Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира (урок 9)

1.

Урок 9. Геоцентрическая и
гелиоцентрическая системы мира.
Переверзева Л.Н.,
учитель МБОУ СОШ № 31 г. Химки

2.

Теории системы мира:
Египетская мифология:
Солнце - в центре, солнечный бог Ра –
отец всех прочих богов, которые все
вместе составляли эннеаду
Гелиополиса.
Древнегреческие теории:
1.Планета Земля плавает в мировом
океане.
2.Земля имеет форму диска, а от
падения ее удерживает сжатый воздух.
3.В центре Вселенной Земля, которая
имеет форму широкого цилиндра, у
которого просто нет оснований
двигаться куда-нибудь.
Византийская теория:
Земля плоская и находится в центре
океана; вокруг нее движется
солнечный диск; небесный свод делит
небеса на рай вверху и смертную
земную часть внизу.

3.

Геоцентрическая система
мира
Основоположник – Птолемей.
Ключевые положения системы
Птолемея:
Небосвод представляет собой
вращающуюся сферу.
Земля является шаром, помещённым в
центре мира.
Земля может считаться точкой по
сравнению с расстоянием до сферы
неподвижных звёзд.
Земля неподвижна.
Каждая планета равномерно движется
по кругу (эпициклу), центр которого
движется по другому кругу (деференту).
Условия для передвижения верхних и
нижних от Солнца планет значительно
различаются.
Характерную роль для движения как
тех, так и других планет представляет
Солнце.

4.

Астрономические
инструменты Птолемея
Астролабон
Армиллярная сфера
(астролабон) — инструмент для
определения эклиптических
координат небесных тел;
Трикветрум для измерения
угловых расстояний на небе;
Трикветрум
Диоптр для измерения угловых
диаметров Солнца и Луны;
Квадрант и меридианный
круг для измерения высоты
светил над горизонтом, и
равноденственное кольцо для
наблюдения времени
равноденствий
Квадрант и меридианный круг
Диоптр

5.

Гелиоцентрическая
система мира
Элементы данной модели
наблюдаются в трудах ученых
Древней Греции.
Ключевые положения теории Солнце является центром
мироздания и точкой, вокруг
которой вращаются все планеты, в
том числе и Земля.
Земля выполняет два вида
движения: поступательное вокруг
Солнца и вращательное вокруг
своей оси.
Положение Солнца относительно
других звезд считается
неизменным.
Термин «гелиоцентризм»
происходит от греческого слова
«гелиос» - солнце.

6.

Гелиоцентризм в античность и
средневековье
III век до н. э. Аристарх
Самосский:
Планета вращается вокруг
Солнца. Причиной тому размер
Солнца, который значительно
превышает размер Земли. Орбита
Земли представляется точкой
относительно расстояний до
звезд.
Аристотель - теория
гомоцентрических сфер:
Все небесные тела, вращающиеся
вокруг нашей планеты,
закреплены на жестких сферах,
соединяющихся между собой и
имеющих единый центр —
Землю.

7.

Особенности гелиоцентрической системы мира
Найти некую центральную точку Вселенной предоставляется возможным только в
том случае, если Вселенная ограничена.
Во Вселенной имеются внешние и внутренние планеты. К последним относились
Меркурий и Венера, т.к. их орбиты вращения вокруг Солнца всегда должны быть
внутри орбиты Земли.
У каждой звезды имеются годичные параллаксы, которые проявляются в виде
изменения видимых координат звезды.
Годичный паралакс связан со сменой положения наблюдателей (астрономов),
возникшей из-за вращения Земли вокруг Солнца.
Параллакс — угол, отмеченный символом π

8.

