Исторические модели Солнечной системы

Примерные размеры планет относительно друг друга. Вне Солнца расположены планеты Меркурий , Венера , Земля , Марс , Юпитер , Сатурн , Уран и Нептун . Диаметр Юпитера примерно в 11 раз больше диаметра Земли, а диаметр Солнца примерно в 10 раз больше диаметра Юпитера. Планеты не показаны на соответствующем расстоянии от Солнца.

Исторические модели Солнечной системы впервые появились в доисторические периоды и обновляются по сей день. Модели Солнечной системы на протяжении всей истории впервые были представлены в виде наскальных рисунков и рисунков, календарей и астрономических символов. Тогда книги и письменные источники стали основным источником информации, выражавшей взгляды людей того времени на Солнечную систему.

Новые модели Солнечной системы обычно строятся на основе предыдущих моделей, поэтому интеллектуалы-астрономы отслеживают ранние модели, что представляет собой длительный прогресс от попыток усовершенствовать геоцентрическую модель, в конечном итоге используя гелиоцентрическую модель Солнечной системы. Использование модели Солнечной системы началось как ресурс для обозначения определенных периодов в течение года, а также как инструмент навигации , который использовался многими лидерами прошлого.

Астрономы и великие мыслители прошлого смогли записать наблюдения и попытаться сформулировать модель, которая точно интерпретирует записи. Этот научный метод построения модели Солнечной системы позволил перейти к более точным моделям и лучше понять Солнечную систему, в которой мы находимся.

Ранняя астрономия

Наваграха

Примерно в 3-м тысячелетии до нашей эры индуистская астрология развивается , основанная на Наваграхе , девяти небесных телах и божествах, влияющих на жизнь человека на Земле: Солнце , Луна , известные тогда пять планет , а также восходящие и нисходящие узлы Луны .

Небесный диск Небры

Небесный диск Небры — бронзовое блюдо с символами, которые обычно интерпретируются как Солнце или полная луна , лунный серп и звезды (включая скопление из семи звезд, интерпретируемых как Плеяды ). Диск был приписан месту на территории современной Германии недалеко от Небры . Саксония-Анхальт датировали , и первоначально археологи ее ок. 1600 г. до н. э. , на основании сведений, предоставленных нашедшими его грабителями. Первоначально исследователи предположили, что диск является артефактом культуры Унетице датируется и более поздним железным веком . бронзового века, хотя предполагалось, что диск

Небесный свод

Древние евреи, как и все древние народы Ближнего Востока, верили, что небо представляет собой сплошной купол, Солнце , Луна , планеты и звезды . в который встроены В библейской космологии небосвод созданный — это огромный твердый купол, Богом во время сотворения мира , чтобы разделить первичное море на верхнюю и нижнюю части, чтобы могла появиться суша.

Вавилонская интерпретация

Вавилоняне думали, что Вселенная вращается вокруг Неба и Земли. Они использовали методологические наблюдения за закономерностями движения планет и звезд, чтобы предсказать будущие возможности, такие как затмения . Вавилоняне смогли использовать периодические появления Луны для создания источника времени — календаря. Это было разработано, поскольку появление полной луны было видно каждый месяц. 12 месяцев возникли путем разделения эклиптики на 12 равных сегментов по 30 градусов и получили названия зодиакальных созвездий, которые позже использовались греками.

Китайские теории

У китайцев было множество теорий строения Вселенной. Первая теория — это теория Гаитиана (небесной крышки), упомянутая в старом математическом тексте под названием «Чжоу Бэй Суань Цзин» в 100 г. до н.э., согласно которой Земля находится внутри неба, а небо действует как купол или крышка. Вторая теория - это теория Ханта (Небесной сферы) 100 г. до н.э. Эта теория утверждает, что Земля плавает на воде, содержащейся на Небесах, и эта теория считалась теорией по умолчанию до 200 года нашей эры. Теория Сюанье (вездесущая тьма) пытается упростить структуру, подразумевая, что Солнце, Луна и звезды — это всего лишь очень плотный пар, который свободно плавает в космосе без периодического движения.

