Wat is het heliocentrische model van het universum?

De wetenschappelijke revolutie, die in de 16e en 17e eeuw plaatsvond, was een tijd van ongekend leren en ontdekking., Tijdens deze periode werden de fundamenten gelegd voor de moderne wetenschap, dankzij doorbraken op het gebied van natuurkunde, wiskunde, scheikunde, biologie en astronomie. En als het op astronomie aankomt, was de meest invloedrijke geleerde zeker Nicolaus Copernicus, de man die de schepping van het heliocentrische model van het universum wordt toegeschreven.,op basis van waarnemingen van de bewegingen van de planeten en eerdere theorieën uit de klassieke oudheid en de islamitische wereld, stelde Copernicus een model voor van het heelal waarin de aarde, de planeten en de sterren allemaal rond de zon draaiden. Hiermee loste hij de wiskundige problemen en inconsistenties op die uit het klassieke geocentrische model voortkwamen en legde hij de basis voor de moderne astronomie.,hoewel Copernicus niet de eerste was die een model van het zonnestelsel voorstelde waarin de aarde en de planeten rond de zon draaiden, was zijn model van een heliocentrisch universum zowel nieuw als actueel. Ten eerste, het kwam op een moment dat Europese astronomen moeite hadden om de wiskundige en observationele problemen op te lossen die ontstonden uit het toen geaccepteerde Ptolemaeïsche model van het universum, een geocentrisch model voorgesteld in de 2e eeuw CE.daarnaast was Ptolemaeus ‘ model het eerste astronomische systeem dat een compleet en gedetailleerd verslag gaf van hoe het universum werkte., Niet alleen lost zijn model problemen op die voortkomen uit het Ptolemaeïsche systeem, het bood ook een vereenvoudigde kijk op het universum, waardoor ingewikkelde wiskundige apparaten die nodig waren om het geocentrische model te laten werken, werden afgeschaft. En mettertijd kreeg het model invloedrijke voorstanders die ertoe bijdroegen dat het de geaccepteerde conventie van de astronomie werd.

het Ptolemeïsche (geocentrisch) Model:

het geocentrische model, waarin de planeet Aarde het centrum van het heelal is en omcirkeld wordt door de zon en alle planeten, was al sinds de oudheid het geaccepteerde kosmologische model., Tegen de late oudheid werd dit model geformaliseerd door oude Griekse en Romeinse astronomen, zoals Aristoteles (384-322 v. Chr.) – wiens theorieën over de fysica de basis werden voor de beweging van de planeten-en Ptolemaeus (ca. 100-ca.?170), die de wiskundige oplossingen voorstelde.

het geocentrische model kwam in wezen neer op twee gemeenschappelijke waarnemingen. Allereerst leken de sterren, de zon en de planeten voor oude astronomen dagelijks om de aarde te draaien., Ten tweede, vanuit het perspectief van de Aardgebonden waarnemer, leek de aarde niet te bewegen, waardoor het een vast punt in de ruimte.

het geloof dat de aarde bolvormig was, wat in de 3e eeuw v. Chr. een algemeen aanvaard feit werd, werd in dit systeem opgenomen. Als zodanig, tegen de tijd van Aristoteles, het geocentrische model van het universum werd een waar de aarde, de zon en alle planeten waren bollen, en waar de zon, planeten en STERREN alle bewogen in perfecte cirkelvormige bewegingen.het was echter niet tot de Egyptisch-Griekse astronoom Claudius Ptolemaeus (aka., Ptolemaeus) publiceerde zijn verhandeling Amalgest in de 2e eeuw v. Chr. dat de details gestandaardiseerd werden. Op basis van eeuwen van astronomische tradities, variërend van Babylonische tot moderne tijden, stelde Ptolemaeus dat de aarde zich in het centrum van het universum bevond en dat de sterren zich allemaal op een bescheiden afstand van het centrum van het universum bevonden.

elke planeet in dit systeem wordt ook bewogen door een systeem van twee bollen – een deferent en een epicycle. De deferent is een cirkel waarvan het middelpunt van de aarde is verwijderd, die werd gebruikt om rekening te houden met de verschillen in de lengtes van de seizoenen., De epicycle is ingebed in de deferente sfeer en fungeert als een soort “wiel binnen een wiel”. Het doel van de epicycle was om rekening te houden met retrograde beweging, waar planeten aan de hemel lijken te vertragen, achteruit te gaan en dan weer vooruit te gaan.

