1. Стародавні культури спостерігали небо
Нічне небо природно темне, і в давнину не було забруднення світлом. Тож якщо погода дозволяє, ви можете легко побачити безліч зірок. Не потрібно розповідати про Сонце і Місяць.
У древніх людей були вагомі підстави вивчати нічне небо. У багатьох культурах і цивілізаціях зірки (а також Сонце і Місяць), де, як вважали, мають релігійне, легендарне, передчуткове або магічне значення (астрологія), тому багато людей їх цікавили. Не знадобилося багато часу (насправді багато різних людей незалежно в багатьох куточках світу) побачити в зірках кілька корисних зразків, які були б корисні для навігації, локалізації, підрахунку годин, підрахунку днів та відповідних днів до сезонів і т. д. І звичайно, ці візерунки у зірок також були пов'язані із Сонцем та Місяцем.
Тож, безумовно, у всіх стародавніх культурах були люди, які присвятили багато ночей свого життя детально вивчати зірки ще з кам'яної доби. Вони також сприймали б метеорити (падаючі зірки) та затемнення. А іноді дуже рідкісна і видовищна комета.
Потім є планети Меркурій, Венера, Марс, Юпітер і Сатурн. Їх досить легко помітити, відрізнити їх від зірок, оскільки всі зірки, здається, закріплені в небесній сфері, але планети цього не роблять. Їх дуже легко помітити, коли вони проходять по небі з плином днів, спеціально для Венери, яка є найяскравішою «зіркою» на небі, а також є грізною мандрівницею. З огляду на все це, стародавні люди, безумовно, дуже усвідомлювали ці п’ять планет.
Про Меркурій спочатку греки думали, що Меркурій - це два тіла, одне, що з’явилося лише вранці за кілька годин до сходу сонця, а інше - лише за кілька годин після заходу сонця. Однак незабаром вони зрозуміли, що насправді це лише одне тіло, тому що те чи інше (або жодне) можна було побачити в певний день, і обчислене положення небаченого тіла завжди відповідало положенню баченого тіла.
2. Земля ніби кругла
Тепер, з кам'яної доби, вже в давнину, мореплавці та торговці, які проїжджали великі відстані, зрозуміли, що Сонце, що сходить і встановлює точки, може змінюватися не лише через сезонні зміни, але і відповідно до місця розташування. Також відстань від полярної зірки до лінії горизонту також змінюється відповідно до місця розташування. Цей факт заперечує існування концепції, яка сьогодні відома як широта, і це сприймалося стародавніми астрономами в таких місцях, як Греція, Єгипет, Месопотамія та Китай.
Астрономи та люди, які залежать від астрономії (як навігатори), задаються питанням, чому відстань від полярної зірки до горизонту змінюється, і одна з можливостей полягала в тому, що Земля була б круглою. Крім того, реєстрація різних кутів Сонця в різних місцях світу в той самий день і в одну і ту ж годину також дає натяк на те, що Земля кругла. Тінь на Місяці під час місячного затемнення також дає натяк на те, що Земля кругла. Однак саме по собі це не є доказом того, що Земля кругла, тому більшість людей зробили б ставку на якусь іншу простішу річ або просто не хвилюються цим явищем.
Більшість культур у давнину припускали, що світ був рівним. Однак ідея оточуючого світу існує ще з давньої Греції. Всупереч поширеній сучасній омані, в середні століття майже жодна освічена людина західного світу не думала, що світ плоский .
Щодо розмірів Землі, спостерігаючи різні положення Сонця та кути тіней у різних куточках світу, Ерастотени в Стародавній Греції вперше правильно обчислили розмір Землі та відстань між Землею та Сонцем ще в ІІІ столітті до н.е. Однак через плутанину щодо всіх різних і непослідовних одиничних заходів, що існували тоді, і труднощі точно оцінити довгі сухопутні та морські відстані, плутанина і неточність зберігалися до сучасності.
