Учёные (астрономы) гелиоцентристы


Иоганн Кеплер

Выдающийся вклад в развитие гелиоцентрических представлений внёс немецкий астроном Иоганн Кеплер.

Ещё со студенческих лет (пришедшихся на конец XVI века) он был убеждён в справедливости гелиоцентризма ввиду способности этого учения дать естественное объяснение попятных движений планет и возможности вычислять на её основе масштабы планетной системы.

В течение нескольких лет Кеплер работал с величайшим астрономом-наблюдателем Тихо Браге и впоследствии завладел его архивом наблюдательных данных. В ходе анализа этих данных, проявив исключительную физическую интуицию, Кеплер пришёл к следующим выводам:

1. Орбита каждой из планет является плоской кривой, причём плоскости всех планетных орбит пересекались в Солнце. Это означало, что Солнце находится в геометрическом центре планетной системы, тогда как у Коперника таковым был центр земной орбиты. Кроме всего прочего, это позволило впервые объяснить движение планет перпендикулярно к плоскости эклиптики. Само понятие орбиты, видимо, также было впервые введено Кеплером, поскольку ещё Коперник полагал, что планеты переносятся с помощью твёрдых сфер, как у Аристотеля.

2. Земля движется по своей орбите неравномерно. Тем самым впервые Земля уравнялась в динамическом отношении со всеми остальными планетами.

3. Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце (I закон Кеплера).

4. Кеплер открыл закон площадей (II закон Кеплера): отрезок, соединяющий планету и Солнце, за равные промежутки времени описывает равные площади. Поскольку расстояние планеты от Солнца при этом также менялось (согласно первому закону), отсюда следовала переменность скорости движения планеты по орбите.

Установив свои первые два закона, Кеплер впервые отказался от догмы о равномерных круговых движениях планет, с пифагорейских времён владевшей умами исследователей.

Причём, в отличие от модели экванта, скорость планеты менялась в зависимости от расстояния от Солнца, а не от некоторой бестелесной точки. Тем самым Солнце оказалось не только геометрическим, но и динамическим центром планетной системы.

5. Кеплер вывел математический закон (III закон Кеплера), который связывал между собой периоды обращений планет и размеры их орбит: квадраты периодов обращений планет относятся как кубы больших полуосей их орбит. Впервые закономерность устройства планетной системы, о существовании которой догадывались ещё древние греки, получила математическое оформление.

На основании открытых им законов движения планет Кеплер составил таблицы планетных движений (Рудольфинские таблицы), по точности далеко оставлявшие позади все таблицы, составленные ранее.

Галилео Галилей

Одновременно с Кеплером на другом конце Европы, в Италии, трудился Галилео Галилей, оказавший двоякую поддержку гелиоцентрической теории.

Во-первых, с помощью изобретённого им телескопа Галилей сделал ряд открытий, либо косвенно подтверждавших теорию Коперника, либо выбивавших почву из-под ног его противников — сторонников Аристотеля:

1. Поверхность Луны не гладкая, как подобало небесному телу в учении Аристотеля, а имеет горы и впадины, как Земля. Кроме того, Галилей объяснил пепельный свет Луны отражением солнечного света Землёй. Благодаря этому Земля стала телом, во всех отношениях подобным Луне. Устранялось противоречие между земным и небесным, постулировавшееся у Аристотеля.

2. Четыре спутника Юпитера (получивших впоследствии название галилеевых). Тем самым он опроверг утверждение, что Земля не может обращаться вокруг Солнца, поскольку вокруг неё самой обращается Луна (такой тезис часто выдвигали противники Коперника): Юпитер заведомо должен был вращаться либо вокруг Земли (как у Птолемея и Аристотеля), либо вокруг Солнца (как у Аристарха и Коперника).

3. Смена фаз Венеры, указывавшая, что Венера обращается вокруг Солнца.

4. Галилей установил, что Млечный Путь состоит из большого количества звёзд, неразличимых невооружённым взглядом. Это открытие совершенно не умещалось в космологию Аристотеля, но вполне было совместимо с теорией Коперника, из которой следовала огромная удалённость звёзд.

