Molchanova M. (9:e klass "B")
Jämförelse av geocentriska och heliocentriska system
Modern vetenskap har länge fastställt att alla objekt i universum är i rörelse i förhållande till varandra. Men tidigare, när astronomer inte hade till sitt förfogande tekniken för att säkert fastställa detta, fanns det olika, ibland motstridiga åsikter om himlakroppars rörelse. Fram till renässansen, den sk. geocentrisk(Geo på grekiska betyder "Jord") en bild av världen, enligt vilken den centrala positionen i universum upptas av den orörliga jorden, runt vilken solen, månen, planeterna och stjärnorna kretsar.
Sedan urminnes tider har jorden ansetts vara universums centrum. Samtidigt antogs närvaron av universums centrala axel och asymmetrin "topp-botten". Jorden hölls från att falla av ett visst stöd, som i tidiga civilisationer ansågs vara något slags gigantiska mytiska djur eller djur (sköldpaddor, elefanter, valar). "Filosofins fader" Thales från Miletus såg ett naturligt objekt som detta stöd - haven. Anaximander från Miletus föreslog att universum är centralt symmetriskt och inte har någon föredragen riktning. Därför har jorden, som ligger i centrum av kosmos, ingen anledning att röra sig i någon riktning, det vill säga den vilar fritt i universums mitt utan stöd. Anaximanders elev Anaximenes följde inte sin lärare, och trodde att jorden hölls från att falla av tryckluft. Anaxagoras var av samma åsikt. Anaximander ansåg att jorden hade formen av en låg cylinder med en höjd som är tre gånger mindre än basens diameter. Anaximenes, Anaxagoras, Leucippus ansåg att jorden var platt, som en bordsskiva. Ett fundamentalt nytt steg togs av Pythagoras, som föreslog att jorden har formen av en boll. I detta följdes han inte bara av pytagoreerna, utan också av Parmenides, Platon och Aristoteles. Så här uppstod den kanoniska formen av det geocentriska systemet, som sedan aktivt utvecklades av antika grekiska astronomer: den sfäriska jorden är i centrum av det sfäriska universum; den synliga dagliga rörelsen av himlakropparna är en återspegling av kosmos rotation runt världsaxeln. När det gäller armaturernas ordning ansåg Anaximander stjärnorna som ligger närmast jorden, följt av månen och solen. Anaximenes föreslog först att stjärnorna är de objekt som är längst bort från jorden, fixerade på det yttre skalet av kosmos. Aristoteles trodde att det inte finns något ovanför fixstjärnornas sfär, inte ens rymden, medan stoikerna hävdade att vår värld är nedsänkt i oändlig tom rymd; atomister, efter Demokritos, trodde att bortom vår värld (begränsad av fixstjärnornas sfär) finns det andra världar.
Den främsta "skaparen" av geocentrism är den antika romerska astronomen Claudius Ptolemaios(ca 87-165). I sitt huvudverk, The Great Construction, även känd under det arabiserade namnet Almagest, beskrev han samlingen av astronomisk kunskap om antikens Grekland och Babylon.
Under den vetenskapliga revolutionen under XVII-XVIII-talen. det visade sig att geocentrism är oförenlig med astronomiska fakta och motsäger fysisk teori; världens heliocentriska system etablerades gradvis. De viktigaste händelserna som ledde till förkastandet av det geocentriska systemet var skapandet av den heliocentriska teorin om planetrörelser av Copernicus, de teleskopiska upptäckterna av Galileo, upptäckten av Keplers lagar och, viktigast av allt, skapandet av klassisk mekanik och upptäckten av Newtons universella gravitationslagen. Det var ett viktigt steg på vägen för mänsklighetens förståelse av den sanna bilden av universum.
heliocentrisk världens system - idén att solen är den centrala himlakroppen runt vilken jorden och andra planeter kretsar. Dess idé har sitt ursprung i antiken, men fick stor spridning först från slutet av renässansen. I detta system antas jorden kretsa runt solen under ett sideriskt år och runt sin axel under en siderisk dag. Konsekvensen av den andra rörelsen är den uppenbara rotationen av himmelssfären, den första - solens rörelse bland stjärnorna längs ekliptikan (en stor cirkel av himmelssfären, längs vilken den uppenbara årliga rörelsen av solen inträffar). I det här fallet anses solen vara stationär i förhållande till stjärnorna.
Idén om jordens rörelse uppstod i antikens era bland representanter för Pythagoras skola. Under medeltiden var världens heliocentriska system praktiskt taget bortglömt. På den tiden dominerade trenden med bokstavlig läsning av bibliska texter, enligt vilken det bland andra himlakroppar är jorden som är Guds huvudsakliga skapelse och därför ligger i universums centrum, och alla andra kretsar runt det. Denna världsbild stöddes av en synlig bild: direkt från planetens yta är dess rörelse omärklig, medan solen, månen, stjärnorna, som moln, "rör sig" över himlen.
I början av renässansen hävdades jordens rörlighet av Nicholas av Cusa, men hans resonemang var rent filosofiskt, inte relaterat till förklaringen av specifika astronomiska fenomen. Leonardo da Vinci talade ganska vagt om detta ämne. År 1450 kom en latinsk översättning av Archimedes' Psammit, som nämner det heliocentriska systemet Aristarchus från Samos. Regiomontanus, den ledande europeiska astronomen under renässansen, var väl bekant med detta arbete. I privat korrespondens noterade han att "stjärnornas rörelse måste genomgå små förändringar på grund av jordens rörelse." Men i sina publicerade skrifter förblev Regiomontanus geocentrisk. Jordens rörelse nämndes också vid 1400- och 1500-talsskiftet. År 1499 diskuterades denna hypotes av den italienske professorn Francesco Capuano, och han menade inte bara jordens rotationsrörelse utan också den translationella rörelsen (utan att ange rörelsecentrum). År 1501 nämnde den italienske humanisten Giorgio Valla den pytagoreiska läran om jordens rörelse runt den centrala elden och hävdade att Merkurius och Venus kretsar runt solen.
