Pe parcursul celor multe mii de ani în care ființele umane s-au uitat la stele, conceptul nostru despre cum arată Universul s-a schimbat dramatic. La un moment dat, magii și înțelepții lumii credeau că Universul consta dintr-un Pământ plat (sau unul pătrat, un zigarrut etc.) înconjurat de Soare, Lună și stele. De-a lungul timpului, astronomii antici au conștientizat că unele stele nu se mișcau ca celelalte și au început să înțeleagă că și acestea sunt planete.
În timp, am început să înțelegem că Pământul era într-adevăr rotund și am venit cu explicații raționalizate pentru comportamentul altor corpuri cerești. Și până în antichitatea clasică, oamenii de știință formulaseră idei despre cum a avut loc mișcarea planetelor și cum se potrivesc toate globurile cerești. Acest lucru a dat naștere modelului geocentric al universului, un model acum dispărut care explica modul în care Soarele, Luna și firmamentul s-au înconjurat în jurul planetei noastre.
Ideea că Pământul era centrul Universului este cu siguranță una de înțeles. Oamenilor antici, privind în sus spre cer, le părea evident că Soarele, Luna și stelele se rotesc în jurul Pământului o dată pe zi. Pentru observatorul de pe Pământ, terenul pe care stăteau părea un punct fix de referință, un plan plat din care să privească cosmosul care se învârte.
Și de-a lungul timpului, datorită secolelor de evidență de către diverse civilizații – de la vechii astronomi babilonieni și egipteni până la cei mediteraneeni contemporani – a început să apară un sistem oficial care a pus Pământul în centrul tuturor lucrurilor. Acest lucru va continua să reziste până în secolele al XVII-lea și al XVIII-lea, moment în care, inconsecvențele inerente ale modelului ar duce la abandonarea acestuia în favoarea modul heliocentric cel.
O comparație a modelelor geocentrice și heliocentrice ale universului. Credit: history.ucsb.edu
Grecia antică:
Cel mai vechi exemplu înregistrat de univers geocentric vine din jurul secolului al VI-lea î.Hr. În acest timp, filozoful presocratic Anaximandru a propus un sistem cosmologic în care un Pământ cilindric era ținut în sus în centrul tuturor lucrurilor. Între timp, Soarele, Luna și planetele erau găuri în roțile invizibile care înconjurau Pământul, prin care oamenii puteau vedea focul ascuns.
În același secol, pitagoreicii au început să propună că Pământul ar fi circular, pe baza observației eclipselor (și, după toate probabilitățile, a observațiilor zodiacului de la diferite latitudini). Până în secolul al IV-lea î.Hr., această idee s-a combinat cu conceptul de univers geocentric pentru a crea sistemul cosmologic la care au subscris majoritatea grecilor.
De asemenea, în secolul al IV-lea î.Hr., Platon și Aristotel vor crea lucrări despre universul geocentric care să-și asigure locul ca teorie cosmologică predominantă. Potrivit lui Platon, Pământul era o sferă și centrul staționar al universului. Stelele și planetele erau purtate în jurul Pământului pe sfere sau cercuri, dispuse în ordinea distanței de la centru. Acestea au fost Luna, Soarele, Venus, Mercur, Marte, Jupiter, Saturn, stele fixe și stelele fixe.
Sistemul său a fost extins de Eudoxus din Cnidus, un contemporan al lui Platon, care a dezvoltat o explicație mai puțin mitică și mai matematică a mișcării planetelor, bazată pe ideea platoniciană de mișcare circulară uniformă . Aristotel a elaborat sistemul lui Eudoxus, plasând un Pământ sferic în centru și toate celelalte corpuri cerești aranjate în sfere concentrice cristaline (adică transparente) în jurul lui.
Ilustrație a modelelor lui Anaximandru ale universului. În stânga, ziua vara; pe dreapta, iarna noaptea. Credit: iep.utm.edu/Dirk L. Couprie
Toate aceste sfere s-au deplasat cu viteze uniforme diferite pentru a crea rotația corpurilor în jurul Pământului și erau compuse dintr-o substanță incoruptibilă numită „eter”. El și-a descris în continuare sistemul explicând tendințele naturale ale elementelor terestre, care în conformitate cu credința contemporană erau pământ, apă, foc, aer; deși Aristotel a inclus un al cincilea element de „eter ceresc”.