Научная революция Николая Коперника
В 1543-м году польский астроном, механик и
священнослужитель Николай Коперник
опубликовал свою научную работу, которая
называлась: «О вращении небесных сфер». В
ней астроном описывал гелиоцентрическую
теорию, подтверждая ее рядом физических
расчетов, опирающихся на тогдашнюю
теоретическую механику:
Смена дня и ночи, а также движение Солнца
по небу объясняются вращением Земли
вокруг своей оси.
В результате перемещения Земли, которая
поочередно, то приближается, то отдаляется
от любой из планет нашей системы, эти
другие планеты совершают т.н. попятное
движение. То есть спустя какой-то отрезок
времени они начинают перемещаться в
обратную сторону от направления движения
Солнца.
Примерно определил размеры Луны и
Солнца и максимально точно указать время,
за которое Меркурий полностью проходит
свою орбиту вокруг Солнца – 88 земных суток.
Недостатки теории Коперника :
Центральной точкой описанной им системы
оставался центр орбиты Земли, а не Солнце.
Все планеты нашей планетарной системы,
двигались по своим орбитам неравномерно, а
наша планета сохраняла свою орбитальную
скорость.

9.

Последователи и противники
Коперника
Последователи:
Джордано Бруно - утверждал,
что небосвод не ограничивается
небесными сферами, а другие
светила, это небесные тела, ни
чем не уступающие Солнцу.
Галилео Галилей - утверждал,
что Земля никогда не занимала
место между Меркурием (либо
Венерой) и Солнцем, что
указывало на вращение этих
двух планет вокруг звезды по
орбитам, находящимся внутри
земной. Обратное утверждение
доказывало расположение
орбиты Земли внутри орбит
внешних планет.
Противники считали:
Если бы Земля вращалась вокруг своей оси, то
чудовищная центробежная сила разорвала бы ее.
Мало того, с ее поверхности слетали бы все легкие
предметы, причем двигались бы они в направлении,
противоположном вращению. Предполагалось, что
все небесные объекты не имеют массы, поэтому они
могут двигаться без приложения к ним больших сил.
В случае с Землей возникал вопрос о существования
колоссальной силы, которая смогла бы вращать
нашу массивную планету.

10.

Галилео Галилей.
На основе теории гелиоцентризма доказал следующее:
1. Поверхность Луны не гладкая, как подобало небесному телу в учении Аристотеля, а имеет
горы и впадины, как Земля. Объяснил пепельный свет Луны отражением солнечного света
Землёй. Благодаря этому Земля стала телом, во всех отношениях подобным Луне. Устранялось
противоречие между земным и небесным, постулировавшееся у Аристотеля.
2. Четыре спутника Юпитера (получивших впоследствии название галилеевых). Опроверг
утверждение, что Земля не может обращаться вокруг Солнца, поскольку вокруг неё самой
обращается Луна (такой тезис часто выдвигали противники Коперника): Юпитер заведомо
должен был вращаться либо вокруг Земли (как у Птолемея и Аристотеля), либо вокруг Солнца
(как у Аристарха и Коперника).
3. Смена фаз Венеры, указывавшая, что Венера обращается вокруг Солнца.
4. Установил, что Млечный Путь состоит из большого количества звёзд, неразличимых
невооружённым взглядом. Это открытие совершенно не умещалось в космологию Аристотеля,
но вполне было совместимо с теорией Коперника, из которой следовала огромная
удалённость звёзд.
5. Открыл солнечные пятна. Наблюдения над пятнами привели Галилея к выводу о вращении
Солнца вокруг своей оси. Само существование пятен и их постоянная изменчивость
опровергали тезис Аристотеля о «совершенстве» небес.
6. Показал, что видимые размеры планет в различных конфигурациях (например, в
противостоянии и соединении с Солнцем) меняются в таком соотношении, как это следует из
теории Коперника.
7. При наблюдении звёзд в телескоп их видимые размеры не меняются.

11.

«Гео-гелиоцентрическая» система мира датского астронома
Тихо Браге - сфера звезд, Луна и Солнце движутся вокруг
Земли, а другие космические объекты – вокруг Солнца.

