Физика для любознательных. Том 2. Наука о Земле и Вселенной. Молекулы и энергия

По мнению Коперника, сложные, неравномерные движения Солнца и планет на фоне звездного неба можно было значительно упростить, предположив, что Солнце неподвижно, а планеты вращаются вокруг него. Основной вклад Коперника в астрономию заключается именно в том, что он «остановил» Солнце и поместил его к центр планетной системы. Тогда стало очевидно, что ежегодное движение Солнца по эклиптике — лишь кажущееся; оно обусловлено вращением Земли вокруг Солнца. Сложное движение планеты по эпициклоиде складывается из собственного движения планеты по кругу и движения Земли вокруг Солнца. (С этой точки зрения система эпициклов являлась как бы расплатой за то, что ранее не было известно о движении Земли.) Такое соблазнительное представление о планетной системе, в центре которой находится Солнце, существовало и ранее, но оно не встречало сколько-нибудь значительной поддержки. Коперник, исследовавший подобные идеи в старых записях, обладал не только ясным умом, но к огромным количеством экспериментальных данных для их дальнейшего развития.

Движение планеты по эпициклоиде Коперник объяснял следующим образом. Предположим, что Земля вращается вокруг Солнца по круговой орбите, а Юпитер также вращается вокруг Солнца, но более медленно и по орбите большего радиуса (фиг. 54).

Фиг. 52.Система Коперника.

Фиг. 53.Система Коперника с более поздними добавлениями.

_{а — вся система в целом; б — внутренняя область в увеличенном масштабе.}

_{Орбиты почти круговые. Солнце несколько смещено от центра системы. Доказано расположение орбит, но размеры даны не в масштабе.}

Фиг. 54.Объяснение Коперником движения планеты по эпициклоиде.

_{Прямые E1J1, E2J2 и т. д. — линии наблюдения, идущие от Земли к Юпитеру (наблюдения производятся через каждые два месяца).}

_{а — показаны две стадии, б — показано несколько стадий; в — показано еще большее число стадий. Линия наблюдения совершает сложные колебания.}

Неподвижные звезды должны находиться гораздо дальше, так как мы не наблюдаем параллаксов. Отмечая положение Юпитера относительно неподвижных звезд, мы смотрим вдоль воображаемой линии, соединяющей Землю с Юпитером и идущей дальше к звездам. Тогда по мере того, как Земля совершает вращение по своей орбите, а Юпитер также вращается вокруг Солнца, только медленнее, эта линия колеблется то в одну, то в другую сторону, описывая эпициклоиду среди звезд. Когда Земля находится в точке Е₁, Юпитер находится в точке J₁, и наблюдатель, смотрящий вдоль линии Е

₁J₁, видит Юпитер на фоне звезд в положении J*₁. Когда Земля проходит точки Е₁, Е₂, Е₃, Е₄, Е₅, Е

₆ и т. д., Юпитер медленно движется от J₁ к J₂, J₃, J₄, J₅, J₆ и т. д. Наблюдатель на Земле видит Юпитер в направлениях Е₁J

₁, Е₂J₂ и т. д., и ему движение этой планеты по мере вращения Земли представляется то в прямом направлении, то в обратном. Этот процесс показан более подробно на фиг. 55.

Фиг. 55.Объяснение Коперника.

_{Видимые положения Юпитера на фоне звездного неба. Это фиг 54, в, выполненная в другом масштабе (здесь линия наблюдения, идущая к J*1, является продолжением E1J1). Линии наблюдения проведены параллельно соответствующим линиям на фиг. 54, в.}

Коперник объяснил движения Марса, Юпитера и Сатурна по эпициклоидам, предположив, что они вращаются вокруг Солнца по большим круговым орбитам, проходящим вне орбиты Земли. По его представлениям, Венера и Меркурий движутся по меньшим орбитам, находящимся ближе к Солнцу, нежели орбита Земли, и лежащим внутри нее. Этим можно было объяснить их поведение, т. е. то, что они находятся ближе к Солнцу и колеблются то в одну, то в другую сторону по обе стороны от него. Таким образом, одна и та же схема объясняла движение как «внутренних», так и «внешних» планет.