Изобратетельство и великие астрономические открытия от Птол

Содержание

Введение

1. Система мира Птолемея

2. Открытия астрономов Китая

3. Арабская астрономия

4. Таблицы движения солнца и планет

5. Возрождение астрономии в Европе

6. Гелиоцентрическая система мира Коперника.

Заключение

Список литературы

Введение

Астрономия - наука о Вселенной, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем.

Астрономия изучает Солнце и звезды, планеты и их спутники, кометы и метеорные тела, туманности, звездные системы и материю, заполняющую пространство между звездами и планетами, в каком бы состоянии эта материя ни находилась. Изучая строение и развитие небесных тел, их положение и движение в пространстве, астрономия в конечном итоге дает нам представление о строении и развитии Вселенной в целом. Слово "астрономия" происходит от двух греческих слов: "астрон" - звезда, светило и "номос" - закон.

При изучении небесных тел астрономия ставит перед собой три основные задачи, требующие последовательного решения:

1. Изучение видимых, а затем и действительных положений и движений небесных тел в пространстве, определение их размеров и формы.

2. Изучение физического строения небесных тел, т.е. исследование химического состава и физических условий (плотности, температуры и т.п.) на поверхности и в недрах небесных тел.

3. Решение проблем происхождения и развития, т.е. возможной дальнейшей судьбы отдельных небесных тел и их систем.

В период II-XVII вв. были совершены следующие открытия:

Ок. 140 г. н. э. - К. Птолемей создал труд "Тринадцать книг математического сочинения" (позднее у арабов получил название "Альмагест") - итог развития античной астрономии (геоцентрическая система мира, теория эпициклического движения планет, планетные таблицы, каталог блеска и положений 1025 звезд с точностью до ± 15`).
  

725 г. - Китайский астроном Нань Гун-шо выполнил первое непосредственное измерение длины дуги меридиана.

IX - XI вв. - Расцвет арабской астрономии - определение размеров Земли (ученые Багдадской обсерватории, аль-Бируни); изучение движения Луны, Солнца и планет (аль-Баттани, абу-ль-Вефа, ибн-Юнус); составление звездных каталогов (ас-Суфи, аль-Бируни); улучшение календаря (Омар Хайям).

1252 г. - Составлены "Альфонсовы таблицы" движения планет, употреблявшиеся до середины XVI в. (еврейские, арабские и кастильские астрономы при дворе кастильского короля Альфонса X Мудрого).

1272 г. - В Марагинской обсерватории под руководством Насирэддина Туей составлены "Ильханские таблицы" движения Солнца и планет.

1 пол. XV в. - В обсерватории Улугбека в Самаркалде составлены звездный каталог и таблицы движения планет.

2 пол. XV в. - Возрождение астрономии в Европе - "Новая теория планет" Г. Пурбаха, "Эфемериды" Региомонтана, наблюдения Региомонтана и Б. Вальтера в Нюрнбергской обсерватории.

  1515 - 1543 гг. - Создание Н. Коперником гелиоцентрической системы мира ("Малый комментарий", "О вращениях небесных сфер").

1. Система мира Птолемея

Клавдий Птолемей[1] — одна из крупнейших фигур в науке позднего эллинизма. В астрономии Птолемею не было равных на протяжении целого тысячелетия — от Гиппарха (II в. до н. э.) до Бируни (X—XI вв. н. э.). В своём основном труде "Великое построение", известном под арабизированным названием "Альмагест", Птолемей изложил собрание астрономических знаний древней Греции и Вавилона. Птолемей сформулировал (если не передал сформулированную Гиппархом) сложную геоцентрическую модель мира с эпициклами, которая была принята в западном и арабском мире до создания гелиоцентрической системы Николая Коперника. Главный труд Птолемея - "Великое математическое построение по астрономии в тринадцати книгах" или просто и с достоинством "Великое", по-гречески "Мэгисте", что, по пути из греков в средневековую Европу через арабов, трансформировалось в Альмагест.

Объяснение видимых движений планет и других небесных тел осложняется тем, что все эти движения наблюдаются нами с Земли, а ничто в наблюдениях небесных или земных явлений не указывает прямо и определенно на то, движется ли сама Земля или она неподвижна. Поэтому у древних астрономов были две точки зрения на этот вопрос. Согласно одной из них, основанной да непосредственных впечатлениях, Земля неподвижна и находится в центре мира (Вселенной). Согласно второй, основанной тогда лишь на чисто умозрительных заключениях, Земля вращается вокруг своей оси и движется вокруг Солнца как центра мира. Но допущение движения Земли слишком противоречило обычным впечатлениям и религиозным взглядам. Поэтому вторая точка зрения не могла получить подробного математического развития, и на долгое время в астрономии утвердилось мнение о неподвижности Земли.

