Когда Земля считалась центром вселенной, ученые придумали оригинальный способ объяснить движение планет на небе. Для этой цели использовались орбиты в виде Эпициклоиды и именно в борьбе с ними Коперник обрел известность

Легко представить себе аккуратную схематическую модель Солнечной системы, где центром является Солнце, а планеты двигаются вокруг него по окружностям. Чуть сложнее выглядит более реалистичная модель, где планеты двигаются уже не по окружностям, а по эллипсам. Тем не менее, сам принцип организации планетной системы вокруг центральной звезды и принципы движения планет на этой схеме выглядят так просто, что их легко объяснить даже первокласснику.

Что такое эпициклои­да и как она забралась на небо?

Но нам-то это сделать легко потому, что в своих познаниях мы опираемся на науку, математические расчеты и, в конце-концов, возможность практически своими руками “потрогать” Солнечную систему с помощью космических аппаратов и межпланетных станций. А вы попробуйте объясните движение небесных тел на небосклоне, имея в своем распоряжении только “плоскую” картину неба над головой и не имея даже самого простого телескопа!

Именно в таком незавидном положении астрономы и находились большую часть истории.

орбита планеты в виде эпициклоиды в астрономии

Как представлялась в средневековье схема движения планет вокруг Земли. Не какая-то там Орбита, а целая Эпициклоида!

Сами посудите: описывая движение небесных тел в том виде, в каком оно представляется наблюдателю с Земли, мы получим совершенно беспорядочную картину. А если при этом ещё и рассматривать Землю как неподвижное тело (к тому же являющееся центром Вселенной!), то едва ли возможно уста­новить какой-либо единый принцип движения звезд и планет.

Хотя со звездами, тут как раз все ясно. Звезды для наблюдателя Земли-Центра Вселенной, неспешно облетают её по кругу. А вот Луна и планеты ведут себя совершенно непостижимым образом!

Они то опережают Солнце, то отстают от него, а иногда, и вовсе начинают будто бы “катиться по небу” в обратную сторону. Чтобы объяснить, почему планеты и Луна то опережают Солнце в видимом движении по небосводу, то отстают от него, астрономы древности принимали как факт такой сценарий, при котором Луна и планеты движутся по особым орбитам, по эпициклои­дам.

Насколько точной была модель с эпициклоидами объясняющими движение планет

Эпициклоида — это плоская кривая, образуемая некой фиксированной точкой окружности, “катящейся” по внешней стороне другой окружности, своеобразная “петля” на окружности.

Такая кривая с петлями образуется, если центр круга К2 (называемого эпициклом) движется с постоянной скоро­стью по окружности другого круга К1 (называемого деферентом), и при этом круг К2 равномерно вра­щается. Соответственно, когда меньший круг пройдет определенный отрезок пути по окружности большего круга, точ­ка Р1 окружности эпицикла переместится в новое положе­ние Р2.



И, что самое интересное, эта модель, хотя и была совершенно неверной, все же позволяла вполне сносно объяснить видимый путь планет. Во всяком случае, она убирала хаос.

Конечно, чтобы достичь более точного соответствия между тео­рией и практикой наблюдениями, требовалась целая система сдержек, противовесов и дополнительных гипотез. Так, нужно было предположить, что Земля находится не совсем в центре деферен­та, а планеты обращаются по вторичным эпициклам, которые в свою очередь движутся по главным эпициклам.

Что такое эпициклои­ды

В википедии приведены различные классические виды эпициклоид, отличающихся взаимными размерами тел их создающих

Так возникли эпи-эпициклоиды, картина стала невероятно запутанной, однако же для людей сведущих – все же вполне понятная и довольно неплохо отражающая ход вещей. Говоря проще – это была вполне годная модель, с помощью множества допущений и поправок доведенная до рабочего состояния.

В итоге, система созданная ещё самим Птолемеем (90—160 г. н. э.) с незыблемо стоящей в центре мироздания Землей успешно продержалась 1,5 тысячелетия, и не в последнюю очередь потому, что такая система очень устраивала церковь обладавшую в средневековье огромным авторитетом.

Почему Коперник проиграл Птолемею

Поэтому-то предпринятая Николаем Коперником (1473— 1543) попытка опровергнуть систему Птолемея и заменить ее принципиально другой теорией была по тем временам в высшей степени смелой, настоящим вызовом небесам! Коперник поместил Солнце в центр системы планет, обращающихся по круговым орбитам вокруг Солнца, и тем самым поразительно ее упростил. На смену сложнейшим эпициклоидам движения (настоящей алхимии!) пришли аккуратные окружности.

Все было настолько просто, что идея Коперника многим показалась вздорной. Сейчас принято считать, что закосневшие “ученые старой школы” и церковники ополчились на него из-за того, что он выбил почву у них из под ног. Но на самом деле все было проще: как не парадоксально, довольно “сырая” теория Коперника на первых порах просто проигрывала отточенной веками теории о движении планет по эпициклоидам.

Сравнение моделей солнечной системы Птолемея (слева) и Коперника (справа)

Модель солнечной системы Птолемея (слева) и Коперника (справа). Несмотря на то, что Коперник был прав «глобально», все же его теория далеко не все объясняла

Положения планет, рассчитанные по теории Коперника, не точно согласовались с реальными наблюдениями. А закон движения, который не дает точных результатов, не может удовлетворить ученого, и, например, даже такой крупный астроном того времени, как Тихо Браге, также не был убежден в правильности системы Коперника.

Так что в том, что старая и неправильная система не рухнула в один момент, заслуга вовсе не каких-то “средневековых неучей”, а слабой доказательной базой “новой и прогрессивной” системы. Всего через десяток лет, ученик Тихо Браге – Иоганн Кеплер доработает систему Коперника, открыв свои знаменитые законы и только тогда ошибочность применения эпициклоид в астрономии для объяснения движения планет станет очевидна всем.


Источник: для сайта starcatalog.ru по материалами книги “Физика в космосе” Гельмута Линдера, 1964 г.