Греческая астрономия

Начиная с 600 г. до н.э., греческие мыслители заметили периодический характер Солнечной системы (тогда считавшейся «вся Вселенной »), но, как и их современники, они были озадачены прямым и ретроградным движением планет, «звезд-странников», долгое время считались небесными божествами . В этот период было объявлено множество теорий, в основном чисто умозрительных, но постепенно подкрепляемых геометрией .

Фалес Милетский якобы предсказал солнечное затмение 586 г. до н. э . Около 475 г. до н.э. Парменид утверждал, что Вселенная имеет сферическую форму, а лунный свет является отражением солнечного света. Вскоре после этого, около 450 г. до н.э., Анаксагор предположил, что Луна каменистая , поэтому непрозрачная и находится ближе к Земле, чем Солнце, что дало правильное объяснение затмений. По его мнению, кометы образуются в результате столкновений планет и что движение планет контролируется « нусом» (разумом).

Анаксимандровая космология

Карта вселенной Анаксимандра

Анаксимандр , около 560 г. до н. э., был первым, кто придумал механическую модель мира. В его модели Земля неподвижно плавает в центре бесконечности, ничем не поддерживаемая. Его любопытная форма — цилиндр. высотой в одну треть его диаметра. Плоская вершина образует обитаемый мир, окруженный круглой океанической массой.

В начале, после разделения горячего и холодного, появился огненный шар, окруживший Землю, как кора дерева. Этот шар распался и образовал остальную Вселенную. Оно напоминало систему полых концентрических колес, наполненных огнем, с отверстиями на ободах, как у флейты. Следовательно, Солнце было огнем, который можно было увидеть через отверстие такого же размера, как Земля на самом дальнем колесе, и затмение соответствовало закрытию этого отверстия. Диаметр солнечного колеса был в двадцать семь раз больше земного (или в двадцать восемь, в зависимости от источников). и лунное колесо, огонь которого был менее интенсивным, восемнадцать (или девятнадцать) раз. Его отверстие могло менять форму, что объясняет лунные фазы . Звезды и планеты, расположенные ближе, следовал той же модели.

Анаксимандр был первым астрономом, который рассматривал Солнце как огромный объект и, следовательно, осознал, насколько далеко оно может находиться от Земли, и первым представил систему, в которой небесные тела вращались на разных расстояниях.

Пифагорейская астрономическая система

Филолай считал, что существует «Противоземля» ( Антихтон ), вращающаяся вокруг «Центрального огня» (не помеченного), который не был виден с Земли. Верхняя иллюстрация изображает Землю ночью, а нижняя — днем.

Около 400 г. до н. э. ученики Пифагора полагали, что движение планет вызвано невидимым «огнем» в центре Вселенной (а не Солнца), который питает их, а Солнце и Земля вращаются вокруг этого Центрального Огня на разных расстояниях. . Обитаемая сторона Земли всегда расположена напротив Центрального Огня, что делает его невидимым для людей. Итак, Земля вращается вокруг себя синхронно с суточной орбитой вокруг этого Центрального Огня, тогда как Солнце ежегодно вращает ее по более высокой орбите. Таким образом, обитаемая сторона Земли обращена к Солнцу раз в 24 часа. Они также утверждали, что Луна и планеты вращаются вокруг Земли. Эту модель обычно приписывают Филолаю .

Эта модель является первой, которая изображает движущуюся Землю, одновременно вращающуюся и вращающуюся вокруг внешней точки (но не вокруг Солнца), таким образом, не являясь геоцентрической, вопреки общепринятому мнению .

Из-за философских опасений по поводу числа 10 (« совершенного числа » для пифагорейцев) они также добавили десятое «скрытое тело» или Противоземлю ( Антихтон ), всегда находившееся на противоположной стороне невидимого Центрального Огня и, следовательно, тоже невидимое. с Земли.

Это геоцентрическая модель Солнечной системы с Землей в центре.

Платонический геоцентризм

Около 360 г. до н.э., когда Платон написал в своем «Тимее» свою идею объяснения движений. Он утверждал, что круги и сферы являются предпочтительной формой Вселенной и что Земля находится в центре, а звезды образуют внешнюю оболочку, за ней следуют планеты, Солнце и Луна. Это так называемая геоцентрическая модель .

