кто открыл что земля вращается вокруг солнца
Кто открыл, что Земля вращается вокруг Солнца
Первым, что Земля вращается вокруг Солнца был Аристарх Самосский — древнегреческий астроном, математик и философ III века до н. э..
Аристарх Самосский, древнегреческий астроном (от 310 до 230 до н.э.), был первым, который предположил, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот.
Он дал первую оценку расстояния до Луны и это было его тщательное наблюдение лунного затмения — указывая положение звезды на противоположной стороне неба, что позволило Гиппарху, 169 лет спустя вывести, что такое равноденствие. Используя не Солнце, а тень от нашей планеты на Луне, во время затмения Луны! Во время затмения, Солнце, Земля и Луна образуют прямую линию, и поэтому центр тени от нашей планеты в точке на небесной сфере находится точно напротив звезды.
Аристарх проводил оценку расстояния и размера звезды, но расчеты не дошли до наших дней. Однако можно догадаться, почему он считал, что звезда не планета и является центром, вокруг которого вращаются другие небесные тела. Его расчет предложил, что Солнце было гораздо больше, чем Земля — арбуз, по сравнению с персиком и представляется маловероятным, что большее тело крутится по орбите вокруг меньшего.
Ошибочная теория что Земля планеты водит
Предположение древнегреческого астронома, что Земля вращается вокруг Солнца было отвергнуто позже древнегреческим астроном Гиппархом.
Египетский астроном Птолемей, живущий во 2 веке н.э., выразил свое мнение и утверждал что все неподвижные звезды находятся на отдаленной сфере, которая вращается вокруг нашей планеты. Птолемей пытался собрать и записал все, что было известно в свое время о небе в «Большой трактат», теперь известный как «Альмагест».
Чтобы объяснить движение планет, Птолемей использовал теорию, которая началась с Гиппарха. Аристарх и Гиппарх правильно считали, что Луна вращается вокруг нашей планеты. Птолемей предположил, что солнце, планеты и далекие звезды, вращаются вокруг земли. Птолемей предположил, что Луна, Солнце и звезды, вращаются вокруг. Поскольку это не равномерное движение он предположил, что эти круги были сосредоточены на некотором расстоянии от центрального небесного тела – нашей планеты.
Ошибочная теория Птолемея о движении планет
В то время как звезда вращается вокруг Земли, Венера и Меркурий на своих собственных орбитах на одной прямой с периодом 1 год, Меркурий 88 сут, Венера 225 суток, Марс 687 суток, Сатурн 30 лет. Основным мотивом ранней модели движения планет была Астрология, гадание судьбы человека от позиции планет для ключевых моментах, например рождение.
Несмотря на ошибочность, мнение Птолемея о солнечной системе доминировало в европейской астрономии более чем 1000 лет. Одной из причин было то, что астрономия была почти остановлена в своем развитии во время упадка и падения Римской империи и в «темные века», которые последовали за этим. Продолжение исследований небесной сферы в арабском мире, под арабскими правителями было невозможно. Из всех достижений арабских астрономов, которые оказали наибольшее влияние было сохранение и перевод книг Птолемея с ошибочными представлениями.
Потребовалось почти 18 веков, прежде чем идеи Аристарха Самосского были возрождены Коперником.
Гелиоцентрический порядок солнечной системе был забыт и только в XVI веке возродился. Публично об этом заявил Коперник в книге «О вращениях небесных сфер», вышедшая в 15 веке нашей эры.
Как древние греки опередили Коперника
Но когда оказалось, что он ровно ничего не знает ни о теории Коперника, ни о строении солнечной системы, я просто опешил от изумления.
Артур Конан Дойл, «Этюд в багровых тонах»
Больше двух тысячелетий назад, в Древней Греции, астроном Аристарх Самосский пришёл к выводу, что Земля вращается вокруг Солнца. Постойте, постойте! Это же сделал Николай Коперник! И не два тысячелетия, а «всего» 500 лет назад. Это ведь он доказал, что все планеты вращаются вокруг Солнца. Или нет? Да, конечно, Коперник. Он установил это, опираясь на множество расчётов и наблюдений, на которые потратил 40 лет. Но первая гелиоцентрическая модель Солнечной системы была построена не им, а Аристархом, на 1800 лет раньше! Коперник знал о ней и строго подтвердил и обосновал эту модель.