Античні культури також з'ясували, що блискуча частина Місяця була освітлена Сонцем. Оскільки Повний Місяць легко помітний навіть опівночі, це означає, що Земля не безмежна. Той факт, що Місяць входить в округлу тінь, коли точно в протилежну сторону неба, як Сонце, також означає, що це Земна тінь на Місяці. Це також означає, що Земля значно більша за Місяць.
3. Геоцентризм
Отже, люди спостерігали Сонце, Місяць, Меркурій, Венеру, Марс, Юпітер, Сатурн та нерухому сферу зірок, що все обертаються по небу. Вони природно думали, що Земля буде центром Всесвіту і що всі ці тіла обертаються навколо Землі. Це завершилося роботою філософа Клавдія Птолемея про геоцентризм .
Хоча зараз ми знаємо, що птоломаїчна геоцентрична модель є принципово помилковою, її можна було б використати для обчислення положення планет, Сонця, Місяця та небесної сфери зірок, з дещо прийнятною точністю в той час. Він включав спостереження за змінами швидкостей планет, ретроградними рухами, а також для з’єднання Меркурія та Венери до Сонця, тому вони ніколи не зайшли дуже далеко від нього. Крім того, виходячи зі швидкості руху цих тіл на небі, Всесвіт має бути чимось на зразок:
- Земля в центрі.
- Місяць на орбіті Землі.
- Меркурій обертається навколо Землі навколо Місяця.
- Венера, що обертається навколо Землі навколо Меркурія.
- Сонце навколо Землі навколо Землі.
- Марс обертається навколо Землі навколо Сонця.
- Юпітер навколо Землі навколо Землі.
- Сатурн обертається навколо Землі навколо Юпітера.
- Небесна сфера зірок, що обертаються навколо Землі, будучи самою зовнішньою сферою.
Насправді птоломаїчна модель є дуже складною моделлю, набагато складнішою, ніж коперна, кеплеріанська та ньютонівська моделі. Зокрема, це можна порівняти з програмним забезпеченням, що ґрунтується на сильно хибних концепціях, але вони все ще працюють через безліч складних, заплутаних і незрозумілих хакерів і хитрощів, які існують лише заради того, щоб річ працювала.
4. Відкриття Америк
Марко Поло , в останні роки 1200-х, був першим європейцем, який здійснив подорож до Китаю та назад і залишив детальну хроніку свого досвіду. Отже, він міг принести європейцям багато знань про те, що існувало в центральній Азії, на Сході Азії, Індії, Китаї, Монголії та навіть в Японії. До Марко Поло європейцям було небагато відомо про те, що там існувало. Це надзвичайно надихнуло європейських картографів, філософів, політиків та мореплавців у наступні роки.
Португалія та Іспанія ведуть багатовікову війну проти вторгнення маврів на Піренейський півострів . Маври були остаточно вислані в 1492 році. Дві держави шукали чогось вигідного після стількох років війни. Оскільки Португалія спочатку закінчила свою частину війни, вона поклала початок і пішла досліджувати моря насамперед. І Португалія, і Іспанія намагалися знайти маршрут навігації, щоб дістатися до Індії та Китаю, щоб торгувати високорентабельними спеціями та шовком. Вони вже не могли ефективно торгувати землею через те, що на землях Західної Азії та Північної Африки панували мусульманські культури, непривітні до європейців-християн, ситуація, яка тільки погіршилася після падіння Константинополя в 1453 році.
Португалія колонізувала атлантичні кордони Африки і врешті-решт їм вдалося дістатися до мису Доброї Надії у 1488 р. (З Бартоломеу Діасом ).
Генуезький штурман під назвою Крістофоро Коломбо вважав, що якщо відплисти на захід від Європи, він може врешті-решт дійти до Індії зі східної сторони. Надихнувшись Марко Поло і оцінивши розміри Землі, він підрахував, що відстань між Канарськими островами та Японією становить 3700 км (адже це 12500 км). Більшість мореплавців не наважуються на таке плавання, оскільки вони (справедливо) вважають, що Земля більша за це.
