Земля вращается вокруг Солнца — это одна из ключевых научных идей, на которых строится картина мира современного человека. Согласно индексу научной грамотности (2022 год), 93% россиян верят в эту концепцию. Однако многие века господствовало ровно обратное представление.
Рисунки геоцентрической системы выглядят просто как парад окружностей, где круг находится в кругу и пересекается кругом, получается такая астрономическая матрёшка. Что означают эти окружности, как работала геоцентрическая модель, если она, как мы сейчас понимаем, была неверна, и как при этом у учёных сходились расчёты, объясняет кандидат физико-математических наук, автор научно-популярной книги «Загадки космоса. Планеты и экзопланеты», научный сотрудник Политеха Петра Андрей Мурачёв.
Астрономия была одной из первых (возможно, первой) наукой, которая возникла на заре цивилизаций, в ранних человеческих сообществах. Тех цивилизаций уже нет тысячи лет, однако их наследие, их культура стали основой для развития наших с вами взглядов на мир. В Античности сформировался фундамент астрономии, возникла первая астрономическая парадигма, которая будет разрушена только научной революцией в западной Европе. В древней Греции была придумана и стала общепринятой геоцентрическая картина мира: концепция, в которой Земля расположена в центре мироздания. К сожалению, мы многое не знаем о развитии астрономии в древней Греции и разнообразии небесных моделей. Известно, что геоцентрическая парадигма была не единственной моделью мира, которая возникла в греческих полисах. Например, Аристарх Самосский предложил систему, в которой все планеты (включая Землю) вращаются вокруг Солнца. Кроме того, есть факты, что рассматривались комбинированные модели, в которых, по крайней мере, некоторые планеты вращаются вокруг Солнца, а Солнце, в свою очередь вращается вокруг Земли.
Сложная картина мира Птолемея
В середине второго века нашей эры Клавдий Птолемей пишет книгу «Альмагест», в которой обобщает все доступные ему астрономические знания. Самым важным, пожалуй, в «Альмагесте» была подробно изложенная и усовершенствованная геоцентрическая система мира. Птолемей жил в Александрии или рядом с ней, и, по-видимому, имел доступ к Александрийской библиотеке. В ней хранились записи древних астрономов за почти 900 лет наблюдений, и именно на эти сведения он опирался в создании своей концепции. В этом плане геоцентризм — конечно же, экспериментальная парадигма. По Птолемею, вселенная состояла из 7 сфер планет (от Луны до Сатурна), обращающихся вокруг Земли, окруженных 8-ой сферой — сферой неподвижных звёзд. Снаружи была 9-я сфера, которая рассматривалась как источник движения всех нижних сфер. Для своего времени Птолемей получил колоссальную точность. Однако сама система оказалась довольно запутанной. Дело в том, что с точки зрения наблюдателя с Земли, планеты в течение года перемещаются по небосводу совсем не по дугам окружностей, а достаточно сложным образом: неравномерно, к тому же то вперёд, то назад (так называемое ретроградное движение планет). Сейчас мы знаем, что это связано с взаимным вращением Земли и других планет вокруг Солнца.
Чтобы примирить явно некруговое движение светил вокруг Земли, Птолемей, многое заимствуя у Гиппарха, вводит систему эпициклов. Согласно Птолемею, каждая планета равномерно вращается по окружности — эпициклу, центр которой в свою очередь движется вокруг Земли по окружности, называемой деферентом. Птолемей аккуратно подобрал размеры эпициклов и деферентов, чтобы параметры их орбит соответствовали наблюдаемым.
Некоторые авторы пишут, что количество эпициклов в итоге могло доходить до 200, как, например, у Марса. И, в конце концов, система Птолемея так усложнилась, что кастильский король Альфонс X, выслушав замысловатое объяснение запутанного движения планет, высказался афоризмом: «Если бы Господь Всемогущий посоветовался со мной, прежде чем приступать к созданию, я должен был бы порекомендовать Ему сотворить мир попроще». Если бы это было действительно так, то для древних астрономов вычислять сотни эпициклов на бумаге было бы утомительным занятием и вообще вряд ли посильным. Проблема с этой историей заключается в том, что «лучших наблюдений» не существовало до изобретения телескопа, то есть до 1609 года. На самом деле, чтобы объяснить неравномерность движения планет по орбитам, Птолемей поместил центр мира в точку, отличную от центра Земли.
Математически второй эпицикл и такой трюк дают примерно одинаковые результаты, и этого вполне хватило, чтобы объяснить большинство наблюдений того времени. А множить эпициклы начал как раз Коперник, поскольку считал орбиты планет круговыми, а не эллиптическими, но и у него максимальное число эпициклов равнялось 3.
Падение античного мира привело к культурному и научному упадку. Например, Блаженный Августин (354–430 гг. н.э.) сомневался в существовании людей на «нижней» стороне Земли на том основании, что в Библии о таком племени не упоминается. Центр развития астрономии сместился в арабский мир, в котором переводили труды многих античных мыслителей. И именно от арабов в Европу вместе с переводом «Альмагеста» в XII веке пришла геоцентрическая модель Птолемея. Но широкое распространение «Альмагеста» в Европе случилось только в XV веке благодаря учёным, бежавшим на Запад после падения Византии. Ключевой фигурой здесь был богослов Виссарион Никейский, который предоставил Георгу Пурбаху, выдающемуся астроному XV века, доступ к греческому тексту «Альмагеста». Пурбах начал переводить труд на латынь, а после смерти учёного в 1461 году эту работу завершил его ученик Региомонтан.
А что же было дальше, и кто перевернул всё с ног на голову, а точнее с Земли на Солнце, расскажем в следующей статье.
Подписывайтесь на канал «Теория большого Политеха», чтобы получать напоминания о том, как важно не забывать смотреть на звёзды!
Что ещё почитать?