Платона космогонии В демиург отдал первенство движению одинаковости и оставил его неделимым; но он разделил движение Различия на шесть частей, чтобы получилось семь неравных кругов. Он предписал этим кругам двигаться в противоположных направлениях: три из них с одинаковой скоростью, остальные с неравными скоростями, но всегда пропорционально. Эти круги представляют собой орбиты небесных тел: три, движущиеся с одинаковой скоростью, — Солнце, Венера и Меркурий, а четыре, движущиеся с неравными скоростями, — Луна, Марс, Юпитер и Сатурн. Сложная картина этих движений обязательно повторится снова после периода, называемого «полным» или «идеальным» годом .

Итак, Платон расположил эти небесные сферы в следующем порядке (от центра): Луна, Солнце, Венера, Меркурий, Марс, Юпитер, Сатурн и неподвижные звезды , причем неподвижные звезды расположены на небесной сфере . Однако этого было недостаточно для объяснения наблюдаемого движения планет.

Концентрические сферы

Анимация, изображающая модель ретроградного движения планет Евдокса. Две самые внутренние гомоцентрические сферы его модели представлены здесь в виде колец, каждая из которых вращается с одинаковым периодом, но в противоположных направлениях, перемещая планету по восьмерке, или гиппопеду.

Евдокс Книдский , ученик Платона, примерно в 380 г. до н.э. представил метод описания движения планет, названный методом истощения . Евдокс рассуждал, что, поскольку расстояния до звезд, Луны, Солнца и всех известных планет, по-видимому, не меняются, они зафиксированы в сфере, в которой тела движутся по сфере, но с постоянным радиусом, а Земля находится в центр сферы. Чтобы объяснить сложность движения планет, Евдокс считал, что они движутся так, как если бы они были прикреплены к ряду концентрических невидимых сфер , каждая из которых вращалась вокруг своей собственной оси и с разной скоростью.

Модель Евдокса имела двадцать семь гомоцентрических сфер, каждая из которых объясняла тип наблюдаемого движения каждого небесного объекта. Евдокс выделяет для неподвижных звезд одну сферу, которая должна объяснять их ежедневное движение. Он приписывает Солнцу и Луне три сферы, причем первая сфера движется так же, как сфера неподвижных звезд. Вторая сфера объясняет движение Солнца и Луны по плоскости эклиптики. Третья сфера должна была двигаться по «широтно-наклонному» кругу и объяснять широтное движение Солнца и Луны в космосе. Четыре сферы были отведены Меркурию, Венере, Марсу, Юпитеру и Сатурну, единственным известным в то время планетам. Первая и вторая сферы планет двигались точно так же, как первые две сферы Солнца и Луны. Согласно Симплициусу , третья и четвертая сферы планет должны были двигаться таким образом, что образовывалась кривая, известная как гиппопед . Гиппопед был способом попытаться объяснить ретроградное движение планет.

Евдокс подчеркивал, что это чисто математическая конструкция модели в том смысле, что сфер каждого небесного тела не существует, она лишь показывает возможные положения тел.

Около 350 г. до н.э. Аристотель в своем главном космологическом трактате « Де Каэло» («О небесах») модифицировал модель Евдокса, предположив, что сферы материальны и кристалличны. Ему удалось сформулировать сферы большинства планет, однако сферы Юпитера и Сатурна пересекались. Аристотель решил эту сложность, введя между ними развернутую сферу, увеличив количество необходимых сфер намного больше, чем у Евдокса. Историки не уверены в том, сколько сфер, по мнению Аристотеля, было в космосе, а теории варьируются от 43 до 55.

Аристотель также пытался определить, движется ли Земля, и пришел к выводу, что все небесные тела падают на Землю по естественной тенденции, и, поскольку Земля является центром этой тенденции, она неподвижна.

Зарождающийся гелиоцентризм

К 330 году до нашей эры Гераклид Понтийский сказал, что вращение Земли вокруг своей оси с запада на восток каждые 24 часа объясняет кажущееся ежедневное движение небесной сферы . Симплиций говорит, что Гераклид предположил, что неравномерное движение планет можно объяснить, если Земля движется, а Солнце остается неподвижным. но эти утверждения оспариваются.

Расчеты Аристарха относительно относительных размеров Солнца, Земли и Луны в III веке до нашей эры на основе греческой копии X века нашей эры.

