地心说与日心说,太阳系的地心说模型和日心说模型间有什么区别?

太阳系实际看起来是什么样子的呢地心说日心说?如果我们使用某种方法飞到太阳和太阳系其他行星所在的平面以上,我们看到的太阳系的中心是什么样的呢?这个问题导致了一场地心说和日心说之间的争论,天文学家用了很长一段时间才使这个问题得以解决。

地心说与日心说,太阳系的地心说模型和日心说模型间有什么区别?

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古人发现,星空背景上有一些特定的亮点在其间运动。是谁首先准确地观测到了裸眼行星(可以不借助望远镜裸眼观察到的行星)已经无法考证,但我们确实知道在全世界范围内都有人观察到它们的存在。

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例如,古希腊人认为行星包括水星、金星、火星、土星,还有月球和太阳。地球是所有行星的中心(地心说),行星围绕地球旋转。这种想法在文化上起到了重要的作用,一个例证是星期几以七位女神的名字命名,而七名女神代表这七个运动的亮点(行星)。

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但并不是每一个希腊人都相信地球是太阳系的中心。据美国国家航空和宇宙航行局称,萨默斯的阿里斯塔克斯是已知第一位提出太阳是宇宙中心的人。他在公元前三世纪就提出了这个想法,虽然这种说法沉寂了几个世纪,从未真正流行。

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地心说与日心说,太阳系的地心说模型和日心说模型间有什么区别?

图解:地心说的模型最早由一位葡萄牙的制图师巴尔托洛梅乌·维利乌在1568年提出。提供:美国国家航空和宇宙航行局/巴黎国立图书馆

根据莱斯大学伽利略计划的研究,由于欧洲学者依赖希腊的资料进行教育,几个世纪以来大多数人都遵循亚里士多德和托勒密的教义。但有一些事情无法解释清楚。比如火星的运动方向有时向后,但之后又转而继续向前。托勒密和其他学者用一种叫本轮的体系来解释这个现象,大意是行星在更大的轨道上沿小圈运动。

到十五十六世纪,欧洲的天文学家面临了更多的问题。日食表变得不准确了,船员在航行远离大陆时需要记录他们的所在位置(产生了一种部分基于精确的计时器的新的测量精度的手段);从公元前44年开始使用的尤里乌斯·凯撒的历法在描述昼夜平分点(春分、秋分)时不再准确,这就为官方确认一些像复活节之类宗教节日日期制造了困难(日期问题通过重置日历和制定更加科学严密的闰年规定得以解决)。

早在15世纪两名天文学家(乔治·波伊巴赫,约翰内斯·雷格蒙塔努斯)已经发现希腊学说中的科学错误,直到尼古拉·哥白尼接受了这种想法并将其应用于天文学。哥白尼的观察彻底改变了我们对于宇宙的认知。

图解:火星的反向运动。图片提供:美国国家航空和宇宙航行局

哥白尼的《天体运行论》(论天体的旋转)发表于1543年,书中描述的日心说宇宙同我们现在的认知基本相同。根据大英百科全书,哥白尼的理论认为行星轨道的标绘应该基于“定点”太阳,地球是一颗行星并基于转轴旋转,当转轴方向相对其他行星发生改变时,导致北极星改变(这种现象被称为岁差)。

其他天文学家也开始发现,将太阳置于太阳系的中心位置可以简化其他行星的运行轨道。还可以帮助解释火星运行的诡异现象,火星向后运动的原因是地球的轨道要小于火星的。当地球经过火星的运行轨道,火星看起来就在向后运动,当地球离开火星轨道,火星继续向前运动。

其他一些支持日心说理论的证据也开始出现。

约翰尼斯·开普勒关于行星运动的规则(基于他和第谷·布拉赫的共同工作)是基于日心说的模型。在艾萨克·牛顿的定律,科学家描述行星的运动:一种称为引力的作用力,与物体之间距离平方成反比(威斯康星大学麦迪逊分校)。

图解:艺术家对开普勒太空望远镜的设想。提供:美国国家航空和宇宙航行局/加州理工学院喷气推进实验室

牛顿的引力理论之后被阿尔伯特·爱因斯坦提出的理论取代,在20世纪早期,爱因斯坦提出引力是由大质量的物体引起的时空弯曲。就是说,日心说计算指导的宇宙飞船轨道和模型是描述太阳、行星和其他物体运动的最佳方法。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. 南北角- universetoday

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