АСТРОНОМІЯ - Навчальний посібник для профільної школи 2017

Частина 3. Космософія

Розділ ІІ. Астрономічні знання, наукова картина світу й світогляд

Тема 2.1. Астрономія і наукова картина світу

§ 10. Системи світу

Вступ

Уявлення про розміщення у просторі Землі, Сонця, планет і зір, що виникли в давнину і ґрунтувалися на прямих враженнях від спостереження довкілля, називають системами світу. Найвідоміші з них — геоцентрична й геліоцентрична системи світу.

Вивчивши матеріал цього параграфа, Ви будете:

• знати й розуміти причини появи геоцентричної й геліоцентричної систем світу та відмінності між ними;

• уміти пояснювати відмінності між різними системами світу; будувати усну чи письмову розповідь на тему геоцентричної й геліоцентричної систем світу;

• оцінювати вплив геоцентричної й геліоцентричної систем світу на розвиток астрономії.

Актуалізація раніше набутих знань / компетентностей

Потрібно повторити з курсу історії матеріал про Україну ХХ ст., а також матеріал попереднього параграфа цього посібника.

Методичні поради щодо опанування навчального матеріалу

У другій частині посібника ви опанували розділ ІV «Елементи космології». Зауважимо, що питання світобудови цікавили людину завжди. Саме тому у кожного народу світу в давнину були так поширені космологічні міфи і легенди, а пізніше, здебільшого філософського змісту, космологічні уявлення. Проте поняття система світу вужче, ніж космологічні уявлення. Система світу (зверніть на це увагу) не містить питань походження й еволюції небесних тіл, взаємне розміщення і рух яких вона пояснює. Це фактично механічна модель (схема) будови світу, який людина бачила довкола себе завжди. Однак, незважаючи на такий примітивний зміст, створення обох систем світу, які традиційно розглядають в астрономії, було величезним кроком уперед. У разі геоцентричної ситеми світу тому, що це була одна із перших теорій в астрономії, коли від спостережень і фіксації небесних світил і явищ перейшли до пошуків пояснень результатів спостережень на підставі теоретичних побудов і моделей. Утвердження геліоцентричної системи світу взагалі стало подією світового масштабу, бо спричинило докорінний перегляд одвічних уявлень про місце Землі у Сонячній системі, а отже, й у Всесвіті. Це треба мати на увазі, опановуючи матеріал цього параграфа.

Пояснювальний текст

Одним з розілів астрономії є космологія (грец. kosmos — світ, Усесвіт і logos — слово, вчення), яка вивчає загальні закономірності будови нашого Всесвіту та його походження й еволюцію як цілого (ч. 2, розділ ІУ). Хоча космологія як наукова дисципліна існує лише понад 100 років, витоки вона має дуже давні. Про них зазвичай говорять як про космологічні уявлення того чи іншого історичного етапу розвитку людства. Поряд з космологічними історія астрономії зберегла уявлення про системи світу, які намагалися пояснити тільки порядок розміщення в космічному просторі та рух відомих людині здавна світил.

п. 1. Геоцентрична система світу. Філософи та астрономи Стародавньої Греції досягли найвищих досягнень у спробах пояснити закономірності видимих рухів небесних тіл. Вершиною в цій справі стала геоцентрична система світу, яку створив Клавдій Птолемей у II ст. н. е. Він виклав її опис у творі «Велика побудова» («Μεγαλη συνταξιζ»). Пізніше, коли книгу переклали іншими мовами, її назва змінилася. Наприклад, назва арабською — «А1 Маgеst», латинською (в перекладі з арабської) — «А1mаgеstum». Як «Альмагест» книга Птолемея стала відома на багатьох мовах світу.

«Велика побудова», що складалася з 13 томів, узагальнила досягнення астрономії у Стародавній Греції, уміщувала каталог нерухомих зір (координати й зоряні величини 1022 зір), опис інструментів, з допомогою яких Птолемей виконував спостереження, пояснювала відомі тоді нерівномірності руху Сонця, Місяця і планет. Птолемей, створюючи теорію руху цих небесних тіл, узяв до уваги результати своїх попередників і, як це було до нього, виходив з припущення про центральне положення Землі у Всесвіті. Він допускав, що видимі рухи небесних тіл можна пояснити обертанням Землі, але, згідно з тодішніми уявленнями, вирішив, що такого не може бути. Якби Земля оберталася, то це прзводило б до падіння предметів на її поверхні, а хмари і птахи в атмосфері не встигали б за цим рухом. Водночас Птоломей погоджувався з Аристотелем: Земля має форму кулі.