Представления древних астрономов о строении Вселенной изложены в сочинении Птолемея “Мегале синтаксис” (“Великое построение”). Арабский перевод сочинения Птолемея известен под искаженным арабскими учеными названием “Альмагест”. В основе системы мира Птолемея лежат четыре главных допущения:

1) Земля находится в центре Вселенной;

2) Земля неподвижна;

3) все небесные тела движутся вокруг Земли;

4) движения небесных тел происходят по окружностям с постоянной скоростью, т.е. равномерно.

Система мира Птолемея называется геоцентрической и может быть представлена в следующем упрощенном виде: планеты движутся равномерно по кругам - эпициклам, центры которых в свою очередь движутся по другим кругам - деферентам, в общем центре которых находится неподвижная Земля. Солнце и Луна движутся вокруг Земли по деферентам (без эпициклов). Деференты Солнца и Луны, деференты и эпициклы планет лежат внутри сферы, на поверхности которой расположены “неподвижные” звезды.

Суточное движение всех светил объяснялось вращением всей Вселенной как одного целого вокруг неподвижной Земли. Прямые и попятные движения планет объяснялись следующим образом. Когда планета находится в точке А своего эпицикла, то угловая скорость ее движения, наблюдаемая с неподвижной Земли Т, складывается из движения центра эпицикла Э по деференту и движения планеты по эпициклу. В этом положении планета будет казаться движущейся прямым движением и с наибольшей скоростью. Когда планета находится в точке В, то ее движение по эпициклу происходит в сторону, противоположную движению центра эпицикла, и ее угловая скорость, наблюдаемая с Земли, будет наименьшей. Если при этом скорость планеты по эпициклу будет меньше скорости центра эпицикла, то планета в этом положении будет казаться движущейся также прямым движением, но замедленно. Если же ее скорость по эпициклу будет больше скорости центра эпицикла, то она будет казаться движущейся попятным движением.

Для каждой планеты Птолемей подобрал относительные размеры радиусов эпицикла и деферента и скорости движения планеты по эпициклу и центра эпицикла по деференту так, что при наблюдении из точки Т получалось движение, совпадающее или близкое к наблюдаемому. Это оказалось возможным при выполнении некоторых условий, которые Птолемей принял в качестве постулатов. Эти постулаты сводились к следующему:

1) центры эпициклов нижних планет лежат на направлении из Т к Солнцу;

2) у всех верхних планет этому направлению параллельны радиусы эпициклов, проведенные в точку положения планеты. Таким образом, направление на Солнце в геоцентрической системе мира фактически оказывалось преимущественным.

Кроме того, из системы Птолемея следовало, что периоды обращения центров эпициклов по деферентам равны звездным периодам обращения соответствующих планет, а периоды обращения планет но эпициклам равны их синодическим периодам. Сказанное означает, что система мира Птолемея заключала в себе важнейшие особенности действительных движений планет, которые смогли быть полностью раскрыты только благодаря гению Коперника.

Система Птолемея не только объясняла видимые движения планет, но и позволяла вычислять их положения на будущее время с точностью, удовлетворявшей несовершенным наблюдениям невооруженным глазом. Поэтому, хотя и неверная в своей основе, она сначала не вызывала серьезных возражений, а впоследствии открытые возражения против нее жестоко подавлялись христианской церковью.

Разногласия же теории с наблюдениями, которые обнаруживались по мере повышения точности наблюдений, устранялись путем усложнения системы. Так, например, некоторые неправильности в видимых движениях планет, открытые позднейшими наблюдениями, объяснялись тем, что вокруг центра первого эпицикла обращается не планета, а центр второго эпицикла, по окружности которого движется уже планета.

Когда и такое построение для какой-либо планеты оказывалось недостаточным, то вводили третий, четвертый и т.д. эпициклы, пока положение планеты на окружности последнего из них не давало более или менее сносного согласия с наблюдениями.

К началу XVI в. система Птолемея была настолько сложна, что не могла уже удовлетворить тем требованиям, которые предъявлялись к астрономии практической жизнью, в первую очередь мореплаванием.

2. Открытия астрономов Китая

В 683 г.  родился И Синь[2] — китайский астроном, прославившийся многими астрономическими работами: изготовил бронзовую армиллярную сферу, с помощью которой определял координаты небесных светил; определил полярные расстояния 28 зодиакальных звезд. Сравнивая полученные координаты звезд с координатами, полученными в более ранние времена, установил, что некоторые звезды созвездия Стрельца изменили свое положение, и на этом основании высказал идею о существовании собственного движения звезд, открытого Галлеем через тысячелетие.