Коломбо намагався домовитись короля Португалії про фінансування своєї поїздки в 1485 році, але після подання пропозиції експертам, король відхилив її, оскільки орієнтовна відстань подорожі була занадто низькою. Однак Іспанія, остаточно вигнавши маврів у 1492 р., Переконалася в цьому. Ідея Коломбо була надуманою, але після століть війн з мусульманами, якби це спрацювало, тоді Іспанія могла швидко отримати прибуток. Так, іспанський король схвалив цю ідею. І лише через кілька місяців після вигнання маврів Іспанія відправила Коломбо плисти на захід до Атлантики, а потім дісталася до острова Іспаноліо в Центральній Америці. Повернувшись, новини про відкриття земель на іншій стороні Атлантики швидко поширилися.
Тоді Португалія та Іспанія розділили світ Договором Тордесілля у 1494 р. У 1497 р. Америго Веспуччі дійшов до материкової Америки.
Португалія не залишилася позаду, їм вдалося орієнтуватися по Африці, щоб досягти Індії в 1498 році (разом з Васко да Гамою ). І вони послали Педро Альвареса Кабрала , який до Бразилії досяг 1500 року, перш ніж перетнути Атлантику назад, щоб поїхати до Індії.
Після цього Португалія та Іспанія швидко почали досліджувати Америку і врешті колонізувати їх. Франція, Англія та Нідерланди також через деякий час приїхали до Америк.
5. Земля IS кругла
Після цього іспанці виявили і оселилися в Америці (а план Коломбо насправді не спрацював). Питання про те, якщо можна проплисти навколо земної кулі, щоб дістатися до Індії зі східної сторони, залишалося відкритим, іспанці все ще цікавились цим. Зрештою, вони відкрили Тихий океан після перетину Панамської Іштумської суші в 1513 році.
Прагнучи знайти морський шлях навколо земної кулі, іспанська корона фінансувала експедицію, керовану португальцем Фернао де Магалхесом (або Магеллан, як його ім'я було перекладено на англійську), щоб спробувати обійти земну кулю. Магеллан був досвідченим мореплавцем і досяг раніше того, як сьогодні Малайзія подорожує Індійським океаном. Вони виїхали з Іспанії 20 вересня 1519 р. Подорож, яка коштувала життя більшості екіпажу, тривала. Сам Магеллан не вижив, загинувши в битві на Філіппінах 1521 р. Принаймні, він жив достатньо, щоб усвідомлювати, що вони насправді дійшли до Східної Азії, подорожуючи земною кулею на захід, що також доводить, що Земля кругла .
Зрештою подорож завершила керівництво Хуана Себатьяна Елькано , одного з екіпажів Магеллана. Вони досягли Іспанії через Індійський та Атлантичний океани 6 вересня 1522 року, проїхавши майже три роки відстань у 81449 км.
6. Геліоцентризм
У давнину існували деякі геліоцентричні або гібридні геогеліоцентричні теорії. Зокрема, грецький філософ Філолай у V столітті до н. За Марциан Капели навколо років 410 420. І Аристарх Самоський близько 370 р. До н.е. Ці моделі намагалися пояснити рух зірок як обертання Землі та положення планет, особливо Меркурія та Венери як перекладу навколо Сонця. Однак ці ранні моделі були надто неточними і мали недоліки для належної роботи, а птоломаїчна модель все ще була моделлю з кращим прогнозуванням позицій небесних світил.
Ідея про те, що Земля обертається, була набагато менш революційною, ніж геліоцентризм, але вже була більш-менш сприйнята з неохотою в середні століття . Це трапляється тому, що якби зірки оберталися навколо Землі, їм потрібно було б це робити з дивовижною швидкістю, перетягуючи із собою Сонце, Місяць та планети, тож було б легше, якби сама Земля оберталася. Людям було незручно з цією ідеєю, але вони все ж прийняли її, і це стало простіше прийняти після того, як сферичність Землі була усталеною концепцією.