Около 280 г. до н.э. Аристарх Самосский предлагает первое определенное обсуждение возможности гелиоцентрического космоса . и использует размер тени Земли на Луне , чтобы оценить радиус орбиты Луны в 60 радиусов Земли, а ее физический радиус - в одну треть радиуса Земли. Он сделал неточную попытку измерить расстояние до Солнца, но достаточную, чтобы утверждать, что Солнце больше Земли и дальше Луны. Таким образом, меньшее тело, Земля, должно вращаться вокруг большего, Солнца, а не наоборот.

Следуя гелиоцентрическим идеям Аристарка (но не поддерживая их явно), около 250 г. до н. э. Архимед в своей работе «Счетчик песков» вычисляет диаметр Вселенной с центром вокруг Солнца примерно в 10 ¹⁴ стадий (в современных единицах около 2 световых лет , 18,93 × 10 ¹²  км , 11,76 × 10 ¹²  мы ).

По словам самого Архимеда:

Его [Аристарха] гипотезы заключаются в том, что неподвижные звезды и Солнце остаются неподвижными, что Земля вращается вокруг Солнца по окружности, Солнце лежит в середине орбиты и что сфера неподвижных звезд, расположенная примерно того же центра, что и Солнце, настолько велик, что круг, по которому, как он предполагает, вращается Земля, имеет такую ​​пропорцию к расстоянию неподвижных звезд, как центр сферы относится к ее поверхности.

Однако взгляды Аристарха не получили широкого распространения, и геоцентрическая идея сохранится на века.

Дальнейшие разработки

Эпициклы планет на орбитах вокруг Земли (Земля в центре). Линия пути — это совокупное движение орбиты планеты (относительной) вокруг Земли и внутри самой орбиты (эпицикла).

Около 210 г. до н.э. Аполлоний Пергский показывает эквивалентность двух описаний кажущегося ретроградного движения планет (при условии геоцентрической модели): одно с использованием эксцентриков, а другое - деферентных и эпициклов . Последнее станет ключевой особенностью будущих моделей. Эпицикл описывается как маленькая орбита внутри большей, называемой деферентной : когда планета вращается вокруг Земли, она также вращается вокруг исходной орбиты, поэтому ее траектория напоминает эпитрохоиду , как показано на иллюстрации слева. Это могло бы объяснить, как планета движется, если смотреть с Земли.

В следующем столетии меры размеров и расстояний Земли и Луны совершенствуются. Около 200 г. до н.э. Эратосфен определяет, что радиус Земли составляет примерно 6400 км. Около 150 г. до н. э. Гиппарх использовал параллакс , чтобы определить, что расстояние до Луны составляет примерно 380 000 км.

Работы Гиппарха о системе Земля-Луна были настолько точными, что он мог предсказывать солнечные и лунные затмения на следующие шесть столетий. Также он обнаруживает прецессию равноденствий насчитывающий и составляет звездный каталог, около 850 записей.

Основные элементы астрономии Птолемея, показывающие планету на эпицикле (меньший пунктирный круг), деференте (большой пунктирный круг), эксцентрике (×) и экванте ( •).

В период с 127 по 141 год нашей эры Птолемей пришел к выводу, что Земля имеет сферическую форму, основываясь на том факте, что не все записывают солнечное затмение одновременно и что наблюдатели с севера не могут видеть южные звезды. Птолемей попытался решить дилемму движения планет, в которой наблюдения не согласовывались с идеальными круговыми орбитами тел. Птолемей принял эпициклы Аполлония в качестве решения. Птолемей подчеркивал, что движение эпицикла неприменимо к Солнцу. Его главным вкладом в модель были равномерные точки. Он также перестроил небесные сферы в другом порядке, чем Платон (от Земли наружу): Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн и неподвижные звезды, следуя давней астрологической традиции и уменьшающимся орбитальным периодам.

Работа Птолемея «Альмагест» закрепила геоцентрическую модель на Западе и оставалась самым авторитетным текстом по астрономии более 1500 лет. Его методы были достаточно точными, чтобы их можно было практически не оспаривать.

Средневековая астрономия

Астрономическая модель Капелласа

Представление Навотом геогелиоцентрической астрономической модели Марсиана Капеллы (1573 г.)

