1. Древние культуры наблюдали за небом
Ночное небо естественно темное, и в древние времена не было светового загрязнения. Так что, если позволяет погода, вы можете легко увидеть много звезд. Не нужно рассказывать о Солнце и Луне.
У древних людей были веские причины изучать ночное небо. Во многих культурах и цивилизациях звезды (а также Солнце и Луна) имеют религиозное, легендарное, предвидительное или магическое значение (астрология), поэтому многие люди интересовались ими. У кого-то не заняло много времени (в действительности много разных людей независимо друг от друга во многих частях света) увидели некоторые полезные закономерности в звездах, которые были бы полезны для навигации, локализации, подсчета часов, подсчета дней и соотнесения дней с сезонами и т. д. И, конечно, эти узоры в звездах также были связаны с Солнцем и Луной.
Так что, безусловно, во всех древних культурах были люди, которые посвятили много ночей своей жизни детальному изучению звезд, начиная с каменного века. Они также будут воспринимать метеориты (падающие звезды) и затмения. И иногда очень редкая и особенная комета.
Тогда есть планеты Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Их довольно легко заметить, чтобы отличаться от звезд, потому что все звезды, кажется, зафиксированы в небесной сфере, а планеты - нет. Их очень легко заметить, что они бродят по небу с течением дней, особенно для Венеры, которая является самой яркой "звездой" на небе и также грозным странником. Учитывая все это, древние люди, несомненно, очень хорошо осознают эти пять планет.
Что касается Меркурия, то изначально греки думали, что Меркурий - это два тела, одно из которых появилось только утром за несколько часов до восхода солнца, а другое всего через несколько часов после захода солнца. Однако вскоре они выяснили, что на самом деле это было только одно тело, потому что в тот или иной день можно было увидеть либо одно, либо другое (или ни одного), а вычисленная позиция невидимого тела всегда соответствовала позиции видимого тела.
2. Земля кажется круглой
Теперь, из каменного века, уже в древние времена, мореплаватели и торговцы, которые путешествовали на большие расстояния, чувствовали, что точки восхода и захода Солнца могут изменяться не только из-за сезонных колебаний, но также и в зависимости от местоположения. Кроме того, расстояние от полярной звезды до линии горизонта также зависит от местоположения. Этот факт осуждает существование концепции, известной в настоящее время как широта, и это было воспринято древними астрономами в таких местах, как Греция, Египет, Месопотамия и Китай.
Астрономы и люди, которые зависят от астрономии (например, навигаторы), задаются вопросом, почему расстояние от полярной звезды до горизонта варьировалось, и одна из возможностей состояла в том, что Земля круглая. Кроме того, регистрация различных углов Солнца в разных точках мира в один и тот же день и в один и тот же час также дает намек на то, что Земля круглая. Тень на Луне во время лунного затмения также дает намек на то, что Земля круглая. Тем не менее, это само по себе не является доказательством того, что Земля круглая, поэтому большинство людей сделали бы ставку на какую-то другую более простую вещь или просто не заботились об этом явлении.
Большинство культур в древние времена предполагали, что мир плоский. Однако идея о кругосветном мире существует со времен древней Греции. Вопреки распространенному заблуждению современности, в средние века почти никто из образованных людей в западном мире не думал, что мир плоский .
Что касается размера Земли, наблюдая за различными положениями Солнца и углами теней в разных частях света, Эрастотен в Древней Греции впервые правильно вычислил размер Земли и расстояние между Землей и Солнцем еще в третьем веке до нашей эры. Тем не менее, из-за путаницы в отношении всех различных и непоследовательных единичных мер, существовавших в то время, и из-за сложности точной оценки больших расстояний между сушей и морем, путаница и неточность сохранялись до наших дней.
