Астрономические открытия

Содержание

Введение

1. Кеплер и его предшественники

2. Открытия Галилея

3. Закон тяготения Ньютона

Заключение

Литература

Введение

Моя работа посвящена одной из самых интересных и в то же время неисследованных областей знаний - астрономии, а именно периоду, в который произошли крупнейшие астрономические открытия, составившие основы данной науки.

XV – XVII века – время работы великих ученых Коперника, Галилея, Кеплера, Тихо Браге а также множества других менее известных ученых, чьи открытия позволили составить целостную картину мира и космоса.

С начала XVI века астрономия вступает на совершенно новый путь благодаря новым великим теориям, которые вскоре приводят, вместе с развитием других наук, к всеобъемлющим обобщениям и строгой гармонической науке.

Так как данная тема достаточно обширна, в рамках реферата я остановлюсь только на трех базовых открытиях в астрономии того времени – законах Кеплера, работах Галилея и законе тяготения Ньютона.

При написании работы я использовал материалы астрономической энциклопедии, а также монографии по истории астрономии.

1. Кеплер и его предшественники

Коперник (1473-1543) первый ясно формулирует гелиоцентрическую теорию строения солнечной системы, которая вскоре совершенно переворачивает астрономические взгляды и создает новую эпоху в науке. Конечно, гипотеза Коперника не была вполне новою и самостоятельною мыслью. Уже в III веке до Р.Х. Аристарх Самосский приписывал Земле вращение около оси и поступательное движение около Солнца. Астроном Селевк Вавилонский около столетия позже учил эту теорию как доказанный факт. Однако хотя отдельные умы и приходили к мысли о движении Земли, их мнения не получали всеобщего распространения и невозможно было представить доказательство такого движения, так как все небесные явления одинаково хорошо объяснялись и системою Птоломея.

Сам Коперник не мог, собственно говоря, представить никаких доказательств верности своих взглядов, кроме сравнительной простоты его теории. В знаменитой книге его "De revolutionibus orbium coelestium" все еще царствует система эпициклов, с тою только разницей, что вращения происходят не около Земли, а около Солнца. Такая теория, как та, которую предлагал Коперник, требовала для своего подтверждения каких-нибудь новых фактов. Если она просто объясняла видимые движения планет, то также просто можно было объяснить эти движения гипотезой, поддерживавшейся Тихо Браге, по которой все планеты вращались около Солнца, а Солнце около Земли.

Только впоследствии, когда было открыто изменение тяжести, происходящее от влияния центробежной силы вращения Земли, когда были открыты Ремером и Брадлеем явления аберрации света, можно было говорить о доказательствах вращения Земли около оси и обращения ее около Солнца, так как явления эти не могли быть объяснены в системе Птоломея и весьма просто объяснялись в системе Коперника.

Наука обязана весьма многим датскому астроному Тихо Браге. Неутомимый и искусный наблюдатель, он первый ввел в измерение угловых величин точные приемы, которые позволили ему превзойти в точности все, что было сделано до него в этом отношении. Он первый опубликовал таблицу рефракции, доходившую до высоты в 45°, выше которой рефракция была нечувствительна для его инструментов. Таблицы солнца Тихо Браге были настолько точны, что он утверждал, что никогда в них не оказывалось ошибки даже в четверть минуты. Он определил с большою тщательностью положение 777 звезд и оставил длинный ряд наблюдений над планетами, которые послужили Кеплеру для обоснования теории Коперника и нахождения знаменитых законов движения планет.

Несомненно, что законы Кеплера не могли быть открыты, если бы в руках Кеплера не находилась такая масса точных наблюдений над положением планет, какую доставили работы Тихо Браге. Настойчивость, энергия и терпение, с которыми Кеплер в течение 20 лет пробовал гипотезу за гипотезой для объяснения движения светил, громадная масса труда, потраченная на изучение этих движений, - поистине поразительны. Труд этот был наконец вознагражден открытием эмпирических законов Кеплера, которые в свою очередь дали возможность Ньютону обосновать свою теорию тяготения. Введенный сперва в заблуждение крепко державшимся убеждением, что планеты описывают в пространстве круги, убеждением, которое никем еще не оспаривалось, Кеплер потратил много излишнего труда на различные попытки изобразить движения планет комбинациею кругов. Удачная и смелая мысль попробовать вместо круга эллипс, удачный выбор планеты Марса для такой попытки привели наконец к открытию первого закона - эллиптического движения планет около Солнца, которое помещалось в одном из фокусов планетной орбиты.

Дойдя до этого результата, освободившись от векового заблуждения кругового движения, Кеплер вскоре должен был отбросить другое априорное предположение, царившее до тех пор в астрономии и не подвергавшееся сомнениям, - гипотезу равномерного движения в орбите. Исследуя движение Марса, он заметил, что планета эта движется около Солнца неравномерно, и, вероятно случайно, напал на мысль сравнить площади, описываемые планетами в афелии и перигелии их орбит. Когда оказалось, что площади эти равны и когда сравнение площадей, описанных Марсом в разных частях его орбиты, показало, что равенство площадей, описанных в разные промежутки времени, сохраняется во все время движения, Кеплер мог провозгласить второй закон движения планет около Солнца.

Несколько лет неустанного труда прошло, прежде чем Кеплер нашел третий закон, связывающий движения отдельных планет в одно стройное целое. Это открытие он считал наиболее важным из своих трудов, завершающим гармонию небесных движений. И это открытие было сделано им не на основании каких-нибудь теоретических соображений, а после множества попыток подчинить замеченные периоды обращения и расстояния планет около Солнца какому-нибудь закону. Одна из испробованных им гипотез состояла в том, что сравнивались некоторые степени времени обращения с некоторыми степенями расстояний. Оказалось, что квадраты времен обращений весьма точно пропорциональны кубам средних расстояний и что этот закон применим ко всем планетам, тогда известным, так что Кеплер мог выставить его как научный факт.

Позднейшие наблюдения подтвердили все законы Кеплера, хотя оказалось, что во все эти законы должны быть внесены некоторые поправки, которые были уже открыты не эмпирическим путем, а путем математического анализа гением Ньютона. Во всяком случае, уже законы Кеплера придали солнечной системе ту стройность, которая отсутствовала в системах других астрономов. Ни Птоломей, ни Коперник, ни Тихо Браге не были в состоянии связать все движения планет в одно целое, управляющееся столь простыми законами, которые открыл Кеплер. Теории Кеплера послужили ему для составления таблиц эллиптического движения планет, совершенно сходных с ныне употребляемыми таблицами.

Наконец, нельзя не упомянуть вычисленной Кеплером таблицы логарифмов чисел и тригонометрических величин, служившей для позднейших вычислений. Его теоретические взгляды на причины небесных движений во многих случаях чрезвычайно проницательны. Тяготение уже до некоторой степени известно ему, хотя он считает его убывающим пропорционально расстоянию, вместо того чтобы взять квадраты расстояний. С замечательной ясностью он излагает в своем знаменитом сочинении "De Stella Mart i s", в котором даны законы планетных движений, известные под его именем, что тела имеют стремление одно к другому, подобно железу и магниту, и что как Земля притягивает камень, так и камень притягивает Землю.