Молчанова М. (9 клас "Б")
Сравнение на геоцентрични и хелиоцентрични системи
Съвременната наука отдавна е установила, че всички обекти във Вселената са в движение един спрямо друг. Но по-рано, когато астрономите не разполагаха с технологията, за да установят това със сигурност, имаше различни, понякога противоречиви мнения относно движението на небесните тела. До Ренесанса т.нар. геоцентричен(Гео на гръцки означава „Земя“) картина на света, според която централно място във Вселената заема неподвижната Земя, около която се въртят Слънцето, Луната, планетите и звездите.
От древни времена Земята се смята за център на Вселената. В този случай се предполагаше наличието на централната ос на Вселената и асиметрията „горе-надолу”. Земята е била предпазена от падане от определена опора, която в ранните цивилизации е била смятана за някакъв вид гигантско митично животно или животни (костенурки, слонове, китове). „Бащата на философията“ Талес от Милецки вижда природен обект – Световния океан – като тази опора. Анаксимандър от Милет предполага, че Вселената е централно симетрична и в нея няма предпочитана посока. Следователно Земята, разположена в центъра на Космоса, няма основа да се движи в каквато и да е посока, тоест тя свободно почива в центъра на Вселената без опора. Ученикът на Анаксимандър Анаксимен не последва учителя, вярвайки, че Земята се предпазва от падане от сгъстен въздух. Анаксагор беше на същото мнение. Анаксимандър смята, че Земята е под формата на нисък цилиндър с височина три пъти по-малка от диаметъра на основата. Анаксимен, Анаксагор, Левкип смятали Земята за плоска, като плот за маса. Принципно нова стъпка е направена от Питагор, който предполага, че Земята има формата на топка. В това той е последван не само от питагорейците, но и от Парменид, Платон и Аристотел. Така възниква каноничната форма на геоцентричната система, която впоследствие е активно развивана от древногръцките астрономи: сферичната Земя се намира в центъра на сферичната Вселена; привидното ежедневно движение на небесните тела е отражение на въртенето на Космоса около световната ос. Що се отнася до реда на светилата, Анаксимандър смята, че звездите са най-близо до Земята, следвани от Луната и Слънцето. Анаксимен е първият, който предполага, че звездите са най-отдалечените обекти от Земята, фиксирани върху външната обвивка на Космоса. Аристотел вярва, че няма нищо над сферата на неподвижните звезди, дори и пространството, докато стоиците твърдят, че нашият свят е потопен в безкрайно празно пространство; атомистите, следвайки Демокрит, вярват, че зад нашия свят (ограничен от сферата на неподвижните звезди) има други светове.
Основният "създател" на геоцентризма се смята древноримският астроном Клавдий Птолемей(ок. 87-165). В основния си труд „Голямото строителство”, известен още под арабизираното име „Алмагест”, той представя сборник от астрономически знания за древна Гърция и Вавилон.
По време на научната революция от 17-18 век. оказа се, че геоцентризмът е несъвместим с астрономически факти и противоречи на физическата теория; постепенно се установява хелиоцентричната система на света. Основните събития, довели до отхвърлянето на геоцентричната система, са създаването на хелиоцентричната теория за движението на планетите от Коперник, телескопичните открития на Галилей, откриването на законите на Кеплер и, най-важното, създаването на класическата механика и откриването на закона за всемирното привличане от Нютон. Това беше важна стъпка по пътя на разбирането от човечеството на истинската картина на Вселената.
Хелиоцентриченсистема на света – идеята, че Слънцето е централното небесно тяло, около което се въртят Земята и другите планети. Идеята му възниква още в древността, но е широко разпространена едва от края на Ренесанса. В тази система се предполага, че Земята се върти около Слънцето за една звездна година и около оста си за един звезден ден. Последствието от второто движение е привидното въртене на небесната сфера, първото е движението на Слънцето сред звездите по еклиптиката (голям кръг на небесната сфера, по който се извършва привидното годишно движение на Слънцето). В този случай Слънцето се счита за неподвижно спрямо звездите.
Идеята за движението на Земята възниква в древността сред представителите на питагорейската школа. През Средновековието хелиоцентричната система на света е на практика забравена. По това време преобладава тенденцията за буквално четене на библейски текстове, според която, наред с другите небесни тела, Земята е основното творение на Бог и следователно е в центъра на Вселената, а всички останали се въртят около нея. . Този мироглед беше подкрепен от видима картина: директно от повърхността на планетата движението й е незабележимо, докато Слънцето, Луната, звездите, като облаци, се „движат“ по небосвода.
В началото на Ренесанса подвижността на Земята се твърди от Николай Кузански, но разсъжденията му са чисто философски, не са свързани с обяснението на конкретни астрономически явления. Леонардо да Винчи също беше доста неясен по тази тема. През 1450 г. се появява латински превод на Псамит на Архимед, в който се споменава хелиоцентричната система на Аристарх от Самос. Работата е била добре позната на водещия европейски ренесансов астроном Региомонтанус. В частна кореспонденция той отбеляза, че „движението на звездите трябва да претърпи малки промени поради движението на Земята“. Региомонтан обаче остава геоцентрик в своите публикувани писания. Движението на Земята се споменава и на границата на 15-ти и 16-ти век. През 1499 г. тази хипотеза е обсъдена от италианския професор Франческо Капуано и това означава не само въртеливото, но и транслационното движение на Земята (без да се посочва центърът на движение). През 1501 г. италианският хуманист Джорджо Вала споменава питагорейската доктрина за движението на Земята около Централния огън и твърди, че Меркурий и Венера се въртят около Слънцето.