Slutligen återupplivades heliocentrismen först på 1500-talet, då den polske astronomen Nicolaus Copernicus (1473-1543) utvecklade teorin om planetrörelser runt solen baserad på den pytagoreiska principen om enhetliga cirkulära rörelser. Han publicerade resultaten av sitt arbete i boken "On the rotations of the celestial spheres", publicerad 1543. Copernicus trodde att jorden utför tre rörelser: 1. Rotation runt axeln med en period av en dag, vilket resulterar i en daglig rotation av den himmelska sfären; 2. Rörelse runt solen med en period av ett år, vilket leder till bakåtgående rörelser av planeterna; 3. Den så kallade deklinationsrörelsen med en period på också ungefär ett år, vilket leder till att jordens axel rör sig ungefär parallellt med sig själv. Därefter stöddes och utvecklades Koprniks idéer av andra stora vetenskapsmän Giordano Bruno, Johannes Kepler, Galileo Galilei, Rene Descartes. Men från konservativt sinnade (främst kyrkliga) kretsar var heliocentrismen under allvarlig press. Forskare som stödde nya trender inom astronomi utsattes för förtryck. Särskilt Giordano Bruno dog på bål, och den åldrade Galileo dömdes av kyrkodomstolen och räddade hans liv endast genom att låtsas avstå från sin övertygelse. Protestantiska och ortodoxa kyrkor var också motståndare till heliocentrism.
Den ryska ortodoxa kyrkans prästerskap kritiserade världens heliocentriska system fram till början av 1900-talet. Fram till 1815, med godkännande av censuren, publicerades en skolhandbok där det heliocentriska systemet kallades ett "falskt filosofiskt system" och en "upprörande åsikt". Biskop Arseny av Ural, i ett brev daterat den 21 mars 1908, rådde lärare, när de introducerade eleverna till det kopernikanska systemet, att inte ge det "villkorslös rättvisa", utan att lära ut det "som någon slags fabel". Det sista verket där det heliocentriska systemet kritiserades var boken som publicerades 1914 av prästen Job Nemtsev. Han hävdade att "jordens cirkel är orörlig, men solen går", och motiverade sina påståenden med hjälp av citat från Bibeln.
Än idag är dock analfabeter utsatta för uråldriga vanföreställningar. Enligt en undersökning som genomfördes 2011 av All-Russian Public Opinion Research Center (VTsIOM) håller 32 % av ryssarna med om att solen kretsar runt jorden.
Samtidigt måste vi komma ihåg att världens heliocentriska system inte är sanningen i sin helhet. När allt kommer omkring är solen inte universums centrum. Den är bara en av många miljarder stjärnor i vår galax, synlig från jorden som i profil (den så kallade "Vintergatan"), och rör sig också i sin enorma omloppsbana. Vår galax är en av många galaxer i universum, vars definition av gränserna inte ingår i uppgiften med detta meddelande.
Vid utarbetandet av denna rapport användes följande: Eremeeva A.I., Tsitsin F.A. History of astronomy. M.: Moscow State Universitys förlag, 1989; samt internetdata.
Världens geocentriska system är ett sådant koncept av universums struktur, enligt vilket den centrala kroppen i hela universum är vår jord, och solen, månen, såväl som alla andra stjärnor och planeter kretsar runt den.
Sedan urminnes tider har jorden ansetts vara universums centrum, som har en central axel och en asymmetri "upp - ner". Enligt dessa idéer hålls jorden i rymden med hjälp av ett speciellt stöd, som i tidiga civilisationer representerades av gigantiska elefanter, valar eller sköldpaddor.
Det geocentriska systemet som ett separat koncept dök upp tack vare den antika grekiska matematikern och Miletos. Han representerade världshavet som ett stöd för jorden och antog att universum har en centralt symmetrisk struktur och inte har någon föredragen riktning. Av denna anledning är jorden, som ligger i centrum av kosmos, i vila utan något stöd. Eleven av Anaximander från Miletos, Anaximenes från Miletus, avvek något från slutsatserna och antog att jorden hålls i kosmos rymd p.g.a.
Det geocentriska systemet under många århundraden var den enda korrekta uppfattningen om världens struktur. Anaximenes från Miletos synvinkel delades av Anaxogoras, Ptolemaios och Parmenides. Vilken synpunkt Demokrit höll sig till är okänd för historien. Anaximander försäkrade att den motsvarar en cylinder vars höjd är tre gånger mindre än diametern på dess bas. Anaxogoras, Anaximenes och Leukill hävdade att jorden är platt. Den första som antydde att jorden är sfärisk var den antika grekiske matematikern, mystikern och filosofen - Pythagoras. Vidare anslöt sig pytagoreerna, Parmenides och Aristoteles till hans synvinkel. Således inramades det geocentriska systemet i ett annat sammanhang, dess kanoniska form dök upp.
I framtiden utvecklades den kanoniska formen av geocentriska representationer aktivt av astronomerna i det antika Grekland. De trodde att jorden har formen av en boll och intar en central position i universum, som också har formen av en sfär, och att kosmos roterar runt världsaxeln, vilket orsakar rörelser av himmelska kroppar. Det geocentriska systemet har ständigt förbättrats av nya upptäckter.
Så Anaximenes kom med antagandet att ju högre position stjärnan har, desto längre tid för dess rotation runt jorden. Ordningen på armaturerna byggdes enligt följande: den första från jorden var månen, följt av solen, följt av Mars, Jupiter och Saturnus. Beträffande Venus och Merkurius fanns det meningsskiljaktigheter baserade på motsägelsen i deras plats. Aristoteles och Platon placerade Venus och Merkurius bakom solen, medan Ptolemaios hävdade att de var mellan månen och solen.
