Ocena brak

Przewrót kopernikowski w astronomii

Autor /Albinos Dodano /05.06.2013

Z upadkiem Imperium Rzymskiego wiąże się zanikanie kultury antycznej. Poziom nauki obniżył się znacznie, ponownie pojawiły się prymitywne opisy budowy Wszechświata. Jako przykład może służyć model z wczesnego Średniowiecza, stworzony na podstawie Biblii przez mnicha aleksandryjskiego Kosmasa Indikopleustesa. Wyobrażał on sobie Wszechświat w postaci gigantycznej skrzyni, na której dnie miała leżeć płaska Ziemia. Na północy wznosiła się niebotyczna góra i za nią pod koniec dnia kryło się Słońce, a nad ranem pozostałe ciała niebieskie. Były one oczywiście przymocowane do poruszanych mięśniami aniołów sfer.

Opis budowy Wszechświata najlepiej obrazuje wsteczną postawę nauki w pierwszym tysiącleciu naszej ery. Na jej rozwój w owym czasie duży wpływ miały klasztory i zakony, które zajmowały się zbieraniem godnych pod względem teologicznym wiadomości o otaczającej przyrodzie. Nie ominęło to naturalnie i astronomii, chociaż wśród innych nauk przyrodniczych zajmowała ona wyjątkowo korzystną pozycję, na co złożyło się wiele różnych czynników. Przede wszystkim nie można się było obejść bez obserwacji nieba, ponieważ były one niezbędne do prowadzenia kalendarza. A od daty świąt wielkanocnych zależny jest przecież rozkład pozostałych nabożeństw w ciągu roku.

Pod względem teoretycznym stan badań astronomicznych był w tym czasie bardzo zaniedbany. Sytuacja uległa poprawie dopiero w XII wieku, kiedy uczeni europejscy za pośrednictwem Arabów zaczęli zapoznawać się z dorobkiem greckich myślicieli. W następnym zaś stuleciu dominikanin Albert Wielki (ok. 1206-1280) i jego uczeń Tomasz z Akwinu (1225 - 1274) dostosowali filozofię Arystotelesa do teologii chrześcijańskiej. Kościół uznał arystotelesowski podział Wszechświata na dwie odmienne części (ziemską i niebieską), ale odrzucił jego teorię sfer homocentrycz-nych, gdyż teoria epicykli i deferentów Ptolemeusza lepiej tłumaczyła obserwowane ruchy planet na niebie.

Teoria geocentryczna Ptolemeusza odpowiadała religijnemu wyobrażeniu, że Bóg stworzył Słońce, Księżyc i inne ciała niebieskie jedynie po to, aby oświetlały naszą, planetę i wyznaczały ludziom czas.

Uprzywilejowana pozycja Ziemi wśród innych planet i gwiazd doskonale zgadzała się z twierdzeniem, jakoby na siedzibę stworzonego na obraz i podobieństwo boskie człowieka zostało wybrane najdogodniejsze miejsce we Wszechświecie. Dlatego też Kościół swą wszechmocną wówczas potęgą popierał teorię aleksandryjskiego astronoma.

Niektórzy uczeni już w tym czasie wypowiadali krytyczne uwagi pod adresem teorii geocentrycz-nej Ptolemeusza. Nasiliły się one szczególnie w epoce Odrodzenia, kiedy myśl ludzka odzyskiwała dawno utraconą swobodę. Badania astronomiczne znów się ożywiły. Duże zasługi w tej dziedzinie oddali: astronom wiedeński Georg Peurbach (1423-1461) i Johann Muller, zwany powszechnie Regiomontanusem (1436-1476). Oni pierwsi w Europie dali jasny wykład geocen-trycznej teorii Ptolemeusza i wykazali jej braki. Dzięki nim astronomia powoli zbliżała się do stanu wymagającego zasadniczej reformy, której w następnym stuleciu dokonać miał wielki astronom polski Mikołaj Kopernik (1473-1543).

Kopernik zastał Ziemię mocno osadzoną w środku Wszechświata. Konieczna więc była duża wnikliwość z jego strony i nie mniejsza odwaga, by uczynić' ją jedną z planet, w jej zaś miejscu usadowić Słońce. Jeszcze za życia wielkiego astronoma krok ten spotkał się z ostrą oceną ze strony przywódców reformacji, a po latach potępił go także kościół katolicki. Tylko nieliczni uczeni od razu zdecydowanie opowiedzieli się za nowym poglądem na budowę Wszechświata.

Układ heliocentryczny Kopernika wychodzi z następujących założeń: środkiem Wszechświata nie jest Ziemia, lecz największe z wszystkich ciał niebieskich - Słońce. Dokoła niego krążą planety poruszające się w jednym i tym samym kierunku.

Wśród nich jest także Ziemia, obracająca się w ciągu doby wokół swej osi i okrążająca raz na rok Słońce* W zasadzie był więc bardzo podobny do modelu Arystotelesa, do którego zresztą Kopernik z całą świadomością nawiązywał. Różnica polegała jednak na tym, że polski astronom wprowadził jeszcze trzeci ruch Ziemi. Jej oś obrotu nie jest bowiem stale skierowana w ten sam punkt sfery niebieskiej, ale wolno zatacza w przestrzeni niewielki krąg. Pociąga to za sobą zmianę położenia biegunów niebieskich oraz przesuwanie się punktów równonocy wiosennej i jesiennej.