Окончателно хелиоцентризмът се възражда едва през 16 век, когато полският астроном Николай Коперник (1473-1543) разработва теория за движението на планетите около Слънцето въз основа на питагорейския принцип за равномерни кръгови движения. Резултатите от своите трудове той публикува в книгата „За въртенията на небесните сфери”, издадена през 1543 г. Коперник вярва, че Земята извършва трикратно движение: 1. Въртене около ос с период от един ден, което води до ежедневното въртене на небесната сфера; 2. Движение около Слънцето с период от година, водещо до обратно движение на планетите; 3. Така нареченото деклинационно движение с период от приблизително една година, което води до факта, че оста на Земята се движи приблизително успоредно на себе си. Впоследствие идеите на Копрник са подкрепени и развити от други велики учени Джордано Бруно, Йоханес Кеплер, Галилео Галилей, Рене Декарт. Въпреки това, от страна на консервативно настроените (предимно църковни) кръгове хелиоцентризмът беше под сериозен натиск. Учените, които подкрепяха новите тенденции в астрономията, бяха репресирани. По-специално Джордано Бруно умира на клада, а възрастният Галилей е съден от църковния съд и само като се преструва, че се отказва от вярванията си, спасява живота му. Протестантските и православните църкви също бяха противници на хелиоцентризма.
Духовенството на Руската православна църква критикува хелиоцентричната система на света до началото на 20 век. До 1815 г. цензурата одобрява училищен наръчник, в който хелиоцентричната система се нарича „фалшива система на философията“ и „възмутително мнение“. Уралският епископ Арсений в писмо от 21 март 1908 г. съветва учителите, когато запознават учениците със системата на Коперник, да не й дават „безусловна справедливост“, а да я преподават „като басня“. Последният труд, в който хелиоцентричната система беше критикувана, е книгата на свещеник Йов Немцев, публикувана през 1914 г. Той твърди, че „кръгът на земята е неподвижен, но слънцето се движи“, и оправдава твърденията си с помощта на цитати от Библията.
Въпреки това и днес неграмотните хора са подложени на древни заблуди. Според проучване от 2011 г. на Всеруския център за изследване на общественото мнение (ВЦИОМ), 32% от руснаците са съгласни, че Слънцето се върти около Земята.
Междувременно трябва да се помни, че хелиоцентричната система на света не е напълно вярна. В крайна сметка Слънцето не е центърът на Вселената. Тя е само една от многото милиарди звезди в нашата галактика, видима от земята, сякаш в профил (т.нар. „Млечен път“), и също се движи в огромната си орбита. Нашата галактика е една от многото галактики във Вселената, чието определяне на границите не е включено в задачата на това съобщение.
При подготовката на това съобщение са използвани: A. I. Eremeeva, F. A. Tsitsin История на астрономията. М .: Издателство на Московския държавен университет, 1989 г.; както и интернет данни.
Геоцентричната система на света е такава концепция за структурата на Вселената, според която нашата Земя е централното тяло в цялата Вселена, а Слънцето, Луната, както и всички други звезди и планети се въртят около нея.
От древни времена Земята се смята за център на Вселената, която има централна ос и асиметрия "горе - долу". Според тези идеи Земята се държи в космоса с помощта на специална опора, която в ранните цивилизации е била представена от гигантски слонове, китове или костенурки.
Геоцентричната система като отделно понятие се появява благодарение на древногръцкия математик и Милет. Той представи световния океан като опора за Земята и предположи, че Вселената има централно симетрична структура и няма определена посока. Поради тази причина Земята, разположена в центъра на Космоса, е в състояние на покой без никаква опора. Ученикът на Анаксимандър от Милет, Анаксимен от Милет, донякъде се отдалечи от заключенията, предполагайки, че Земята се държи в пространството на Космоса поради
В продължение на много векове геоцентричната система е била единствената правилна представа за структурата на света. Гледната точка на Анаксимен от Милет се споделя от Анаксогор, Птолемей и Парменид. Каква гледна точка е придържал Демокрит, не е известно на историята. Анаксимандър увери, че отговаря на цилиндър, чиято височина е три пъти по-малка от диаметъра на основата му. Анаксогор, Анаксимен и Левкил твърдят, че земята е плоска. Първият, който предполага, че Земята има формата на топка, е древногръцкият математик, мистик и философ - Питагор. Освен това питагорейците, Парменид и Аристотел се присъединиха към неговата гледна точка. Така геоцентричната система беше поставена в различен контекст, появи се нейната канонична форма.
По-късно каноничната форма на геоцентричните изображения е активно разработена от астрономите на древна Гърция. Те вярвали, че Земята има формата на топка и заема централна позиция във Вселената, която също има формата на сфера, и че Космосът се върти около световната ос, причинявайки движението на небесните тела. Геоцентричната система непрекъснато се подобрява с нови открития.
Така че Анаксимен е имал предположението, че колкото по-висока е позицията на звездата, толкова по-дълъг е периодът на нейната революция около Земята. Редът на светилата е подреден по следния начин: Луната идва първо от Земята, следвана от Слънцето, следвана от Марс, Юпитер и Сатурн. Имаше разногласия по отношение на Венера и Меркурий, въз основа на противоречието в тяхното местоположение. Аристотел и Платон поставят Венера и Меркурий зад Слънцето, а Птолемей твърди, че те са между Луната и Слънцето.
Геоцентричната координатна система се използва в съвременния свят за изследване на движението на Луната и космическите кораби около Земята, както и за определяне на геоцентричните позиции на движещите се около Слънцето.Алтернатива на геоцентричната теория е, според която Слънцето е централното небесно тяло, а Земята и другите планети се въртят около него.