Около 420 года нашей эры Марсианус Капелла описывает модифицированную геоцентрическую модель, в которой Земля покоится в центре Вселенной и вращается вокруг Луны, Солнца, трех планет и звезд, а Меркурий и Венера вращаются вокруг Солнца. Его модель не получила широкого признания, несмотря на его авторитет; он был одним из первых разработчиков системы семи свободных искусств , тривиума ( грамматики , логики и риторики ) и квадривиума ( арифметики , геометрии , музыки , астрономии ), которые структурировали раннесредневековое образование. Тем не менее, его единственный энциклопедический труд De nuptiis Philologiae et Mercurii («О браке филологии и Меркурия»), также называемый De septem disciplinis («О семи дисциплинах»), читался, преподавался и комментировался на протяжении всего раннего средневековья. и сформировал европейское образование в период раннего средневековья и Каролингского Возрождения .

Эта модель предполагает некоторые знания о транзитах Меркурия и Венеры перед Солнцем. и то, что они также периодически проходят за ним, что нельзя объяснить моделью Птолемея. Но неясно, как к тому времени можно было достичь этого знания из-за того, что эти транзиты было трудно увидеть невооруженным глазом; действительно, нет никаких свидетельств того, что какая-либо древняя культура знала о транзитах.

Альтернативно, если смотреть с Земли, Меркурий никогда не отклоняется от Солнца ни на восток, ни на запад, более чем на 28°. и Венера не более 47°, оба факта известны с древности и не могут быть объяснены Птолемеем. Таким образом, можно сделать вывод, что они вращаются вокруг Солнца и, следовательно, должны быть такие транзиты.

Исламская астрономия

Период золотого века ислама в Багдаде , основанный на работах Птолемея, сопровождался более точными измерениями и последующими интерпретациями. В 1021 году нашей эры Ибн Аль Хайсам Птолемея адаптировал геоцентрическую модель к своей специальности в области оптики в своей книге «Аль-шукук 'ата Батламюс », что переводится как «Сомнения в отношении Птолемея». Ибн аль-Хайсам утверждал, что эпициклы, представленные Птолемеем, представляют собой наклонные плоскости, а не плоское движение, что разрешило дальнейшие противоречивые споры. Однако Ибн Аль Хайсам согласился с тем, что Земля находится в центре Солнечной системы в фиксированном положении.

Насир ад-Дин в 13 веке смог объединить два возможных метода обращения планеты по орбите и в результате получил аспект вращения планет внутри их орбит. Коперник пришел к такому же выводу в XVI веке. Ибн аль-Шатир в XIV веке, пытаясь разрешить противоречивую теорию Луны Птолемея, применил к Луне модель двойного эпицикла, которая уменьшила предсказанное смещение Луны от Земли. Коперник также пришел к такому же выводу в 16 веке.

Китайская астрономия

В 1051 году Шэнь Куа , китайский учёный в области прикладной математики , отверг круговое движение планет. Он заменил его другим движением, обозначаемым термином «ивовый лист». Это когда планета имеет круговую орбиту, но затем она сталкивается с другой небольшой круговой орбитой внутри или за пределами исходной орбиты, а затем возвращается на свою исходную орбиту, что показано на рисунке справа.

Ренессанс

Гелиоцентрическая модель Коперника.

Смотрите также: Коперниканская революция и коперниканский гелиоцентризм

Гелиоцентрическая модель из книги Николая Коперника « вращении небесных сфер » . О

В XVI веке Николай Коперник , размышляя над интерпретациями Солнечной системы Птолемеем и Аристотелем, считал, что все орбиты планет и Луны должны представлять собой идеальное равномерное круговое движение, несмотря на наблюдения, показывающие сложное ретроградное движение. Коперник представил новую модель, которая соответствовала наблюдениям и допускала идеальное круговое движение. Это известно как гелиоцентрическая модель , в которой Солнце расположено в центре Вселенной (следовательно, Солнечной системы), а Земля, как и все другие планеты, вращается вокруг нее. Гелиоцентрическая модель также решила проблему различной яркости планет. Коперник также поддержал теорию сферической Земли, утверждая, что природа предпочитает сферические пределы, которые наблюдаются на Луне, Солнце, а также на орбитах планет. Кроме того, Коперник считал, что Вселенная имеет сферический предел. Коперник внес дальнейший вклад в практическую астрономию, создав передовые методы наблюдений. измерения и предоставление инструкций.

