Шерлоку Холмсу было всё равно : Земля вращается вокруг Солнца, или наоборот. Потому, что в его деле это не могло пригодиться.
Здравый смысл в этом есть : действительно , а не всё ли равно ? И кому вообще это может пригодиться ? Пригодилось Н.Копернику .
Ему был сделан крупный заказ - усовершенствовать календарь. То есть - уточнить продолжительность года . Считалось в то время, что год продолжается 365 +1\4 суток. Чтобы это учесть и не терпеть неудобства , указом Юлия Цезаря 3 года были по 365 , а каждый четвёртый - 366 суток . Вот таким путём 1\4 суток и учитывалась . Юлианский календарь, сегодня более известен как старый стиль.
Но прошло полторы тыщи лет, и стало заметно , что дни солнцестояния, равноденствия и т.п. куда-то ушли от своих законных мест. Пасху празднуем неправильно , значит. Спонсором поэтому выступила Католическая церковь .А заодно - ведь и для сельского хозяйства календарь - очень полезная вещь.
Итак, задача поставлена , спонсор есть - пора приступать к делу. Но как это сделать ? Требуется измерить продолжительность года с точностью значительно выше, чем 1\4 суток. Да что это такое вообще - год ?
Считалось тогда , что Земля покоится в центре мироздания , Солнце вращается вокруг неё , делая 1 оборот в сутки. Как будто ясно . Вот и Шерлок Холмс говорил, что его глаза говорят именно об этом.
Дальше - "сфера неподвижных звёзд. "
И есть ещё планеты - "блуждающие звёзды". Они вращаются вокруг Земли по весьма замысловатым траекториям. Эти траектории давно были изучены и занесены в каталоги (система мира по Птолемею).Однако механика и смысл этих движений были совершенно непонятны , вот Коперник и взялся за их изучение . В надежде на то , что здесь-то может, и найдётся подходящий ориентир.
Тут надо объяснить суть проблемы. Сегодня-то мы знаем , что планеты вращаются вокруг Солнца. Например, Земля и Марс.
Жёлтый кружок в центре - Солнце. Зелёные - это наша Земля в разные моменты времени , с интервалом 3 месяца. Красные - Марс . Одинаковые цифры у Земли и Марса соответствуют одному моменту времени. Синие стрелки показывают, под каким углом мы видим Марс относительно неподвижных звёзд.
Марсианский год длится 687 земных суток. Поэтому , когда Земля делает полный оборот и снова оказывается в точке 1 , Марс находится в точке 5 и так далее через 3 месяца.
Но так - в гелиоцентрической системе , т.е. если в центре находится Солнце . А что мы видим с Земли ? Чтобы это узнать, поступаем следующим образом. Вырезаем из нашего рисунка Землю и Марс в одни и те же моменты времени , вот так:
И накладываем их один на другой так, чтобы Земля оставалась в центре мироздания.
Вот так движется по небу Марс вокруг неподвижной Земли. Скорость его перемещения на разных участках существенно различается , а иногда он вообще идёт в обратную сторону. В конце маршрута, в точке 9 , он уже зашёл на следующую петлю. А вообще, все внешние планеты перемещаются по таким вот эпициклоидам.
Внутренние планеты (Меркурий и Венера) перемещаются здесь по гипоциклоидам -у них нет фазы попятного движения.
Получить такие фигуры можно следующим образом :
По большой окружности -деференту - вращается центр малой окружности - эпицикл, каждая со своей скоростью. Птолемей вычислил деференты и эпициклы для всех известных тогда планет. Это позволяло вычислять положение планет на звёздном небе на заданную дату. Но расчёты были, понятно, ужасно сложными . А нужны они были в основном для создания гороскопов. В те времена люди придавали этому большое значение. Компьютеров ещё не было , поэтому рассчитывали долго и неточно.
Вы уже заметили подвох ? Наземный наблюдатель находится в плоскости этой эпициклоиды и не видит перемещений планеты в направлении на себя\от себя. Он видит, что планета вращается вокруг Земли с переменной скоростью , иногда даже в обратном направлении.
Но это не совсем так ! Дело в том, что орбиты планет не лежат в одной плоскости. Например , плоскость орбиты Марса наклонена на 1,85* к плоскости эклиптики .Поэтому перемещение планеты среди звёзд выглядит примерно вот так .
Имеется ввиду перемещение среди звёзд за достаточно долгий отрезок времени : месяцы\ годы.