helaas hebben deze verklaringen niet alle waargenomen gedragingen van de planeten verklaard. De grootte van de retrograde lus van een planeet (met name Mars) was soms kleiner en groter dan verwacht. Om het probleem te verlichten ontwikkelde Ptolemaeus de equant – een punt in de buurt van het centrum van de baan van een planeet., Voor een waarnemer die op dit punt staat, zou de epicyclus van een planeet altijd lijken te bewegen met een uniforme snelheid, terwijl het lijkt te bewegen met een niet-uniforme snelheid van alle andere locaties.hoewel dit systeem gedurende meer dan duizend jaar het geaccepteerde kosmologische model bleef binnen de Romeinse, middeleeuwse Europese en islamitische wereld, was het naar moderne maatstaven log. In het Ptolemeïsche model had elke planeet een epicycle nodig die draaide op een deferent die werd gecompenseerd door een equant, die ook verschillend was voor elke planeet.,

het is er echter in geslaagd om planeetbewegingen met een redelijke mate van nauwkeurigheid te voorspellen, en werd gebruikt om astrologische en Astronomische kaarten voor de volgende 1500 jaar voor te bereiden. Tegen de 16e eeuw werd dit model geleidelijk vervangen door het heliocentrische model van het universum, zoals omhelsd door Copernicus, en vervolgens Galileo en Kepler.

het copernicaanse model:

in de 16e eeuw begon Nicolaus Copernicus zijn versie van het heliocentrische model te ontwerpen., Net als anderen voor hem bouwde Copernicus voort op het werk van de Griekse astronoom Atistarchus, en bracht hij hulde aan de Maragha school en een aantal bekende filosofen uit de islamitische wereld (zie hieronder). In het begin van de 16e eeuw vatte Copernicus zijn ideeën samen in een korte verhandeling getiteld Commentariolus (“klein commentaar”).in 1514 begon Copernicus kopieën te verspreiden onder zijn vrienden, van wie velen mede-astronomen en geleerden waren. Dit veertig pagina ‘ s tellende manuscript beschreef zijn ideeën over de heliocentrische hypothese, die gebaseerd was op zeven algemene principes., niet alle draaien rond een enkele punt

het middelpunt van De Aarde is het middelpunt van de maan bol—op de baan van de maan rond de Aarde

de bollen draaien rond de zon, die in de buurt van het centrum van het universum

De afstand tussen de Aarde en de zon is een onbeduidende fractie van de afstand van de Aarde en de zon naar de sterren, dus parallax is niet waargenomen in de sterren

De sterren zijn onroerende – hun schijnbare dagelijkse beweging wordt veroorzaakt door de dagelijkse rotatie van de Aarde

de Aarde wordt verplaatst in een bol rond de zon, waardoor de schijnbare jaarlijkse migratie van de zon., De aarde heeft meer dan één beweging

Aarde orbitale beweging rond de zon veroorzaakt de schijnbare achteruit in de richting van de bewegingen van de planeten

Daarna bleef hij het verzamelen van gegevens voor een meer gedetailleerde werk, en door 1532, kwam hij dicht bij de afronding van het manuscript van zijn magnum opus – De revolutionibus orbium coelestium (Over de Omwentelingen van de Hemelse Sferen). Daarin voerde hij zijn zeven belangrijkste argumenten aan, maar in meer gedetailleerde vorm en met gedetailleerde berekeningen om ze te ondersteunen.,

door de banen van Mercurius en Venus tussen de aarde en de zon te plaatsen, kon Copernicus veranderingen in hun uiterlijk verklaren. Kortom, als ze aan de andere kant van de zon staan, ten opzichte van de aarde, lijken ze kleiner maar vol. Wanneer ze aan dezelfde kant van de zon staan als de aarde, lijken ze groter en “gehoornde” (halvemaanvormig).

het verklaart ook de retrograde beweging van planeten als Mars en Jupiter door aan te tonen dat astronomen van de aarde geen vast referentiekader hebben, maar een bewegend referentiekader., Dit verklaarde verder hoe Mars en Jupiter op bepaalde tijden aanzienlijk groter konden lijken dan op andere. In essentie zijn ze significant dichter bij de aarde wanneer ze in oppositie zijn dan wanneer ze in conjunctie zijn.echter, vanwege de vrees dat de publicatie van zijn theorieën zou leiden tot veroordeling door de kerk (evenals, misschien, zorgen dat zijn theorie een aantal wetenschappelijke gebreken vertoonde) hield hij zijn onderzoek tot een jaar voor zijn dood achter. Pas in 1542, toen hij bijna dood was, stuurde hij zijn verhandeling naar Neurenberg om gepubliceerd te worden.,

historische antecedenten:

zoals reeds opgemerkt, was Copernicus niet de eerste die een heliocentrische kijk op het heelal voorstond, en zijn model was gebaseerd op het werk van verschillende eerdere astronomen. De eerste geregistreerde voorbeelden hiervan zijn terug te voeren op de klassieke oudheid, toen Aristarchus van Samos (ca. 310-230 v. Chr.) publiceerde geschriften die referenties bevatten die door zijn tijdgenoten werden aangehaald (zoals Archimedes).in zijn verhandeling The Sand Reckoner beschreef Archimedes een ander werk van Aristarchus waarin hij een alternatieve hypothese van het heliocentrische model voorlegde., Zoals hij uitlegde:

nu bent u zich ervan bewust dat ‘universum’ de naam is die door de meeste astronomen wordt gegeven aan de bol waarvan het centrum het centrum van de aarde is en waarvan de straal gelijk is aan de rechte lijn tussen het centrum van de zon en het centrum van de aarde. Dit is het gebruikelijke verhaal… zoals jullie van astronomen hebben gehoord. Maar Aristarchus van Samos bracht een boek uit dat bestaat uit enkele hypothesen, waarin de premissen leiden tot het resultaat dat het universum vele malen groter is dan dat nu zo wordt genoemd., Zijn hypothesen zijn dat de vaste sterren en de zon onbeweeglijk blijven, dat de aarde rond de zon draait in de omtrek van een cirkel, de zon die in het midden van de baan ligt, en dat de bol van de vaste sterren, gelegen ongeveer hetzelfde centrum als de zon, zo groot is dat de cirkel waarin hij veronderstelt dat de aarde ronddraait zo ‘ n verhouding heeft tot de afstand van de vaste sterren als het centrum van de bol tot zijn oppervlak.,

Dit gaf aanleiding tot het idee dat er een waarneembare parallax zou moeten zijn met de” vaste sterren ” (d.w.z. een waargenomen beweging van de sterren ten opzichte van elkaar als de aarde rond de zon bewoog). Volgens Archimedes beweerde Aristarchus dat de sterren veel verder weg waren dan algemeen wordt aangenomen, en dit was de reden voor geen waarneembare parallax.de enige andere filosoof uit de oudheid die zijn geschriften over heliocentrisme heeft overleefd is Seleucis van Seleucia (ca. 190 – 150 v. Chr.)., Seleucus, een Hellenistische astronoom die leefde in het Nabije Oosten van het Seleucidische Rijk, was een voorstander van het heliocentrische systeem van Aristarchus, en zou de heliocentrische theorie hebben bewezen.

volgens hedendaagse bronnen kan Seleucus dit gedaan hebben door de constanten van het geocentrisch model te bepalen en toe te passen op een heliocentrische theorie, evenals door planetaire posities te berekenen (mogelijk met behulp van trigonometrische methoden)., Als alternatief kan zijn verklaring betrekking hebben op het fenomeen van getijden, waarvan hij veronderstelde dat het gerelateerd zou zijn aan de invloed van de maan en de omwenteling van de aarde rond de Aarde-Maan ‘middelpunt van de massa’.in de 5e eeuw v. Chr. gaf de Romeinse filosoof Martianus Capella van Carthago een mening dat de planeten Venus en Mercurius rond de zon draaiden, als een manier om de discrepanties in hun verschijningsvormen te verklaren., Capella ‘ S model werd in de vroege Middeleeuwen besproken door verschillende anonieme 9e-eeuwse commentatoren, en Copernicus noemt hem als een invloed op zijn eigen werk.

tijdens de Late Middeleeuwen, bisschop Nicole Oresme (ca. 1320-1325 tot 1382) besprak de mogelijkheid dat de aarde om zijn as draaide. In zijn verhandeling de Docta Ignorantia (over geleerde onwetendheid) uit 1440 vroeg kardinaal Nicolaas van Cusa (1401 – 1464) of er enige reden was om te beweren dat de zon (of enig ander punt) het centrum van het universum was.,