Геоцентричната система на света е разработена преди хиляди години от гръцки философи и е била възприета от векове. Геоцентричен всъщност означава център. Този модел се нарича още Птолемеева система на света на името на гръцкия учен и философ Клавдий Птолемей, въпреки факта, че теорията е съществувала години преди него. Геоцентричната система на света поставя Земята с нея и обикаля около нея.
Което означава, че Слънцето е в центъра, постепенно се сменя. Тази нова система поставя Слънцето в центъра на Слънчевата система, като Земята и всички други планети обикалят около нея. Тази теория революционизира всичко, защото напълно промени вековното утвърдено мнение. Въпреки че идеята за хелиоцентрична система на света се появява още през 200 г. пр. н. е., тя придобива популярност едва през 16-ти век.
Единствената причина, поради която геоцентричната система на света остава популярна от толкова много години, е, че обяснява много от наблюденията, направени от древните гърци. Например, геоцентричната система на света обяснява защо обектите падат по посока на Земята - и също защо изглежда, че остават на същото разстояние от Земята, въз основа на нейната постоянна яркост. Тъй като астрономите видяха проблеми с геоцентричната теория, те я модифицираха, за да обяснят тези несъответствия. Друга причина, поради която този модел остава популярен толкова дълго, е, че се развива заедно с политиката на Римокатолическата църква.
Докато се подобрявахме, изплуваха все повече проблеми, пред които е изправена геоцентричната система на света. През 16 век астрономът Николай Коперник, въз основа на работата на древните учени, публикува своята хелиоцентрична теория в книгата „За въртенето на небесните сфери“. В книгата си той направи някои радикални промени, като например твърдението, че звездите не обикалят около Земята и съобщението, че това прави това да изглежда така, сякаш звездите са в орбита около Земята.
Иронията е, че след всички спорове около тези различни теории, нито една не е непременно правилна. Теорията на относителността на Айнщайн отменя и двата модела. Новите доказателства също така показват, че центърът на тежестта на Слънчевата система не е точно в центъра на Слънцето. Това означава, че всеки модел е приемлив, независимо от фундаменталните разлики между теориите. Астрономите използват както хелиоцентрични, така и геоцентрични модели, за да проучат коя теория прави изчисленията им по-лесни. Определено изглежда, че някои неща все пак са относителни.
Тема . Еволюция на идеите за системата на света: от геоцентричните системи на света на древногръцките философи до хелиоцентричната система на Коперник.
Цели на урока . Като използвате примера за създаване на система на света, покажете на учениците:
1) пътят на научното познание: факти - хипотеза - факти - нова хипотеза -... - теория;
2) относителността на истината;
3) способност за интерпретиране на едни и същи явления в различни референтни рамки;
Основни понятия . Геоцентричната система на света, хелиоцентричната система на света.
Демо материал . Илюстрации. модели.
Самостоятелна дейност на учениците. Изпълнение на задачи за търсене, създаване на презентации, организиране на материал под формата на таблица.
Светогледен аспект на урока. Развийте уменията на учениците за логическо мислене и научен подход към изучаването на света. Анализът на натрупването на знания в астрономията се извършва още от времето на древните цивилизации. Модели на Вселената.
Време, мин
Техники и методи
1. Изготвяне на доклад, презентация
Илюстрации, модели
Изпълнение на задачи за търсене
2. Встъпителни бележки от учителя
Разговор с ученици
3. Презентация на учениците
Илюстрации, модели
Студентски речи
4. Сравнение на геоцентрични и хелиоцентрични теории. Отражение
5. Присвояване на къщата
Подготовка за урока.
Избор на студентите на тема на доклада. Изготвяне на устно съобщение, презентация за илюстриране на доклада и вестник във формат А5.
литература
Ерик Роджърс "Физика за любопитните", том 2, М.: "Мир", 1970 г., "Планетата Земя. Развитие на идеи и възприятия ”учебно ръководство. М.: Интерпакс, 1994.
Теми за съобщения
Вселена според идеите на Талес. Системата на света на Питагор. Световната система на Филолай. Системата на света Евдоксия. Системата на света на Аристотел. Световната система на Аристарх. Световната система на Хипарх. Световната система на Птолемей. Системата на Коперник за света.
Резюме на урока.
Натрупването на знания в астрономията продължава още от времето на древните цивилизации, от просто регистриране на определени факти до систематични наблюдения. От тези факти възникнаха легенди, които учеха децата или успокояваха обикновените хора. В тези легенди Слънцето е считано за божество, почитана е планетата Венера, разказва се за „обиталището на блаженството“, разположено над кристалния свод от звезди. Но самите легенди не бяха просто суеверни митове. Това бяха предвестниците на научната теория, връзката им с фактите беше слаба, доста фантастична, но те създадоха основата за „обяснението“ на тези факти. Когато се ражда гръцката цивилизация, нейните мислители основават нови методи в науката: започват да търсят общобяснителни схеми, които привличат човешкото любопитство. Те вече не се задоволяваха с прости митове, за да задоволят любопитството на тълпата. Те си поставят задачата да „предубедят явлението”, тоест да създадат схема, която да може обясни фактите.Това беше много по-важно от простото събиране на факти или създаване на описание на всеки нов факт в отделна теория. Това беше интелектуалният прогрес, началото на създаването на научна теория.
