Г. Гурев - Системы мира (от древних до Ньютона)

По Копернику, все планеты движутся вокруг Солнца по концентрическим кругам, причем порядок расположения известных ему планет от Солнца таков: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн. «В этом расположении светил, — подчеркивал он, — мы находим такую гармоническую связь, какой нигде более найти нельзя». Действительно, при помощи своей системы мира Коперник с замечательной простотой объяснил «второе неравенство», т. е замысловатые, запутанные пути планет, доставившие столько труда древним астрономам. Оказалось, что различие между видимым движением так называемых нижних планет (Меркурия и Венеры) и верхних планет (Марса, Юпитера и Сатурна) вызвано тем, что нижние планеты являются внутренними планетами, а верхние — внешними, т. е. орбиты первых расположены внутри земной орбиты (ближе к Солнцу, чем Земля), а орбиты вторых — вне земной орбиты (дальше от Солнца, чем Земля). Своеобразные остановки, петли и обратные направления в движениях планет есть кажущееся явление, порожденное не нагромождением эпициклов, а обращением Земли и планет вокруг Солнца. Все эти особенности объясняются тем, что земной наблюдатель рассматривает движение планет не из центра, вокруг которого планеты движутся, т. е. не такими, какими они в действительности происходят, а с движущейся в свою очередь Земли, т. е. из разных точек пространства. Выходит, таким образом, что все «странности» в путях планет перестали бы существовать для наблюдателя, оказавшегося на Солнце, в центре планетных орбит: для него все планеты обращались бы постоянно в одном и том же направлении. Поэтому Луна, у которой не обнаружено никаких петель, остановок и т. д., должна обращаться вокруг Земли в качестве ее спутника или планеты второго порядка.

Фиг. 31. Объяснение сложного видимого движения «верхней» (внешней) планеты по Копернику. Когда Земля занимает положение T 1, а планета положение Р 1, то планета должна казаться на небосводе в точке Р 1. Планета движется медленнее Земли; когда Земля переместится из положения Т 1в Т 2, планета передвинется из точки P 1в Р 2и мы ее увидим в направлении Т 2Р 2в точке небосвода Р 2, т. е. планета передвинется между звездами справа налево, по направлению стрелки № 1. Когда Земля занимает положение Т 3, то планету мы увидим по направлению Т 2Р 3в точке небосвода Р 3, так что планета в точке небосвода Р 2как бы остановилась, а затем пошла вспять, слева направо, по стрелке № 2. Таким образом стояние и обратное движение планеты — кажущиеся явления, происходящие вследствие движения Земли по орбите.

Расстояния планет от Солнца и скорости их движения по орбите различны.

Поэтому планеты описывают свои орбиты в различные промежутки времени.

Чем дальше планета от Солнца, тем больше времени она тратит на полный оборот вокруг Солнца. От совокупности движений Земли и планет вокруг Солнца происходят кажущиеся нам весьма неравномерными и извилистыми планетные движения, хотя на самом деле движение планет довольно несложно.

Поэтому становится понятным, почему теория Птолемея до известной степени удовлетворительно представляла видимое движение планет: это движение кажется состоящим из двух круговых движений, причем первое из них — результат движения планет вокруг Солнца, а второе — результат орбитального движения Земли, с которой мы наблюдаем планеты.

Планеты Марс, Юпитер и Сатурн, находящиеся за пределами земной орбиты, кажутся нам движущимися в обратном направлении, т. е. с востока на запад, когда Земля и одна из этих планет находятся по одну сторону Солнца, так как в этом случае Земля при своем движении вокруг Солнца обгоняет эту планету (которая вообще перемещается по своей орбите медленнее Земли). Аналогичное явление мы замечаем, когда обгоняем на пассажирском поезде товарный, идущий в том же направлении, но гораздо медленней. Движение Меркурия и Венеры, находящихся в пределах земной орбиты, кажется нам обратным, когда планета находится между Землей и Солнцем, потому что она движется по орбите быстрее Земли. Словом, в виду того, что перемещение всякой планеты наблюдается нами с движущейся Земли, а не из центра ее орбиты — Солнца, то линия зрения (прямые, проведенные между Землей и планетов) либо движется по направлению с запада на восток, т. е. прямо, либо по противоположному направлению, т. е. обратно, либо же делается касательной к планетной орбите, т. е. неподвижна. [21]Движение планеты бывает прямым, когда эти линии зрения пересекаются между Землей и планетой; обратное движение происходит тогда, когда эти линии пересекаются вне планетной орбиты для внешних орбит и вне земной — для внутренних, и планета кажется остановившейся, когда эти линии параллельны.

Так же просто и наглядно, без всяких эпициклов, Коперник впервые объяснил образование «узлов» в видимом движении планет. Оказалось, что это основное «неравенство» в движении планет стоит в связи с величиной радиусов их орбит, причем каждый из узлов есть не что иное, как отражение в пути планеты орбиты Земли, с которой мы ее наблюдаем. Если, например, планета Юпитер обращается вокруг Солнца почти в 12 лет, описывает на своем пути 11 «петель», то это происходит потому, что каждая петля в пути планеты соответствует одному обороту Земли вокруг Солнца. Величина же петель зависит от отношения расстояний от планеты до Солнца и от Земли до Солнца. Чем дальше планеты отстоят от Земли, тем меньше петля, а чем ближе она к Земле, тем они больше.

Отсюда Коперник вывел, — и это одна из самых замечательных его идей, — что по величине петли можно вычислить сравнительное расстояние планеты от Солнца, принимая расстояние Земли от Солнца, т. е. радиус земной орбиты, за единицу. Ведь та часть планетной орбиты, которая с Земли кажется петлей, для наблюдателя, находящегося на Солнце, представляется дугой, частью круга, ибо все видимые явления в движениях планет обусловливаются движением планет и Земли вокруг Солнца. Если Птолемей объяснил эти петли с помощью большого или главного эпицикла, центр которого скользит по окружности деферента, то по Копернику этот эпицикл является как бы отражением земной орбиты, между тем как роль деферента в этом случае играет действительная орбита планеты. Поэтому Коперник пришел к 'заключению, что отношение радиуса деферента к радиусу эпицикла равно отношению расстояний от планеты до Солнца и от земли до Солнца.

Построив отношения радиусов эпициклов и деферентов, найденных Птолемеем, Коперник впервые получил сравнительные расстояния планет о т Солнца, выраженные в радиусах земной орбиты.