План роботи:
Зоряне небо у всі часи займало уяву людей. Чому запалюються зірки? Скільки їх сяє в ночі? Чи далеко вони від нас? Чи є межі у зоряного Всесвіту? З глибокої старовини людина замислювалася над цими і багатьма іншими питаннями, прагнув зрозуміти, і осмислити устрій того великого світу, в якому ми живемо.
Найдавніші уявлення людей про нього збереглися в казках і легендах. Пройшли століття і тисячоліття, перш ніж виникла і отримала глибоке обґрунтовування і розвиток наука про Всесвіт, що розкрила нам чудесну простоту, дивний порядок всесвіту. Недаремно ще в стародавній Греції її називали Космосом а це слово спочатку означало «порядок» і «красу».
Системи світу – це уявлення про розташування в просторі і русі Землі, Сонця, Місяця, планет, зірок і інших небесних тіл.
Картина світу
В староіндійській книзі, яка називається «Рігведа», що значить «Книга промов», можно знайти опис – один з найперших в історії людства – всього Всесвіту як єдиного цілого.
Згідно «Рігведі», Всесвіт влаштований не дуже складно. В ньому є, перш за все, Земля. Вона представляється безмежною пласкою поверхнею – «обширним простором». Ця поверхня покрита зверху небом. А небо – це голубий, усіяний зірками «зведення». Між небом і Землею – «повітря, яке світиться».
Від науки це було дуже далеко. Але важливо тут інше. Чудова і грандіозна сама зухвала мета – обійняти думкою весь Всесвіт. Звідси бере витоки упевненість в тому, що людський розум здатний осмислити, зрозуміти, розгадати її пристрій, створити в своїй уяві повну картину світу.
Рух планет
Спостерігаючи за річним переміщенням Сонця серед зірок, стародавні люди навчилися завчасно визначати настання тієї або іншої пори року. Вони розділили смугу неба уздовж екліптики на 12 сузір'їв, в кожному з яких Сонце знаходиться приблизно місяць. Як вже наголошувалося, ці сузір'я були названі зодіакальними. Всі вони за винятком одного носять назви тварин.
З передранковим сходом того або іншого сузір'я стародавні люди зв'язували свої сільськогосподарські роботи, і це відображено в самих назвах сузір'їв. Так, появи на небі сузір'я Водолія указувало на очікувану повінь, поява Риб – на майбутній хід риби для метання ікри. З уранішньою появою сузір'я Деви починалося прибирання хліба, яке проводилося переважно жінками. Через місяць на небі з'явилася сусіднє сузір'я Терези, в цей час якраз відбувалося зважування і підрахунок урожаю.
Ще за 2000 років до н.е. стародавні спостерігачі помітили серед зодіакальних сузір'їв п'ять особливих світил, які, постійно міняючи своє положення на небі, переходять з одного зодіакального сузір'я в інше. Надалі грецькі астрономи назвали ці світила планетами, тобто «блукаючими».
Це Меркурій, Венера, Марс, Юпітер і Сатурн, що зберегли в своїх назвах до наших днів імена давньоримських богів. До блукаючих світил був зарахований також Місяць і Сонце.
Ймовірно, пройшло багато сторіч перш ніж стародавнім астрономам вдалося встановити визначені закономірності в русі планет і, перш за все, встановити проміжки часу, після закінчення яких положення планети на небі по відношенню до Сонця повторюється. Цей проміжок часу пізніше був названий синодичним періодом обігу планети. Після цього можна було робити наступний крок – будувати загальну модель світу, в якій для кожної з планет би було відведено певне місце і користуючись яку можна було б наперед передбачити положення планети на декілька місяців або літ вперед.
По характеру свого руху на небесній сфері по відношенню до Сонця планети (в нашому розумінні) підрозділяються на дві групи. Меркурій і Венера названий внутрішніми або нижніми, інші – зовнішніми або верхніми.
Кутова швидкість Сонця більше швидкості прямого руху верхньої планети. Тому Сонце поступово обганяє планету. Як і для внутрішніх планет, в мить, коли напрям на планету і на Сонце співпадає, наступає з'єднання планети з Сонцем. Після того, як Сонце обжене планету, вона стає видимою перед його сходом, в другій половині ночі. Момент, коли кут між напрямом на Сонці і напрямом на планету складає 180 градусів, називається протистоянням планети. В цей час вона знаходиться в середині дуги свого позаднього руху. Видалення планети від Сонця на 90 градусів на схід називається східною квадратурою, а на 90 градусів на захід – західною квадратурою. Всі згадані тут положення планет щодо Сонця (з погляду земного спостерігача) називаються конфігураціями.
При розкопках стародавніх міст і храмів Вавилонії знайдені десятки тисяч глиняних табличок з астрономічними текстами. Їх розшифровка показала, що стародавні вавилонські астрономи уважно стежили за положенням планет на небі; вони зуміли визначити їх синодичні періоди обігу і використати ці дані при своїх розрахунках.
Не дивлячись на високий рівень астрономічних відомостей народів стародавнього Сходу, їх погляди на будову світу обмежувалися безпосередніми зоровими відчуттями. Тому у Вавилоні склалися погляди, згідно яким Земля має вид опуклого острова, оточеного океаном. Усередині Землі ніби знаходиться «царство мертвих». Небо – це твердий купол, що спирається на земну поверхню і відділяючий «нижні води» (океан, оточуючий земний острів) від «верхніх (дощових) вод». На цьому куполі прикріплені небесні світила, над небом ніби живуть боги. Сонце сходить вранці, виходячи з східних воріт, і заходить через західні ворота, а вночі воно рухається під Землею.