Древние культуры также выяснили, что блестящая часть Луны была освещена Солнцем. Поскольку Полнолуние легко увидеть даже в полночь, это означает, что Земля не бесконечна. Тот факт, что Луна входит в округлую тень, когда находится точно на противоположной стороне неба, как Солнце, также подразумевает, что это тень Земли на Луне. Это также подразумевает, что Земля значительно больше Луны.
3. Геоцентризм
Итак, люди наблюдали Солнце, Луну, Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер, Сатурн и неподвижную сферу звезд, вращающихся вокруг неба. Они естественно думали, что Земля будет центром вселенной и что все эти тела вращаются вокруг Земли. Кульминацией этого стала работа философа Клавдия Птолемея о геоцентризме .
Хотя теперь мы знаем, что геоцентрическая модель ptolomaic в корне неверна, ее можно использовать для вычисления положения планет, Солнца, Луны и звездной сферы с некоторой приемлемой точностью в то время. Он включал наблюдение за изменениями скорости планет, ретроградными движениями, а также за связь Меркурия и Венеры с Солнцем, чтобы они никогда не уходили слишком далеко от него. Кроме того, исходя из скорости движения этих тел в небе, тогда Вселенная должна выглядеть примерно так:
- Земля в центре.
- Луна вращается вокруг Земли.
- Меркурий вращается вокруг Земли дальше Луны.
- Венера вращается вокруг Земли дальше, чем Меркурий.
- Солнце вращается вокруг Земли дальше, чем Венера.
- Марс вращается вокруг Земли дальше Солнца.
- Юпитер вращается вокруг Земли дальше, чем Марс.
- Сатурн вращается вокруг Земли дальше, чем Юпитер.
- Небесная сфера звезд вращается вокруг Земли, являясь самой внешней сферой.
На самом деле, модель ptolomaic - очень сложная модель, намного более сложная, чем модели Коперника, Кеплера и Ньютона. В частности, это можно сравнить с программным обеспечением, которое основано на сильно ошибочных концепциях, но все еще работает из-за множества сложных, запутанных и необъяснимых хаков и клуджей, которые существуют только для того, чтобы заставить вещь работать.
4. Открытие Америки
Марко Поло , в последние годы 1200-х годов, был первым европейцем, который отправился в Китай и обратно и оставил подробную хронику своего опыта. Таким образом, он мог принести европейцам много знаний о том, что существовало в Центральной Азии, на востоке Азии, в Индии, Китае, Монголии и даже в Японии. До Марко Поло очень мало было известно европейцам о том, что там было. Это очень вдохновило европейских картографов, философов, политиков и навигаторов в последующие годы.
Португалия и Испания ведут многовековую войну против вторжения мавров на Пиренейском полуострове . Мавры были окончательно изгнаны в 1492 году. Два государства искали что-то выгодное после стольких лет войны. Так как Португалия закончила свою часть войны первой, у нее был быстрый старт и она отправилась сначала исследовать моря. И Португалия, и Испания пытались найти навигационный маршрут, чтобы добраться до Индии и Китая, чтобы торговать высокорентабельными пряностями и шелком. Они не могли более эффективно торговаться землей из-за того, что на землях в Западной Азии и Северной Африке преобладали мусульманские культуры, недружелюбные к христианам-европейцам, и эта ситуация только ухудшилась после падения Константинополя в 1453 году.
Португалия колонизировала атлантические границы Африки, и в конце концов им удалось достичь мыса Доброй Надежды в 1488 году (с Бартоломей Диас ).
Генуэзский штурман по имени Кристофоро Коломбо считал, что, если он отплыл на запад от Европы, он в конечном итоге может достичь Индии с восточной стороны. Вдохновленный Марко Поло и оценивая размеры Земли, он оценил расстояние между Канарскими островами и Японией в 3700 км (на самом деле это 12500 км). Большинство навигаторов не пойдут в такое путешествие, потому что они (справедливо) думали, что Земля больше этой.