Първите гръцки учени са направили проста картина на структурата на Вселената, но с натрупването на данните те усложняват диаграмите, за да обяснят детайлите на определени явления: първо, прости факти за Земята, след това по-подробни диаграми, обясняващи движението на небосвода като цяло, както и на Слънцето, Луната и планетите поотделно.
На всеки етап учените са се опитвали, въз основа на няколко прости предположения или общи принципи, да създадат най-логичното и пълно „обяснение“ или описание на наблюдаваното явление. Подобно обяснение трябваше да улесни систематизирането на натрупаните факти и да получи по-нататъшни прогнози. Но преди всичко трябваше да засили вярата в съществуването на система, която обединява различни явления, в рационалната структура на природата. Въпреки че търсенето на диаграма понякога беше продиктувано от практическа необходимост, като например необходимостта от създаване на календар, удовлетворението, което учените получават от ясното обяснение на различни явления, надхвърляше тази рамка. Принуден от необходимостта да зададеш въпрос защо,Гръцките философи търсят и създават научни теории. Докато нашият съвременен стремеж да тестваме всичко чрез експеримент и богатството от научно оборудване доведоха до огромни промени в нашето мислене, ние все още споделяме гръцкия ентусиазъм за теория, която „предизвиква явления“. Нека видим как са създадени техните теории.
Задание на учениците. Докато слушате презентациите на вашите съученици, попълнете следните полета в таблицата:
2) факти, които не се вписваха в предишния модел на структурата на Вселената и обясняваха (или се опитваха да обяснят) тази система на света;
3) диаграма и кратко описание на модела на света.
|
600 г. пр. н. е NS | Денонощно движение на звездите, годишно и денонощно движение на Слънцето и Луната | Земята е плосък диск, звездите са прикрепени към въртяща се сфера, равнината на еклиптиката е наклонена спрямо траекторията на звездите (фиг. 1 и фиг. 2)
|
|
530 г. пр. н. е NS | Движещи се планети, слънцето и луната на фона на звезди с различна скорост. | Земята - топката е заобиколена от концентрични прозрачни сфери, всяка от които съдържа небесни тела: най-близкото до Земята - Луната, след това Меркурий, Венера, Слънцето, Марс, Юпитер, Сатурн. Външната сфера съдържаше звезди и правеше пълен оборот за един ден, останалите се въртяха по-бавно. Общият принцип е, че "сферите" са "съвършени" форми, а равномерните ротации са "перфектни" движения. (фиг. 3, 4)
|
Слънцето, Луната, Венера, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн бавно се движат между звездите от запад на изток. Звездите се движат от изток на запад. | Центърът на Вселената не е Земята, а централният огън – „стражевата кула на боговете“; Земята се върти около този огън, правейки пълен оборот в малка орбита на ден, а населената й част винаги е обърната в посока, обратна на този централен огън. Това движение на Земята обяснява ежедневното движение на звездите в небето: външната кристална сфера може да почива в същото време. (фиг. 5)
|
|
Евдокси 370 г. пр. н. е NS | Планетата не се движи неравномерно по траектория, подобна на примка. Слънцето и луната се движат по своите годишни и месечни траектории с променлива скорост. | Системата се състои от 27 концентрични сфери, като люспите на лук. Всяка планета съответства на няколко сфери, разположени една в друга и въртящи се около различни оси: три сфери за Слънцето и Луната, четири за всяка планета и една външна сфера за всички звезди. Всяка сфера е фиксирана върху ос, която минава през отвор в следващата сфера и е разположена отвън, като осите на въртене имат различни посоки. Комбинираните движения с правилно избрани посоки на въртене са в съответствие с наблюденията. (фиг. 6, 7)
|
Аристотел 340 г. пр. н. е NS | Системата на света на Евдоксия не се съгласи с по-точни наблюдения на движението на планетите | Увеличете броя на кълбата до 55. Той систематизира знанията и даде доказателства за сферичността на Земята. |
Аристарх 240 г. пр. н. е NS | Сложността на системата на Аристотел доведе до опит за опростяване на веригата | 1) Земята се върти и това въртене обяснява денонощното движение на звездите; 2) Земята се движи около Слънцето, като прави пълен оборот в орбитата си през годината; други планети се движат по същия начин – това обяснява видимите движения на Слънцето и планетите спрямо звездите. |
|
140 г. пр. н. е NS | Неравномерно движение на Слънцето и Луната, примково движение на планетите | Планетата се движи равномерно по кръг (епицикъл), чийто център се движи равномерно по друг кръг (деферент), центърът на който вече е Земята (фиг. 8, 9)
|
Птолемей 120 г. пр. н. е NS | Определя точните позиции на планетите, Слънцето и Луната по отношение на неподвижните звезди | Звездното небе е сфера, която се върти около фиксирана ос и прави пълен оборот за 24 часа. Слънцето се движи около земята по епицикличната схема на Хипарх; Луната се движи по по-сложна епициклоида. За да обясни движението на планетите, Птолемей създава схема от епицикли, в която Земята не е в центъра на главния кръг, а ще бъде донякъде изместена спрямо него, тоест е разположена ексцентрично. Но това не беше достатъчно и Птолемей построи схема, в която не само позиционира Земята ексцентрично, но и измести центъра на равномерно въртене в обратна посока. (фиг. 10)
Това беше сложна система от главни и спомагателни окръжности с различни радиуси, скорости, наклони и ексцентриситети с различни размери и посоки. Тази система, работеща като сложен механизъм за предаване, дава възможност от година на година да се предскажат точно позициите на планетите и да се определят тези позиции в миналото. Подобно на добра система от механизми, той се основаваше на прости принципи: кръгове с постоянни радиуси, въртящи се с постоянна скорост. |
Коперник | Движенията на всички планети по един или друг начин бяха в съответствие с движението на Слънцето, например периодите на въртене на Венера и Меркурий по отношение на деферентите и периодите на въртене на Марс, Юпитер и Сатурн в епицикли бяха точно равни до една година - периодът на въртене на Слънцето около Земята. | Всички планети се движат в орбити около неподвижното Слънце, Земята обикаля Слънцето за една година, докато се върти около оста си и извършва пълен оборот за 24 часа. "Неподвижни звезди" и Слънцето почиват на небето. Сложното движение на планетата по епициклоидата се състои от собственото движение на планетата в кръг и движението на Земята около Слънцето. За да премахне несъответствията между изчислените и наблюдаваните движения на планетите в небето, Коперник е принуден да въведе епицикли. |
Движенията на планетите, наблюдавани в земното небе, могат да бъдат еднакво добре описани в рамките на всеки един от моделите на Вселената: както на Птолемей, така и на Коперник. Нека разгледаме това по-подробно, като използваме примера за движението на вътрешните планети.