Det geocentriska koordinatsystemet används i den moderna världen när man studerar månens och rymdfarkostens rörelse runt jorden, samt för att bestämma de geocentriska positionerna för de som rör sig runt solen. Ett alternativ till den geocentriska teorin är att solen är den centrala himlakroppen, och jorden och andra planeter kretsar runt den.
Det geocentriska systemet i världen utvecklades för tusentals år sedan av grekiska filosofer och har accepterats i århundraden. Geocentrisk betyder egentligen i centrum. Denna modell kallas också för världens ptolemaiska system efter den grekiske vetenskapsmannen och filosofen Claudius Ptolemaios, trots att teorin fanns år före honom. Det geocentriska systemet i världen placerar jorden med , och cirklar runt den.
Vilket betyder att solen är i centrum, gradvis ersatt. Detta nya system placerar solen i mitten av solsystemet med jorden och alla andra planeter som kretsar runt den. Denna teori revolutionerade allt eftersom den helt förändrade århundraden av etablerad åsikt. Även om idén om ett heliocentriskt system i världen dök upp så tidigt som 200 f.Kr., blev det inte populärt förrän på 1500-talet.
Den enda anledningen till att världens geocentriska system har förblivit populärt i så många år är att det förklarade många av de observationer som de gamla grekerna gjorde. Till exempel förklarade världens geocentriska system varför objekt faller i jordens riktning - - och även varför det verkar hålla sig på samma avstånd från jorden, baserat på dess konstanta ljusstyrka. Eftersom astronomer såg problem med den geocentriska teorin, modifierade de den för att ta hänsyn till dessa avvikelser. En annan anledning till att denna modell har varit populär så länge är att den har utvecklats tillsammans med den romersk-katolska kyrkans politik.
När de förbättrades uppstod fler av problemen som världens geocentriska system står inför. På 1500-talet publicerade astronomen Nicolaus Copernicus, baserad på forntida vetenskapsmäns arbete, sin heliocentriska teori i boken On the Revolutions of the Celestial Spheres. I sin bok gjorde han några drastiska förändringar, som att konstatera att stjärnorna inte kretsar runt jorden och att deklarera att det är detta som gör att det ser ut som att stjärnorna kretsar runt jorden.
Det ironiska är att efter alla bråk om dessa olika teorier var ingen nödvändigtvis korrekt. Einsteins relativitetsteori rubbar båda modellerna. De nya bevisen visade också att solsystemets tyngdpunkt inte är exakt i solens centrum. Det betyder att vilken modell som helst är acceptabel, oavsett grundläggande skillnader mellan teorier. Astronomer använder både heliocentriska och geocentriska modeller för att undersöka vilken teori som underlättar deras beräkningar. Visst verkar det som att vissa saker trots allt är relativa.
Ämne . Utvecklingen av idéer om världens system: från de geocentriska systemen i de antika grekiska filosofernas värld till det heliocentriska systemet Copernicus.
Lektionens mål . Använd exemplet att skapa ett världssystem och visa eleverna:
1) den vetenskapliga kunskapens väg: fakta - hypotes - fakta - ny hypotes - ... - teori;
2) sanningens relativitet;
3) möjligheten att tolka samma fenomen i olika referensramar;
Grundläggande koncept . Världens geocentriska system, världens heliocentriska system.
Demomaterial . Illustrationer. Modeller.
Självständig aktivitet av studenter. Utföra sökuppgifter, skapa presentationer, organisera material i form av en tabell.
Världsbildsaspekt av lektionen. Att utveckla elevernas logiska tänkande och ett vetenskapligt förhållningssätt till att studera världen. Analyser av ackumuleringen av kunskap inom astronomi har pågått sedan antika civilisationer. modeller av universum.
Tid, min
Tekniker och metoder
1. Utarbetande av rapport, presentation
Illustrationer, modeller
Slutför sökuppgifter
2. Inledningsanförande av läraren
Samtal med elever
3. Elevprestationer
Illustrationer, modeller
Elevföreställningar
4. Jämförelse av geocentriska och heliocentriska teorier. Reflexion
5. Läxor
Förbereder för lektionen.
Elevernas val av ämne för rapporten. Förberedelse av muntlig kommunikation, presentation för att illustrera rapporten och A5-tidning.
Litteratur
Eric Rogers "Physics for the Curious", vol. 2, M .: "Mir", 1970. , "Planet Earth. Utvecklingen av idéer och idéer" lärobok. Moskva: Interpaks, 1994.
Meddelandeämnen
Universum enligt Thales. Pythagoras system i världen. Philolaus världssystem. Eudoxias världssystem. Aristoteles' världssystem. Aristarchus världssystem. Hipparchus världssystem. Det ptolemaiska systemet i världen. Det kopernikanska världens system.
Lektionsöversikt.
Kunskapsuppbyggnaden inom astronomi har pågått sedan de gamla civilisationernas tid, från enkel registrering av vissa fakta till systematiska observationer. Ur dessa fakta uppstod legender som lärde barn eller lugnade allmogen. I dessa legender ansågs solen vara en gudom, planeten Venus dyrkades, det berättades om "salighetens boning" som ligger ovanför stjärnornas kristallbåge. Men själva legenderna var inte bara vidskepliga myter. Dessa var föregångarna till den vetenskapliga teorin, deras koppling till fakta var svag, ganska fantastisk, men de skapade grunden för "förklaringen" av dessa fakta. När den grekiska civilisationen föddes, grundade dess tänkare nya metoder inom vetenskapen: de började leta efter allmän förklaringsscheman som skulle tilltala människans nyfikenhet. De nöjde sig inte längre med enbart myter för att stilla publikens nyfikenhet. De satte sig själva i uppgift att "förutse fenomenet", det vill säga skapa ett schema som kunde förklara fakta. Det var mycket viktigare än att bara samla fakta eller skapa en beskrivning av varje nytt faktum i en separat teori. Det var ett intellektuellt framsteg, början på skapandet av en vetenskaplig teori.