Коломбо пытался договориться с королем Португалии о финансировании своего путешествия в 1485 году, но, представив это предложение экспертам, король отклонил его, поскольку предполагаемое расстояние в пути было слишком низким. Однако, после окончательного изгнания мавров в 1492 году, Испания была убеждена им. Идея Коломбо была надуманной, но после столетий войн с мусульманами, если это сработало, Испания могла быстро получить прибыль. Итак, испанский король одобрил эту идею. И всего через несколько месяцев после изгнания мавров Испания отправила Коломбо плыть на запад к Атлантике, а затем он достиг острова Эспаньола в Центральной Америке. После возвращения новости об открытии земель на другой стороне Атлантики быстро распространились.
Португалия и Испания затем разделили мир по Тордесильскому договору в 1494 году. В 1497 году Америго Веспуччи достиг материковой Америки.
Португалия не останется позади, им удалось пройти через Африку, чтобы достичь Индии в 1498 году (с Васко да Гама ). И они отправили Педро Альвареса Кабрала , который достиг 1500 в Бразилии, а затем пересек Атлантику, чтобы отправиться в Индию.
После этого Португалия и Испания быстро начали исследовать Америку и в конечном итоге колонизировать их. Франция, Англия и Нидерланды также прибыли в Америку через некоторое время.
5. Земля круглая
После этого испанцы обнаружили и обосновались в Америке (и план Коломбо фактически не сработал). Вопрос о том, что если бы можно было плавать вокруг земного шара, чтобы достичь Индии с восточной стороны, оставался открытым, и испанцы все еще интересовались этим. В конце концов они обнаружили Тихий океан после пересечения Панамских Иштумов по суше в 1513 году.
Стремясь найти морской маршрут вокруг земного шара, испанская корона финансировала экспедицию под командованием португальца Фернана де Магальянса (или Магеллана, поскольку его имя было переведено на английский язык), чтобы попытаться обогнуть земной шар. Магеллан был опытным штурманом и достиг того, что в настоящее время Малайзия путешествует по Индийскому океану раньше. Они уехали из Испании 20 сентября 1519 года. Это было долгое и трудное путешествие, которое стоило жизни большей части экипажа. Сам Магеллан не выжил, погиб в битве на Филиппинах в 1521 году. По крайней мере, он жил достаточно, чтобы осознавать, что они действительно достигли Восточной Азии, путешествуя по всему земному шару на запад, что также доказывает, что Земля круглая ,
Путешествие было в конечном итоге завершено руководством Хуана Себатиана Элькано , одного из членов экипажа Магеллана. Они достигли Испании через Индийский и Атлантический океаны 6 сентября 1522 года, пройдя почти три года на расстоянии 81449 км.
6. Гелиоцентризм
В древние времена существовали некоторые гелиоцентрические или гибридные геогелиоцентрические теории. Особенно греческим философом Филолаем в 5 веке до нашей эры. По Марциан Капеллы вокруг лет 410 420. И Аристарх Самосский около 370 г. до н. Эти модели пытались объяснить движение звезд как вращение Земли и положение планет, особенно Меркурия и Венеры, как перемещение вокруг Солнца. Однако эти ранние модели были слишком неточными и несовершенными, чтобы работать должным образом, и модель птолома все еще была моделью с лучшим предсказанием положения небесных тел.
Идея о том, что Земля вращается, была гораздо менее революционной, чем гелиоцентризм, но уже была более или менее принята с неохотой в средние века . Это происходит потому, что если бы звезды вращались вокруг Земли, они должны были бы делать это с удивительной скоростью, увлекая за собой Солнце, Луну и планеты, поэтому было бы легче, если бы сама Земля вращалась. Людям было неудобно с этой идеей, но они все же приняли ее, и это стало легче принять после того, как сферичность Земли стала установленной концепцией.