Аристарху удалось невероятное — пользуясь элементарной геометрией, лишь наблюдая за небом, он придумал способ вычислить размеры Луны и Солнца и расстояния до них. И написал об этом книгу «О величинах и расстояниях Солнца и Луны». А разве так можно? Ведь Луна и Солнце очень далеко. Как узнать их размеры без современных приборов, без применения законов физики? Оказывается, можно, причём совсем простым рассуждением, доступным школьнику. Сейчас мы сами это проделаем. Найдём размеры Солнца и Луны, а потом вместе с Аристархом придём к выводу о том, что именно Земля должна вращаться вокруг Солнца, а не наоборот. Но Аристарху тогда никто не поверил. Почему? В этом мы тоже разберёмся. Но прежде чем измерять другие планеты и звёзды, надо измерить Землю.
Измеряем Землю
Кто первый высказал идею о шарообразности Земли, неизвестно. Возможно — Пифагор и его ученики, считавшие шар совершеннейшей из фигур. Полтора века спустя Аристотель приводит несколько доказательств шарообразности Земли. Главное из них: во время лунного затмения на поверхности Луны отчётливо видна тень от Земли, и эта тень круглая!
Эратосфен был крупнейшим учёным-энциклопедистом, занимался не только математикой, но и географией, картографией и астрономией. Он долгое время возглавлял Александрийскую библиотеку в Египте — главный научный центр того времени. Работая над составлением первого атласа Земли (конечно, не всей Земли, а известной к тому времени её части), он задумал провести точное измерение земного шара. Ведь чтобы составить карту, надо знать расстояния!
Идея была такова. К югу от Александрии, в городе Сиена (современный Асуан) один день в году, ровно в полдень, Солнце достигает зенита — высшей точки на небе. Исчезает тень от вертикального шеста, на несколько минут освещается дно колодца. Происходит это в день летнего солнцестояния, 22 июня — день наивысшего положения Солнца на небе. Эратосфен направляет своих помощников 2 в Сиену, и те устанавливают, что ровно в полдень (по солнечным часам) Солнце находится точно в зените. Одновременно (как написано в первоисточнике: «в тот же час») Эратосфен измеряет длину тени от вертикального шеста в Александрии. Получился треугольник, который на схематичном рисунке 2, а мы обозначили КАВ и перерисовали крупнее на рисунке 2, б. В Сиене солнечный луч перпендикулярен поверхности Земли, значит, если его продолжить, пройдёт через центр Земли. Параллельный ему луч в Александрии составляет угол с вертикалью, который мы обозначим буквой α. Такой же угол образуют радиусы Земли ZA и ZS, идущие из центра Земли в Александрию и Сиену. Семиклассники знают, почему — потому что накрест лежащие углы при параллельных прямых равны. А младшие пусть поверят нам на слово.
Теперь нарисуем круг радиусом 1 с центром на конце шеста — в точке K (рис. 2, в). Измерим длину дуги внутри угла α, обозначим её буквой d. На рисунке она выделена красным, а круговой сектор (то есть «долька» круга) — синим. Ему соответствует гигантский круговой сектор между радиусами Земли ZA и ZS, и он подобен синей «дольке», потому что имеет тот же угол α. Значит, дуга AS во столько раз больше дуги d, во сколько раз радиус Земли R = ZA больше радиуса маленького круга, равного 1. Итак, AS : d = R : 1. Длину d мы знаем (измерили). Как найти длину дуги AS? Это длина пути из Александрии в Сиену, около 800 км. Её Эратосфен аккуратно вычисляет, исходя из среднего времени движения верблюжьих караванов между двумя городами, а также используя данные бематистов — людей особой профессии, измерявших расстояния шагами. Поделив 800 км на длину дуги d, находим радиус Земли — примерно 6400 км. А длина окружности Земли равна 2πR = 40 000 км. Удивительно, что получилось столь круглое число! Разгадка проста: сама единица длины в 1 метр и была введена (во Франции в конце XVIII века), как одна сорокамиллионная часть окружности Земли (по определению!).