У перші роки 1500-х, коли португальці та іспанці плавали по всьому світу, польський і дуже кваліфікований математік і астроном називався Ніколаус Копернікпройшло кілька років, думаючи про механіку небесних світил. Через кілька років, роблячи розрахунки та спостереження, він створив модель кругових орбіт планет навколо Сонця і сприйняв, що його модель набагато простіша, ніж птоломаїчна геоцентрична модель і була принаймні такою ж точною. Його модель також містить обертову Землю та нерухомі зірки. Далі, його модель передбачала, що Сонце було набагато більшим за Землю, що вже в той час було сильно підозрюваним через розрахунки та вимірювання, а також передбачало, що Юпітер і Сатурн були в кілька разів більшими за Землю, тому Земля остаточно буде планетою так само, як були інші п'ять тоді відомих планет. Це можна сприймати як навантаження на модель, яку сьогодні знають як Сонячна система.
Боячись переслідувань і різкої критики, він уникав публікувати багато своїх творів, надсилаючи рукописи лише своїм найближчим знайомим, проте його твори врешті-решт просочилися, і він був впевнений, що все-таки дозволить її опублікувати. Легенда говорить, що він був представлений остаточно повністю опублікованим твором у той самий день, коли він помер у 1543 році, щоб він міг померти у мирі.
У середині 1500-х рр. Між прихильниками та противниками геліоцентричної теорії Коперника виникла гостра дискусія. Одним з аргументів опозиції було те, що зіркові паралакси не можна було спостерігати, що означало, що або геліоцентрична модель помиляється, або що зірки дуже далеко, і багато з них були б навіть більшими за Сонце, що здавалося божевільною ідеєю у той час.
Тіхо Браше , який не сприйняв геліоцентризм, в останні роки 1500-х намагався врятувати геоцентризм за допомогою гібридної геогеліоцентричної моделі, в якій було представлено п'ять небесних планет, які обертаються навколо Сонця, а Сонце і Місяць навколо Землі. Однак він також опублікував теорію, яка краще прогнозувала положення Місяця. Також до цього часу спостереження деяких наднових показало, що небесна сфера зірок не є точно незмінною.
У 1600 році астроном Вільям Гілберт висловив вагомий аргумент для обертання Землі, вивчаючи магніти та циркуль, він міг продемонструвати, що Земля була магнітною, що можна пояснити наявністю величезних кількостей заліза в її ядрі.
7. За допомогою телескопів
Все, що я писав вище, відбувалося без телескопів, лише використовуючи спостереження неозброєним оком та вимірювання по всьому світу. Тепер додайте навіть невеликі телескопи, і все швидко зміниться.
Найдавніші телескопи були винайдені в 1608 році . У 1609 році про це почув астроном Галіє Галілей і сконструював власний телескоп. У січні 1610 року Галіє Галілей , використовуючи невеликий телескоп, спостерігав чотири маленькі тіла , що оберталися навколо Юпітера на різних відстанях, з'ясовуючи, що вони були "місяцями" Юпітера, він також міг передбачити і обчислити його положення вздовж їх орбіт. Через кілька місяців він також помітив, що у Венери фази, як видно із Землі. Він також спостерігав кільця Сатурна, але його телескоп був недостатньо потужним, щоб розв’язати їх як кільця, і він вразив, що вони були двома місяцями. Ці спостереження були несумісні з геоцентричною моделлю.
Сучасник Галілея Йоганнес Кеплер , працюючи над геліоцентричною моделлю Коперника і здійснюючи безліч розрахунків, щоб пояснити різні орбітальні швидкості, створив геліоцентричну модель, де планети обходять Сонце на еліптичних орбітах з одним із фокусів еліпса в сонце. Його твори були опубліковані в 1609 та 1619 рр. Він також припустив, що припливи викликані рухом Місяця, хоча Галілей ставився до цього скептично. Його закони передбачали транзит Меркурія в 1631 році і Венери в 1639 році, і такий транзит насправді спостерігався. Однак передбачуваний транзит Венери в 1631 р. Не вдалося побачити через неточність розрахунків і те, що її не було видно на більшій частині Європи.
