobnih sredozemskih – začel pojavljati formaliziran sistem, ki je Zemljo postavil v središče vseh stvari. To bi se nadaljevalo tudi v 17. in 18. stoletju, do takrat pa bi prirojene nedoslednosti modela vodile do tega, da bi ga opustili v korist heliocentrični način the.
Primerjava geocentričnega in heliocentričnega modela vesolja. Zasluge: history.ucsb.edu
Antična grčija:
Najstarejši zabeležen primer geocentričnega vesolja izvira iz približno 6. stoletja pred našim štetjem. V tem času je predsokratski filozof Anaksimander predlagal kozmološki sistem, kjer je bila valjasta Zemlja v središču vsega. Medtem so bili Sonce, Luna in planeti luknje v nevidnih kolesih, ki obkrožajo Zemljo, skozi katere so ljudje lahko videli skriti ogenj.
V tem istem stoletju so Pitagorejci začeli predlagati, da je Zemlja krožna, na podlagi opazovanja mrkov (in po vsej verjetnosti opazovanja zodiaka z različnih zemljepisnih širin). Do 4. stoletja pred našim štetjem se je ta ideja združila s konceptom geocentričnega vesolja, da bi ustvarila kozmološki sistem, na katerega se je strinjala večina Grkov.
V 4. stoletju pred našim štetjem sta Platon in Aristotel ustvarila dela o geocentričnem vesolju, ki bi si zagotovila mesto kot prevladujoča kozmološka teorija. Po Platonu je bila Zemlja krogla in stacionarno središče vesolja. Zvezde in planete so prenašali okoli Zemlje na kroglah ali krogih, razporejenih v vrstnem redu oddaljenosti od središča. To so bili Luna, Sonce, Venera, Merkur, Mars, Jupiter, Saturn, fiksne zvezde in nepremične zvezde.
Njegov sistem je razširil Evdoks iz Knida, Platonov sodobnik, ki je razvil manj mitsko, bolj matematično razlago gibanja planetov, ki temelji na Platonovi ideji o enakomerno krožno gibanje . Aristotel je razvil Evdoksov sistem, v središče je postavil sferično Zemljo, okoli nje pa vsa druga nebesna telesa, razporejena v koncentrične kristalne (tj. prozorne) krogle.
Ilustracija Anaksimandrovih modelov vesolja. Na levi, poleti podnevi; na desni, pozimi ponoči. Zasluge: iep.utm.edu/Dirk L. Couprie
Vse te krogle so se premikale z različnimi enakomernimi hitrostmi, da bi ustvarile vrtenje teles okoli Zemlje in so bile sestavljene iz nepokvarljive snovi, imenovane 'eter'. Nadalje je opisal svoj sistem tako, da je razložil naravne težnje zemeljskih elementov, ki so bili v skladu s sodobnim verovanjem zemlja, voda, ogenj, zrak; čeprav je Aristotel vključil peti element »nebeškega etra«.
Zemlja je bila najtežji element, zato se je premikala proti središču; medtem ko so voda, ogenj in zrak oblikovali plasti okoli njega. Onstran teh plasti so ležale trdne krogle etra, v katere so bila vgrajena nebesna telesa. Drug pomemben vidik njegovega modela je bila vključitev »Prime Mover«, neke vrste deistični koncept, po katerem vse gibanje v vesolju sproži bitje ali sila, ki je sama »nepremična«.
Podpora temu kozmološkemu principu je temeljila na številnih sprejetih teorijah. Prvič, če bi se Zemlja premaknila, so učenjaki verjeli, da bi prišlo do opazne spremembe v položajih nepremičnih zvezd in ozvezdij (aka. zvezdna paralaksa ). To bi lahko razložili z sklepanjem, da so bili bodisi negibni ali pa veliko dlje, kot je verjel. Seveda so se odločili verjeti prvemu, saj je bila to preprostejša razlaga.
Drugo opazovanje, ki je podpiralo geocentrično teorijo, je bila navidezna doslednost v Venerini svetilnosti, ki je bila razložena tako, da je bila v vsakem trenutku enaka oddaljenost od Zemlje. Čeprav je bilo to pozneje razloženo kot posledica Venerinih faz, ki so kompenzirale njeno povečanje navidezne velikosti, starodavni astronomi niso imeli sredstev, da bi videli, kako se to dogaja (tj. teleskopi).
