Vad är universums heliocentriska modell?

den vetenskapliga revolutionen, som tog i 16th och 17th århundraden, var en tid av oöverträffad lärande och upptäckt., Under denna period lades grunden för modern vetenskap tack vare genombrott inom fysik, matematik, kemi, biologi och astronomi. Och när det gäller astronomi var den mest inflytelserika forskaren definitivt Nicolaus Copernicus, mannen krediterad med skapandet av universums heliocentriska modell.,

baserat på pågående observationer av planeternas rörelser, liksom tidigare teorier från klassisk antiken och den islamiska världen, föreslog Copernicus en modell av universum där jorden, planeterna och stjärnorna alla kretsade runt solen. På så sätt löste han de matematiska problem och inkonsekvenser som uppstod ur den klassiska geocentriska modellen och lade grunden för modern astronomi.,

medan Copernicus inte var den första som föreslog en modell av solsystemet där jorden och planeterna kretsade runt solen, var hans modell av ett heliocentriskt universum både nytt och aktuellt. För det första kom det vid en tidpunkt då europeiska astronomer kämpade för att lösa de matematiska och observationella problem som uppstod ur universums då accepterade ptolemaiska modell, en geocentrisk modell som föreslogs i 2: a århundradet CE.

dessutom var ptolemys modell det första astronomiska systemet som erbjöd en fullständig och detaljerad redogörelse för hur universum fungerade., Inte bara löste hans modell problem som uppstod ur det ptolemaiska systemet, det erbjöd en förenklad syn på universum som gjorde sig av med komplicerade matematiska enheter som behövdes för att den geocentriska modellen skulle fungera. Och med tiden fick modellen inflytelserika förespråkare som bidrog till att den blev den accepterade astronomikonventionen.

den Ptolemaiska (geocentriska) modellen:

den geocentriska modellen, där planeten jorden är universums centrum och cirkuleras av solen och alla planeter, hade varit den accepterade kosmologiska modellen sedan antiken., I slutet av antiken hade denna modell kommit att formaliseras av antika grekiska och Romerska astronomer, såsom Aristoteles (384-322 BCE) – who: s teorier om fysik blev grunden för planeternas rörelse-och Ptolemy (ca. 100 – ca.?170 CE), som föreslog de matematiska lösningarna.

geocentrisk modell kom i huvudsak ner till två gemensamma observationer. Först och främst till gamla astronomer, stjärnorna, solen och planeterna verkade kretsa kring jorden dagligen., För det andra, ur den jordbundna observatörens perspektiv, verkade jorden inte röra sig, vilket gjorde den till en fast punkt i rymden.

tron att jorden var sfärisk, som blev ett accepterat faktum av 3: e århundradet f.Kr., införlivades i detta system. Som sådan, vid tiden för Aristoteles, blev den geocentriska modellen av universum en där jorden, solen och alla planeterna var sfärer, och där solen, planeterna och stjärnorna alla rörde sig i perfekta cirkulära rörelser.

det var Dock inte förrän Egyptisk, grekisk astronom Claudius Ptolemaeus (aka., Ptolemy) släppte sin avhandling Amalgest i 2: a århundradet f. Kr. att detaljerna blev standardiserade. På grundval av århundraden av astronomiska traditioner, allt från babyloniska till moderna tider, hävdade Ptolemy att jorden var i universums centrum och stjärnorna var alla på ett blygsamt avstånd från universums centrum.

varje planet i detta system flyttas också av ett system med två sfärer – en deferent och en epicycle. Deferent är en cirkel vars mittpunkt avlägsnas från jorden, som användes för att redogöra för skillnaderna i årstidernas längder., Epicykeln är inbäddad i deferenta sfären, som fungerar som ett slags ”hjul inom ett hjul”. Syftet med han epicycle var att redogöra för retrograd rörelse, där planeter på himlen verkar sakta ner, röra sig bakåt och sedan gå framåt igen.