De första grekiska forskarna ritade en enkel bild av universum, men allt eftersom data ackumulerades komplicerade de scheman för att förklara detaljerna i vissa fenomen: först enkla fakta om jorden, sedan mer detaljerade diagram som förklarar himlens rörelse som helhet. , samt solen, månen och planeterna separat.
I varje skede har vetenskapsmän försökt, utifrån några enkla antaganden eller allmänna principer, att skapa en så logisk och fullständig "förklaring" eller beskrivning av det observerade fenomenet som möjligt. En sådan förklaring borde ha bidragit till systematiseringen av de ackumulerade fakta och till att få ytterligare förutsägelser. Men först och främst var det meningen att det skulle stärka tron på existensen av ett system som förenar olika fenomen, i naturens rationella struktur. Även om sökandet efter ett schema ibland dikterades av praktisk nödvändighet, såsom behovet av att skapa en kalender, gick den tillfredsställelse som vetenskapsmän fick av en tydlig förklaring av olika fenomen långt utöver detta. Tvingad av behovet av att ställa en fråga Varför, Grekiska filosofer sökte och skapade vetenskapliga teorier. Även om våra moderna strävanden att testa allt genom experiment och rikedomen av vetenskaplig utrustning har lett till enorma förändringar i våra idéer, delar vi fortfarande grekernas entusiasm för en teori som "förutser fenomen". Låt oss se hur deras teorier skapades.
Uppgift för studenter. När du lyssnar på klasskamraters tal fyller du i följande kolumner i tabellen:
2) fakta som inte passade in i den tidigare modellen av universums struktur och förklarade (eller försökte förklara) detta världssystem;
3) ett diagram och en kort beskrivning av världens modell.
|
600 f.Kr e. | Dagliga rörelser av stjärnor, årliga och dagliga rörelser av solen och månen | Jorden är en platt skiva, stjärnorna är fästa vid en roterande sfär, ekliptikplanet lutar i förhållande till stjärnornas bana (fig. 1 och fig. 2)
|
|
530 f.Kr e. | Rörliga planeter, sol och måne mot bakgrund av stjärnor med olika hastigheter. | Jorden - bollen är omgiven av koncentriska genomskinliga sfärer, som var och en innehåller himlakroppar: närmast jorden är månen, sedan Merkurius, Venus, solen, Mars, Jupiter, Saturnus. Den yttre sfären innehöll stjärnor och gjorde ett helt varv på en dag, resten roterade långsammare. Den allmänna principen är att "sfärer" är "perfekta" former och enhetliga rotationer är "perfekta" rörelser. (Fig. 3, 4)
|
Solen, månen, Venus, Merkurius, Venus, Mars, Jupiter, Saturnus rör sig långsamt bland stjärnorna från väst till öst. Stjärnorna rör sig från öst till väst. | Universums centrum är inte jorden, utan den centrala elden - "gudarnas vakttorn"; Jorden kretsar runt denna eld och gör ett fullständigt varv i en liten omloppsbana på en dag, och dess beboeliga del vänds alltid i motsatt riktning från denna centrala eld. Denna rörelse av jorden förklarade den dagliga rörelsen av stjärnorna på himlen: den yttre kristallsfären kunde då vara i vila. (Fig. 5)
|
|
Evdoksiy 370 f.Kr e. | Planeten rör sig inte ojämnt i en loopliknande bana. Solen och månen rör sig längs sina årliga och månatliga banor med varierande hastigheter. | Systemet består av 27 koncentriska sfärer, som skalet av en lök. Varje planet motsvarade flera sfärer placerade inuti varandra och roterande runt olika axlar: tre sfärer för solen och månen, fyra för varje planet och en yttre sfär för alla stjärnorna. Varje sfär är fixerad på en axel som passerar genom ett hål i nästa sfär, och ligger utanför, och rotationsaxlarna har olika riktningar. Kombinerade rörelser med lämpligt valda rotationsriktningar överensstämmer med observationerna. (Fig. 6, 7)
|
Aristoteles 340 f.Kr e. | Systemet i världen av Eudoxia var inte förenligt med mer exakta observationer av planeternas rörelse. | Öka antalet sfärer till 55. Han systematiserade kunskap och gav bevis på jordens sfäricitet. |
Aristark 240 f.Kr e. | Komplexiteten i Aristoteles system ledde till ett försök att förenkla schemat | 1) Jorden roterar, och denna rotation förklarar stjärnornas dagliga rörelse; 2) Jorden rör sig runt solen och gör ett fullständigt varv i omloppsbana under året; andra planeter rör sig på liknande sätt - detta förklarar solens och planeternas synbara rörelser i förhållande till stjärnorna. |
|
140 f.Kr e. | Ojämn rörelse av solen och månen, slingliknande rörelse av planeterna | Planeten rör sig likformigt längs en cirkel (epicykel), vars centrum rör sig likformigt längs en annan cirkel (deferent), vars centrum redan är jorden (fig. 8, 9).