Взятися за створення нової теорії руху небесних тіл Птолемея спонукали результати тривалих спостережень александрійських астрономів: вони вказували на те, що видимі рухи Сонця, Місяця і планет набагато складніші, ніж вважали раніше, зокрема Евдокс і Аристотель. Гіппарх, попередник Птолемея, знайшов пояснення, хоча лише частково, нерівномірностям рухів Сонця і Місяця. Але спробувати пояснити рухи планет не наважився — вони були складними і вимагали тривалих додаткових спостережень.

Отже, маючи результати спостережень і вважаючи Землю нерухомою, Птоломей поставив собі за мету — створити математичну теорію, яка пояснює всі нерівномірності рухів небесних тіл тільки комбінаціями їхніх рівномірних рухів по колу. Застосувавши поняття деферента й епіцикла (їх уперше сформулював Аполлоній), він зміг побудувати теорію, яка задовільно описувала видимий рух планет і дозволяла визначити їх положення в майбутньому.

Ця теорія отримала назву геоцентричної системи світу, бо, згідно з нею, всі небесні тіла обертаються навколо Землі. Але насправді, в теорії Птолемея кожна планета рухається не навколо Землі, а довкола математичної точки (центру епіциклу), що обертається навколо Землі по деференту. Щоб пояснити всі відомі нерівномірності руху планет, Птолемей також припустив, що Земля міститься не в центрі деферента, а трохи осторонь від нього. Ще одне припущення — центр епіциклу переміщається по деференту нерівномірно, але так, що його рух здається рівномірним, якщо дивитися на нього з екванта — точки, симетричної до центра Землі відносно центра деферента.

Рис. 10.1. Деферент і епіцикл

(1 — Земля, 2 — планета, 3 — центр епіциклу, що лежить на деференті).

Геоцентрична система світу, таким чином, — відносно складна математична модель, внутрішньо логічна і певною мірою завершена, яка для свого часу задовільно пояснювала видимі рухи планет і, що було тоді важливо, дозволяла визначати їхнє положення на небесній сфері наперед, у майбутньому. Водночас вона не відображала справжньої будови відомого тоді людині Всесвіту (Сонячна система).

Система світу Птолемея стала вінцем астрономії Стародавньої Греції. У добу раннього Середньовіччя про неї забули, але пізніше вона, як і уявлення Аристотеля про довкілля, стала опорою схоластики в її боротьбі проти розвитку правильних уявлень про будову Всесвіту.

п. 2. Геліоцентрична система світу. Не Земля, а Сонце, центр світу — ось постулат, який висунув Микола Коперник, коли створював геліоцентричну систему світу.

Уперше (імовірно в 1515 р.) стисло, без математичного обґрунтування він виклав її основні положення в рукописному творі «Малий коментар», який розіслав деяким своїм знайомим природознавцям. Ця інформація поширилася в європейських наукових колах, а тому освічені люди того часу знали, що Коперник має уявлення про світобудову, відмінні від загальноприйнятих.

Публікувати основний твір, в якому ідеї геліоцентричної системи були не тільки сформульовані, але і докладно обґрунтовані, Коперник не поспішав. Згідно з легендою, він отримав перший примірник книги «Про обертання небесних сфер» в день смерті 24 травня 1543 р. Передмову до неї (без відома автора) написав лютеранський богослов Осіандер, який цікавився астрономією і вів справи щодо видання і друку книги в Нюрнберзі. Він розумів, що зміст книги суперечить догмам християнської віри, тому в анонімній передмові вказав: твердження Коперника про рух Землі — умовне припущення автора, яку він зробив для зручності математичних розрахунків руху планет. Справжню будову Всесвіту розкриває тільки Біблія, а науки, зокрема й астрономія, цього робити не можуть.