Гелиоцентрическая модель подразумевает, что Земля также является планетой, третьей от Солнца после Меркурия и Венеры и перед Марсом, Юпитером и Сатурном. А также косвенно, что планеты - это «миры», как Земля, а не «звезды». Но Луна все еще вращается вокруг Земли.

Система Тихон

Система Тихона показана в цвете: объекты, вращающиеся вокруг Земли, показаны на синих орбитах, а объекты, вращающиеся вокруг Солнца, показаны на оранжевых орбитах. Вокруг всего находится сфера звезд , которая вращается.

Гелиоцентрическая модель была принята не сразу. Консерватизм, а также многочисленные наблюдательные, философские и религиозные проблемы препятствовали этому более века.

В 1588 году Тихо Браге публикует свою собственную систему Тихона , представляющую собой смесь классической геоцентрической модели Птолемея и гелиоцентрической модели Коперника, в которой Солнце и Луна вращаются вокруг Земли, в центре Вселенной, а все остальные планеты вращаются вокруг Земли. Солнце. Это была попытка примирить его религиозные убеждения с гелиоцентризмом. Это была так называемая геогелиоцентрическая модель, и она была принята некоторыми астрономами во время споров между геоцентризмом и гелиоцентризмом .

Модель Кеплера

Визуальное представление Земли, вращающейся вокруг Солнца по эллиптической орбите.

В 1609 году Иоганн Кеплер , сторонник гелиоцентрической модели, используя точные измерения своего покровителя Тихо Браге, заметил несостоятельность гелиоцентрической модели, в которой Солнце находится точно в центре. Вместо этого Кеплер разработал более точную и последовательную модель, в которой Солнце расположено не в центре, а в одном из двух фокусов эллиптической орбиты .

Кеплер вывел три закона движения планет, которые изменили модель Солнечной системы и орбитальные пути планет. Эти три закона движения планет таковы:

1. Все планеты вращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам (изображение слева), а не по идеально круговым орбитам.
2. Радиус-вектор, соединяющий планету и Солнце, имеет равную площадь в равные периоды.
3. Квадрат периода планеты (один оборот вокруг Солнца) пропорционален кубу среднего расстояния от Солнца.

В современных обозначениях

${\frac {a^{3}}{T^{2}}}={\frac {GM}{4\pi ^{2}}}$

где a — радиус орбиты, T — период, G — гравитационная постоянная и M — масса Солнца . Третий закон объясняет периоды, происходящие в течение года, которые связывают расстояние между Землей и Солнцем.

Помимо беспрецедентной точности, кеплеровская модель также позволяет масштабировать Солнечную систему. Если бы было принято надежное измерение между планетарными телами, можно было бы вычислить весь размер системы. К этому времени Солнечную систему начали воспринимать как нечто меньшее, чем остальная Вселенная. (Тем не менее, до 1596 года сам Кеплер все еще верил в сферу неподвижных звезд , как это было проиллюстрировано в его книге Mysterium Cosmopgraphicum .)

Открытия Галилея

С помощью телескопа, позволяющего рассмотреть небо поближе, Галилео Галилей доказал большую часть гелиоцентрической модели Солнечной системы. Галилей наблюдал фазы появления Венеры с помощью телескопа и смог подтвердить первый закон движения планет Кеплера и гелиоцентрическую модель Коперника, сторонником которой был Галилей. Галилей утверждал, что Солнечная система состоит не только из Солнца, Луны и планет, но и из комет. Наблюдая за движениями вокруг Юпитера, Галилей первоначально думал, что это действия звезд. Однако после недели наблюдений он заметил изменения в характере движения, из-за чего пришел к выводу, что это спутники, четыре спутника .

Вскоре после этого сам Кеплер доказал, что спутники Юпитера движутся вокруг планеты так же, как планеты вращаются вокруг Солнца, что сделало законы Кеплера универсальными.