|
Ptolemaios 120 f.Kr e. | Bestämde de exakta positionerna för planeterna, solen och månen i förhållande till fixstjärnorna | Stjärnhimlen är en sfär som roterar runt en fast axel och gör ett helt varv på 24 timmar. Solen rör sig runt jorden enligt Hipparchos epicykliska schema; Månen rör sig längs en mer komplex epicykloid. För att förklara planeternas rörelse skapade Ptolemaios ett schema av epicykler, där jorden inte är i centrum av huvudcirkeln, utan skulle vara något förskjuten i förhållande till den, d.v.s. placerad excentrisk. Men inte ens detta räckte, och Ptolemaios byggde ett schema där han inte bara placerade jorden excentriskt utan också flyttade centrum för enhetlig rotation i motsatt riktning. (Fig. 10)
Det var ett komplext system av huvud- och hjälpcirklar med olika radier, hastigheter, lutningar och excentriciteter av olika storlekar och riktningar. Detta system, som fungerade som en komplex transmissionsmekanism, gjorde det möjligt att exakt förutsäga planeternas positioner år efter år och bestämma dessa positioner i det förflutna. Som ett bra maskinsystem byggde det på enkla principer: cirklar med konstanta radier, rotation med konstant hastighet. |
Copernicus | Alla planeternas rörelser på ett eller annat sätt överensstämde med solens rörelse, till exempel var Venus och Merkurius cirkulationsperioder längs deferenterna och cirkulationsperioderna för Mars, Jupiter och Saturnus längs epicykler exakt lika med ett år - perioden för solens rotation runt jorden. | Alla planeter rör sig i banor runt den fasta solen, jorden går runt solen på ett år, medan den roterar runt sin axel och gör ett helt varv på 24 timmar. De "fasta stjärnorna" och solen vilar på himlen. Planetens komplexa rörelse längs epicykloiden består av planetens egen rörelse i en cirkel och jordens rörelse runt solen. För att eliminera diskrepanser mellan de beräknade och observerade rörelserna av planeterna på himlen, tvingades Copernicus introducera epicykler. |
Planeternas rörelser som observerades på den jordiska himlen kunde lika väl beskrivas inom ramen för var och en av universums modeller: både Ptolemaios och Kopernikus. Låt oss överväga detta mer i detalj på exemplet på de inre planeternas rörelse.
1 I den heliocentriska modellen (fig. 11), som motsvarar den verkliga bilden, gör Venus ett varv runt solen på 225 dagar och jorden på ett år. Eftersom Venus rör sig runt solen snabbare än jorden förändras de relativa positionerna för dessa tre kroppar hela tiden. Det finns flera karakteristiska konfigurationer: anslutningar (nedre och övre), när alla tre kropparna är på samma linje, och förlängning (västra och östliga), när vinkeln från jorden till solen och Venus är maximal och når 48 °. Identiska konfigurationer (till exempel sämre konjunktion) upprepas för Venus var 584:e dag.
https://pandia.ru/text/80/111/images/image012_4.jpg" width="539" height="172">
Ris. 11. Heliocentrisk modell: Venus rotationsperiod runt solen är 225 dagar; Jorden runt solen - 1 år.
Ris. 12 Det geocentriska systemet i Ptolemaios värld: Venus revolutionsperiod längs den deferenta är 1 år; enligt epicykeln - 584 dagar; solens rotationsperiod runt jorden är 1 år
b) Venus rörelse i Ptolemaios-modellen (fig. 12) representeras som resultatet av rörelse längs epicykeln, som sammanfaller med Venus omloppsbana runt solen, och rörelse längs den deferenta, som sammanfaller med omloppsbanan för Solen runt jorden. Om vi lämnar solens omloppsbana oförändrad, men proportionellt minskar både Venus deferenta och epicykeln, kommer vi därmed att övergå till den ptolemaiska modellen. En jordisk observatör kommer inte att märka denna förändring, eftersom riktningen till Venus och solen kommer att vara densamma som i den heliocentriska.
Således var både Ptolemaios-modellen och den kopernikanska modellen helt utbytbara i geometriska termer, så försök att bevisa fördelarna med en av dem är uppenbarligen dömda att misslyckas. Sanningen måste sökas i diskrepanserna mellan modellerna och den verkliga bilden av planeternas rörelse, varför det i själva verket var att planeterna inte har cirkulära, utan elliptiska banor. Johannes Kepler lyckades förstå detta.
Inledningsvis fokuserade Kepler nästan alla sina ansträngningar på att studera Mars rörelse. Han började sin forskning som en övertygad kopernikan, men för att harmonisera de tillgängliga astronomiska data med hög precision med denna modell, måste fler och fler nya epicykler introduceras i den. Den kopernikanska modellen blev så småningom nästan lika besvärlig som den ptolemaiska modellen, och Mars beräknade rörelse över himlen stämde fortfarande inte riktigt med den observerade.
Efter många års hårt arbete hittade Johannes Kepler en lösning på detta problem - han avvisade idén om himlakroppars rörelse i cirklar och postulerade att Mars och andra planeter (inklusive jorden) kretsar runt solen i elliptiska banor. Det var en riktig vetenskaplig revolution: med ett slag förkastades inte bara idén om perfekta cirkulära banor, utan också modellen av universum med en stationär jord i centrum! Kepler kunde beskriva planeternas rörelser på himlen med otrolig noggrannhet och formulera de tre rörelselagarna för himlakroppar, vilket gav honom namnet "himlens lagstiftare" decennier senare. Det moderna heliocentriska systemet brukar kallas det kopernikanska systemet, även om det vore mer korrekt att kalla det för Keplersystemet.
Keplers slutsatser var så radikalt i strid med den traditionella världsbilden att de under en tid helt enkelt ignorerades. Men ungefär samma år äger en annan händelse rum i den italienska staden Pisa, den berömde fysikern och mekanikern Galileo Galilei (1564-1642) använde det nyuppfunna "spotting scope" för att studera stjärnhimlen. Naturligtvis var han inte den första som tittade på stjärnorna genom ett teleskoprör, men han var den första som lyckades se faserna av Venus, vars förändring inte kunde förklaras på något sätt inom ramen för den antika geocentriska modellen.
I den geocentriska modellen av Claudius Ptolemaios befinner sig Venus alltid mellan jorden och solen och är därför vänd mot jorden med sin skuggade sida. I denna modell skulle endast den smala halvmånen av Venus behöva observeras från jorden. I Ptolemaios modell kunde Venus i någon av dess positioner inte observeras i form av en halvmåne och fylligare faser.
https://pandia.ru/text/80/111/images/image015_3.jpg" width="400" height="300">
Modell "Rotation of Venus"
Frågor till studenter
1. Alla påståenden utom ett karakteriserar världens geocentriska system. Ange ett undantag.
a) Jorden är i eller nära världens centrum.
b) Planeterna kretsar runt jorden.
C) Solens dagliga rörelse sker runt jorden.
D) Månen rör sig runt solen.
E) Stjärnornas dagliga rörelser sker runt jorden.