Эратосфен, конечно, использовал другую единицу измерения — стадий (около 200 м). Стадиев было несколько: египетский, греческий, вавилонский, и каким из них пользовался Эратосфен — неизвестно. Поэтому трудно судить наверняка о точности его измерения. Кроме того, неизбежная ошибка возникала в силу географического положения двух городов. Если города находятся на одном меридиане, то полдень в них наступает одновременно. Поэтому, сделав измерения во время наивысшего положения Солнца в каждом городе, мы получим правильный результат. Но на самом деле Александрия и Сиена — не на одном меридиане. Мы можем легко в этом убедиться, взглянув на карту, но у Эратосфена карты не было (ведь он как раз и составлял первую карту). Поэтому его метод (абсолютно верный!), скорее всего, дал неточный результат. Тем не менее, многие исследователи уверены, что точность измерения Эратосфена была высока и что он ошибался менее чем на 2%. Более точное значение было получено только через 2 тысячи лет, в середине XIX века. Над этим трудилась группа учёных во Франции и экспедиция В. Я. Струве в России. Даже в эпоху великих географических открытий, в XVI веке, люди не смогли достичь результата Эратосфена и пользовались неверным значением длины земной окружности. Ни Колумб, ни Магеллан не знали, каковы истинные размеры Земли и какие расстояния им придётся преодолевать. Они-то считали, что длина экватора гораздо меньше, чем на самом деле. Знали бы — может и не поплыли бы.
В чём причина высокой точности метода Эратосфена? До него измерения были локальными, на расстояниях, обозримых человеческим глазом, то есть не более 100 км. При этом неизбежны ошибки из-за рельефа местности, атмосферных явлений и т.д. Для большей точности нужно проводить измерения на очень больших расстояниях. Восьмисот километров между Александрией и Сиеной оказалось достаточно.
Опыт Эратосфена можно проделать и в наших широтах, где Солнце не бывает в зените. Правда, для этого нужны две точки обязательно на одном меридиане. Если же повторить опыт Эратосфена для Александрии и Сиены, сделав измерения в этих городах одновременно (сейчас это легко, можно послать SMS), мы получим верный ответ. И будет неважно, находятся ли города на одном меридиане (почему?).
Измеряем Луну и Солнце
Оказывается, измерить «подручными средствами» Луну и Солнце даже проще, чем Землю. Для этого не нужно уходить за 800 км, а можно всё сделать, не сходя с места. Мы повторим рассуждения Аристарха, попутно чуть поправив и упростив их.
Наши измерения будут состоять из трёх простых шагов. Сначала понаблюдаем за Луной.
Шаг 1. Во сколько раз Солнце дальше, чем Луна?
Почему иногда видна полная Луна, а иногда месяц? Потому что Луна светит отражённым солнечным светом. Если взять шар и посветить на него с одной стороны, то в любом положении освещённой окажется ровно половина шара. Так же и Солнце всегда освещает ровно половину поверхности Луны. Видимая форма Луны зависит от того, как повёрнута к нам эта освещённая половина. В новолуние, когда Луна вовсе не видна на небе, Солнце освещает её обратную сторону. Затем освещённая половина постепенно поворачивается в сторону Земли. Мы начинаем видеть тонкий серп, затем — месяц («растущая Луна»), далее — полукруг (эта фаза Луны называется «квадратурой»). Затем день ото дня (вернее, ночь от ночи) полукруг дорастает до полной Луны. Потом начинается обратный процесс: освещённая полусфера от нас отворачивается. Луна «стареет», постепенно превращаясь в месяц, повёрнутый к нам левой стороной, подобно букве «C», и, наконец, в ночь новолуния исчезает. Период от одного новолуния до другого длится примерно четыре недели. За это время Луна совершает полный оборот вокруг Земли. От новолуния до половины Луны проходит четверть периода, отсюда и название «квадратура».