Wszystko to w zasadniczy sposób zmieniało dotychczasowe wyobrażenia o budowie Wszechświata. Stwierdzenie bowiem, że Ziemia się porusza i wśród innych ciał niebieskich nie zajmuje centralnego położenia, godziło nie tylko w utwierdzone od wieków poglądy filozoficzne i teologiczne, ale i w ugruntowane podstawy astronomiczne i fizyczne. Do tej pory panowało przecież przekonanie, że obrotowy ruch sfery gwiazd stałych jest wynikiem działania płynącej z zewnątrz siły nadprzyrodzonej. Od tej właśnie sfery miały przejmować ruch sfery wewnętrzne, na obwodach których znajdowały się planety, Słońce i Księżyc. Tymczasem system Kopernika wymagał wytłumaczenia ruchu planet wewnątrz nieruchomej sfery gwiazd stałych.

Po raz pierwszy wreszcie zostały należycie wyjaśnione nieregularności w biegu planet. Zakreślane przez nie pętle to przecież nic innego, jak tylko odbicie okołosłonecznego ruchu Ziemi i ruchu samej planety. Zjawisko powyższe powstaje wówczas, kiedy odległość między nią a Ziemią jest najmniejsza i kiedy oba ciała przez jakiś czas biegną w przestrzeni równolegle obok siebie. Wtedy ujawnia się różnica ich prędkości kątowej i obserwator ziemski odnosi wrażenie, że dana planeta porusza się ze wschodu na zachód, zamiast - jak to zwykle czyni - z zachodu na wschód.

Widzimy więc, że Kopernik wielce uprościł budowę Wszechświata, przenosząc jego środek z Ziemi na Słońce. Pozostał jednak wierny fałszywej tezie antycznej o doskonałości jednostajnego ruchu kołowego i dlatego w swym modelu musiał zastosować wiele niewielkich epicykli, które miały tłumaczyć inne odchylenia w ruchu planet. Pozostały one w teorii Kopernika jako ostatnie dziedzictwo starożytności i nieco ją zaciemniały. Z astronomii usunął je wybitny matematyk i astronom niemiecki Jan Kepler (1571-1630), odkrywając trzy znane prawa ruchu planet. Doszedł do nich w oparciu o analizę bogatego materiału obserwacyjnego, zebranego przez sławnego astronoma duńskiego Tychona Brache (1546-1601) w ciągu wielu lat żmudnej pracy.

Pierwsze prawo głosi, iż orbity planet nie są kołami, lecz mają kształt elips, przy czym Słońce znajduje się zawsze w jednym z ich ognisk. Po orbicie poruszają się-zgodnie z drugim prawem-nie ruchem jednostajnym, ale ze zmienną prędkością. Jest ona największa wtedy, gdy dana planeta znajduje się najbliżej Słońca, najmniejsza zaś, gdy maksymalnie się od niego oddali. Trzecie wreszcie prawo wyraża stosunek, jaki zachodzi między rozmiarami orbity jakiejś planety a czasem jej obiegu po tej orbicie; dalsza planeta wolniej się porusza po orbicie i więcej czasu zużywa na jej pełny obieg od planety krążącej bliżej Słońca.

Prawa te unowocześniły teorię heliocentryczną i nadały jej jeszcze bardziej zwartą formę. Nie odpowiadały jednak na pytanie, dlaczego planety poruszają się właśnie tak, a nie inaczej. Wyjaśnił to dopiero genialny fizyk angielski Izaak Newton (1642—1727), odkrywając prawo powszechnego ciążenia.

Prawo to mówi, że dwa obiekty materialne przyciągają się z siłą wprost proporcjonalną do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalną do kwadratu ich wzajemnej odległości. A zatem ruch planet po eliptycznych orbitach jest po prostu wynikiem działania siły grawitacyjnej między nimi a Słońcem.

W rzeczywistości Orbity planet nie są dokładnymi elipsami, ponieważ przeszkadza im w tym przyciąganie pozostałych planet. Wprawdzie ich masy w stosunku do masy Słońca są niewielkie, jednak przy ścisłych obliczeniach trzeba je uwzględnić.

Tak więc trzy prawa ruchu planet i prawo powszechnego ciążenia rozwinęły niedoskonałą jeszcze przecież myśl Kopernika, który mimo to słusznie uważany jest za twórcę współczesnej astronomii. On to bowiem twierdził, że Ziemia i pozostałe planety poruszają się po orbitach oko-losłonecznych. Lecz dopiero Kepler określił ten ruch jakościowo, a Newton wskazał tego przyczyny i opracował matematycznie sposoby jego badania.

Najistotniejsze jest jednak to, iż prawa powyższe rządzą nie tylko w systemie planetarnym Słońca, ale i w najdalszych zakątkach Wszechświata.

Podobne prace

Do góry