tyvärr stod dessa förklaringar inte för alla observerade beteenden hos planeterna. Mest märkbart var storleken på en planetens retrograd slinga (särskilt Mars) ibland mindre och större än förväntat. För att lindra problemet utvecklade Ptolemy equanten-en punkt nära mitten av en planetens bana., Till en observatör som står vid denna tidpunkt verkar en Planets epicycle alltid röra sig i jämn hastighet, medan den verkar röra sig i ojämn hastighet från alla andra platser.

medan detta system förblev den accepterade kosmologiska modellen inom de romerska, medeltida europeiska och islamiska världarna i över tusen år var det otympligt av moderna standarder. I den Ptolemaiska modellen krävde varje planet en epicycle som roterar på en deferent som kompenserades av en equant, som också var olika för varje planet.,

det lyckades dock förutsäga planetariska rörelser med en rättvis grad av noggrannhet och användes för att förbereda astrologiska och astronomiska diagram för de närmaste 1500-åren. Vid 1500-talet ersattes denna modell gradvis av universums heliocentriska modell, som esposed av Copernicus, och sedan Galileo och Kepler.

Copernican (heliocentrisk) Modell:

på 1500-talet började Nicolaus Copernicus utforma sin version av den heliocentriska modellen., Liksom andra före honom byggde Copernicus på den grekiska astronomen Atistarchus arbete, liksom att hylla Maragha-skolan och flera anmärkningsvärda filosofer från den islamiska världen (se nedan). I början av 1500-talet sammanfattade Copernicus sina idéer i en kort avhandling med titeln Commentariolus (”Little Commentary”).

av 1514 började Copernicus cirkulera kopior bland sina vänner, varav många var andra astronomer och forskare. Detta fyrtiosidiga manuskript beskrev hans idéer om den heliocentriska hypotesen, som baserades på sju allmänna principer., inte alla kretsar kring en enda punkt

jordens centrum är mitten av månsfären—månens bana runt jorden

alla sfärer roterar runt solen, som ligger nära universums centrum

avståndet mellan jorden och solen är en obetydlig del av avståndet från jord och sol till stjärnorna, så parallax observeras inte i stjärnorna

stjärnorna är fasta – deras uppenbara dagliga rörelse orsakas av Jordens dagliga rotation

jorden flyttas i en sfär runt solen, vilket orsakar den uppenbara årliga migrationen av solen., Jorden har mer än en rörelse

jordens orbitalrörelse runt solen orsakar den skenbara omvänden i riktning mot planeternas rörelser

därefter fortsatte han att samla in data för ett mer detaljerat arbete, och 1532 hade han kommit nära att slutföra manuskriptet av hans magnum opus-De revolutionibus orbium coelestium (på de himmelska sfärernas revolutioner). I det avancerade han sina sju stora argument, men i mer detaljerad form och med detaljerade beräkningar för att säkerhetskopiera dem.,

genom att placera Mercury och Venus banor mellan jorden och solen kunde Copernicus redogöra för förändringar i deras utseende. Kort sagt, när de är på den bortre sidan av solen, i förhållande till jorden, verkar de mindre men fulla. När de är på samma sida av solen som jorden, verkar de större och” horned ” (halvmåneformad).

det förklarade också retrograd rörelse av planeter som Mars och Jupiter genom att visa att jord astronomer inte har en fast referensram utan en rörlig., Detta förklarade vidare Hur Mars och Jupiter kunde verka betydligt större vid vissa tillfällen än hos andra. I huvudsak är de betydligt närmare jorden när de är i opposition än när de är i samband.

på grund av rädsla för att publiceringen av hans teorier skulle leda till fördömande från kyrkan (liksom kanske oroar sig för att hans teori presenterade några vetenskapliga brister) höll han sin forskning fram till ett år innan han dog. Det var först 1542, när han var nära döden, som han skickade sin avhandling till Nürnberg för att publiceras.,