Просвещение викторианской эпохи

Интерпретация Ньютона

После всех этих теорий люди до сих пор не знали, что заставляет планеты вращаться вокруг Солнца и почему Луна следует за Землей. До 17 века, когда Исаак Ньютон представил Закон всемирного тяготения . Он утверждал, что между любыми двумя массами существует сила притяжения, пропорциональная обратной величине квадрата расстояния.

$F=G{\frac {m_{1}m_{2}}{r^{2}}}$

где m ₁ — масса Солнца и m ₂ — масса планеты, G — гравитационная постоянная и r — расстояние между ними. Эта теория позволила рассчитать силу, действующую на каждую планету со стороны Солнца, что, следовательно, объяснило эллиптическое движение планет.

Термин « Солнечная система » вошел в английский язык в 1704 году, когда Джон Локк использовал его для обозначения Солнца, планет и комет в целом. К тому времени было несомненно установлено, что планеты — это другие миры, а звезды — это другие далекие солнца, так что вся Солнечная система на самом деле является лишь небольшой частью чрезвычайно большой Вселенной и определенно чем-то отдельным.

Производные измерения

В 1672 году Жан Рише и Джованни Доменико Кассини измерили астрономическую единицу (а.е.), среднее расстояние Земля-Солнце, примерно в 138 370 000 км. (позже уточнено другими до текущего значения 149 597 870 км). Это впервые позволило точно оценить размер известной тогда Солнечной системы (то есть до Сатурна) в соответствии с масштабом, полученным на основе третьего закона Кеплера.

В 1798 году Генри Кавендиш точно измерил гравитационную постоянную в лаборатории , что позволило определить массу Земли с помощью закона всемирного тяготения Ньютона и, следовательно, массы всех тел в Солнечной системе.

Новые члены Солнечной системы

Телескопические наблюдения обнаружили новые луны вокруг Юпитера и Сатурна , а также впечатляющую систему колец вокруг последнего.

В 1705 году Эдмон Галлей утверждал, что комета 1682 года является периодической с сильно вытянутой эллиптической орбитой вокруг Солнца, и предсказывал ее возвращение в 1757 году. Иоганн Палич наблюдал в 1758 году возвращение кометы, которого ожидал Галлей. Вмешательство орбиты Юпитера замедлило возвращение на 618 дней. Парижский астроном Ла Кайль предлагает назвать ее «Кометой Галлея». Кометы стали популярной целью астрономов и были признаны членами Солнечной системы.

В 1766 году Иоганн Тициус нашел числовую прогрессию планетарных расстояний, опубликованную в 1772 году Иоганном Боде , так называемое правило Тициуса-Боде .

Когда в 1781 году Уильям Гершель открыл новую планету Уран , Было обнаружено, что он находится на расстоянии от Сатурна, которое примерно соответствует предсказанному правилом Тициуса-Боде.

Это правило выявило разрыв между Марсом и Юпитером , в котором не было ни одной известной планеты. В 1801 году Джузеппе Пиацци открыл Цереру , тело, заполнившее пробел и считавшееся новой планетой. а в 1802 году Генрих Вильгельм Ольберс открыл Палладу примерно на том же расстоянии от Солнца, что и Церера. Он предположил, что эти два объекта были остатками разрушенной планеты . и предсказал, что будет найдено еще больше таких частей.Из-за их звездного внешнего вида Уильям Гершель предложил Цереру и Палладу, а также подобные объекты, если они будут обнаружены, поместить в отдельную категорию, названную астероидами , хотя в течение нескольких десятилетий они все еще считались планетами. В 1804 году Карл Людвиг Гардинг открыл астероид Юнона . а в 1807 году Ольберс открыл астероид Веста . В 1845 году Карл Людвиг Хенке обнаружил пятое тело между Марсом и Юпитером, Астрею . а в 1849 году Аннибале де Гаспарис открывает астероид Гигея , четвертый по величине астероид в Солнечной системе как по объему, так и по массе. Поскольку новые объекты такого типа обнаруживались там с возрастающей скоростью, причислять их к планетам становилось все более затруднительным. В конце концов, они были исключены из списка планет (как впервые предложил Александр фон Гумбольдт в начале 1850-х годов), и монеты Гершеля «астероиды» постепенно вошли в обиход. С тех пор область, которую они занимают между Марсом и Юпитером, известна как пояс астероидов .