Kozmološki model Aristotela s sferično Zemljo v središču , obkroženo z Luno, Soncem, planeti in »nepremičnimi zvezdami«. Zasluge: csep10.phys.utk.edu
Ptolemajev model:
To pa ne pomeni, da je bil evdoksovsko-artizotelov model brez dela pomanjkljivosti. Na primer, navidezna svetilnost Merkurja, Marsa in Jupitra se je sčasoma spreminjala. Poleg tega je bil prehod Marsa in Jupitra po nebu podvržen ' retrogradno gibanje “, pojav, pri katerem se zdi, da se upočasnjujejo, premikajo nazaj in nato skozi zodiak spet naprej.
Vse to je bilo v nasprotju z verovanjem v enakomerno krožno gibanje, kar bi pomenilo, da bi morale biti spremembe v navidezni svetilnosti ali spremembe v navideznem gibanju planeta po nebu. Reševanje teh vprašanj in standardiziranje številnih vidikov aristotelovskega sistema bi postalo delo egiptovsko-grškega astronoma Klavdija Ptolemaja (aka Ptolemej).
V svoji razpravi Almagest , ki je izšel v 2. stoletju našega štetja, je Ptolemej razkril svoj koncept geocentričnega vesolja, ki bo ostal sprejeto stališče naslednjih 1500 let. Opirajoč se na stoletja astronomskih tradicij, ki segajo od Babilona do sodobnega časa, je Ptolemej trdil, da je Zemlja v središču vesolja, planeti in Sonce se vrtijo okoli nje, vse zvezde pa so bile na skromni razdalji od središča.
Vsak planet v tem sistemu premika tudi sistem dveh krogel – a odklon in an epicikel . Deferent je krog, katerega središčna točka je odstranjena z Zemlje, kar je bilo uporabljeno za upoštevanje razlik v dolžinah letnih časov. Epicikel je vgrajen v deferentno kroglo in deluje kot nekakšno 'kolo v kolesu'. Namen epicikla je bil upoštevati retrogradno gibanje, kjer se zdi, da se planeti na nebu upočasnjujejo, premikajo nazaj in nato spet naprej.
Žal te razlage niso upoštevale vseh opaženih vedenj planetov. Najbolj opazno je, da je bila velikost retrogradne zanke planeta (zlasti Marsa) včasih manjša in večja od pričakovane. Da bi ublažil težavo, je Ptolemej razvil ekvant – geometrijsko orodje, ki se nahaja blizu središča orbite planeta, ki povzroči, da se premika z enakomerno kotno hitrostjo.
Za opazovalca, ki stoji na tej točki, se zdi, da se epicikel planeta vedno giblje z enakomerno hitrostjo, medtem ko se zdi, da se premika z neenakomerno hitrostjo z vseh drugih lokacij. Medtem ko je ta sistem ostal sprejet kozmološki model v rimskem, srednjeveškem V evropskem in islamskem svetu več kot tisoč let je bil po sodobnih standardih okoren.
Seveda mu je uspelo napovedati gibanje planetov z dokaj natančnostjo in je bil uporabljen za pripravo astroloških in astronomskih kart, dokler ga ni nadomestil heliocentrični model vesolja. Hkrati pa je vsak planet v modelu zahteval epicikel, ki se vrti na deferentu in kompenzira z ekvantom, ki sta bila za vsak planet tudi drugačna. Sčasoma bi se te zapletenosti začele izpodbijati.
Srednjeveški geocentrizem:
V srednjem veku je geocentrični model pridobil novo moč in ko se je sintetiziral s krščansko teologijo, je postal bistven kanon. Kot del splošnega trenda, po katerem se je klasično znanje ponovno odkrivalo v 13. stoletju in pozneje, je bilo sprejetje aristotelovsko-ptolemskega modela vesolja del zakonske zveze med zagovornikom vere in razuma s strani učenjakov, kot je sveti Tomaž Akvinski.