Historiska antecedenter:

som redan nämnts var Copernicus inte den första som förespråkade en heliocentrisk syn på universum, och hans modell baserades på flera tidigare astronomers arbete. De första inspelade exemplen på detta spåras till klassisk antikvitet, när Aristarchus of Samos (ca. 310-230 f. Kr.) publicerade skrifter som innehöll referenser som citerades av hans samtida (som Archimedes).

i sin avhandling The Sand Reckoner beskrev Archimedes ett annat arbete av Aristarchus där han utvecklade en alternativ hypotes om den heliocentriska modellen., Som han förklarade:

nu är du medveten om att ”universum” är det namn som de flesta astronomer ger till sfären vars centrum är jordens mitt och vars radie är lika med den raka linjen mellan solens mitt och jordens mitt. Detta är den gemensamma redogörelsen… som ni har hört från astronomer. Men Aristarchus av Samos tog fram en bok som består av några hypoteser, där lokalerna leder till resultatet att universum är många gånger större än det nu så kallade., Hans hypoteser är att de fasta stjärnorna och solen förblir obefogade, att jorden kretsar kring solen i omkretsen av en cirkel, solen som ligger mitt i omloppsbana, och att sfären av de fasta stjärnorna, som ligger ungefär samma centrum som solen, är så stor att den cirkel där han antar att jorden kretsar bär en sådan andel av de fasta stjärnorna som sfärens centrum bär till dess yta.,

detta gav upphov till uppfattningen att det borde finnas en observerbar parallax med ”fasta stjärnor” (dvs. en observerad rörelse av stjärnorna i förhållande till varandra när jorden rörde sig runt solen). Enligt Archimedes hävdade Aristarchus att stjärnorna var mycket längre bort än vanligt trodde, och detta var orsaken till ingen märkbar parallax.

den enda andra filosofen från antiken som är skrifter om heliocentrism har överlevt är Seleucis av Seleucia (ca. 190-150 f. Kr.)., En hellenistisk astronom som bodde i det östliga Seleucidimperiet, Seleucus var en förespråkare för Aristarchus heliocentriska system och sägs ha visat den heliocentriska teorin.

enligt samtida källor kan Seleucus ha gjort detta genom att bestämma konstanterna för den geocentriska modellen och tillämpa dem på en heliocentrisk teori, liksom beräkningsplanetpositioner (eventuellt med hjälp av trigonometriska metoder)., Alternativt kan hans förklaring ha involverat fenomenet tidvatten, som han förmodligen teoretiserade att vara relaterad till månens inflytande och jordens revolution runt Jordens måne ”masscentrum”.

på 5: e århundradet CE uttryckte den romerska filosofen Martianus Capella of Carthage en åsikt att planeterna Venus och Mercury kretsade kring solen, som ett sätt att förklara skillnaderna i deras utseende., Capellas modell diskuterades i början av medeltiden av olika anonyma 9: e århundradet kommentatorer, och Copernicus nämner honom som ett inflytande på sitt eget arbete.

under senmedeltiden, biskop Nicole Oresme (ca. 1320-1325 till 1382 CE) diskuterade möjligheten att jorden roterade på sin axel. I sin 1440 – avhandling De Docta Ignorantia (på lärd okunnighet) frågade kardinal Nicholas av Cusa (1401-1464 CE) om det fanns någon anledning att hävda att solen (eller någon annan punkt) var universums centrum.,

Indiska astronomer och kosmologer antydde också möjligheten till ett heliocentriskt universum under sen antiken och medeltiden. I 499 CE publicerade den indiska astronomen Aaryabhata sin magnum opus Aryabhatiya, där han föreslog en modell där jorden snurrade på sin axel och planeternas perioder gavs med avseende på solen. Han beräknade också exakt planeternas perioder, tider av sol-och månförmörkelser och månens rörelse.,

på 15-talet publicerade Nilakantha Somayaji Aryabhatiyabhasya, som var en kommentar till Aryabhatas Aryabhatiya. I det utvecklade han ett beräkningssystem för en delvis heliocentrisk planetarisk modell, där planeterna kretsar runt solen, som i sin tur kretsar runt jorden. I Tantrasangraha (1500) reviderade han matematiken i sitt planetsystem ytterligare och införlivade jordens rotation på sin axel.