В первые годы 1500-х годов, когда португальцы и испанцы плавали по всему земному шару, польский и очень опытный математик и астроном по имени Николаус КоперникусПотребовалось несколько лет, чтобы подумать о механике небесных тел. После нескольких лет расчетов и наблюдений он создал модель круговых орбит планет вокруг Солнца и понял, что его модель была намного проще, чем геоцентрическая модель с птолома, и была, по крайней мере, такой же точной. Его модель также имеет вращающуюся Землю и неподвижные звезды. Кроме того, его модель подразумевала, что Солнце было намного больше Земли, что в то время уже сильно подозревалось из-за расчетов и измерений, а также подразумевало, что Юпитер и Сатурн были в несколько раз больше Земли, поэтому Земля, безусловно, будет планетой. так же, как остальные пять известных тогда планет. Это можно увидеть как модель, известную сегодня как Солнечная система.
Опасаясь преследований и резкой критики, он избегал публиковать многие из своих работ, посылая рукописи только самым близким знакомым, однако его работы в конечном итоге просочились, и он все равно был убежден разрешить их полную публикацию. Легенда гласит, что он был представлен своей окончательно опубликованной работе в тот самый день, когда он умер в 1543 году, чтобы он мог умереть в мире.
В середине 1500-х годов между сторонниками и противниками гелиоцентрической теории Коперника велись жаркие споры. Одним из аргументов в пользу противодействия было то, что параллаксы звезд не могли наблюдаться, что подразумевало, что либо гелиоцентрическая модель была неправильной, либо звезды были очень очень далекими, и многие из них были бы даже больше Солнца, что казалось безумной идеей. в то время.
Тихо Браше , который не принимал гелиоцентризм, в последние годы 1500-х годов пытался спасти геоцентризм с помощью гибридной геогелиоцентрической модели, в которой пять небесных планет вращались вокруг Солнца, а Солнце и Луна вращались вокруг Земли. Тем не менее, он также опубликовал теорию, которая лучше предсказывает положение Луны. Также к этому времени наблюдения некоторых сверхновых показали, что небесная сфера звезд не была точно неизменной.
В 1600 году астроном Уильям Гилберт представил веские аргументы в пользу вращения Земли, изучая магниты и компасы, он мог продемонстрировать, что Земля магнитная, что можно объяснить наличием огромных количеств железа в ее ядре.
7. С помощью телескопов
Все, что я написал выше, произошло без телескопов, только с помощью наблюдений и измерений невооруженным глазом по всему миру. Теперь добавьте даже несколько маленьких телескопов, и все быстро изменится.
Самые ранние телескопы были изобретены в 1608 году . В 1609 году об этом узнал астроном Галиу Галилей и построил собственный телескоп. В январе 1610 года Галиу Галилей , используя небольшой телескоп, наблюдал за четырьмя небольшими телами, вращающимися вокруг Юпитера на разных расстояниях, выяснив, что это были "спутники" Юпитера, он также мог предсказать и рассчитать его положения вдоль их орбит. Несколько месяцев спустя он также заметил, что на Венере были фазы, видимые с Земли. Он также наблюдал за кольцами Сатурна, но его телескоп не был достаточно мощным, чтобы превратить их в кольца, и он подумал, что это две луны. Эти наблюдения были несовместимы с геоцентрической моделью.
Современник Галилея Йоханнес Кеплер , работающий над гелиоцентрической моделью Коперника и проводящий множество расчетов для объяснения различных орбитальных скоростей, создал гелиоцентрическую модель, в которой планеты вращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам с одним из фокусов эллипса в солнце. Его работы были опубликованы в 1609 и 1619 годах. Он также предположил, что приливы были вызваны движением Луны, хотя Галилей скептически относился к этому. Его законы предсказывали транзит Меркурия в 1631 году и Венеры в 1639 году, и такой транзит действительно наблюдался. Тем не менее, прогнозируемый транзит Венеры в 1631 году не был виден из-за неточности в расчетах и того факта, что он не был виден в большей части Европы.
