|
Сто великих научных открытий
Дмитрий Самин
Тайны вселенной
Геоцентрическая модель мира
Уже в древности
люди хотели получить ответы на такие важные вопросы, как «что такое наша
Земля?», «каковы ее размеры?», «каково ее место во Вселенной?» и т. д. Но
поиски ответов оказались долгими и трудными.
«Первые
ответы на вопрос «как устроен окружающий мир?» древние люди составляли на
основе своих непосредственных впечатлений, — пишет в своей книге А.И.Климишин,
— так, не ощущая никаких движений Земли, люди, естественно, предположили, что
она неподвижна. Наблюдая, как Солнце, Луна, весь небосвод вращаются вокруг
Земли, они восприняли это как непреложный факт. У них не было оснований
сомневаться в том, что Земля плоская. И, наконец, таким логичным казалось
предположение, что она расположена в центре мира...
В
Древнем Вавилоне сформировалось представление, будто Земля имеет вид
выпуклого круглого острова, плавающего в мировом океане. На земную
поверхность будто бы опирается небо — твердый каменный свод, к которому
прикреплены звезды и планеты и по которому совершает свою ежедневную прогулку
Солнце. Примечательно, что у древних шумеров слово «на» обозначало и «небо» и
«камень». Позже основные элементы этой вавилонской модели мира встречаются и
у древних евреев; ее, в частности, придерживались и авторы Библии. Например,
в книге Иова говорится, будто бы «Бог... распростер небеса твердые, как литое
зеркало» (Иов, 37, 18).» Вероятно, в Древней Греции впервые попытались научно
объяснить эти явления, разгадать истинную причину их появления. Так выдающийся
мыслитель Гераклит Эфесский (около 544—470 гг. до нашей эры) высказал
предположение о непрерывном развитии мира. Согласно Демокриту (около 460—370
гг. до нашей эры), Вселенная состоит из бесконечного множества миров,
образующихся вследствие столкновения атомов, причем одни миры рождаются,
другие находятся в состоянии расцвета, третьи разрушаются. Демокрит
предполагал, что Млечный Путь является скоплением большого числа звезд.
У
Пифагора встречается мысль о том, что Земля имеет форму шара и что она висит
в пространстве без какой бы то ни было поддержки. Аристотель (384—322 гг. до
нашей эры) в своем труде «О небе» уже приводит величину земной окружности, из
чего следует, что радиус Земли в современной мере равен примерно 10 000
километрам.
земли,
воды, воздуха и огня, тогда как небесные тела состоят из иной, неуничтожимой
формы материи — эфира. Ученый утверждал, что упомянутые четыре «стихии»
располагаются друг над другом в виде концентрических сфер. Каждый элемент,
сместившись со своего «естественного» места, стремится снова занять его.
Поэтому, мол, в природе и наблюдаются движения тяжелых элементов вниз (к
«центру Вселенной»), а легких — вверх, где они переходят в состояние покоя.
Аристотель и его последователи выступали против уже существовавших в то время
представлений о возможном вращении Земли вокруг своей оси и ее движении в
пространстве.
Они
выдвинули казавшиеся в то время неопровержимыми доказательства: если бы Земля
вращалась вокруг своей оси, то возникал бы встречный ветер, который сдувал бы
все с ее поверхности в сторону запада, а движение Земли неминуемо было бы
обнаружено по изменению на протяжении года углового расстояния между
произвольно взятой на небе парой звезд.
Сейчас
известно: земная атмосфера в равной мере принимает участие в суточном
вращении Земли, расстояния же до звезд оказались настолько велики, что у
Аристотеля не было никаких шансов определить подобное изменение.
Сохранилась
до наших дней работа Аристарха Самосского (около 320—230 гг. до нашей эры).
Ему удалось измерить угловое расстояние Луны от Солнца в первой четверти. Он
также сделал попытку определить размеры и расстояния до Луны и Солнца. По
Аристарху, расстояние от Земли до Луны — 19 радиусов Земли, а до Солнца еще в
19 раз больше. По-видимому, имея в виду большие по сравнению с Землей размеры
Солнца, Аристарх и высказал предположение, «что неподвижные звезды и Солнце
не меняют своего места в пространстве, что Земля движется по окружности
вокруг Солнца», как об этом сообщал позже и Архимед.
