Солнечная система — это прежде всего Солнце и восемь больших планет, к числу которых относится и Земля.

Кроме больших планет со спутниками, вокруг Солнца об­ращаются карликовые (малые) планеты, которые по диаметру меньше Луны, и огромное число малых тел Солнечной сис­темы. Даже наиболее крупные из них не превышают по разме­ру 1000 км, а ядра самых заметных комет — еще меньше. Во­круг Солнца движутся также тела размером в десятки и сотни метров, глыбы и камни, множество мелких камешков и пыли­нок. Чем меньше размеры этих частиц, тем их больше. Меж­планетная среда — это крайне разреженный газ, состояние ко­торого определяется излучением Солнца и растекающимися от него потоками вещества.

Движением всех больших и малых тел Солнечной систе­мы управляет Солнце, масса которого в 333 000 раз превыша­ет массу Земли и в 750 раз суммарную массу всех планет.

Развитие представлений о строении мира

1. Геоцентрическая система мира

Путь к пониманию положения нашей планеты и живущего на ней человечества во Вселенной был очень непростым и подчас весьма драматичным. В древности было естественным считать, что Земля является неподвижной, плоской и нахо­дится в центре мира. Казалось, что вообще весь мир создан ради человека. Подобные представления получили название антропоцентризма (от греч. antropos — человек).

Многие идеи и мысли, которые в дальнейшем отразились в современных научных представлениях о природе, в частности в астрономии, зародились в Древней Греции, еще за несколько веков до нашей эры. Трудно перечислить имена всех мыслите­лей и их гениальные догадки. Выдающийся математик Пифа­гор (VI в. до н. э.) был убежден, что «в мире правит число». Считается, что именно Пифагор первым высказал мысль о том, что Земля, как и все другие небесные тела, имеет шарооб­разную форму и находится во Вселенной без всякой опоры.

Другой не менее известный ученый древности, Демо­крит — основоположник представлений об атомах, живший за 400 лет до нашей эры, — считал, что Солнце во много раз больше Земли, что Луна сама не светится, а лишь отражает солнечный свет, а Млечный Путь состоит из огромного коли­чества звезд.

Обобщить все знания, которые были накоплены к IV в. до н. э., смог выдающийся философ античного мира Аристо­тель (384 — 322 до н. э.). Его деятельность охватывала все ес­тественные науки — сведения о небе и Земле, о закономер­ностях движения тел, о животных и растениях и т.д. Главной заслугой Аристотеля как ученого-энциклопедиста было со­здание единой системы научных знаний.

На протяжении почти двух тысячелетий его мнение по многим вопросам не подвергалось сомнению.

Согласно Аристотелю, все тяжелое стремится к цент­ру Вселенной, где скапливается и образует шарообразную массу — Землю. Планеты размещены на особых сферах, ко­торые вращаются вокруг Земли. Такая система мира полу­чила название геоцентрической (от греческого названия Земли — Гея). Аристотель не случайно предложил считать Землю неподвижным центром мира. Если бы Земля переме­щалась, то, по справедливому мнению Аристотеля, было бы заметно регулярное изменение взаимного расположения звезд на небесной сфере. Но ничего подобного никто из аст­рономов не наблюдал. Только в начале XIX в. было нако­нец-то обнаружено и измерено смещение звезд (параллакс), происходящее вследствие движения Земли вокруг Солнца.

Многие обобщения Аристотеля были основаны на таких умозаключениях, которые в то время не могли быть провере­ны опытом. Так, он утверждал, что движение тела не может происходить, если на него не действует сила. Как вы знаете из курса физики, эти представления были опровергнуты только в XVII в. во времена Галилея и Ньютона.

Среди ученых древности выделяется смелостью своих до­гадок Аристарх Самосский, живший в III в. до н.э. Он пер­вым определил расстояние до Луны, вычислил размеры Солнца, которое, по его данным, оказалось в 300 с лишним раз больше Земли по объему. Вероятно, эти данные стали од­ним из оснований для вывода о том, что Земля вместе с дру­гими планетами движется вокруг этого самого крупного тела. В наши дни Аристарха Самосского стали называть «Копер­ником античного мира».