У 1650 р . Спостерігалася перша подвійна зірка . Далі в 1600-х роках кільця Сатурна були вирішені використанням кращих телескопів Робертом Гуком , який також спостерігав подвійну зірку в 1664 році і розробив мікроскопи для спостереження за клітинними структурами. Від них багато зірок було виявлено подвійними. У 1655 році Титана було виявлено на орбіті Сатурна, що додало більшої впевненості геліоцентричній моделі. Ще чотири сатуріанські місяці були виявлені між 1671 і 1684 роками.
8. Гравітація
Геліоцентризм був досить сприйнятий у середині 1600-х років, але людям це було недоброзичливо. Чому планети обертаються навколо Сонця? Чому Місяць орбітує Земля? Чому Юпітер і Сатурн мали місяці? Хоча кеплеріанська механіка могла передбачити їхню суть, але все ще було незрозуміло, яка причина, яка змушує їх рухатися таким шляхом.
У 1687 році Ісаак Ньютон, який був одним з найяскравіших фізико-математичних, хто коли-небудь жив (хоча він також був непереможним переслідувачем своїх опонентів), запропонував теорію гравітації (засновану на попередній роботі Роберта Гука). Ідеї теорії гравітації та закону зворотного квадрата були розроблені ще в 1670-х роках, але він міг опублікувати дуже просту і чітку теорію гравітації, дуже добре знайомий з фізикою та математикою, і це пояснило рухи небесних тіл з великим точність, включаючи комети. Він також пояснив, чому планети, Місяць та Сонце сферичні, пояснив припливи, і це також пояснило, чому все падає на землю. Це зробило геліоцентризм безумовно загальновизнаним.
Також гравітаційний закон Ньютона передбачив, що обертання Землі зробить її не зовсім сферичною, а трохи еліпсоїдальною в коефіцієнті 1: 230. Щось погодилося з заходами, зробленими з використанням маятника 1673 року.
9. Що стосується зірок та Сонячної системи?
На початку 1700-х років Едмунд Галлі , вже знаючи про ньютонські закони (він був сучасником Ньютона), зрозумів, що комети, що проходили поблизу Землі, врешті повернуться, і він виявив, що кожні 76 років спостерігається певний приклад видовищ, щоб він міг зауважте, що ті комети насправді були все тією ж кометою, яка називається після нього.
Єдиною проблемою, що залишилася при геліоцентричній моделі, було відсутність спостереження паралакса до зірок. І ніхто точно не знав, що це за зірки. Однак, якщо вони насправді є дуже віддаленими тілами, більшість із них були б набагато більшими за Сонце. У першій половині 1700-х років, намагаючись спостерігати паралакс, Джеймс Бредлі сприймав такі явища, як аберація світла та нутація Землі, і ці явища також забезпечують спосіб обчислення швидкості світла. Але спостереження за паралаксами залишалося викликом протягом 1700-х років.
У 1781 році Урана було виявлено на орбіті Сонця за межами Сатурна. Хоча ледь видно неозброєним оком у найтемнішому небі, воно було настільки тьмяним, що дотепер уникло спостереження від астрономів, і так було відкрито телескопом. Перші астероїди були виявлені також на початку 1800-х років. Дослідження перкубацій на орбіті Урана внаслідок передбачуваного руху ньютонів і кеплерій, врешті-решт, призвело до відкриття Нептуна в 1846 році.
У 1838 році астроном Фрідріх Вільгельм Бессел, який виміряв положення більш ніж 50000 зірок з якомога більшою точністю, нарешті міг успішно виміряти паралакс зірки 61 Цигні, який довів, що зірки насправді дуже віддалені тіла і що багато хто з насправді вони були більшими за Сонце. Це також демонструє, що Сонце - це зірка. У 1838 році в Вега та Альфа Кентаврі були успішно виміряні паралакси. Крім того, ці вимірювання дозволили оцінити відстань між цими зірками та Сонячною системою приблизно на трильйони кілометрів або кілька світлових років.