Strani iz Sacroboscovega 'Tractatus de Sphere' (1550), ki prikazujejo Ptolemajev sistem. Zasluge: Wikipedia Commons
Za začetek se je ločitev vesolja na »nebesa« in na Zemljo, pri čemer je Zemlja v središču stvarstva in nebesa onstran, skladala s krščanskim pogledom na človeštvo kot vrhunec Božjega stvarstva. Drugič, prvi gibalec Aristotelovega kozmosa je bil razložen kot bog krščanske teologije, najbolj zunanja sfera prvega gibalca pa je bila izenačena s krščanskimi nebesi.
Posledično izpodbijanje stališča, da se nebesa vrtijo okoli Zemlje, ni bila le znanstvena zadeva, ampak stvar herezije. Zato se je začela izpodbijati šele v 16. stoletju z objavo Nikolaj Kopernik ' Kopernik (O revolucijah nebeških sfer),ki ga je objavil šele posthumno, da bi se izognil polemikam. Tudi zato je bila podpora heliocentričnemu modelu vesolja tudi skrbno umirjena in njegovo sprejemanje postopoma.
Geocentrični pogled na vesolje je bil tudi sprejet kozmološki model v islamskem svetu v srednjem veku. Vendar pa je od 10. stoletja pred našim štetjem obstajalo več muslimanskih astronomov, ki so izpodbijali enega od več vidikov Ptolemejevega dela. Na primer, iranski astronom Abu Sa'id al-Sijzi (ok. 945 – ok. 1020) je nasprotoval ptolemajskemu modelu s trditvijo, da se Zemlja vrti okoli svoje osi, s čimer je pojasnil navidezni dnevni cikel in vrtenje zvezd glede na Zemljo. .
V začetku 11. stoletja je egipčansko-arabski astronom Alhazen napisal kritiko z naslovomDvomi o Ptolomeju(ok. 1028), v katerem je kritiziral številne vidike svojega modela. Približno v istem času je iranski filozof Abu Rayhan Biruni (973 – 1048) razpravljal o možnosti, da se Zemlja vrti okoli svoje osi in okoli Sonca – čeprav je to menil za filozofsko in ne matematično vprašanje.
Ilustracija iz al-Birunijevih astronomskih del, ki pojasnjuje različne faze lune in namiguje, da se Zemlja vrti okoli svoje osi. Zasluge: javna domena
V 11. in 12. stoletju je več andaluzijskih astronomov s središčem na almohadskem (mavrskem) ozemlju Španije izpodbijalo tudi geocentrični model vesolja. Na primer, astronom iz 11. stoletja Abu Ishaq Ibrahim al-Zarqali (alias. Arzachel) se je oddaljil od starogrške ideje o enotnih krožnih gibanjih s hipotezo, da se planet Merkur giblje po eliptični orbiti.
V 12. stoletju je Andaluzijski kolega Nur ad-Din al-Bitruji (aka. Alpetragius) predlagal planetarni model, ki je opustil mehanizme ekvanta, epicikla in ekscentričnega mehanizma. Temu je sledila objava njegove razprave, ki jo je izdal Fakhr al-Din al-Razi (1149–1209).Matalib, ki se je ukvarjal s konceptualno fiziko. V njem je zavrnil idejo o osrednjosti Zemlje v vesolju in namesto tega predlagal kozmologijo, v kateri obstaja 'tisoč tisoč svetov onkraj tega sveta ...'
In na observatoriju Maragha v vzhodnem Iranu, mošeji v Damasku in observatoriju Ulugh Beg (aka. Samarkand) v sodobnem Kazahstanu je o Zemljinem vrtenju razpravljalo več generacij astronomov med 13. in 15. stoletjem. Čeprav so bili večinoma filozofske narave in niso privedli do sprejetja heliocentrizma, so bili številni predloženi argumenti in dokazi podobni tistim, ki jih je pozneje uporabil Kopernik.
Heliocentrični model:
V 16. stoletju je Nikolaj Kopernik začel oblikovati svojo različico heliocentričnega modela, ki je predstavljal vrhunec dolgoletnih raziskav. Tako kot drugi pred njim je tudi Kopernik gradil na delu številnih klasičnih astronomov, ki niso podpirali geocentričnega pogleda, ter se poklonil šoli Maraha in več pomembnim filozofom iz islamskega sveta.