И Синь изготовил вращающийся звездный глобус, приводимый в движение водой; движение глобуса соответствовало суточному движению небесной сферы.

Наиболее известны работы И Сина в сфере астрономии и изготовления приборов. В 724 −725 по поручению императорского двора он выполнил геодезические измерения, преследовавшие ряд целей, включая получение новых данных для предсказания солнечных затмений, проведение реформы календаря и измерение дуги меридиана.  Под руководством китайского ученого Нань Гун-шо в 725 г. была измерена дуга меридиана между населенными пунктами Хуачжоу и Шанчай протяженностью более 2°. Широты конечных пунктов определялись по высоте полюса мира над горизонтом. Это была первая в мире попытка непосредственного измерения длины дуги меридиана, проведенная по методу градусных измерений Для измерения дуги меридиана И Син использовал тот же метод, что и Эратосфен в III веке до нашей эры — с помощью измерения длины солнечной тени на разных широтах. Для проведения этой работы он организовал наблюдения на 13 площадках, самая южная из которых располагалась во Вьетнаме, на широте 17 °, а самая северная — возле озера Байкал, на широте 50 °. На каждой из этих площадок были проведены измерения высоты и длины солнечной тени летом и зимой. Полученная И Синем таким образом величина дуги меридиана мало отличается от современного значения.

Все эти движения были вызваны (машиной) в корпусе, каждый в зависимости от колес и валов (LUN Чу), крючки, булавки и блокировки стержней (Коу Цзянь Чао Тшо), сцепные устройства и замки проверки взаимно (Куан так сян chhih) (то есть спуск). Так как (часы) показали хорошее согласие с Дао Неба, все в то время высоко оценили его мастерство. Когда все было завершено (в 725) он назывался «Вода-Driven Сферические высоты птичьего полета-Посмотреть карту небес (шуй Yun Хун Тхиен-фу Ши Чт) или» небесных сфер Вода-Engine "и была создана в перед Wu Chheng зал (дворца) чтобы они видели множество чиновников. Кандидаты в имперских экзаменов (в 730) было предложено написать эссе на новые армиллярной (часы). Но не очень долго потом механизм из бронзы и железа начали разъедать и ржавчины, так что инструмент может больше не поворачивается автоматически.

3. Арабская астрономия

Арабы в основном использовали те же астрономические инструменты, что и греки, существенно их доработав. Так, именно благодаря мусульманским ученым основным инструментом астрономов дотелескопической эпохи сталаастролябия, являвшаяся также своего рода аналоговым компьютером, с помощью которого можно было вычислять время по звездам и Солнцу, время восхода и захода, а также ряд других астрономических вычислений. Были изобретены также несколько новых разновидностей армиллярных сфер, квадрантов, других инструментов.

Важнейшей задачей, которую ставили перед собой мусульманские астрономы, было уточнение основных астрономических параметров: наклона эклиптики к экватору, скорости прецессии, продолжительности года и месяца, параметров планетных теорий. Результатом стала весьма точная для своего времени система астрономических постоянных.

При этом было сделано несколько важных открытий. Одно из них принадлежит еще астрономам, работавшим под покровительством халифа ал-Мамуна в VII веке. Измерение наклона эклиптики к экватору дало результат 23°33'. Поскольку у Птолемея фигурировало значение 23°51', был сделан вывод об изменении наклона эклиптики к экватору с течением времени.

Другим открытием арабских астрономов было изменение долготы апогея Солнца вокруг Земли. По данным Птолемея долгота апогея не меняется со временем, то есть орбита Солнца фиксирована относительно точек равноденствий. Поскольку эти точки совершают прецессионное движение относительно звезд, солнечная орбита в теории Птолемея также перемещается в системе координат, связанной с неподвижными звездами, тогда как деференты планет в этой системе координат неподвижны. Но ещё астрономы обсерватории ал-Мамуна заподозрили, что долгота апогея не остается постоянной. Это открытие подтвердил знаменитый сирийский астроном ал-Баттани, по мнению которого долгота апогея солнечной орбиты меняется с той же скоростью и в том же направлении, что и прецессия, так что солнечная орбита сохраняет примерно постоянное положение относительно звезд. Следующий шаг сделал выдающийся ученый-энциклопедист Абу-р-Райхан Мухаммад ибн Ахмад ал-Бируни (973—1048) из Хорезма. В своем основном астрономическом труде Канон Мас’уда Бируни приходит к выводу, что скорость движения солнечного апогея все же немного отличается от скорости прецессии, то есть орбита Солнца перемещается в системе координат, связанной с неподвижными звездами. Позднее к тому же выводу пришел и знаменитый андалусийский астроном аз-Заркали, который создал геометрическую теорию, моделирующую движение солнечного апогея.