Indiase astronomen en kosmologen wezen ook op de mogelijkheid van een heliocentrisch universum tijdens de late oudheid en de Middeleeuwen. In 499 publiceerde de Indiase astronoom Aaryabhata zijn magnum opus Aryabhatiya, waarin hij een model voorstelde waarin de aarde rond zijn as draaide en de perioden van de planeten werden gegeven ten opzichte van de zon. Hij berekende ook nauwkeurig de perioden van de planeten, de tijden van de zons-en maansverduisteringen en de beweging van de maan.,in de 15e eeuw publiceerde Nilakantha Somayaji de Aryabhatiyabhasya, die een commentaar was op Aryabhatiya ‘ s Aryabhatiya. Daarin ontwikkelde hij een computationeel systeem voor een gedeeltelijk heliocentrisch planetair model, waarin de planeten om de zon draaien, die op zijn beurt om de aarde draait. In de tantrasangraha (1500) reviseerde hij de wiskunde van zijn planetenstelsel verder en incorporeerde hij de rotatie van de aarde op zijn as.het heliocentrische model van het universum had ook aanhangers in de middeleeuwse islamitische wereld, waarvan velen Copernicus zouden inspireren., Voor de 10e eeuw was het Ptolemeïsche model van het universum de geaccepteerde standaard voor astronomen in West-en Centraal-Azië. Echter, na verloop van tijd, manuscripten begon te verschijnen die een aantal van de voorschriften ondervraagd.de 10e-eeuwse Iraanse astronoom Abu Sa ‘ id al-Sijzi sprak bijvoorbeeld het Ptolemeïsche model tegen door te beweren dat de aarde om zijn as draaide, wat de schijnbare dagcyclus en de rotatie van de sterren ten opzichte van de aarde verklaart. In het begin van de 11e eeuw schreef De Egyptisch-Arabische astronoom Alhazen een kritiek getiteld Doubts on Ptolemaeus (ca., 1028) waarin hij vele aspecten van zijn model bekritiseerde.rond dezelfde tijd besprak de Iraanse filosoof Abu Rayhan Biruni 973 – 1048) de mogelijkheid om de aarde rond haar eigen as en rond de zon te laten draaien – hoewel hij dit een filosofische en geen wiskundige kwestie vond. Bij de Maragha en de Ulugh Beg (aka. Samarkand) Observatorium, de rotatie van de aarde werd besproken door verschillende generaties van astronomen tussen de 13e en 15de eeuw, en veel van de argumenten en het bewijs naar voren gebracht lijken op die van Copernicus.,Impact van het heliocentrische Model: ondanks zijn angst over zijn argumenten die minachting en controverse veroorzaakten, resulteerde de publicatie van copernicu ‘ s theorieën slechts in een lichte veroordeling door religieuze autoriteiten. Na verloop van tijd probeerden veel religieuze geleerden te argumenteren tegen zijn model. Maar binnen een paar generaties werd de theorie van Copernicus wijdverbreid en aanvaard, en in de tussentijd kreeg hij veel invloedrijke verdedigers.,deze omvatten Galileo Galilei (1564-1642), wiens onderzoek naar de hemel met behulp van de telescoop hem in staat stelde om op te lossen wat werden gezien als gebreken in het heliocentrisch model, evenals het ontdekken van aspecten over de hemel die heliocentrisme ondersteunden. Bijvoorbeeld, Galileo ontdekte manen rond Jupiter, zonnevlekken, en de onvolkomenheden op het oppervlak van de maan – die allemaal hielp om het idee dat de planeten waren perfecte bollen, in plaats van planeten vergelijkbaar met de aarde te ondermijnen. Terwijl Galileo’ s Pleidooi voor Copernicus ‘ theorieën resulteerde in zijn huisarrest, volgden anderen al snel.,de Duitse wiskundige en astronoom Johannes Kepler (1571-1630) hielp ook bij het verfijnen van het heliocentrische model met zijn introductie van elliptische banen. Daarvoor maakte het heliocentrische model nog gebruik van cirkelbanen, wat niet verklaart waarom planeten met verschillende snelheden en op verschillende tijdstippen om de zon draaien. Door te laten zien hoe de planeet op bepaalde punten in hun baan sneller ging en op andere punten langzamer ging, loste Kepler dit op.

bovendien zou Copernicus’ theorie over het vermogen van de aarde om te bewegen, leiden tot een heroverweging van het hele gebied van de fysica., Terwijl eerdere ideeën van beweging afhankelijk van een externe kracht aan te zetten en te handhaven (dat wil zeggen wind duwen een zeil) Copernicus ‘ theorieën geholpen om de concepten van zwaartekracht en inertie inspireren. Deze ideeën zouden worden verwoord door Sir Isaac Newton, wiens Principia de basis vormde van de moderne natuurkunde en astronomie.

hoewel de vooruitgang traag was, verving het heliocentrisch model uiteindelijk het geocentrisch model. Uiteindelijk was de impact van de invoering ervan niets minder dan een revolutionair. Van nu af aan zou het begrip van de mensheid over het universum en onze plaats daarin voor altijd veranderd zijn.,