Ilustracija Kopernikanskega sistema Andreasa Cellariusa iz Harmonia Macrocosmica (1708). Zasluge: javna domena
Do leta 1514 je Kopernik svoje ideje povzel v kratki razpravi z naslovom Commentariolus (»Mali komentar«), ki ga je začel krožiti prijateljem. Ta štiridesetstranski rokopis je opisal njegove ideje o heliocentrični hipotezi, ki je temeljila na sedmih splošnih načelih. Ta načela so navajala, da:
- Vsa nebesna telesa se ne vrtijo okoli ene točke
- Središče Zemlje je središče lunine krogle - orbita lune okoli Zemlje
- Vse krogle se vrtijo okoli Sonca, ki je blizu središča vesolja
- Razdalja med Zemljo in Soncem je nepomemben del razdalje od Zemlje in Sonca do zvezd, zato paralakse pri zvezdah ne opazimo.
- Zvezde so nepremične – njihovo navidezno dnevno gibanje je posledica dnevne rotacije Zemlje
- Zemlja se giblje v krogli okoli Sonca, kar povzroča navidezno letno selitev Sonca. Zemlja ima več kot eno gibanje
- Zemljino orbitalno gibanje okoli Sonca povzroči navidezno obratno smer gibanja planetov
Nato je nadaljeval z zbiranjem podatkov za podrobnejše delo in do leta 1532 se je približal dokončanju rokopisa svojega magnum opusa – Kopernik (O revolucijah nebeških sfer).V njem je predstavil svojih sedem glavnih argumentov, vendar v bolj podrobni obliki in s podrobnimi izračuni, ki bi jih podprli.
Ko je Kopernik postavil orbite Merkurja in Venere med Zemljo in Sonce, je lahko upošteval spremembe v njihovem videzu. Skratka, ko so na nasprotni strani Sonca, glede na Zemljo, se zdijo manjši, a polni. Ko so na isti strani Sonca kot Zemlja, so videti večji in 'rogati' (v obliki polmeseca).
Pojasnilo je tudi retrogradno gibanje planetov, kot sta Mars in Jupiter, tako da je pokazalo, da zemeljski astronomi nimajo fiksnega referenčnega okvira, ampak gibljivega. To je dodatno pojasnilo, kako sta lahko Mars in Jupiter v določenih časih videti bistveno večja kot v drugih. V bistvu so bistveno bližje Zemlji, ko so v opoziciji, kot ko so v konjunkciji.
Vendar je zaradi bojazni, da bi objava njegovih teorij povzročila obsodbo s strani cerkve (in morda zaradi skrbi, da bi njegova teorija imela nekaj znanstvenih pomanjkljivosti), je svoje raziskave zadržal do enega leta pred smrtjo. Šele leta 1542, ko je bil blizu smrti, so njegovo razpravo poslali v Nürnberg, da bi jo objavili.
Zahvaljujoč izumu teleskopa, stalnim opazovanjem gibanja planetov in izpopolnjenim izračunom bi astronomi spoznali, da Zemlja ni nepremična. Kljub temu bi tisočletja geocentrični model vesolja ostal sprejet kozmološki sistem in je bil uporabljen za izračun položajev planeta, mrkov in drugih astronomskih pojavov.
Na koncu je geocentrični model vesolja podlegel isti usodi kot številni drugi sprejeti pojmi svojega časa. Podobno kot prava starost Zemlje, biološki izvor človeštva in astrologija, prepričanje, da je Zemlja središče vesolja, ni preživelo širitve učenja, ki se je zgodila do 17. stoletja.
Tukaj imamo na Universe Today veliko zanimivih člankov o geocentričnem modelu vesolja. Tukaj je Kakšna je razlika med geocentričnim in heliocentričnim vesoljem? , Kje je središče vesolja , in Zemlja kroži okoli sonca?
Astronomy Cast ima tudi epizodo na to temo z naslovom Epizoda 77: Kje je središče vesolja
Za več informacij obiščite stran NASA Earth Observatory na Planetarno gibanje , in stran projekta Polaris na Ptolemajev model .