Алексис Бувар обнаружил нарушения на орбите Урана в 1821 году. Позже, между 1845 и 1846 годами, Джон Адамс и Урбен Леверье по отдельности предсказали существование и местоположение новой планеты по неровностям орбиты Урана. Эта новая планета была наконец найдена Иоганном Галле и в конечном итоге названа Нептуном , в соответствии с предсказанным положением, данным ему Леверье. Этот факт ознаменовал кульминацию применения ньютоновской механики в астрономии, но орбита Нептуна не соответствует правилу Тициуса-Боде, поэтому с тех пор оно было признано устаревшим.

В конце концов, новые луны были открыты и вокруг Урана, начиная с 1787 года Гершелем. вокруг Нептуна, начиная с 1846 года, Уильям Ласселл. и вокруг Марса в 1877 году Асафа Холла .

Дополнения 20 века

В 1919 году Артур Стэнли Эддингтон использовал солнечное затмение для успешной проверки Альберта Эйнштейна общей теории относительности . что, в свою очередь, объясняет наблюдаемые неравномерности орбитального движения Меркурия, и опровергает существование гипотетической внутренней планеты Вулкан .

Общая теория относительности заменяет небесную механику Ньютона. Вместо сил притяжения гравитация рассматривается как изгиб ткани континуума пространства-времени, создаваемый массами тел.

Клайд Томбо открыл Плутон в 1930 году. На протяжении десятилетий она считалась девятой планетой Солнечной системы. В 1978 году Джеймс Кристи открывает Харон , большой спутник Плутона.

В 1950 году Ян Оорт предположил наличие кометного резервуара на внешних границах Солнечной системы — облака Оорта . а в 1951 году Джерард Койпер утверждал, что кольцевой резервуар комет на расстоянии от 40 до 100 астрономических единиц от Солнца сформировался на ранних этапах эволюции Солнечной системы, но он не думал, что такой пояс все еще существует сегодня. Спустя десятилетия этот регион был назван в его честь — пояс Койпера .

Новые популяции астероидов были обнаружены как трояны с 1906 года Максом Вольфом . и «Кентавры с 1977 года », Чарльз Коваль , среди многих других .

С 1957 года технологии позволили напрямую исследовать тела Солнечной системы в космосе. На сегодняшний день все их известные основные тела хотя бы один раз были посещены роботами космическими кораблями- , предоставившими научные данные из первых рук и изображения крупным планом. В некоторых случаях роботизированные зонды и вездеходы приземлялись на спутниках, планетах, астероидах и кометах. И даже некоторые образцы были возвращены.

Текущая модель

См. Также: Очертание Солнечной системы.

Обзор внутренней Солнечной системы до системы Юпитера .

График объектов вокруг пояса Койпера и других популяций астероидов: J, S, U и N обозначают Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Предполагаемое расстояние облака Оорта по сравнению с остальной частью Солнечной системы.

Солнце внутри — одинокая звезда главной последовательности G-типа галактики Млечный Путь , окруженная восемью основными планетами, вращающимися вокруг звезды под действием гравитации, большинство из которых имеет группу спутников или лун , вращающихся вокруг них. У самых больших планет также есть кольца , состоящие из множества крошечных твердых тел и пыли.

Планеты расположены в порядке удаления от Солнца: Меркурий , Венера , Земля , Марс , Юпитер , Сатурн , Уран и Нептун .

Выделяют три основных пояса малых тел:

• Пояс астероидов , между Марсом и Юпитером.
• за Пояс Койпера Нептуном, за которым следует рассеянный диск .
• Облако Оорта в границах Солнечной системы.

Самые большие из этих малых тел считаются карликовыми планетами : Церера в поясе астероидов и Плутон , Эрида , Хаумеа , Макемаке , ) , Гонгонг Квавар , Седна и Оркус (вместе с другими кандидатами в поясе Койпера.

См. также

• Открытие и исследование Солнечной системы
• Хронология астрономии Солнечной системы
• Хронология исследования Солнечной системы
• История астрономии
• Хронология астрономии
• Неподвижные звезды
• Динамика небесных сфер

Внешние ссылки

• Точная веб-карта Солнечной системы, масштабированная до Луны, размером 1 пиксель.