Викарная гипотеза
, Викариальная гипотеза или гипотеза викария , — планетарная гипотеза, Иоганном Кеплером для описания движения Марса предложенная . [1] [2] [3] Гипотеза приняла круговую орбиту и экванту планетарной модели Птолемея , а также гелиоцентризм модели Коперника . [4] [5] Расчеты с использованием викарной гипотезы не подтвердили круговую орбиту Марса, что побудило Кеплера предложить эллиптические орбиты в качестве одного из трех законов движения планет в Astronomia Nova . [6]
История
[ редактировать ]В 1600 году Иоганнес Кеплер встретился и начал работать с Тихо Браге в Бенатках , городе к северу от Праги , где строилась новая обсерватория Браге. Браге поручил Кеплеру смоделировать движение Марса, используя только данные, которые Браге собрал сам. [3] После смерти Браге в 1601 году все данные Браге были завещаны Кеплеру. [7] Данные наблюдений Браге были одними из самых точных для своего времени, которые Кеплер использовал при построении викарной гипотезы. [8]
Предшественники
[ редактировать ]Птолемей
[ редактировать ]
Планетарная модель Клавдия Птолемея состояла из неподвижной Земли, окруженной фиксированными кругами, называемыми деферентами , которые содержали меньшие вращающиеся круги, называемые эпициклами . Планеты вращались на эпициклах, пока эпициклы путешествовали по деференту. Птолемей сместил Землю от центра деферента и ввел еще одну точку, экванту , равноудалённую от центра деферента на противоположной стороне Земли. [9]
Викарная гипотеза использует круговую орбиту Марса и вновь вводит форму экванта для описания движения Марса с постоянной угловой скоростью . [4]
Коперник
[ редактировать ]
Николай Коперник отошел от геоцентрической модели Птолемея, поместив Солнце в центр своей планетарной модели. Однако Коперник сохранил круговые орбиты планет и добавил орбиту Земли, настаивая на том, что Земля вращается вокруг Солнца. Солнце располагалось не от центра орбит, но все еще находилось внутри всех орбит.Кеплер принял коперниканский гелиоцентризм при построении викарной гипотезы, так что его измерения расстояний до Марса проводились относительно Солнца. [5]
Разработка
[ редактировать ]Построение Кеплером викарной гипотезы было основано на круговой орбите Марса и гелиоцентрической модели планет. [10] Получив данные долготных наблюдений от Тихо Браге, Кеплер провел двенадцать наблюдений, два из которых были его собственными, в которых Марс находился в оппозиции к Солнцу. [11] Из этих двенадцати наблюдений Кеплер выбрал четыре, чтобы составить основу викарной гипотезы, поскольку они имели относительно равномерное распределение по предложенной им круговой орбите Марса. [4] В этом смысле викарная гипотеза функционирует как приспособление к данным наблюдений. [12] Кеплер использовал эти четыре наблюдения, чтобы определить эксцентриситет Солнца и изданность предложенной им орбиты. [10] В отличие от системы Птолемея, в которой Земля и эквант считались равноудаленными от центра орбиты, викарная гипотеза помещала эквант туда, где время и место наблюдения совпадали. [4]
Используя викарную гипотезу, Кеплер определил эксцентриситеты Солнца и равные 11 332 и 7 232 условным единицам соответственно при радиусе марсианской орбиты 100 000 единиц. Используя эти положения Солнца и экванты, модель, построенная с использованием викарной гипотезы, согласовалась с двенадцатью наблюдениями в пределах 2' дуги , что на уровень точности лучше, чем у любой другой предыдущей модели. [4] Хотя гелиоцентрические долготы этой модели оказались точными, расстояния от Солнца до Марса или широты Марса бросили ей вызов. В своей книге «Новая астрономия » Кеплер определил, что эксцентриситет Солнца, основанный на широтных противостояниях, должен находиться в диапазоне от 8000 до 9943, что противоречит эксцентриситету 11332, определенному викарной гипотезой. [3] Чтобы учесть данные о широте, Кеплер модифицировал викарную гипотезу, включив в нее разделенный пополам эксцентриситет , в результате чего Солнце и экванта были на равном расстоянии от центра орбиты. [10] Это устранило ошибку в определении широты Марса, но привело к ошибке по долготе в 8 угловых футов в некоторых частях орбиты Марса. [3] Хотя ошибка в 8 футов по-прежнему имела лучшую точность, чем предыдущие модели, что соответствовало примерно одной четверти диаметра , Кеплер Луны отверг викарную гипотезу, поскольку не верил, что она достаточно точна для моделирования истинной орбиты Марса. [3] [10]
Историческое значение
[ редактировать ]Ошибки в широте и долготе орбиты Марса заставили Кеплера понять, что с помощью викарной гипотезы были сделаны ложные предположения. В частности, Кеплер внес поправки в гипотезу, исключив круговую орбиту. [4] Кеплер понял, что можно исправить ошибку, уменьшив разброс центральной области круговой орбиты, создав эллипс . [7] Он использовал расчеты, ранее сделанные с помощью викарной гипотезы, чтобы подтвердить эллиптическую орбиту Марса. [3] Кеплер опубликовал свои результаты в книге Astronomia Nova , в которой он представил эллиптическую орбиту планет как свой первый закон движения планет. [6]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Рис. k1 косвенная гипотеза: здесь эксцентриситеты e = 5 4 0,4...» ResearchGate . Проверено 08 февраля 2020 г.