1 В хелиоцентричния модел (фиг. 11), съответстващ на реалната картина, Венера обикаля около Слънцето за 225 дни, а Земята - за една година. Тъй като Венера се движи около Слънцето по-бързо от Земята, относителното положение на тези три тела се променя през цялото време. Има няколко характерни конфигурации: връзка (долна и горна), когато и трите тела са на една и съща линия, и удължение (западна и източна), когато ъгълът от Земята към Слънцето и Венера е максимален и достига 48 °. Идентични конфигурации (например долна връзка) се повтарят за Венера на всеки 584 дни.
https://pandia.ru/text/80/111/images/image012_4.jpg "width =" 539 "height =" 172 ">
Ориз. 11. Хелиоцентричен модел: периодът на въртене на Венера около Слънцето – 225 дни; Земята около Слънцето - 1 година.
Ориз. 12 Геоцентрична система на света на Птолемей: периодът на въртене на Венера според деферента - 1 година; на епицикъла - 584 дни; периодът на въртене на Слънцето около Земята - 1 година
б) Движението на Венера в модела на Птолемей (фиг. 12) ще бъде представено в резултат на движение по епицикъл, съвпадащ с орбитата на Венера около Слънцето, и движение по диферент, съвпадащ с орбитата на Слънцето около Земята. Ако оставим орбитата на Слънцето непроменена, но пропорционално намалим както деферента, така и епицикъла на Венера, тогава ще преминем към модела на Птолемей. Земният наблюдател няма да забележи това заместване, тъй като посоката към Венера и Слънцето ще бъде същата като в хелиоцентричната.
Така и моделът на Птолемей, и моделът на Коперник бяха напълно взаимозаменяеми в геометрично отношение, така че опитите да се докажат предимствата на един от тях очевидно са обречени на провал. Истината трябваше да се търси в несъответствията между моделите и реалната картина на движението на планетите, причината за което всъщност беше, че планетите имат не кръгови, а елипсовидни орбити. Йоханес Кеплер успя да разбере това.
Първоначално Кеплер съсредоточава почти всичките си усилия върху изучаването на движението на Марс. Той започва изследванията си като убеден Коперник, но за да се съгласуват наличните високоточни астрономически данни с този модел, в него се налага да се въвеждат все повече епицикли. Моделът на Коперник в крайна сметка стана почти толкова тромав като този на Птолемей и изчисленото движение на Марс по небето все още не съвпадаше съвсем с наблюдаваното.
След дълги години упорита работа Йоханес Кеплер намери решение на този проблем - той отхвърли идеята за движението на небесните тела в кръгове и постулира, че Марс и други планети (включително Земята) се въртят около Слънцето в елиптични орбити. Това беше истинска научна революция: с един удар беше отхвърлена не само идеята за перфектни кръгови орбити, но и моделът на Вселената с неподвижна Земя в центъра! Кеплер успял изненадващо точно да опише движенията на планетите в небето и да формулира три закона за движението на небесните тела, което му спечели името на „законодателя на небето“ десетилетия по-късно. Съвременната хелиоцентрична система обикновено се нарича система на Коперник, въпреки че би било по-правилно да я наречем система на Кеплер.
Заключенията на Кеплер бяха толкова фундаментално в противоречие с традиционния мироглед, че известно време просто бяха игнорирани. Но около същите години се случва друго събитие в италианския град Пиза, известният физик и механик Галилео Галилей (1564-1642) използва наскоро изобретения „телескоп“ за изследване на звездното небе. Разбира се, той не беше първият, който погледна звездите през телескопична тръба, но беше първият, който успя да види фазите на Венера, естеството на промяната на които не може да бъде обяснено в рамките на древните геоцентричен модел.
В геоцентричния модел на Клавдий Птолемей Венера винаги е разположена между Земята и Слънцето и следователно е обърната към Земята със своята засенчена страна. В този модел от Земята трябва да се наблюдава само тесният полумесец на Венера. В модела на Птолемей Венера в нито една от нейните позиции не може да се наблюдава под формата на полумесец и по-пълни фази.
https://pandia.ru/text/80/111/images/image015_3.jpg "width =" 400 "height =" 300 ">
Моделът "Въртене на Венера".
Въпроси към учениците
1. Всички твърдения с изключение на едно характеризират геоцентричната система на света. Моля, посочете изключение.
А) Земята се намира в центъра на света или близо до него.
Б) Планетите се движат около Земята.
В) Ежедневното движение на Слънцето се извършва около Земята.