Замечательная догадка Аристарха была в том, что, когда Луна в квадратуре, солнечные лучи, освещающие половину Луны, перпендикулярны прямой, соединяющей Луну с Землёй, то есть треугольник ZLS, соединяющий Землю, Луну и Солнце, — прямоугольный (рис. 3). Для простоты мы считаем, что наблюдатель находится в центре Земли. Это несильно повлияет на результат, так как расстояние от Земли до Луны и до Солнца значительно больше размеров Земли.
Рис. 3. Луна в квадратуре (схема)
Измерим угол β между лучами ZL и ZS во время квадратуры. Для этого надо одновременно видеть на небе Солнце и Луну: такое возможно, например, ранним утром. Затем нарисуем на большом листе другой прямоугольный треугольник с тем же углом β. Эти треугольники подобны. Измерив линейкой треугольник на листе, мы узнаем, что его гипотенуза в 400 раз больше катета. Значит, и в гигантском треугольнике ZLS гипотенуза ZS во столько же раз больше катета ZL. Таким образом, ZS = 400 ZL, значит Солнце в 400 раз дальше от Земли, чем Луна.
Аристарх получил отношение 20, а не 400, в первую очередь из-за того, что точно установить момент наступления квадратуры по внешнему виду Луны крайне трудно. И всё же наблюдение Аристарха впечатляет. Если бы, как тогда многие считали, Солнце и Луна были примерно на одном расстоянии от Земли, то в момент, когда Луна освещена наполовину, они находились бы недалеко друг от друга на небе, что совсем не так. Убедитесь в этом сами, посмотрев во время квадратуры днём на небо: положение Луны относительно Солнца позволит вам хоть немного лучше ощутить эти огромные масштабы.
Художник Мария Усеинова
1 Конечно, для этого надо обладать очень острым зрением и делать наблюдения в благоприятных условиях. Но в наше время, с помощью оптики с большим увеличением, это сделать легко. Видео «проседающего» на горизонте корабля есть в Интернете.
2 По легенде, одним из них был Архимед, друживший с Эратосфеном.
Коперник, Галилей и гелиоцентрическая система
На этом примере я хочу показать, почему реальная история интереснее пропаганды (хотя, казалось бы, что мешает пропагандистам сделать наоборот). Причем, я беру в качестве примера не фальсификацию, не фейк, а скорее ангажированное изложение событий. Итак, как нас учили в школе (дело было в 1980-е, но сильно сомневаюсь, что канва сюжета сильно изменилась).
Долгие века люди думали, что в центре мироздания находится Земля, а все небесные тела вращаются вокруг нее. Эту теорию активно продвигала в массы христианская церковь. Затем на свет появился великий ученый Николай Коперник, который доказал обратное – Земля вертится вокруг Солнца, как и остальные планеты. Наиболее просвещенные его современники восприняли эту идею на ура, но были подвергнуты гонениям со стороны Ватикана: Галилея посадили, Джордано Бруно вообще сожгли. И только спустя много лет церковь была вынуждена смириться с научной истиной и перестать преследовать сторонников Коперника.
Что и говорить история трагичная. Но если копнуть глубже, то получится еще интереснее, а в чем-то и поучительнее. Если же вам не интересно, то дальше можно не читать.
Итак, на дворе «страдающее Средневековье» и его геоцентрическая система мироздания. Точнее, не совсем его – эту систему придумали еще древние греки. Ее сторонниками были Аристотель, Плиний Старший и другие уважаемые люди. Затем ее развил не менее известный астроном Клавдий Птолемей. А если еще точнее, он скомпилировал представления об устройстве мироздания, которые сложились к тому времени (II век до нашей эры, между прочим) в античной цивилизации. И изложил результаты в книге «Альмагест». Что интересно, все они с точки зрения христианства были язычниками. Почему я обращаю на это внимание. А потому, что средневековые ученые и клерики воспринимали эту систему именно как базовую научную теорию (к тому же хорошо сочетавшуюся с постулатами Библии), а не один из догматов веры. Поэтому сторонники гелиоцентризма воспринимались как заблуждающиеся, но не еретики. С точки зрения и церкви, и законов – разница принципиальная.