2. Enligt forntida astronomer skiljer sig planeter från stjärnor i det
A) rör sig i cirkulära banor
B) till skillnad från jorden i deras sammansättning;
C) ibland rör sig i motsatt riktning mot stjärnornas rörelse;
D) rör dig runt solen
D) är närmare jorden än solen.
3. Vilket av de observerade fenomenen kan förklaras inom den geocentriska teorin? 1) Daglig soluppgång i öster och solnedgång i väster.
2) Rotation av stjärnhimlen runt världens pol.
3) Enstaka solförmörkelser.
A) 1 och 2.
B) 2 och 3.
B) 1 och 3.
D) allt.
D) ingen.
4. Världens heliocentriska system förklarar planeternas loopliknande rörelse:
A) skillnaden i jordens och planetens hastigheter i banor;
B) jordens dagliga rotation;
C) en kombination av solens rörelse längs ekliptikan och planeternas rörelse runt solen;
D) en förändring av planetens hastighet i omloppsbana;
D) planeternas ömsesidiga attraktion.
5. Utan vilket av följande påståenden är den heliocentriska teorin otänkbar?
a) Planeterna kretsar runt solen.
b) Solen är sfärisk.
C) Jorden är sfärisk.
D) Planeterna kretsar runt jorden.
D) Jorden roterar runt sin axel.
6. Ange vilken av följande fakta som motbevisar hypotesen om jordens orörlighet och solens rörelse runt den:
A) solens dagliga klimax.
B) rörelsen av stjärnor som observerats under natten.
C) Solens rörelse mot bakgrund av stjärnor, som sker under året.
D) daglig soluppgång och solnedgång.
D) ingen av dessa fakta.
Svar på frågor
Uppgifterna 1-6 är hämtade från boken Astronomididaktiskt material. M., Upplysning, 1979
Astronomi i antikenDet är svårt att säga exakt när astronomi föddes: nästan ingen information relaterad till förhistorisk tid har nått oss. I den där avlägsna eran, när människor var helt maktlösa inför naturen, uppstod en tro på mäktiga krafter som påstås skapat världen och styra den, under många århundraden var månen, solen och planeterna gudomliga. Vi lär oss om detta från myterna om alla världens folk.
De första idéerna om universum var mycket naiva, de var nära sammanflätade med religiösa övertygelser, som var baserade på uppdelningen av världen i två delar - jordisk och himmelsk. Om nu varje skolbarn vet att jorden själv är en himlakropp, så var tidigare "jordiskt" emot "himmelskt". De trodde att det fanns ett "himlens himmel", till vilket stjärnorna var fästa, och jorden togs för universums orörliga centrum.
Världens geocentriska system
Hipparchus, en alexandrinsk forskare som levde på 200-talet f.Kr., och andra astronomer på hans tid ägnade mycket uppmärksamhet åt att observera planeternas rörelser.
Dessa rörelser verkade för dem extremt förvirrande. Faktum är att rörelseriktningarna för planeterna på himlen, så att säga, beskriver slingor på himlen. Denna uppenbara komplexitet i planeternas rörelse orsakas av jordens rörelse runt solen - trots allt observerar vi planeterna från jorden, som själv rör sig. Och när jorden "kommer ikapp" en annan planet verkar det som om planeten tycks stanna och sedan flyttar tillbaka. Men forntida astronomer trodde att planeterna gjorde så komplexa rörelser runt jorden.
På 200-talet e.Kr Den Alexandriske astronomen Ptolemaios lade fram sitt "världssystem". Han försökte förklara universums struktur, med hänsyn till den uppenbara komplexiteten i planeternas rörelse.
Med tanke på att jorden är sfärisk, och dess dimensioner är försumbara jämfört med avståndet till planeterna, och ännu mer till stjärnorna. Ptolemaios, men efter Aristoteles, hävdade att jorden är universums fasta centrum. Eftersom Ptolemaios ansåg att jorden var universums centrum, kallades hans världssystem geocentriskt.
Modell av geocentriskt system.
Runt jorden enligt Ptolemaios, Månen, Merkurius, Venus, Solen, Mars, Jupiter, Saturnus, rör sig stjärnor (i ordning efter avstånd från jorden). Men om månens, solens, stjärnornas rörelse är cirkulär, så är planeternas rörelse mycket mer komplicerad. Var och en av planeterna, enligt Ptolemaios, rör sig inte runt jorden, utan runt en viss punkt. Denna punkt i sin tur rör sig i en cirkel, i vars centrum är jorden. Cirkeln som beskrivs av planeten runt den rörliga punkten, kallade Ptolemaios epicykeln, och cirkeln längs vilken punkten rör sig runt jorden, den deferenta.
Det är svårt att föreställa sig sådana intrikata rörelser som äger rum i naturen, och även runt imaginära punkter. En sådan konstgjord konstruktion krävdes av Ptolemaios för att förklara den uppenbara komplexiteten i planeternas rörelse, baserat på en falsk idé om jordens orörlighet, belägen i universums mitt.
Ptolemaios var en briljant matematiker för sin tid. Men han delade uppfattningen om Aristoteles, som trodde att jorden är orörlig och bara den kan vara universums centrum.
Aristoteles-Ptolemaios världssystem verkade rimligt för samtida. Det gjorde det möjligt att förberäkna planeternas rörelse för framtiden - detta var nödvändigt för orientering längs vägen under resan och för kalendern. Detta falska system har erkänts i nästan femtonhundra år.
Detta system erkändes också av den kristna religionen. Kristendomen baserade sin världsbild på den bibliska legenden om skapandet av världen av Gud på sex dagar. Enligt denna legend är jorden universums "centrum", och himlakropparna skapades för att lysa upp jorden och dekorera himlavalvet. Varje avvikelse från dessa åsikter eftersträvades skoningslöst av kristendomen. Systemet i Aristoteles värld - Ptolemaios, som placerade jorden i universums centrum, motsvarade perfekt den kristna läran.