Pământul era cel mai greu element, de aceea s-a deplasat spre centru; în timp ce apa, focul și aerul au format straturi în jurul lui. Dincolo de aceste straturi, se aflau sferele solide de eter în care erau încorporate corpurile cerești. Un alt aspect important al modelului său a fost includerea „Prime Mover”, un fel de concept deist prin care toată mișcarea din Univers este inițiată de o ființă sau o forță care este ea însăși „nemișcată”.
Sprijinul pentru acest principiu cosmologic sa bazat pe o serie de teorii acceptate. În primul rând, dacă Pământul s-ar mișca, oamenii de știință credeau că ar exista o schimbare observabilă în pozițiile stelelor și constelațiilor fixe (alias. paralaxa stelară ). Acest lucru ar putea fi explicat prin raționamentul că ei sunt fie nemișcați, fie mult mai departe decât se credea. Desigur, ei au ales să creadă pe primul, deoarece era explicația mai simplă.
O altă observație care a susținut teoria geocentrică a fost consistența aparentă în luminozitatea lui Venus, care a fost interpretată ca însemnând că era aceeași distanță de Pământ la un moment dat. În timp ce acest lucru avea să fie explicat mai târziu ca urmare a compensării fazelor lui Venus pentru creșterea dimensiunii sale aparente, astronomii antici nu aveau mijloacele pentru a vedea acest lucru (adică telescoapele).
Modelul cosmologic al lui Aristotel, cu un Pământ sferic în centru înconjurat de Lună, Soare, planete și „stele fixe”. Credit: csep10.phys.utk.edu
Modelul Ptolemaic:
Acest lucru nu înseamnă, totuși, că modelul eudoxian-artizotelian a fost lipsit de defecte. De exemplu, luminozitatea aparentă a lui Mercur, Marte și Jupiter au fost supuse modificării în timp. În plus, trecerea lui Marte și Jupiter prin cer a fost supusă „ mișcare retrogradă „, un fenomen în care ar părea să încetinească, să se miște înapoi și apoi să se deplaseze din nou înainte prin zodiac.
Toate acestea au contrazis credința în mișcarea circulară uniformă, ceea ce ar fi însemnat că ar trebui să existe schimbări în luminozitatea aparentă sau schimbări în mișcarea aparentă a planetei pe cer. Rezolvarea acestor probleme și standardizarea numeroaselor aspecte ale sistemului aristotelic ar deveni opera astronomului egiptean-grec Claudius Ptolemaeus (alias Ptolemeu).
În tratatul său Almagestul , care a fost lansat în secolul al II-lea d.Hr., Ptolemeu și-a dezvăluit conceptul pentru un univers geocentric, care va rămâne punctul de vedere acceptat pentru următorii 1500 de ani. Bazându-se pe secole de tradiții astronomice, de la babiloniene până la vremurile moderne, Ptolemeu a susținut că Pământul se află în centrul universului, planetele și Soarele se învârteau în jurul lui, iar stelele se aflau toate la o distanță modestă de centru.
Fiecare planetă din acest sistem este mișcată și de un sistem de două sfere – a respectuos si un epiciclu . Deferentul este un cerc al cărui punct central este îndepărtat de Pământ, care a fost folosit pentru a explica diferențele dintre lungimile anotimpurilor. Epiciclul este încorporat în sfera deferentă, acționând ca un fel de „roată în interiorul unei roți”. Scopul epiciclului a fost să țină seama de mișcarea retrogradă, unde planetele de pe cer par să încetinească, să se miște înapoi și apoi să se deplaseze din nou înainte.
Din păcate, aceste explicații nu au luat în considerare toate comportamentele observate ale planetelor. Cel mai vizibil, dimensiunea buclei retrograde a unei planete (în special Marte) a fost uneori mai mică și mai mare decât se aștepta. Pentru a atenua problema, Ptolemeu a dezvoltat equant – un instrument geometric situat în apropierea centrului orbitei unei planete care o face să se miște cu o viteză unghiulară uniformă.
Pentru un observator aflat în acest punct, epiciclul unei planete ar părea întotdeauna să se miște cu o viteză uniformă, în timp ce ar părea că se mișcă cu o viteză neuniformă din toate celelalte locații. În timp ce acest sistem a rămas modelul cosmologic acceptat în perioada romană, medievală. Lumile europene și islamice de peste o mie de ani, a fost greu de manevrat pentru standardele moderne.
Desigur, a reușit să prezică mișcările planetare cu un grad suficient de acuratețe și a fost folosit pentru a pregăti hărți astrologice și astronomice până când a fost înlocuit cu modelul heliocentric al Universului. În același timp, totuși, fiecare planetă din model necesita un epiciclu care se învârte pe un deferent și compensat de un ecuant, care era, de asemenea, diferit pentru fiecare planetă. În timp, aceste complexități vor ajunge să fie contestate.