Это важно и для понимания биографии Николая Коперника, который был не просто верным прихожанином Римской католической церкви. В юности поработал секретарем Вармийского епископа (это в Польше). Этот епископ был еще и дядей Коперника, взявшим мальчика на воспитание в десятилетнем возрасте. Успешно проучившись в нескольких университетах, он, по протекции дяди, сделал неплохую духовную карьеру в Вармийской епархии. А как человек разносторонних талантов, отметился и в других областях.
Например, успешно организовал оборону епископства от тевтонских рыцарей, во время польско-тевтонской войны 1519-1521 годов. Как врач, руководил борьбой с эпидемией чумы 1519 года на территории епархии. Ну и конечно, не бросал занятия наукой, из которых и родилась его знаменитая система.
Вот о ней – немного подробнее. Во-первых, даже геоцентрическая система была немного сложнее, чем многие представляют. Согласно ей, планеты не просто вращались по сферам вокруг Земли. Они, якобы, двигались по эпициклам (окружностям), а эта окружность в свою очередь перемещалась по большей окружности вокруг центра системы. Выглядело это как-то так.
И служило для того, чтобы объяснить сложную траекторию перемещения планет по небу. Но все равно, по мере наблюдений накапливались нестыковки. Что не удивительно, ведь система основывалась на неверном фундаменте.
Коперник решил эту систему доработать. Сферы он кстати сохранил (поскольку в то время про гравитацию никто не знал и другого способа объяснить движение небесных тел по круговым орбитам под рукой не было). Еще он сохранил эпициклы, по которым двигались планеты. Но в центре теперь было Солнце, а не Земля. Что получилось в итоге.
Во-первых, его система описания движения стала намного сложнее, потому что вместо одного эпицикла для каждой планеты он ввел два. Во-вторых, в предисловии к книге с изложением своей системы, он отметил, что описывает не мироустройство, а систему, позволяющую лучше предвосхищать положение светил на небе. Иначе говоря, математическую модель. Сейчас принято считать, что эта оговорка была сделана Коперником для того, чтобы избежать наездов со стороны церкви. Может и так. Но далеко не всего читатели умели читать «между строк». И в итоге они разделились на два лагеря. Одни согласились с Коперником, а другие стали критиковать его с позиций, что он предлагает более сложную модель, да еще и основанную на постулатах, противоречащих точке зрения тогдашней науки.
По сути, систему Коперника тогда критиковала не церковь, а его коллеги-ученые, и критиковали они его, говоря современным языком, как «лжеученого». Вообще, это характерно для истории науки – иногда то, что объявляют лженаукой, так ею и остается (пример – астрология), а иногда «лженаука» со временем становится признанной научной аксиомой (обычно это случается с новыми результатами, которые не вписываются в существующие теории). И это полезно всегда иметь в виду. Что настоящая наука, а что ложная – хорошо видно в ретроспективе, «задним умом», а находясь в эпицентре научных споров, легко поддаться соблазну и объявить «лженаукой» то, что спустя время заслуженно станет истиной из школьных учебников.
В случае с Коперником потребовалось не одно столетие, работы Кеплера и Ньютона, чтобы «усовершенствовать» его систему, приведя в вид, привычный нам.
А что же с церковью. И тут мы переходим к Галилео Галилею, «благодаря» которому, собственно, церковь и ополчилась на гелиоцентрическую систему. Но, как станет ясно, дело было вовсе не в мракобесии.