dessutom hade universums heliocentriska modell förespråkare i den medeltida islamiska världen, varav många skulle fortsätta att inspirera Copernicus., Före 10-talet var universums ptolemaiska modell den accepterade standarden för astronomer i väst och Centralasien. Men med tiden började manuskript dyka upp som ifrågasatte flera av dess föreskrifter.

till exempel motsatte sig den iranska astronomen Abu Sa ’ id al-Sijzi från 900-talet den Ptolemaiska modellen genom att hävda att jorden kretsade på sin axel, vilket förklarar den uppenbara dygnscykeln och rotationen av stjärnorna i förhållande till jorden. I början av 11-talet skrev Egyptisk-Arabiska astronomen Alhazen en kritik med titeln tvivel på Ptolemy (ca., 1028) där han kritiserade många aspekter av sin modell.

ungefär samtidigt diskuterade den iranska filosofen Abu Rayhan Biruni 973-1048) möjligheten att jorden roterar om sin egen axel och runt solen – även om han ansåg detta vara en filosofisk fråga och inte en matematisk. På Maragha och Ulug Beg (aka. Samarkand) observatorium, jordens rotation diskuterades av flera generationer av astronomer mellan 13: e och 15: e århundradet, och många av de argument och bevis som framförts liknade de som används av Copernicus.,

effekten av den heliocentriska modellen:

trots sin rädsla för sina argument som producerar förakt och kontrovers resulterade publiceringen av Copernicus teorier i endast mild fördömelse från religiösa myndigheter. Med tiden försökte många religiösa forskare argumentera mot sin modell. Men inom några få generationers tid blev Copernicus teori mer utbredd och accepterad och fick många inflytelserika försvarare under tiden.,

dessa inkluderade Galileo Galilei (1564-1642), vars undersökningar av himlen med hjälp av teleskopet gjorde det möjligt för honom att lösa vad som sågs som brister i den heliocentriska modellen, samt upptäcka aspekter om himlen som stödde heliocentrismen. Galileo upptäckte till exempel månar som kretsar kring Jupiter, solfläckar och bristerna på månens yta – som alla bidrog till att undergräva uppfattningen att planeterna var perfekta klot, snarare än planeter som liknar jorden. Medan Galileos förespråkande av Copernicus teorier resulterade i hans husarrest, följde andra snart.,

tysk matematiker och astronom Johannes Kepler (1571-1630) bidrog också till att förfina den heliocentriska modellen med sin introduktion av elliptiska banor. Före detta använde den heliocentriska modellen fortfarande cirkulära banor, vilket inte förklarade varför planeter kretsade solen vid olika hastigheter vid olika tidpunkter. Genom att visa hur planeten spred sig på vissa punkter i sina banor och saktade ner i andra, löste Kepler detta.

dessutom skulle Copernicus teori om att jorden kunde röra sig fortsätta att inspirera till en omprövning av hela fysikfältet., Medan tidigare idéer om rörelse berodde på en yttre kraft för att initiera och behålla den (dvs. vind som driver ett segel) bidrog Copernicus teorier till att inspirera begreppen gravitation och tröghet. Dessa idéer skulle formuleras av Sir Isaac Newton, som är Principia bildade grunden för modern fysik och astronomi.

även om dess framsteg var långsamma, ersatte heliocentrisk modell så småningom geocentrisk modell. I slutändan var effekten av introduktionen inget annat än en revolutionär. Hädanefter skulle mänsklighetens förståelse av universum och vår plats i det förändras för alltid.,