Така анонімна передмова, яку читачі сприймали за слова Коперника, нібито вказувала на те, що сам автор книги трактує геліоцентричну систему тільки як математичне припущення. Але зміст книги однозначно вказував на те, що Коперник розглядав центральне положення Сонця у Всесвіті та рух Землі, як об’єктивну реальність., Тим паче, що книга мала присвяту римському папі Павлу III, в якій Коперник наголошує — він приступив до своєї праці з метою знайти пояснення тому, що досі не було вирішено наукою, і щоб, зрештою, дати огляд будови Всесвіту.

Хоча ідеї про рух Землі висловлювали ще у Стародавній Греції (Філолай, Аристарх), а також в арабському світі (Біруні) і в середньовічній Європі (Микола Кузанський), ніхто до Коперника не зміг перетворити її в розроблену теорію. Коперник обґрунтував добове обертання Землі навколо своєї осі і пояснив цим зміну дня і ночі, а також видиме обертання небесної сфери. Визнавши Сонце центром планетної системи, він зміг просто пояснити складні рухи планет. Виявилося, що петлі, які планети описують на небесній сфері, спричинені обертанням Землі навколо Сонця протягом року. У системі світу Коперника знайшло пояснення явище, яке так і не змогли пояснити в рамках геоцентричної системи світу, — періодични зміна блиску планет із плином часу. З’ясувалося, що ця зміна зумовлена постійною зміною відстані між планетою і Землею внаслідок їх обертання навколо Сонця.

У геліоцентричній системі світу залишилось уявлення про сферу нерухомих зір. Вони лежать дуже далеко від Землі, але відстань для всіх однакова. Коперник відкинув аргумент прихильників геоцентризму про те, що якби Земля оберталася навколо Сонця, то внаслідок цього руху можна було б помітити зміщення зір на небесній сфері. А раз таких зміщень не видно, то геліоцентрична система світу хибна. Коперник заявив, що такі зміщення насправді є, але їх неможливо спостерігати через величезні відстані до зір.

Отже, окрім простого пояснення видимих рухів планет та добового обертання небесної сфери, насправді спричиненого обертанням Землі навколо осі, геліоцентрична система світу не мала прямих доказів руху Землі довкола Сонця. Це не завадило видати в Базелі у 1566 р. друге видання книги Коперника, а 1617 р. в Амстердамі вийшло її третє видання.

Розвиток астрономії, наукова праця таких відомих вчених, як Тихо Браге, Джордано Бруно, Ґалілео Ґалілей, Йоганн Кеплер та інших повільно переконували європейців, найперше викладачів університетів, у тому, що геліоцентрична система світу правильно відображає світобудову. До кінця XVII ст. вона стала практично загальноприйнятою.

Еталонне завдання (Практична робота)

Організуйте і проведіть з своїми однокласниками (друзями, рідними) диспут на тему «Якою є сучасна система світу?».

Навчальні завдання

• Поясніть, комбінацією яких рухів Птоломей пояснив петлеподібні переміщення планет на небесній сфері.

• Які спостереження могли бути беззаперечним доказом правоти геліоцентричної системи світу й чому їх не виконували одразу після появи цієї системи?

Висновки

Уявлення про розміщення у просторі Землі, Сонця, планет і зір, що виникли в давнину і ґрунтувалися на прямих враженнях від спостереження довкілля, називають системами світу. Найвідоміші з них — геоцентрична й геліоцентрична системи світу.

Запитання для самоперевірки

1. Хто є автором геоцентричної системи світу, як називався твір, де вона була описана?

2. Яке припущення лежить в основі геоцентричної системи світу, хто його автор?

3. Хто є автором геліоцентричної системи світу, як називався твір, де вона була описана, коли її було видано?

4. Яке припущення лежить в основі геліоцентричної системи світу, хто його автор?

5. Назвіть прізвища 2—3 європейських науковців, які висловлювалися за геліоцентричну систему світу.

Додаткові та цитовані джерела

• Климишин І.А. Історія астрономії. 2-ге, виправлене видання. — Івано-Франківськ «Гостинець», 2006. — 652 с.

За результатами вивчення § 10 Ви маєте:

знати й розуміти

причини появи геоцентричної й геліоцентричної систем світу.

уміти

будувати усну чи письмову розповідь на тему геоцентричної й геліоцентричної систем світу.

оцінювати

вплив геоцентричної й геліоцентричної систем світу на розвиток астрономії.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.