Tabellerna som Ptolemaios sammanställde gjorde det möjligt att i förväg bestämma planeternas position på himlen. Men med tiden har astronomer upptäckt en diskrepans mellan de observerade positionerna för planeterna och de förutspådda. I århundraden trodde man att det ptolemaiska systemet i världen helt enkelt inte var perfekt nog, och i ett försök att förbättra det introducerade de nya och nya kombinationer av cirkulära rörelser för varje planet.
Heliocentriska systemet i världen
Hans system av världen den store polske astronomen Nicholas Copernicus(1473-1543) som anges i boken "Om de himmelska sfärernas rotationer", publicerad under hans dödsår. I den här boken bevisade han att universum inte är ordnat på det sätt som religionen har gjort anspråk på i många århundraden.
I alla länder, i nästan ett och ett halvt årtusende, dominerade Ptolemaios falska lära, som hävdade att jorden vilar orörlig i universums centrum, människors sinnen. Ptolemaios anhängare kom, för kyrkans skull, med fler och fler nya "förklaringar" och "bevis" på planeternas rörelse runt jorden för att bevara "sanningen" och "heligheten" av hans falska undervisning. Men av detta blev det ptolemaiska systemet mer och mer långsökt och konstgjort.
Långt före Ptolemaios hävdade den grekiske vetenskapsmannen Aristarchos att jorden rör sig runt solen. Senare, under medeltiden, delade avancerade vetenskapsmän Aristarchus synvinkel på världens struktur och förkastade Ptolemaios falska läror. Strax före Copernicus hävdade de stora italienska forskarna Nicholas av Cusa och Leonardo da Vinci att jorden rör sig, att den inte alls är i universums centrum och inte intar en exceptionell position i det.
Varför fortsatte det ptolemaiska systemet att dominera trots detta?
Eftersom den förlitade sig på den allsmäktiga kyrkans auktoritet, som undertryckte det fria tänkandet, hindrade vetenskapens utveckling. Dessutom kunde forskare som förkastade Ptolemaios läror och uttryckte korrekta åsikter om universums struktur ännu inte på ett övertygande sätt underbygga dem.
Detta gjordes endast av Nicolaus Copernicus. Efter trettio år av hårt arbete, långa reflektioner och komplexa matematiska beräkningar visade han att jorden bara är en av planeterna, och alla planeterna kretsar runt solen.
Copernicus levde inte för att se den tid då hans bok spreds över hela världen och avslöjade sanningen om universum för människor. Han var nära att dö när vänner tog och lade det första exemplaret av boken i hans kalla händer.
Copernicus föddes 1473 i den polska staden Torun. Han levde i en svår tid, då Polen och dess granne – den ryska staten – fortsatte den månghundraåriga kampen mot inkräktarna – de germanska riddarna och tatarmongolerna, som försökte förslava de slaviska folken.
Copernicus förlorade sina föräldrar tidigt. Han uppfostrades av sin morbror Lukasz Watzelrode, en enastående offentlig och politisk person på den tiden. Kunskapstörsten ägde Kopernikus från barndomen, till en början studerade han hemma. Sedan fortsatte han sin utbildning vid italienska universitet.Naturligtvis studerades astronomi där enligt Ptolemaios, men Copernicus studerade noggrant alla bevarade verk av stora matematiker och antik astronomi. Redan då hade han tankar om riktigheten av Aristarchus gissningar, om falskheten i Ptolemaios system. Men inte bara astronomi var engagerad i Copernicus. Han studerade filosofi, juridik, medicin och återvände till sitt hemland som en välutbildad man för sin tid.
När han återvände från Italien bosatte sig Copernicus i Warmia - först i staden Litzbark, sedan i Frombork. Hans verksamhet var extremt mångsidig. Han tog en aktiv del i förvaltningen av regionen: han var ansvarig för dess finansiella, ekonomiska och andra angelägenheter. Samtidigt begrundade Copernicus outtröttligt solsystemets verkliga struktur och kom gradvis till sin stora upptäckt.
Vad innehåller Kopernikus bok "Om de himmelska sfärernas rotation" och varför gav den ett så förkrossande slag mot det ptolemaiska systemet, som med alla dess brister hade bevarats i fjorton århundraden under den allsmäktiga kyrkans beskydd auktoritet på den tiden? I den här boken hävdade Nicolaus Copernicus att jorden och andra planeter är solens satelliter. Han visade att det är jordens rörelse runt solen och dess dagliga rotation runt dess axel som förklarar solens skenbara rörelse, den märkliga intrasslingen i planeternas rörelse och himlavalvets skenbara rotation.
Briljant enkelt förklarade Copernicus att vi uppfattar rörelsen av avlägsna himlakroppar på samma sätt som rörelsen av olika föremål på jorden när vi själva är i rörelse.
Vi glider i en båt längs en lugnt strömmande flod, och det verkar för oss som om båten och vi är orörliga i den, och bankerna "flyter" i motsatt riktning. På samma sätt verkar det bara för oss som om solen rör sig runt jorden. Men i själva verket rör sig jorden med allt som finns på den runt solen och gör under året ett fullständigt varv i sin bana.
Och på samma sätt, när jorden tar om en annan planet i sin rörelse runt solen, verkar det för oss som om planeten rör sig bakåt, vilket beskriver en slinga på himlen. I verkligheten rör sig planeterna runt solen i regelbundna, men inte perfekt cirkulära banor, utan att göra några slingor. Copernicus, liksom de antika grekiska forskarna, att banorna längs vilka planeterna rör sig bara kan vara cirkulära.
Tre kvarts sekel senare bevisade den tyske astronomen Johannes Kepler, Copernicus efterträdare, att alla planeternas banor är långsträckta cirklar - ellipser.
Copernicus ansåg att stjärnorna var fixerade. Anhängare av Ptolemaios insisterade på jordens orörlighet och hävdade att om jorden rörde sig i rymden, då när vi observerar himlen vid olika tidpunkter, verkar det för oss att stjärnorna skiftar och ändrar sin position på himlen. Men ingen astronom har märkt sådana förskjutningar av stjärnor på många århundraden. Det var i detta som anhängarna av Ptolemaios läror ville se bevis på jordens orörlighet.