- ^ «Новая астрономия, Часть II: Замещающая гипотеза» . science.larouchepac.com . США: ЛарушПАК . Проверено 8 февраля 2020 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Джинджерич, Оуэн (2005). «Тихо и Кеплер: твердый миф против тонкой истины». Социальные исследования . 72 : 77–106. дои : 10.1353/sor.2005.0040 . S2CID 141091516 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Торвальдсен, Стейнар (2010). «Ранний численный анализ в новой астрономии Кеплера». Наука в контексте . 23 (1): 39–63. дои : 10.1017/S0269889709990238 . ISSN 0269-8897 . S2CID 122605799 .
- ^ Jump up to: а б Мосгаард, Кристиан Педер (1973), «Влияние Коперника на Тихо Браге», Рецепция гелиоцентрической теории Коперника , Springer Нидерланды, стр. 31–55, doi : 10.1007/978-94-015-7614-7_2 , ISBN 9789048183401
- ^ Jump up to: а б Лиссауэр, Джек Дж. (2009). «В ретроспективе: Новая астрономия Кеплера» . Природа . 462 (7274): 725. Бибкод : 2009Natur.462..725L . дои : 10.1038/462725a . ISSN 0028-0836 .
- ^ Jump up to: а б Хеллман, К. Дорис (1 января 1975 г.). «5.5. Кеплер и Тихо Браге». Перспективы в астрономии . 18 (1): 223–230. Бибкод : 1975VA.....18..223H . дои : 10.1016/0083-6656(75)90099-9 . ISSN 0083-6656 .
- ^ Бердичевский, Норман (2016). «Тихо Браге: эксцентричный гений Дании». Скандинавский обзор . 103 : 36–44. arXiv : 1502.01967 .
- ^ Рушкин, Илья (2015). «Оптимизация птолемеевской модели движения планет и Солнца». arXiv : 1502.01967 [ physical.hist-ph ].
- ^ Jump up to: а б с д «4. Архетипы Кеплера и новая астрономия», «Философия Кеплера и новая астрономия» , Princeton University Press, стр. 69–98, 31 декабря 2009 г., doi : 10.1515/9781400831098.69 , ISBN 9781400831098
- ^ Кляйнер, Скотт А. (1 декабря 1983 г.). «Новый взгляд на Кеплера и абдуктивный аргумент». Исследования по истории и философии науки . Часть А. 14 (4): 279–313. Бибкод : 1983ШПС...14..279К . дои : 10.1016/0039-3681(83)90009-2 . ISSN 0039-3681 .
- ^ Уайтсайд, DT (1 февраля 1974 г.). «Международный симпозиум Кеплера Weil der Stadt 1971. Доклады и дискуссии: Ф. Краффт, К. Мейер и Б. Стикер, изд. Х. А. Герстенберг: Хильдесхайм, 1973. xii + 490 стр. DM 160». Исследования по истории и философии науки. Часть A. 4 (4): 387–392. Бибкод : 1974SHPSA...4..387W . дои : 10.1016/0039-3681(74)90010-7 . ISSN 0039-3681 .