Во II
веке до нашей эры величайший античный астроном Гиппарх определил размеры Луны
с исключительной точностью. По Гиппарху, радиус Луны равен 0,27 земных
радиусов, что мало отличается от принятого ныне. Расстояние до Луны этот
выдающийся астроном определил в 59 радиусов Земли (истинное среднее значение
— 60,3). Однако расстояние до Солнца со времени Птолемея и вплоть до XVII
века принималось равным 1120, т. е. примерно в 20 раз меньше истинного.
Первые
попытки построить модель мира, в которой объяснялись бы прямые и попятные
движения планет, были сделаны Евдоксом Книдским (около 408—353 гг. до нашей
эры) и Аристотелем. Но шедевром античной астрономии стал труд выдающегося
александрийского ученого Клавдия Птолемея (II век нашей эры) «Альмагест», в
котором была построена новая теория планетных движений.
В то
время все остальные науки о природе были еще только в зачаточном состоянии.
Астрономы же, благодаря Птолемею, уже имели метод, позволявший с достаточной
для того времени точностью рассчитать положение планет на небе на любое число
лет вперед!
В
геоцентрической модели мира Птолемея одна планета движется с угловой
скоростью по малой окружности — эпициклу, центр которого, т.е другая «средняя
планета», обращается с угловой скоростью по деференту вокруг Земли Из-за
сложения обоих движений планета в пространстве описывает петлеобразную кривую
— гипоциклоиду, что в проекции на небесную сферу при вполне определенных
значениях угловых скоростей, а также величинах отношений радиуса эпицикла к
радиусу деферента для каждой из планет полностью объясняло ее движение на небе.
Эти значения Птолемей определил с большой точностью.
В связи
с особенностями движения планеты Меркурий и Венера были названы нижними.
Марс, Юпитер и Сатурн — верхними планетами. В системе мира Птолемея центры
эпициклов нижних планет всегда расположены на прямой, соединяющей Землю с
Солнцем, а каждая из верхних планет находится на эпицикле строго в том же
направлении, в котором относительно Земли находится Солнце, иначе говоря,
радиусы-векторы эпициклов Марса, Юпитера и Сатурна всегда параллельны между собой.
Видно также, что верхняя планета, занимая на небе положение, противоположное
Солнцу (противостояние планеты), находится в ближайшем к Земле положении — в
перигее (от греческого «пери» — вблизи) В момент же соединения планеты с
Солнцем, когда направления на оба светила совпадают, планета находится в
апогее — в наиболее удаленной от Земли точке (от греческого «апо» — вдали).
Как
замечает А.И. Климишин, «возникает вопрос: если система Птолемея ошибочна,
поскольку она основывалась на ложном представлении о неподвижной Земле как
центре мироздания, то почему расчеты, проведенные на ее основе, дают
правильные результаты? Ведь именно поэтому она использовалась астрономами
почти 1400 лет. Ответ на поставленный вопрос очевиден: это система
кинематическая. Птолемей не объяснял (да и не мог объяснить), почему движение
планеты именно такое, каким он его описывал. Но каждое движение относительно.
И, как это ни парадоксально звучит, Птолемей описал и смоделировал движение
каждой из планет совершенно правильно — так, как его действительно видит
наблюдатель с Земли. Эпицикл верхней планеты и есть отображение движения
Земли вокруг Солнца (в случае нижней планеты это ее деферент)».
Но
«...с помощью данных Птолемея было трудно согласовать между собой сведения о
положениях той или другой планеты, разделенных промежутком времени в
несколько сотен лет. Поэтому его система все больше усложнялась, в нее
вводили множество дополнительных эпициклов, что сделало ее исключительно
громоздкой. Явно противоречила наблюдениям построенная Птолемеем теория
движения Луны. В итоге перегруженная эпициклами модель Птолемея рухнула.
Произошла революция во взглядах на мир и место Земли во Вселенной...»
|