Copernicus hävdade dock att stjärnorna är på ofattbart långt avstånd. Därför kunde deras obetydliga förskjutningar inte märkas. Faktum är att avstånden från oss till och med de närmaste stjärnorna visade sig vara så stora att de till och med tre århundraden efter Copernicus kunde bestämmas exakt. Först 1837 lade den ryske astronomen Vasily Yakovlevich Struve grunden för den exakta bestämningen av avstånden till stjärnorna.
Det är tydligt vilket häpnadsväckande intryck en bok måste ha gjort där Copernicus förklarade världen utan att ta hänsyn till religion och till och med förkasta kyrkans auktoritet i vetenskapsfrågor. Kyrkans ledare förstod inte omedelbart vilket slag mot religionen som orsakades av Copernicus vetenskapliga arbete, där han förde jorden ner till positionen för en av planeterna. Under en tid distribuerades boken fritt bland forskare. Det gick inte många år, och den stora bokens revolutionära betydelse manifesterades fullt ut. Andra framstående vetenskapsmän kom fram - efterföljarna till den kopernikanska saken. De utvecklade och spred idén om universums oändlighet, där jorden är som ett sandkorn, och det finns otaliga världar. Sedan den tiden började kyrkan en hård förföljelse av anhängare av Copernicus läror.
Den nya läran om solsystemet - heliocentrisk, bekräftades i den svåraste kampen med religionen. Copernicus läror undergrävde själva grunden för den religiösa världsbilden och öppnade en bred väg till en materialistisk, verkligt vetenskaplig kunskap om naturfenomen.
Under andra hälften av 1500-talet fann Copernicus läror sina anhängare bland de ledande forskarna i olika länder. Forskare kom också fram som inte bara propagerade Copernicus läror, utan fördjupade och utökade den.
Copernicus trodde att universum begränsas av sfären av fixstjärnor, som är belägna på ofattbart enorma, men fortfarande ändliga avstånd från oss och från solen. I Copernicus läror bekräftades universums viddhet och dess oändlighet. Copernicus gav också för första gången i astronomi inte bara det korrekta schemat för solsystemets struktur, utan bestämde också planeternas relativa avstånd från solen och beräknade perioden för deras rotation runt den.
Bildandet av den heliocentriska världsbilden
Copernicus läror erkändes inte omedelbart. Vi vet att enligt inkvisitionens dom 1600 brändes en framstående italiensk filosof, en anhängare till Copernicus, i Rom Giordano Bruno(1548-1600). Bruno, som utvecklade Copernicus läror, hävdade att det inte finns och inte kan finnas ett centrum i universum, att solen bara är centrum i solsystemet. Han uttryckte också en lysande gissning att stjärnorna är samma solar som våra, och planeter rör sig runt otaliga stjärnor, av vilka många har intelligent liv. Varken tortyr eller inkvisitionens eld bröt Giordano Brunos vilja, tvingade honom inte att avsäga sig den nya läran.
År 1609 Galileo Galilei(1564-1642) riktade först ett teleskop mot himlen och gjorde upptäckter som tydligt bekräftar upptäckterna av Kopernikus. Han såg berg på månen. Det betyder att Månens yta till viss del liknar jordens och det finns ingen grundläggande skillnad mellan "jordisk" och "himmelsk". Galileo upptäckte fyra månar av Jupiter. Deras rörelse runt Jupiter motbevisade den felaktiga idén att bara jorden kan vara centrum för himlakroppar. Galileo upptäckte att Venus, precis som månen, ändrar sina faser. Därför är Venus en sfärisk kropp som lyser med reflekterat solljus. Genom att studera egenskaperna hos förändringen i Venus utseende drog Galileo den korrekta slutsatsen att den inte rör sig runt jorden utan runt solen. På solen, som personifierade "himmelsk renhet", upptäckte Galileo fläckar och när han observerade dem konstaterade han att solen roterar runt sin axel. Det betyder att olika himlakroppar, som solen, kännetecknas av axiell rotation. Till slut upptäckte han att Vintergatan är full av svaga stjärnor som inte är synliga för blotta ögat. Följaktligen är universum mycket större än man tidigare trott, och det var extremt naivt att anta att det gör en hel revolution runt den lilla jorden på en dag.
Upptäckten av Galileo mångdubblade antalet anhängare av det heliocentriska systemet i världen och tvingade samtidigt kyrkan att intensifiera förföljelsen av kopernikanerna. År 1616 ingick Copernicus bok Om de himmelska sfärernas revolutioner i listan över förbjudna böcker, och det som stod i den stred mot de heliga skrifterna. Galileo förbjöds att sprida Copernicus läror. Men 1632 lyckades han fortfarande publicera boken "Dialog om världens två huvudsystem - Ptolemaic och Copernican", där han på ett övertygande sätt kunde visa sanningen om det heliocentriska systemet, som ådrog sig den katolska kyrkans vrede . 1633 framträdde Galileo inför inkvisitionens domstol. Den äldre vetenskapsmannen tvingades underteckna ett "avsägelse" av sina åsikter och hölls under inkvisitionens överinseende till slutet av sitt liv. Först 1992 frikände den katolska kyrkan slutligen Galileo.
Avrättningen av Bruno, det officiella förbudet mot Copernicus läror, rättegången mot Galileo kunde inte stoppa spridningen av Copernicus. I Österrike Johannes Kepler(1571-1630) utvecklade Copernicus läror och upptäckte lagarna för planetarisk rörelse. I England Isaac Newton(1643-1727) publicerade sin berömda lag om universell gravitation. I Ryssland stödde Copernicus läror djärvt M.V. Lomonosov(1711-1765), som upptäckte atmosfären på Venus, försvarade idén om ett flertal bebodda världar.