Згідно уявленням стародавніх єгиптян, Всесвіт має вид великої долини, витягнутої з півночі на південь, в центрі її знаходиться Єгипет. Небо уподібнювалося великому залізному даху, який підтримується на стовпах, на ній у вигляді світильників підвішені зірки.
В Стародавньому Китаї існувало уявлення, згідно якому Земля має форму плоского прямокутника, над яким на стовпах підтримується кругле опукле небо. Розлючений дракон ніби зігнув центральний стовп, унаслідок чого Земля нахилилася на схід. Тому всі річки в Китаї течуть на схід. Небо ж нахилилося на захід, тому всі небесні світила рухаються з сходу на захід.
І лише в грецьких колоніях на західних берегах Малої Азії (Іонія), на півдні Італії і в Сицилії в четвертому столітті до нашої ери почався бурхливий розвиток науки, зокрема, філософії, як вчення про природу. Саме тут на зміну простому спогляданню явищ природи і їх наївному тлумаченню приходять спроби науково пояснити ці явища, розгадати їх істинні причини.
Одним з видатних старогрецьких мислителів був Геракліт Ефесській (близько 530 – 470 рр. до н. е.). Це йому належать слова: «Світ, єдиний зі всього, не створений ніким з богів і ніким з людей, а був, є і буде вічним живим вогнем, що закономірно спалахує і закономірно згасає...» Тоді ж Піфагор Самосській (близько 580 - 500 рр. до н. е.) виказав думку про те, що Земля, як і інші небесні тіла, має форму кулі. Всесвіт представлявся Піфагору у вигляді концентричних, вкладених один в одного прозорих кришталевих сфер, до яких ніби прикріплені планети. В центрі світу в цій моделі поміщалася Земля, навкруги неї оберталися сфери Місяця, Меркурія, Венери, Сонця, Марса, Юпітера і Сатурна. Далі за все знаходилася сфера нерухомих зірок.
Першу теорію будови світу, що пояснює прямий і позадній рух планет, створив грецький філософ Евдокс Кнідській (близько 408 – 355 рр. до н. е.). Він запропонував, що у кожної планети є не одна, а декілька сфер, що скріпляють один з одним. Одна з них скоює один оборот в доба навкруги осі небесної сфери по напряму з сходу на захід. Час обігу іншій (у зворотний бік) передбачалося рівним періоду обігу планети. Тим самим пояснювався рух планети уздовж екліптики. При цьому передбачалося, що вісь другої сфери нахилена до осі першою під певним кутом. Комбінація з цими сферами ще двох дозволяла пояснити позадній рух по відношенню до екліптики. Всі особливості руху Сонця і Місяця пояснювалося за допомогою трьох сфер. Зірки Евдокс розмістив на одній сфері, що вміщає в себе всі інші. Таким чином, весь видимий рух небесних світил Евдокс звів до обертання 27 сфер.
Доречно нагадати, що уявлення про рівномірний, круговий, абсолютно правильний рух небесних тіл виказав філософ Платон. Він же виказав припущення, що Земля знаходиться в центрі світу, що навкруги неї звертається Місяць, Сонце, далі уранішня зірка Венера, зірка Гермеса, зірки Ареса, Зевса і Кроноса. У Платона вперше зустрічаються назви планет на ім'я богів, повністю співпадаючі з вавилонськими. Платон вперше сформулював математикам задачу: знайти, за допомогою яких рівномірних і правильних кругових рухів можна «врятувати явища, що представляються планетами». Іншими словами, Платон ставив задачу побудувати геометричну модель світу, в центрі якої, безумовно, повинна була знаходитися Земля.
Удосконаленням системи світу Евдокса зайнявся учень Платона Аристотель (384 – 322 рр. до н. е.). Оскільки погляди цього видатного філософа – енциклопедиста неподільно панували у фізиці і астрономії протягом майже двох тисяч літ, то зупинюся на них детальніше.
Аристотель, вслід за філософом Емпедоклом (близько 490 - 430 рр. до н. е.), припустив існування чотирьох «стихій»: землі, води, повітря і вогню, із змішення яких ніби відбулися всі тіла, що зустрічаються на Землі. По Аристотелю, стихії вода і земля природним чином прагнуть рухатися до центру світу («вниз»), тоді як вогонь і повітря рухаються «вгору» до периферії і то тим швидше, чим ближче вони до свого «природного місця». Тому в центрі світу знаходиться Земля, над нею розташовані вода, повітря і вогонь. По Аристотелю, Всесвіт обмежений в просторі, хоча її рух вічно, не має ні кінця ні початку. Це можливо якраз потоиу, що, окрім згаданих чотирьох елементів, існує ще і п'ята, незнищувана матерія, яку Аристотель назвав ефіром. З ефіру ніби і полягають всі небесні тіла, для яких вічний круговий рух – цей природний стан. «Зона ефіру» починається біля Місяця і тягнеться вгору, тоді як нижче за Місяць знаходиться мир чотирьох елементів.