Вторая космологическая революция. Гелиоцентрическая модель Коперника. Модель бесконечной Вселенной Джордано Бруно

Коперник (1473-1543).

В 90-ые годы XV века восхищался теорией Птолемея, в дальнейшем нашел противоречия между теорией и наблюдениями. В поисках других идей изучал сохранившиеся сочинения древнегреческих математиков и натурфилософов. Был знаком с творчеством пифагорейцев, утверждавших подвижность Земли. К 1535 г подготовил свой основной труд “О вращении небесных сфер”, опубликованный в 1543 г. Коперник построил гелиоцентрическую систему мира. Её основные положения:

1) Земля не центр мира, а самая обычная планета, не отличающаяся от других планет;

2) центром мира является Солнце, вокруг которого по круговым орбитам в прямом направлении равномерно движутся планеты, в том числе и Земля;

3) видимое годичное движение Солнца по эклиптике нереально и есть лишь отражение действительного годового обращения Земли вокруг Солнца;

4) Земля вращается с запада к востоку вокруг своей оси, наклоненной к плоскости земной орбиты; 5) вокруг Земли движется только Луна;

6) петлеобразное движение верхних планет и их стояние лишь кажущиеся явления и объясняют­ся сочетанием прямого движения планет с прямым движением Земли, с которой ведутся наблюдения.

С помощью суточного и годичного движений Земли теория Коперника объяснила смену дня и ночи, раскрыла причину суточного движения звёздного неба, особенности наблюдаемых движений планет (попятные движения, стояния, петли). Впервые было получено объяснение смены времён года: Земля движется вокруг Солнца, сохраняя неизменным в пространстве положение оси своего суточного вращения. Но для этого Коперник ввел третье движение Земли – обратное вращение, с тем же годичным периодом, вокруг другой оси перпендикулярной плоскости эклиптики. (Годичное движение Земли Коперник представлял в духе механики Аристотеля, из которой следовало, что ось Земли должна описывать широкий конус, сохраняя таким образом свою ориентацию относительно центра вращения системы. Для компенсации поворота оси Коперник ввел третье движение).

Движение Земли. Земля вращается вокруг своей оси, что обеспечивает смену дня и ночи. Угол между экваториальной плоскостью Земли (она перпендикулярна к оси вращения) и плоскостью эклиптики (плоскостью земной орбиты) ε=23°27'. В процессе своего движения по орбите направление оси вращения не изменяется, это приводит к смене времён года (рис. 2).

В системе Птолемея были замечены две закономерности: 1) Размеры эпициклов верхних планет по отношению к своему деференту уменьшались от Марса к Сатурну; 2) Движение по этим эпициклам, и по деферентам для нижних планет, совершалось с одним и тем же периодом, равным периоду обращения Солнца вокруг Земли. Коперник усмотрел в этих движениях отображение орбитального движения Земли, а уменьшение петель объяснял удалением планеты от Земли: чем дальше планета, тем меньше петля. Данное положение позволило Копернику впервые сделать вывод о действительном расположении планет в Солнечной системе и получить относительные расстояния планет от Солнца (в расстояниях Земля-Солнце, т.е в астрономических единицах). Эти расстояния оказались обратными радиусам эпициклов внешних планет и совпадающими с радиусами деферентов внутренних. Относительные расстояния планет в Солнечной системе по Копернику (в скобках современные данные): Меркурий – 0,375 (0,387); Венера – 0,720 (0,723); Земля – 1,000; Марс – 1,52 (1,52); Юпитер – 5,21 (5,20); Са­турн – 9,18 (9,54).

Простота и стройность коперниковой системы мира быстро нашла себе сторонников. В 1566 г. книга Коперника вышла вторым изданием. Одним из наиболее страстных распространителей учения Ко­перника был итальянский философ Джордано Бруно (1548–1600). Ознакомившись идеями древних натурфилософов и мыслителей средневековья, таких как Ориген, Николай Кузанский, и опираясь на выводы теории Коперника, Бруно создал концепцию бесконечной Вселенной с бесконечным множеством отдельных гелиоцентрических планетных систем в ней. По мысли Бруно, мно­гие звезды окружены планетами, на которых, как и на Земле, су­ществует разумная жизнь. Вслед за Николаем Кузанским он отрицал существование центра Вселенной, утверждал бесконечность Вселенной во времени и в пространстве. Бруно разрушил представление о единой сфере звёзд, говоря о различиях расстояний до разных звёзд, об обманчивости соотношений их видимого блеска.

Около 230 г. до н.э. Аполлоний Пергский разработал геометрический метод описания неравномерных периодических движений – они могут быть представлены как сумма двух равномерных круговых: по одной окружности (деферент) равномерно движется центр второй окружности (эпицикл), по которой в свою очередь движется исследуемое тело.