Движение — форма существования материи, и любой объект во Вселенной движется. Объекты небесной сферы — не исключение. Поговорим кратко о видимых движениях небесных тел на уровне, достаточном для доклада в 11 классе.
Воображаемая ось, вокруг которой лежат траектории-окружности звезд, называется осью мира. В северном полушарии эта ось практически точно попадает в звезду, называемую Полярной. Получается, что Полярная звезда «вращается вокруг своей оси», а все остальные звезды, Солнце и Луна — по окружностям вокруг нее. Если сделать длительную фотографию полярной области неба, можно убедиться в этом:
Солнце движется по небесной сфере по такой же окружности, но чуть быстрее звезд, и со временем смещается относительно них. Путь, который проделывает Солнце среди звезд, называется эклиптикой. Луна также движется вблизи эклиптики.
Движение планет
Еще в древности люди заметили, что хотя абсолютное большинство звезд движется по небесной сфере равномерно, тем не менее, некоторые среди них движутся странно: они, как и Солнце или Луна, смещались относительно других звезд, но путь их не был прямым. Если каждый день фотографировать участок неба с такой «звездой», окажется, что ее путь будет «петлеобразным».
Такие странные небесные светила были названы «планетами», что по-древнегречески значит «блуждающая».
Объяснение движений небесных тел
Если движение Солнца, Луны и звезд объяснить было легко — они двигались по окружностям, — то петлеобразное движение планет объяснить было гораздо сложнее. Птолемей, устанавливая законы движения планет, предположил, что планеты движутся по эпициклам — то есть по малым окружностям, центры которых вращаются вокруг Земли по небесной сфере. Такая система мира была громоздкой однако, она удовлетворительно описывала особенности движения планет и просуществовала более тысячи лет.
Однако по мере развития научных знаний система мира Птолемея все меньше удовлетворяла астрономов. Например, она не могла объяснить фазы Венеры, которые заметны людям с очень острым зрением. Для объяснения движения и фаз Венеры (а также Меркурия) в Средневековье была предложена система, в которой Земля все еще была в центре Вселенной, а Солнце вращалось вокруг нее, но Венера и Меркурий вращались вокруг Солнца.
Наконец, в 1543 г. был опубликован труд Н. Коперника «О вращениях небесных сфер», где он предложил систему мира, в которой Земля была одной из планет, вращающейся вокруг Солнца.
Такое изменение системы мира хорошо описывало видимые движения небесных тел:
В том же издании Коперник вычислил расстояния планет от Солнца и периоды их обращений.
В своем труде Коперник не претендовал на истинность гелиоцентрической системы. Он лишь отмечал, что данная система сильно упрощает расчеты. Тем не менее, появление гелиоцентрической системы дало мощный толчок к развитию астрономических знаний.
Гелиоцентрическая система Коперника была развита и дополнительно обоснована И. Кеплером в начале XVII в. Законы Кеплера не только уточняли траектории движения планет, описывая их эллипсами, а не окружностями, но и давали возможность расчета скоростей движения в любой точке эллипса.
Что мы узнали?
Солнце, Луна и звезды движутся по небесной сфере по окружностям, центры которых лежат на воображаемой оси мира. Планеты движутся по петлеобразным траекториям. Объяснение петлеобразного движения планет стало возможным лишь с принятием гелиоцентрической системы мира.