Geocentrismul medieval:
În Evul Mediu, modelul geocentric a căpătat o nouă putere și, pe măsură ce a fost sintetizat cu teologia creștină, a devenit un canon esențial. Ca parte a unei tendințe generale prin care cunoașterea clasică a fost redescoperită până în secolul al XIII-lea și după aceea, adoptarea modelului aristotelico-ptolemian al Universului a făcut parte dintr-o căsătorie între credință și rațiune, campion de către savanți precum Sfântul Toma de Aquino.
Pagini din „Tractatus de Sphere” al lui Sacrobosco (1550), care arată sistemul ptolemeic. Credit: Wikipedia Commons
Pentru început, separarea Universului în „ceruri” și Pământ, cu Pământul în centrul creației și cerurile de dincolo, a fost de acord cu viziunea creștină a omenirii fiind punctul culminant al creației lui Dumnezeu. În al doilea rând, Mișcătorul principal al cosmosului lui Aristotel a fost interpretat ca fiind Dumnezeul teologiei creștine, iar sfera cea mai exterioară a Mișcătorului principal a fost echivalată cu Raiul creștin.
Ca urmare a acestui fapt, contestarea concepției conform căreia cerurile se învârte în jurul Pământului nu a fost doar o chestiune științifică, ci o chestiune de erezie. De aceea nu a ajuns să fie contestată decât în secolul al XVI-lea odată cu publicarea lui Nicolaus Copernic ' Copernic (Despre revoluțiile sferelor cerești),pe care a publicat-o doar postum pentru a evita controversele. De asemenea, sprijinul pentru modelul heliocentric al Universului a fost, de asemenea, temperat cu grijă, iar adoptarea lui treptată.
Vederea geocentrică a Universului a fost, de asemenea, modelul cosmologic acceptat în lumea islamică în timpul Evului Mediu. Cu toate acestea, începând cu secolul al X-lea e.n., au existat câțiva astronomi musulmani care au contestat unul dintre mai multe aspecte ale lucrării lui Ptolemeu. De exemplu, astronomul iranian Abu Sa'id al-Sijzi (cca. 945 – circa 1020) a contrazis modelul ptolemeic afirmând că Pământul se învârte pe axa sa, explicând astfel ciclul diurn aparent și rotația stelelor față de Pământ. .
La începutul secolului al XI-lea, astronomul egiptean-arab Alhazen a scris o critică intitulatăÎndoieli asupra lui Ptolemeu(ca. 1028) în care a criticat multe aspecte ale modelului său. Aproximativ în aceeași perioadă, filosoful iranian Abu Rayhan Biruni (973 – 1048) a discutat despre posibilitatea ca Pământul să se rotească în jurul propriei axe și în jurul Soarelui – deși a considerat aceasta o problemă filozofică și nu una matematică.
Ilustrație din lucrările astronomice ale lui al-Biruni, explicând diferitele faze ale lunii și sugerând că Pământul s-a rotit pe axa sa. Credit: Domeniu Public
În secolele al XI-lea și al XII-lea, câțiva astronomi andaluzi, centrați pe teritoriul almohad (maur) al Spaniei, au contestat și modelul geocentric al Universului. De exemplu, astronomul din secolul al XI-lea Abu Ishaq Ibrahim al-Zarqali (alias Arzachel) s-a îndepărtat de vechea idee greacă a mișcărilor circulare uniforme prin ipoteza că planeta Mercur se mișcă pe o orbită eliptică.
În secolul al XII-lea, colegul andaluz Nur ad-Din al-Bitruji (alias Alpetragius) a propus un model planetar care a abandonat mecanismele equant, epiciclu și excentric. Aceasta a fost urmată de publicarea tratatului său de către Fakhr al-Din al-Razi (1149–1209).Matalib, care s-a ocupat de fizica conceptuală. În ea, el a respins noțiunea de centralitate a Pământului în univers și a propus în schimb o cosmologie în care existau „o mie de mii de lumi dincolo de această lume...”
Și la Observatorul Maragha din estul Iranului, la moscheea Damasc și la Observatorul Ulugh Beg (alias Samarkand) din Kazahstanul modern, rotația Pământului a fost discutată de câteva generații de astronomi între secolele al XIII-lea și al XV-lea. Deși acestea au fost în mare parte de natură filozofică și nu au dus la adoptarea heliocentrismului, multe dintre argumentele și dovezile prezentate semănau cu cele folosite mai târziu de Copernic.