Г) Луната се движи около слънцето.
Д) Ежедневното движение на звездите се случва около Земята.
2. Според древните астрономи планетите се различават от звездите по това
А) се движат по кръгови орбити;
Б) са различни по състава си на Земята;
В) понякога се движат в посока, противоположна на движението на звездите;
Г) се движат около слънцето;
Г) са по-близо до Земята от Слънцето.
3. Кои от наблюдаваните явления могат да бъдат обяснени в рамките на геоцентричната теория? 1) Ежедневен изгрев на изток и залез на запад.
2) Въртене на звездното небе около полюса на света.
3) Случайни слънчеви затъмнения.
А) 1 и 2.
Б) 2 и 3.
Б) 1 и 3.
Г) всичко.
Г) никакъв.
4. Хелиоцентричната система на света обяснява примковото движение на планетите:
А) разликата в скоростите на движение на Земята и планетата по орбити;
Б) дневното въртене на Земята;
В) комбинация от движението на Слънцето по еклиптиката и движението на планетите около Слънцето;
Г) промяна в скоростта на орбитата на планетата;
Д) взаимно привличане на планетите.
5. Без кое от следните твърдения е немислима хелиоцентричната теория?
А) Планетите се въртят около Слънцето.
Б) Слънцето е сферично.
В) Земята е сферична.
Г) Планетите се въртят около Земята.
Д) Земята се върти около оста си.
6. Посочете кой от следните факти опровергава хипотезата за неподвижността на Земята и движението на Слънцето около нея:
А) ежедневната кулминация на Слънцето.
Б) движението на звездите, наблюдавано през нощта.
В) движението на Слънцето на фона на звездите, което се случва през цялата година.
Г) ежедневен изгрев и залез.
Д) нито един от тези факти.
Отговори на въпроси
Задачи 1-6 са взети от книгата „Дидактически материал по астрономия”. М., Просвещение, 1979
Древна астрономияТрудно е да се каже точно кога е родена астрономията: почти никаква информация, свързана с праисторическите времена, не е достигнала до нас. В онази далечна епоха, когато хората са били напълно безсилни пред природата, се заражда вярата в могъщи сили, които уж създават света и го управляват, в продължение на много векове Луната, Слънцето и планетите са били обожествявани. Научаваме за това от митовете на всички народи по света.
Първите представи за Вселената бяха много наивни, те бяха тясно преплетени с религиозни вярвания, които се основаваха на разделянето на света на две части - земна и небесна. Ако сега всеки ученик знае, че самата Земя е небесно тяло, то по-рано „земното“ се противопоставяше на „небесното“. Те смятали, че има "небесна твърд", към която са прикрепени звездите, а Земята е взета за неподвижен център на Вселената.
Геоцентрична система на света
Хипарх, александрийски учен, живял през 2 век пр.н.е., и други астрономи от неговото време отделят много внимание на наблюдението на движението на планетите.
Тези движения им изглеждаха изключително объркващи. Наистина, посоките на движение на планетите по небето сякаш описват контури в небето. Тази привидна сложност в движението на планетите е причинена от движението на Земята около Слънцето – все пак ние наблюдаваме планетите от Земята, която сама се движи. И когато Земята „настигне“ друга планета, изглежда, че планетата сякаш спира и след това се връща назад. Но древните астрономи смятаха, че планетите наистина извършват такива сложни движения около Земята.
През 2 век от н.е. александрийският астроном Птолемей изложи своята „система на света“. Той се опита да обясни структурата на Вселената, като вземе предвид очевидната сложност на движението на планетите.
Като се има предвид, че Земята е сферична, и нейните размери са незначителни в сравнение с разстоянието до планетите и още повече до звездите. Птолемей обаче, следвайки Аристотел, твърди, че Земята е неподвижният център на Вселената. Тъй като Птолемей смята Земята за център на Вселената, неговата световна система е наречена геоцентрична.
Модел на геоцентрична система.
Около земята според Птолемей, Луната, Меркурий, Венера, Слънцето, Марс, Юпитер, Сатурн, се движат звездите (в ред на разстояние от Земята). Но ако движението на Луната, Слънцето, звездите е кръгово, тогава движението на планетите е много по-сложно. Всяка от планетите, според Птолемей, не се движи около Земята, а около точка. Тази точка от своя страна се движи в кръг, в центъра на който е Земята. Кръгът, описан от планетата около движещата се точка, е наречен от Птолемей епицикъл, а окръжността, по която точката се движи близо до Земята, е наречена деферент.
Трудно е да си представим такива сложни движения, които се случват в природата и дори около въображаеми точки. Такава изкуствена конструкция е била необходима от Птолемей, за да обясни очевидната сложност на движението на планетите, основана на фалшива представа за неподвижността на Земята, разположена в центъра на Вселената.
Птолемей беше брилянтен математик за времето си. Но той споделя мнението на Аристотел, който вярва, че Земята е неподвижна и само тя може да бъде център на Вселената.
Системата на света на Аристотел-Птолемей изглеждаше правдоподобна на неговите съвременници. Това даде възможност да се изчисли предварително движението на планетите за бъдещото време - това беше необходимо за ориентация по пътя по време на пътуване и за календара. Тази фалшива система е призната от почти хиляда и половина години.
Също така тази система беше призната от християнската религия. Християнството основава своето разбиране за света върху библейската легенда за сътворението на света от Бог за шест дни. Според тази легенда Земята е „фокусът“ на Вселената, а небесните тела са създадени, за да осветяват Земята и да украсяват небосвода. Всяко отклонение от тези възгледи било безмилостно преследвано от християнството. Системата на света на Аристотел - Птолемей, която поставя Земята в центъра на Вселената, е най-добрият възможен отговор на християнската доктрина.