5. Одним из первых Галилей открыл солнечные пятна. Наблюдения над пятнами привели Галилея к выводу о вращении Солнца вокруг своей оси. Само существование пятен и их постоянная изменчивость опровергали тезис Аристотеля о «совершенстве» небес.

6. Галилей показал, что видимые размеры планет в различных конфигурациях (например, в противостоянии и соединении с Солнцем) меняются в таком соотношении, как это следует из теории Коперника.

7. Наоборот, при наблюдении звёзд в телескоп их видимые размеры не меняются. Этот вывод опровергал один из основных доводов Тихо Браге, заключавшийся в огромных размерах звёзд, которые следуют из ненаблюдаемости их годичных параллаксов. Галилей заключил, что при наблюдении звёзд в телескоп их видимый размер не меняется, следовательно, оценка Браге угловых размеров звёзд сильно преувеличена.

Вторым направлением деятельности Галилея было установление новых законов динамики. Им была открыта инерция и принцип относительности, что позволило устранить традиционные возражения противников гелиоцентризма: если Земля движется, почему мы этого не замечаем?

Научные споры вокруг гелиоцентризма

Оказавшись в том же лагере коперниканцев, что и Кеплер, Галилей так и не принял его законов движения планет. Это относится и к другим гелиоцентристам первой трети XVII в., например, голландскому астроному Филипу ван Лансбергу. Однако астрономы более позднего времени могли наглядно убедиться в точности кеплеровых «Рудольфинских таблиц». Так, одним из предсказаний Кеплера было прохождение Меркурия по диску Солнца в 1631 г., которое и в самом деле удалось пронаблюдать французскому астроному Пьеру Гассенди. Таблицы Кеплера ещё более уточнил английский астроном Джереми Хоррокс, предсказавший прохождение Венеры по диску Солнца в 1639 г., которое он же и пронаблюдал вместе с другим английским астрономом, Уильямом Крабтри. Однако даже феноменальная точность теории Кеплера не переубедила скептиков-геоцентристов, поскольку многие проблемы гелиоцентрической теории так и остались нерешёнными. Прежде всего, это проблема годичных параллаксов звёзд, поиски которых велись в течение всего XVII века. Несмотря на существенное увеличение точности измерений (которого удалось достигнуть благодаря использованию телескопов), эти поиски так и остались безрезультатными, что говорило о том, что звёзды даже еще дальше, чем предполагали Коперник, Галилей и Кеплер. Это, в свою очередь, снова ставило на повестку дня проблему размеров звёзд, отмеченную ещё Тихо Браге. Только в конце XVII века учёные осознали, что то, что они принимали за диски звёзд, на самом деле является чисто инструментальным эффектом: звёзды имеют настолько малые угловые размеры, что их диски невозможно разглядеть даже в самые сильные телескопы. Кроме того, против движения Земли оставались ещё физические возражения, основанные на аристотелевой механике. Идеи Галилея насчёт инерции и относительности убеждали далеко не всех учёных XVII века. Среди противников гелиоцентризма выделялся иезуит Риччиоли, заслуженно известный астроном своего времени. В своём фундаментальном труде «Новый Альмагест» он перечислил и обсудил 49 доказательств в пользу Коперника и 77 — против. Главным конкурентом гелиоцентрической теории в те времена была уже не теория Птолемея, а гео-гелиоцентрическая система мира, дополненная предположением об эллиптичности орбит. Хотя систему Коперника поддерживали ряд выдающихся учёных XVII века (в их числе Отто фон Герике, Исмаэль Буллиальд, Христиан Гюйгенс, Жиль Роберваль, Роберт Гук), численный перевес оставался на стороне их оппонентов. Вплоть до конца XVII века многие учёные просто отказывались делать выбор между этими гипотезами, указывая, что с точки зрения наблюдений гелиоцентрическая и гео-гелиоцентрическая система системы эквивалентны; конечно, оставаясь на такой точке зрения, невозможно было развивать динамику планетной системы. В числе сторонников этой «позитивистской» точки зрения были, например, Джованни Доменико Кассини, Оле Рёмер, Блез Паскаль. Необходимо добавить, что в спорах с геоцентристами сторонники Аристарха и Коперника находились отнюдь не в равных условиях, поскольку на стороне первых был такой авторитет, как Церковь.

Видео: Астрономы


Реклама