Казалось, что может пойти не так. А дальше Галилей решил совместить науку и политику. Он пишет книгу, пропагандирующую идеи гелиоцентризма, к которому тогда отношение было не как к ереси, а как к сомнительной научной теории. Это среди ученых, большинство европейцев, как и большинство священников о ней просто не слышало. И Галилей решает «понести правду в массы» своей книгой. Идея хорошая, но вот воплощение было неудачным. Он построил книгу в форме диалога трех лиц: один отстаивает геоцентрическую систему мира, другой – гелиоцентрическую, а третий – нейтральный наблюдатель, который выбирает между аргументами той или иной стороны. Третьего персонажа зовут Симпличо («простак» по-итальянски), и он все время себя и ведет как недалекий, наивный человек. А еще он получился очень похож на папу Урбана VII, в частности, считается, что некоторые фразы Симпличо взяты Галилеем из его переписки с папой.
Папа себя узнал и троллинг не оценил, тем более, что имелась и политическая подоплека в этой истории (папа тогда вел ожесточенную политическую борьбу и распространение книги, где его выставили простаком и неучем, он воспринял как предательство Галилея). И вот тогда был начат тот знаменитый процесс над Галилеем. Но поскольку судить его за насмешки над папой было не комильфо, «под удар» пошла гелиоцентрическая система. Вот с этого момента она и стала подвергаться активной критике со стороны церкви. Но еще надо посмотреть чей «вклад» в это больше – папы или самого Галилея. В любом случае, напрашивается второй вывод – когда ученые влезают в политику, порой страдает и наука. Причем, в целом.
А что там с Джордано Бруно, известного как Ноланец? За что он пострадал? Документы инквизиционного процесса над Джордано Бруно полностью доказывают: Бруно погиб не из-за науки, а потому, что отрицал основополагающие догматы христианства. Причем, делал это вовсе не с позиций атеизма.
Джордано Бруно был жрецом совсем не «храма науки»
В основе взглядов Бруно лежали пифагорейство и герметическая философия, которые, в частности, признавали наличие магии и других сверхъестественных сил. А вот систему Коперника Бруно рассматривал исключительно как математический инструмент для доказательства своих религиозно-философских построений.
В общем, в отличие от Коперника и Галилея, Ноланец был классическим еретиком. Вот цитата из письма одного из иезуитов-следователей: ««Он учил самым чудовищным и бессмысленным вещам, например, что миры бесчисленны, что душа переселяется из одного тела в другое и даже в другой мир, что одна душа может находиться в двух телах, что магия хорошая и дозволенная вещь, что Дух Святой не что иное, как душа мира, и что именно это и подразумевал Моисей, когда говорил, что ему подчиняются воды и мир вечен. Моисей совершал свои чудеса посредством магии и преуспевал в ней больше, чем остальные египтяне. От Адама и Евы он выводит родословную одних только евреев. Остальные люди происходят от тех двоих, кого Бог сотворил днем раньше. Христос — не Бог, был знаменитым магом… и за это по заслугам повешен, а не распят. Пророки и апостолы были негодными людьми, магами, и многие из них повешены…»
Причем, Ноланец был еретиком, проводящим магические ритуалы на практике и упорным. Перед сожжением от него семь лет пытались добиться отказа от своих взглядов. Пытались, заметим, не пытками, а диспутами с богословами.
Можно сказать, что наказание было слишком суровым. По меркам нашего века, конечно. Мы же не сжигаем Павла Глобу и прочих «разноцветных магов». Тогда такие занятия воспринимали куда серьезнее. Но главное, Джордано Бруно неправильно считать «мучеником во имя науки», он отдал жизнь за совсем другие идеи.
Вот такая получилась история борьбы с гелиоцентризмом. Может кому-то больше нравятся строгие черно-белые конструкции из школьных учебников. Мне же всегда больше нравились многоцветные картины реальной истории науки и ученых. Картины, которая рисует не всегда прямой путь, рассказывает о достижениях и ошибках, научном подвиге и поступках не столь благовидных. В общем, живую картину. На основе которой тоже можно делать свои выводы, иногда не совпадающие с формулировками учебников.
PS Баянометр возбудился на картинку с судом над Галилеем, но я ее оставлю, поскольку содержание поста с теми не совпадает