Таблиците, съставени от Птолемей, позволиха да се определи предварително положението на планетите в небето. Но с течение на времето астрономите открили несъответствие между наблюдаваните позиции на планетите и прогнозираните. Векове наред се смяташе, че системата на Птолемей за света просто не е достатъчно съвършена и, опитвайки се да я подобрят, те въвеждат нови и нови комбинации от кръгови движения за всяка планета.
Хелиоцентричната система на света
Неговата система на света, великият полски астроном Николай Коперник(1473-1543) заявява в книгата „За въртенето на небесните сфери”, публикувана в годината на смъртта му. В тази книга той доказа, че Вселената изобщо не е устроена по начина, по който религията е твърдяла от много векове.
Във всички страни в продължение на почти хилядолетие и половина умовете на хората бяха доминирани от фалшивата доктрина на Птолемей, който твърди, че Земята почива неподвижно в центъра на Вселената. Последователите на Птолемей, в името на църквата, измисляха всички нови „обяснения“ и „доказателства“ за движението на планетите около Земята, за да запазят „истината“ и „святостта“ на неговото лъжливо учение. Но от това системата на Птолемей става все по-премислена и изкуствена.
Много преди Птолемей гръцкият учен Аристарх твърди, че Земята се движи около слънцето. По-късно, през Средновековието, напреднали учени споделят гледната точка на Аристарх за структурата на света и отхвърлят фалшивите учения на Птолемей. Малко преди Коперник големите италиански учени Николай Кузански и Леонардо да Винчи твърдят, че Земята се движи, че изобщо не е в центъра на Вселената и не заема изключително положение в нея.
Защо въпреки това системата на Птолемей продължи да доминира?
Защото се опираше на всемогъщата църковна власт, която потискаше свободната мисъл и пречеше на развитието на науката. Освен това учените, които отхвърлиха учението на Птолемей и изразиха правилни възгледи за устройството на Вселената, все още не можеха да ги обосноват убедително.
Само Николай Коперник успя да направи това. След тридесет години упорита работа, дълги размисли и сложни математически изчисления той показа, че Земята е само една от планетите и всички планети се въртят около Слънцето.
Коперник не доживя времето, когато книгата му се разпространи по целия свят, разкривайки на хората истината за Вселената. Той умираше, когато приятели донесоха и поставиха първия екземпляр от книгата в смразяващите му ръце.
Коперник е роден през 1473 г. в полския град Торун. Той живее в тежко време, когато Полша и нейната съседка - Руската държава - продължават многовековната си борба срещу нашествениците - тевтонските рицари и татаро-монголите, които се стремят да поробят славянските народи.
Коперник загуби родителите си рано. Той е отгледан от чичо си по майчина линия Лукаш Вацелроде, изключителен обществен и политически деец от онова време. Жаждата за знания притежаваше Коперник от детството, отначало той учи в родината си. След това продължава образованието си в италианските университети.Разбира се, там се изучава астрономията според Птолемей, но Коперник внимателно изучава всички оцелели трудове на велики математици и древна астрономия. Още тогава той имаше мисли за правилността на догадките на Аристарх, за погрешността на системата на Птолемей. Но Коперник не беше сам в астрономията. Учи философия, право, медицина и се завръща в родината си като всестранно образован за времето си човек.
След завръщането си от Италия Коперник се установява във Вармия – първо в град Лицбарк, после във Фромборк. Дейността му е необичайно разнообразна. Той участва активно в управлението на региона: отговаряше за неговите финансови, икономически и други дела. В същото време Коперник неуморно размишлява над истинската структура на Слънчевата система и постепенно стига до своето велико откритие.
Какво съдържа книгата на Коперник „За въртенето на небесните сфери“ и защо тя нанесе такъв съкрушителен удар на системата на Птолемей, която с всичките си недостатъци се пази четиринадесет века под егидата на всемогъщата църковна власт в онази епоха? В тази книга Николай Коперник твърди, че Земята и другите планети са спътници на слънцето. Той показа, че именно движението на Земята около слънцето и ежедневното й въртене около оста му обяснява видимото движение на Слънцето, странното заплитане в движението на планетите и привидното въртене на небосвода.
Просто блестящо Коперник обясни, че ние възприемаме движението на далечни небесни тела по същия начин, както движението на различни обекти на Земята, когато ние самите сме в движение.
Плъзгаме се в лодка по тихо течаща река и ни се струва, че лодката и ние сме неподвижни в нея, а бреговете „плуват“ в обратната посока. По същия начин само ни се струва, че Слънцето се движи около Земята. Но всъщност Земята с всичко на нея се движи около Слънцето и прави пълен оборот в орбитата си през годината.
И по същия начин, когато Земята в движението си около Слънцето изпревари друга планета, ни се струва, че планетата се движи назад, описвайки примка в небето. В действителност планетите се движат около Слънцето по правилни, макар и не идеално кръгови орбити, без да правят никакви примки. Коперник, подобно на древногръцките учени, че орбитите, по които се движат планетите, могат да бъдат само кръгови.
Три четвърти век по-късно германският астроном Йоханес Кеплер, наследник на каузата на Коперник, доказва, че орбитите на всички планети са удължени кръгове – елипси.