Modelul heliocentric:
În secolul al XVI-lea, Nicolaus Copernic a început să elaboreze versiunea sa a modelului heliocentric, care a reprezentat punctul culminant al unor ani de cercetare. Ca și alții înaintea lui, Copernic s-a bazat pe munca mai multor astronomi clasici care nu au susținut viziunea geocentrică, precum și a adus un omagiu școlii Maragha și mai multor filozofi de seamă din lumea islamică.
Ilustrația lui Andreas Cellarius a sistemului copernican, din Harmonia Macrocosmica (1708). Credit: Domeniu Public
Până în secolul 1514, Copernic și-a rezumat ideile într-un scurt tratat intitulat Commentariolus („Micul Comentariu”), pe care a început să îl circule prietenilor. Acest manuscris de patruzeci de pagini a descris ideile sale despre ipoteza heliocentrică, care se baza pe șapte principii generale. Aceste principii au precizat că:
- Corpurile cerești nu se învârt toate în jurul unui singur punct
- Centrul Pământului este centrul sferei lunare - orbita Lunii în jurul Pământului
- Toate sferele se rotesc în jurul Soarelui, care este aproape de centrul Universului
- Distanța dintre Pământ și Soare este o fracțiune nesemnificativă a distanței de la Pământ și Soare la stele, astfel încât paralaxa nu este observată în stele.
- Stelele sunt imobile – mișcarea lor zilnică aparentă este cauzată de rotația zilnică a Pământului
- Pământul este mișcat într-o sferă în jurul Soarelui, provocând aparenta migrație anuală a Soarelui. Pământul are mai mult de o mișcare
- Mișcarea orbitală a Pământului în jurul Soarelui provoacă aparent inversare a direcției mișcărilor planetelor
După aceea, a continuat să strângă date pentru o lucrare mai detaliată, iar până în 1532, a ajuns aproape de a finaliza manuscrisul operei sale magistrale - Copernic (Despre revoluțiile sferelor cerești).În ea, el și-a prezentat cele șapte argumente majore, dar într-o formă mai detaliată și cu calcule detaliate pentru a le susține.
Plasând orbitele lui Mercur și Venus între Pământ și Soare, Copernic a reușit să țină seama de schimbările în aspectul lor. Pe scurt, atunci când sunt în partea îndepărtată a Soarelui, în raport cu Pământul, par mai mici, dar plini. Când sunt de aceeași parte a Soarelui cu Pământul, par mai mari și „coarnuți” (în formă de semilună).
De asemenea, a explicat mișcarea retrogradă a planetelor precum Marte și Jupiter, arătând că astronomii Pământului nu au un cadru de referință fix, ci unul în mișcare. Acest lucru a explicat în continuare modul în care Marte și Jupiter ar putea părea semnificativ mai mari în anumite momente decât în altele. În esență, ele sunt semnificativ mai aproape de Pământ atunci când sunt în opoziție decât atunci când sunt la conjuncție.
Cu toate acestea, din cauza temerilor că publicarea teoriilor sale ar duce la condamnarea bisericii (precum și, poate, îngrijorările că teoria lui ar prezenta unele defecte științifice), el și-a reținut cercetările până cu un an înainte de a muri. Abia în 1542, când era aproape de moarte, tratatul său a fost trimis la Nürnberg pentru a fi publicat.
Datorită invenției telescopului, observațiilor continue despre mișcările planetelor și calculelor rafinate, astronomii au ajuns să înțeleagă că Pământul nu este imobil. Cu toate acestea, timp de mii de ani, modelul geocentric al universului va rămâne sistemul cosmologic acceptat și a fost folosit pentru a calcula pozițiile planetei, eclipsele și alte fenomene astronomice.
În cele din urmă, modelul geocentric al universului a cedat aceeași soartă ca și multe alte noțiuni acceptate ale vremurilor sale. La fel ca adevărata vârstă a Pământului, originile biologice ale umanității și astrologia, credința că Pământul este centrul universului nu a supraviețuit expansiunii învățării care avea loc până în secolul al XVII-lea.
Avem multe articole interesante despre modelul geocentric al universului aici la Universe Today. Aici este Care este diferența dintre universul geocentric și cel heliocentric? , Unde Este Centrul Universului , și Pamantul se invarte in jurul Soarelui?
Astronomy Cast are și un episod pe acest subiect, intitulat Episodul 77: Unde este centrul universului
Pentru mai multe informații, consultați pagina Observatorului Pământului NASA pe Mișcarea Planetară , și pagina proiectului Polaris de pe Modelul Ptolemaic .