Когда за дело взялся Коперник , ему пришлось делать расчеты за очень большое время и с очень высокой точностью. Для чего ? Очень трудно измерить продолжительность года даже с точностью до 1-х суток. А вот если с такой же точностью ( +\- сутки) отмерить интервал 500 лет , точность будет +\- 1\500 суток , или +\- 3 минуты. Надо было рыться в архивах , изучать результаты наблюдений , сделанных сотни лет назад. Такие наблюдения велись, было, где рыться. Но сами вычисления ! Коперник офонарел.
И пришла ему в голову счастливая мысль : поместить в центр мироздания Солнце. Планеты при такой схеме движутся с постоянной скоростью по идеальным окружностям (позже выяснилось, что это не совсем так). Все расчёты упрощаются невероятно.
Результат был опубликован в 1543-м году , а новый Григорианский календарь был введён папой римским Григорием 13 -м 4.10.1582 года. Согласно указу, следующим днём стал 15.10 .1582. ( Видимо, над календарём работал не только Коперник) .Продолжительность года была измерена с бОльшей точностью . Теперь она равна 365 + 1\4 -1\100 + 1\400 суток. , т.е. короче на 10 минут с секундами . Вроде пустяк, но за 400 лет набираются 3-е суток. Их-то и учитывает Григорианский календарь ( больше известный, как новый стиль ).
Учитываются они так. Если год делится на 4 , то он високосный , 366 дней. Если он при этом делится на 100 , тогда обычный ,только 365 . Даром, что на 4 тоже делится. А вот если делится ещё и на 400 - всё-таки високосный, 366. Таким образом , в следующий раз эта поправка сработает в 2100-м году : он не будет високосным.
Разработанная Коперником гелиоцентрическая система мира по своему значению вышла далеко за рамки поставленной задачи. Началась эпоха великих географических открытий , и наблюдения за светилами нужны были для навигации. Не очень-то логично выглядит помещение в центр мироздания светильника (именно такую роль Библия отводит Солнцу) , но сокровища Нового Света оказались важнее.
Спустя почти столетие И. Кеплер (1571-1630) доказал , что орбиты планет представляют собой не окружности, а эллипсы , в одном из фокусов которых находится Солнце . Опираясь на его вычисления ( не только на них) И. Ньютон открыл закон всемирного тяготения , понятно объясняющий эти эллиптические орбиты. Если бы его попросили дать объяснение птолемеевским эпициклоидам , он бросил бы эту физику с математикой вместе.
По ходу - появились телескопы ( Галилей ,1609) , с их помощью были открыты спутники у некоторых планет. Это тоже было большим подарком для навигации. Положение звёзд на небе зависит от двух параметров : места и времени. Поэтому , если мы знаем координаты места ( обычно так бывает на суше) , по звёздам можно узнать время. А вот если мы находимся на корабле и хотим узнать координаты - время мы должны определить каким-то другим способом.
Есть для этого механические часы - хронометр. Но он неидеален, за сутки уходит на минуту-две. Время от времени его надо настраивать. Для этого как-то узнать время. Услышать сигналы точного времени по радио было нельзя : радио ещё не изобретено.
Но такие сигналы подавали открытые Галилеем (1564-1642) спутники Юпитера (1610). Увидеть их можно с помощью небольшого телескопа. Моменты начала прохождения этих спутников перед (позади) диском Юпитера рассчитаны с очень большой точностью и вполне годятся в качестве сигналов точного времени.
Точность измерений выросла на порядок , и было замечено, что орбиты планет слегка отклоняются от прописанных Кеплером. Благодаря открытию Ньютона (1643-1727) объяснение нашлось сразу : эти отклонения - т.н. возмущения - вызваны не открытой ещё планетой. Назвали Нептун (23.09.1846) .
Очень скоро благодаря тем же возмущениям стало ясно, что есть ещё одна планета. Но её поиски затянулись аж до 1930-го года. Это был Плутон . Правда, он пришёлся не ко двору , и в 2006-м году его из списка больших планет с позором изгнали. Но это уже совсем другая история.
Началась космическая эра. Люди научились сами создавать небесные тела - спутники, орбитальные и межпланетные станции. Значение этих небесных тел трудно переоценить. Тут и связь, и навигаторы , и снимки поверхности Земли с высоким разрешением... Ожидаем вообще чудес.
А сначала надо было разобраться : Земля вокруг Солнца вращается или наоборот?
А вы как думаете ? Что вокруг чего вращается ?