В 1650 году была обнаружена первая двойная звезда . Далее, в 1600-х годах, кольца Сатурна были разрешены с помощью лучших телескопов Робертом Гуком , который также наблюдал двойную звезду в 1664 году и разработал микроскопы для наблюдения клеточных структур. От них, многие звезды были обнаружены двойными. В 1655 году был обнаружен Титан, вращающийся вокруг Сатурна, что придало больше уверенности гелиоцентрической модели. Больше четырех лун Сатурна было обнаружено между 1671 и 1684 годами.
8. Гравитация
Гелиоцентризм был достаточно хорошо принят в середине 1600-х годов, но людям это не нравилось. Почему планеты вращаются вокруг Солнца? Почему Луна вращается вокруг Земли? Почему у Юпитера и Сатурна были луны? Хотя кеплеровские механики могли предсказать их движение, было все еще неясно, что было причиной, которая заставляет их двигаться таким образом.
В 1687 году Исаак Ньютон, который был одним из самых выдающихся физиков и математиков из когда-либо существовавших (хотя он также был непреклонным преследователем своих противников), представил теорию гравитации (основанную на предыдущей работе Роберта Гука). Идеи для теории гравитации и закона обратных квадратов уже были разработаны в 1670-х годах, но он мог опубликовать очень простую и ясную теорию гравитации, очень хорошо основанную на физике и математике, и она объяснила движения небесных тел с большим точность, включая кометы. Он также объяснил, почему планеты, Луна и Солнце являются сферическими, объяснил приливы и послужил объяснением, почему вещи падают на землю. Это сделало гелиоцентризм определенно общепринятым.
Кроме того, закон тяготения Ньютона предсказал, что вращение Земли сделает его не совсем сферическим, а немного эллипсоидальным с коэффициентом 1: 230. Что-то, что соответствовало мерам, принятым с использованием маятников в 1673 году.
9. Что такое звезды и Солнечная система?
В начале 1700-х годов Эдмунд Галлей , уже зная о ньютоновских законах (он был современником Ньютона), понял, что кометы, прошедшие вблизи Земли, в конечном итоге вернутся, и он обнаружил, что каждые 76 лет наблюдался конкретный случай наблюдений, поэтому он мог Отметим, что те кометы на самом деле были все той же кометой, которая называется его именем.
Единственной оставшейся проблемой с гелиоцентрической моделью было отсутствие наблюдения параллакса к звездам. И никто точно не знал, что это за звезды. Однако, если они на самом деле очень далекие тела, большинство из них будет намного больше Солнца. В первой половине 1700-х годов, пытаясь наблюдать параллакс, Джеймс Брэдли воспринимал такие явления, как аберрация света и нутация Земли, и эти явления также дают возможность рассчитать скорость света. Но наблюдение параллакса оставалось проблемой в течение 1700-х годов.
В 1781 году был открыт Уран, вращающийся вокруг Солнца за Сатурном. Хотя он был едва виден невооруженным глазом в самых темных небесах, он был настолько тусклым, что до тех пор не попадался под наблюдение астрономов, и поэтому был обнаружен с помощью телескопа. Первые астероиды были также обнаружены в начале 1800-х годов. Исследование пертурбаций на орбите Урана из-за предсказанного движения ньютонов и кеплеров в конечном итоге привело к открытию Нептуна в 1846 году.
В 1838 году астроном Фридрих Вильгельм Бессель, который измерил положение более 50000 звезд с максимально возможной точностью, наконец смог успешно измерить параллакс звезды 61 Лебедя, что доказало, что звезды на самом деле были очень далекими телами и что многие из они были на самом деле больше Солнца. Это также демонстрирует, что Солнце является звездой. Вега и Альфа Центавра также успешно измерили свои параллаксы в 1838 году. Кроме того, эти измерения позволили оценить расстояние между этими звездами и Солнечной системой, которое составляет порядка многих триллионов километров или нескольких световых лет.