12.

Иоганн Кеплер.
Открытия в пользу гелиоцентризма:
Плоскости планетарных орбит Солнечной системы
пересекаются в точке нахождения Солнца, что делало
его центром их вращения, а не центр земной орбиты,
как предполагал Коперник.
Орбитальная скорость нашей планеты периодически
изменяется, также как и других планет.
Орбиты планет эллиптические, причем скорость
движения небесных тел по ним напрямую зависела от
расстояния до Солнца, что делало его не только
геометрическим, но и динамическим центром
планетарной системы.
Сформулированы законы Кеплера, которые подробно
и математическим языком описывали законы
движения планет Солнечной системы.
Утверждение
гелиоцентризма
В 1687 году физик Исаак Ньютон, опираясь на свой Закон всемирного тяготения, подтвердил
расчеты Иоганна Кеплера.
В 1728 г. астроном Джеймс Брэдли впервые при помощи наблюдения подтвердил теорию о
движения Земли по орбите вокруг Солнца, открыв аберрацию света – наличие небольшого
размытия изображения звезды с одной стороны как следствие движения наблюдателя.
В 1821 и 1837 г.г. российско-немецкий ученый Фридрих Вильгельм Струве впервые смог
пронаблюдать примерные годичные параллаксы звёзд, окончательно утверждающие идею о
гелиоцентрической системе мира.

13.

Иоган Кеплер. На основе теории гелиоцентризма доказал следующее:
1. Орбита каждой из планет является плоской кривой, причём плоскости всех планетных
орбит пересекались в Солнце. Это означало, что Солнце находится в геометрическом центре
планетной системы, тогда как у Коперника таковым был центр земной орбиты. Кроме всего
прочего, это позволило впервые объяснить движение планет перпендикулярно к плоскости
эклиптики. Само понятие орбиты, видимо, также было впервые введено Кеплером,
поскольку ещё Коперник полагал, что планеты переносятся с помощью твёрдых сфер, как у
Аристотеля.
2. Земля движется по своей орбите неравномерно. Тем самым впервые Земля уравнялась в
динамическом отношении со всеми остальными планетами.
3. Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце (I
закон Кеплера).
4. Кеплер открыл закон площадей (II закон Кеплера): отрезок, соединяющий планету и
Солнце, за равные промежутки времени описывает равные площади. Поскольку расстояние
планеты от Солнца при этом также менялось (согласно первому закону), отсюда следовала
переменность скорости движения планеты по орбите.
5. Кеплер вывел математический закон (III закон Кеплера), который связывал между собой
периоды обращений планет и размеры их орбит: квадраты периодов обращений планет
относятся как кубы больших полуосей их орбит. Впервые закономерность устройства
планетной системы, о существовании которой догадывались ещё древние греки, получила
математическое оформление.
На основании открытых им законов движения планет Кеплер составил таблицы планетных
движений (Рудольфинские таблицы), по точности далеко оставлявшие позади все таблицы,
составленные ранее.

14.

В России активным сторонником гелиоцентрической системы мира был Михаил Васильевич
Ломоносов (1711-1765). Благодаря его деятельности со второй половины XVIII в. стали публиковаться
работы отечественных учёных по астрономии на основе учения Коперника.

15.

Домашнее задание:
Ответить письменно на вопрос : «Какие аргументы приводила католическая
церковь для опровержения теории гелиоцентрической системы мира?».
Выбрать все возможные варианты.
1.
2.
3.
4.
Земля центр Вселенной – абсолютная истина.
Земля центр Вселенной, потому что вокруг Земли движется Солнце.
Земля центр Вселенной, потому что она тяжелая и огромная.
Земля центр Вселенной, потому что в природе нет силы, способной
заставить Землю вращаться вокруг Солнца.
5. Земля центр Вселенной, потому что она окружена звездами.
6. Земля центр Вселенной, потому что только на ней есть жизнь.