Коперник смятал звездите за неподвижни. Привържениците на Птолемей настояваха за неподвижността на Земята, твърдяха, че ако Земята се движи в космоса, тогава при наблюдение на небето в различно време трябва да ни се струва, че звездите се изместват, променяйки позицията си в небето. Но такива премествания на звездите не са били забелязани от нито един астроном в продължение на много векове. Именно в това привържениците на учението на Птолемей искаха да видят доказателство за неподвижността на Земята.
Коперник обаче твърди, че звездите са на невъобразимо големи разстояния. Поради това не можеха да се забележат незначителните им размествания. Всъщност разстоянията от нас дори до най-близките звезди се оказаха толкова големи, че дори три века след Коперник те се поддаваха на прецизно определение. Едва през 1837 г. руският астроном Василий Яковлевич Струве инициира точното определяне на разстоянията до звездите.
Ясно е какво огромно впечатление трябваше да направи книгата, в която Коперник обяснява света, без да се съобразява с религията и дори отхвърля всякакъв авторитет на църквата по въпросите на науката. Църковните дейци не разбраха веднага какъв удар върху религията е нанесен от научната работа на Коперник, в която той сваля Земята до положението на една от планетите. Известно време книгата се разпространяваше свободно сред учените. Не минаха много години и революционното значение на великата книга се прояви напълно. На преден план излязоха и други видни учени – наследниците на каузата на Коперник. Те развиват и разпространяват идеята за безкрайността на Вселената, в която Земята е като песъчинка, а има безброй светове. От това време нататък църквата започва ожесточено преследване на привържениците на учението на Коперник.
В най-ожесточената борба срещу религията се утвърждава новото учение за Слънчевата система – хелиоцентрична. Учението на Коперник подкопава самите основи на религиозния мироглед и отваря широк път към материалистично, наистина научно познание за природните явления.
През втората половина на 16 век учението на Коперник намира своите привърженици сред водещите учени от различни страни. На преден план са излезли учени, които не само са популяризирали доктрината на Коперник, но са я задълбочили и разширили.
Коперник вярвал, че Вселената е ограничена от сферата на неподвижни звезди, които са разположени на невъобразимо огромни, но все пак крайни разстояния от нас и от Слънцето. Учението на Коперник потвърждава необятността на Вселената и нейната безкрайност. Коперник също за първи път в астрономията не само даде правилната диаграма на структурата на Слънчевата система, но и определи относителните разстояния на планетите от слънцето и изчисли периода на тяхното въртене около него.
Появата на хелиоцентричен мироглед
Ученията на Коперник не бяха веднага признати. Знаем, че с присъдата на инквизицията през 1600 г. в Рим е изгорен до смърт изключителен италиански философ, последовател на Коперник. Джордано Бруно(1548-1600). Бруно, развивайки учението на Коперник, твърди, че няма и не може да има център във Вселената, че Слънцето е само център на Слънчевата система. Той също така изрази гениално предположение, че звездите са слънца като нашето, а планетите се движат около безброй звезди, много от които имат интелигентен живот. Нито мъченията, нито огънят на инквизицията сломиха волята на Джордано Бруно, не го принудиха да се откаже от новото учение.
През 1609г Галилео Галилей(1564-1642) за първи път насочва телескоп към небето и прави открития, които ясно потвърждават откритията на Коперник. На луната той видя планини. Това означава, че повърхността на луната е до известна степен подобна на тази на земята и няма фундаментална разлика между „земно“ и „небесно“. Галилей открива четири луни на Юпитер. Движението им около Юпитер опроверга погрешното схващане, че само Земята може да бъде център на небесните тела. Галилей открива, че Венера, подобно на луната, променя фазите си. Следователно Венера е сферично тяло, което свети с отразена слънчева светлина. Изучавайки особеностите на промяната във външния вид на Венера, Галилей направи правилния извод, че тя не се движи около Земята, а около Слънцето. На Слънцето, което олицетворява „небесната чистота“, Галилей открива петна и, наблюдавайки ги, установява, че Слънцето се върти около оста си. Това означава, че аксиалното въртене е присъщо на различни небесни тела, например Слънцето. Накрая той открил, че Млечният път е множество бледи звезди, невидими с просто око. Следователно Вселената е много по-велика, отколкото се смяташе досега, и беше изключително наивно да се предположи, че прави пълна революция около малката Земя за един ден.
Откритието на Галилей увеличава броя на привържениците на хелиоцентричната система на света и в същото време принуждава църквата да засили преследването на Коперниканите. През 1616 г. книгата на Коперник „За въртенето на небесните сфери“ е включена в списъка на забранените книги и това, което съдържа, противоречи на Писанието. На Галилей беше забранено да разпространява учението на Коперник. Въпреки това през 1632 г. той все пак успява да публикува книгата „Диалог за двете основни системи на света - Птолемейска и Коперниканска“, в която успява да покаже убедително истината за хелиоцентричната система, която донесе гнева на католическата църква върху себе си. През 1633 г. Галилей се явява пред съда на инквизицията. Възрастният учен е принуден да подпише „отказ“ от възгледите си и е държан под надзора на инквизицията до края на живота си. Едва през 1992 г. Католическата църква окончателно оправдава Галилей.
Екзекуцията на Бруно, официалната забрана на учението на Коперник и процесът срещу Галилей не могат да спрат разпространението на Коперник. В Австрия Йоханес Кеплер(1571-1630) развива учението на Коперник, откривайки законите на движението на планетите. В Англия Исак Нютон(1643-1727) публикува известния си закон за всемирното привличане. В Русия учението на Коперник смело подкрепяно М. В. Ломоносов(1711-1765), който открива атмосферата на Венера, защитава идеята за множество обитаеми светове.
