Геоцентрическая система

(изложение основ теории Птолемея о вращении планет и солнца вокруг Земли)

Знаменитый александрийский астроном, математик и географ II века н. э. Клавдий Птолемей – один из крупнейших ученых древности. В истории астрономии Птолемею не было равных на протяжении целого тысячелетия. О его жизни и деятельности нет никаких упоминаний у историков той эпохи, когда он жил, даже приблизительные даты рождения и смерти Птолемея неизвестны, как неизвестны и какие-либо факты его биографии.

Он остался в истории благодаря своим трудам. К счастью, почти все его основные сочинения сохранились и были по достоинству оценены потомками. Главный труд Птолемея – “Альмагест” – вплоть до начала XVII в. был основным учебником астрономии.

В “Альмагесте” Птолемей широко использует результаты наблюдений своего великого предшественника Гиппарха (II в. до н. э.), который наблюдал за небесными телами и пытался выявить закономерности движения планет. Они представлялись астрономам того времени крайне запутанными. Планеты в своем движении по небу как бы описывали петли. Теперь мы знаем, что эта кажущаяся сложность связана с движением самой Земли, откуда мы наблюдаем за небесными объектами, вокруг Солнца. Когда Земля как бы "догоняет" другую планету, то с Земли кажется, что планета как бы останавливается, а потом движется назад. Но древние астрономы думали, что планеты действительно совершают такие сложные движения вокруг Земли и исходя из этого строили свои теории.

Птолемей был блестящим для своего времени математиком. Но он разделял взгляд Аристотеля, который считал, что Земля неподвижна и только она может быть центром Вселенной. Вокруг Земли (по Птолемею) движутся Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, звезды. Но если движение Луны, Солнца, звезд круговое, то движение планет гораздо сложнее. Каждая из планет, по мнению Птолемея, движется не вокруг Земли, а вокруг некоторой точки в пространстве. Точка эта в свою очередь движется по кругу, в центре которого находится Земля. Круг, описываемый планетой вокруг движущейся точки, Птолемей назвал эпициклом.

Древнегреческие ученые по-разному обосновывали центральное положение и неподвижность Земли. Аристотель считал Землю “тяжёлым телом”, а естественным местом для тяжёлых тел является центр Вселенной, потому что, как показывает опыт, все тяжелые тела падают отвесно, а поскольку они движутся к центру мира, Земля находится в центре.

Были и другие доводы. Плиний Старший в своей энциклопедии “Естественная история” обосновывает центральное положение Земли равенством дня и ночи во время равноденствий и тем, что во время равноденствия восход и заход наблюдается на одной и той же линии, а восход солнца в день летнего солнцестояния находится на той же линии, что и заход в день зимнего солнцестояния.

Клеомед в учебнике “Лекции по астрономии пытался доказать центральное положение Земли методом “от противного”. По его мнению, если бы Земля находилась к востоку от центра Вселенной, то тени на рассвете были бы короче, чем на закате, небесные тела при восходе казались бы больше, чем при заходе, а продолжительность с рассвета до полудня была бы меньше, чем от полудня до заката. Поскольку всего этого не наблюдается, Земля не может быть смещена к западу от центра мира. Аналогично доказывается, что Земля не может быть смещена к западу. Далее, если бы Земля располагалась севернее или южнее центра, тени на восходе Солнца простирались бы в северном или южном направлении, соответственно. Более того, на рассвете в дни равноденствий тени направлены точно в направлении захода Солнца в эти дни, а на восходе в день летнего солнцестояния тени указывают на точку захода Солнца в день зимнего солнцестояния. Это также указывает на то, что Земля не смещена к северу или югу от центра. Если бы Земля была выше центра, то можно было бы наблюдать меньше половины небосвода, в том числе менее шести знаков зодиака; как следствие, ночь всегда была бы длиннее дня. Аналогично доказывается, что Земля не может быть расположена ниже центра мира. Таким образом, она может находиться только в центре.

Примерно такие же доводы в пользу центральности Земли приводит и Птолемей в "Альмагесте". Кроме того, он пытался также обосновать и неподвижность Земли.

Система мира Аристотеля-Птолемея казалась современникам правдоподобной и при этом она давала возможность заранее вычислять движение планет на будущее время – это было необходимо для ориентировки в пути во время путешествий и для календаря.

Так как Птолемей считал Землю центром Вселенной, его система мира была названа геоцентрической (от греческого Гея – Земля). Эту систему признавали почти полторы тысячи лет. Ее освящала своим авторитетом и Церковь. В основу своего миропонимания христианство положило библейскую легенду о сотворении мира Богом за шесть дней. По этой легенде Земля является "сосредоточием" Вселенной, а небесные светила созданы для того, чтобы освещать Землю и украшать небесный свод. Всякое отступление от этих взглядов христианство беспощадно преследовало. Система мира Аристотеля – Птолемея, ставившая Землю в центр мироздания, как нельзя лучше отвечала христианскому вероучению.

Таблицы, составленные Птолемеем, использовались в течение многих веков. Но с течением времени астрономы обнаружили расхождение наблюдаемых положений планет с предвычисленными. Астрономы пытались уточнить данные Птолемея, вводили для каждой планеты новые комбинации круговых движений.

Основными событиями, приведшими к отказу от геоцентрической системы, были создание гелиоцентрической теории планетных движений Коперником, телескопические открытия Галилея, открытие законов Кеплера и, главное, создание классической механики и открытие закона всемирного тяготения Ньютоном.