К сожалению, труды этого за­мечательного ученого до нас практически не дошли, и более полутора тысяч лет человечество было уверено, что Земля — это неподвижный центр мира. В немалой степени этому способст­вовало математическое описание видимого движения светил, кото­рое разработал для геоцентрической системы мира один из выдаю­щихся математиков древности — Клавдий Птолемей во II в. н. э.

Наиболее сложной задачей оказа­лось объяснение петлеобразного движения планет (рис. 3.1).

Птолемей в своем знаменитом сочинении «Математический трак­тат по астрономии» (оно более из­вестно как «Альмагест») утверж­дал, что каждая планета равномерно движется по эпициклу — малому кругу, центр которого дви­жется вокруг Земли по деференту — большому кругу (рис. 3.2). Тем самым ему удалось объяснить особый характер дви­жения планет, которым они отличались от Солнца и Луны. Система Птолемея давала чисто кинематическое описание движения планет — иного наука того времени предложить не могла.

2. Гелиоцентрическая система мира

Вы уже убедились, что использование модели небесной сферы при описании движения Солнца, Луны и звезд по­зволяет вести многие полезные для практических целей расчеты, хотя реально такой сферы не существует. То же справедливо и в отношении эпициклов и деферентов, на основе которых можно с определенной степенью точности рассчитывать положение планет. Однако с течением вре­мени требования к точности этих расчетов постоянно воз­растали, приходилось добавлять все новые и новые эпи­циклы для каждой планеты. Все это усложняло систему Птолемея, делая ее излишне громоздкой и неудобной для практи­ческих расчетов. Тем не менее гео­центрическая система оставалась незыблемой еще около 1000 лет. Ведь после расцвета античной культуры в Европе наступил дли­тельный период, в течение которо­го не было сделано ни одного су­щественного открытия в астроно­мии и многих других науках.

Только в эпоху Возрождения начинается подъем в развитии на­ук, в котором астрономия стано­вится одним из лидеров. В 1543 г. была издана книга выдающего­ся польского ученого Николая Коперника (1473 — 1543), в ко­торой он обосновал новую — гелиоцентрическую — систему мира. Коперник показал, что суточное движение всех све­тил можно объяснить вращением Земли вокруг оси, а петле­образное движение планет — тем, что все они, включая Зем­лю, обращаются вокруг Солнца. Па рисунке 3.3 показано движение Земли. и Марса в тот период, когда, как нам ка­жется, планета описывает на небе петлю.

Создание гелиоцентрической системы ознаменовало новый этап в развитии не только астрономии, но и всего естествознания. Особо важную роль сыграла идея Ко­перника о том, что за видимой картиной происходящих явлений, которая кажется нам истинной, надо искать и находить недо­ступную для непосредственного наблюдения сущность этих явле­ний.

Гелиоцентрическая система мира, обоснованная, но не доказан­ная Коперником, получила свое подтверждение и развитие в трудах таких выдающихся уче­ных, как Галилео Галилей и Иоганн Кеплер.

Галилей (1564 — 1642), одним из первых направивший те­лескоп на небо, истолковал сделанные при этом открытия как доводы в пользу теории Коперника. Открыв смену фаз Венеры, он пришел к выводу, что такая их последователь­ность может наблюдаться только в случае ее обращения во­круг Солнца. Обнаруженные им четыре спутника планеты Юпитер также опровергали представления о том, что Земля является единственным в мире центром, вокруг которого может происходить вращение других тел. Галилей не только увидел горы на Луне, но даже измерил их высоту. Наряду с несколькими другими учеными он также наблюдал пятна на Солнце и заметил их перемещение по солнечному диску. На этом основании он заключил, что Солнце вращается и, следовательно, имеет такое движение, которое Коперник приписывал нашей планете. Так был сделан вывод о том, что Солнце и Луна имеют определенное сходство с Землей. Наконец, наблюдая в Млечном Пути и вне его множество слабых звезд, недоступных невооруженному глазу, Галилей сделал вывод о том, что расстояния до звезд различны и никакой «сферы неподвижных звезд» не существует. Все эти открытия стали новым этапом в осознании положения Земли во Вселенной.

Вопросы.

1. 1. В чём отличие системы Коперника от системы Птолемея?

1. Какие выводы в пользу гелиоцентрической сис­темы Коперника следовали из открытий, сделанных с по­мощью телескопа?