Солнечная система в центре внимания науки

Страница 2

Первый вопрос, на который Кеплер решил для себя ответить был следующий: почему существует только шесть планет, (во времена Кеплера было известно только шесть планет Солнечной системы, наблюдаемых невооружённым глазом: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн) а не двадцать или сто? Этот вопрос был связан ещё с одним решением обеспечения относительной величины расстояний между траекториями движения планет. Ответ на эти два вопроса потребовали от учёного многолетних исследований, которые привели к открытию законов движения планет.

9 июля 1595 года после долгих и безрезультатных вычислений Кеплер, решая с учениками какую – то геометрическую задачу, начертил на классной доске равносторонний треугольник с вписанной в него и описанной около него окружностями. Внезапно его озарила мысль, которая явилась, по его мнению, ключом к разгадке тайны Вселенной. Прикинув отношение между радиусами окружностей, он заметил, что оно близко к отношению радиусов круговых орбит Сатурна и Юпитера, как они были вычислены Коперником. В дальнейшем ход рассуждений был таким: Сатурн и Юпитер первые планеты (считая по направлению к Солнцу) и тетраидер первый правильный многогранник в геометрии. Правильных многогранников (у которых все грани и двугранные углы равны между собой) в природе не так уж и много, а именно пять.

1. Тетраэдер (4 треугольные грани)

2. Куб или гексаэдр (6 граней квадратов)

3. Октаэдр (8 треугольных граней)

4. Додекаэдр (12 пятиугольных граней)

5. Икосаэдр (20 треугольных граней)

Важным свойством правильных многогранников является существование для каждого из них вписанного и описанного шаров (сфер) таких, что поверхность вписанного касается центра каждой грани правильного многогранника, а поверхность описанного шара проходит через все его вершины. Центры этих шаров совпадают между собой и с центром соответствующего многогранника.

Сравнив количества правильных многогранников и количество межорбитных пространств ответ казалось, был найден, осталось только решить вопрос об относительных расстояниях между орбитами планет: в сферу, на которой расположена орбита Сатурна, вписан куб, в него вписана следующая сфера Марса, додекаэдр, сфера Земли, икосаэдр, сфера Венеры, октаэдр, сфера Меркурия, в центре всей системы Солнце.

Относительные расстояния до Солнца для шести планет Солнечной системы, полученные Коперником, Кеплером и современные усреднённые значения.

	Меркурий	Венера	Земля	Марс	Юпитер	Сатурн
По Копернику	0,379	0,719	1,000	1,520	5,219	9,173
По Кеплеру	0,419	0,762	1,000	1,440	5,261	9,163
Современные усреднённые величины	0,387	0,723	1,000	1,524	5,203	9,532

По таблице видно, что значения полученные Кеплером сильно отличаются от значений полученных Коперником, притом разница идёт в сторону ухудшения точности, и это не могло остаться незамеченным у Кеплера, но он настолько увлёкся своей гипотезой, что это обстоятельство не сильно его смущало.

До 1595 года Кеплер усиленно работал в следствие чего был написан труд, который он назвал “Prodromos disertautonem cosmographicum continens Mysterium“ «Предвестник космографических исследований, содержащий космографическую тайну». Эта книга вышла из печати в 1596 году в г. Тюбинге. Если отбросить ошибочность «рабочей гипотезы» этого труда, то в нем можно увидеть большое количество ценных мыслей и зародышей открытий которые и в настоящее время серьёзно обсуждаются теоретиками. (идея псевдокристалличности Солнечной системы)

В 1599 г. Кеплер начинает работать над книгой, которую он задумал давно. Это научное произведение о мировой гармонии, он назовет “Harmonices Mundi Libri V” «Пять книг гармонии Мира» (или «Мировая гармония»). Эта работа была напечатана в1619 г. и включала пять отдельных книг, которые назывались:

1. Правильные фигуры, производящие гармонические пропорции.

2. Конгруэнции гармонических фигур

3. Происхождение гармонических пропорций

4. Гармоническая конфигурация звёздных лучей на земле и её воздействие на погоду, и другие явления погоды.

5. Современнейшая гармония в небесных движениях и касающееся её происхождения эксцентриситетов.

В этот труд вошёл знаменитый третий закон движения небесных тел, использованный впоследствии Ньютоном для обоснования закона всемирного тяготения.

Прогрессивная идея этого закона говорила о том, что планеты движутся не по круговым, совершенным траекториям т.е. по окружностям, как считалось ранее, и как считал Галилей, а по эллипсам. К идее эллиптического движения планет вокруг Солнца Кеплер пришел в результате обработки астрономических наблюдений своего учителя Тихо Браге. Любопытно, что ни Галилей, ни Декарт не придали никакого значения открытию Кеплером законов движения планет. Итак, в центре мира, по Кеплеру, находится неподвижное Солнце, а границей мира является сфера звезд.

Открытие гласило, что при движении по эллиптической орбите радиус-вектор планеты за равные промежутки времени заметает равные площади; иными словами, по мере приближения планеты к Солнцу, ее скорость возрастает, а по мере удаления – убывает, указав причину этого явления, сравнив движение планеты с движением маятника с нитью переменной длины.

Если нить колеблющегося маятника удлинить, то тотчас же его движение замедляется, и наоборот, если нить укоротить, то движение тотчас же сделается более быстрым. Если теперь мы предположим, что планета обращается вокруг Солнца, то нам нетрудно будет объяснить уменьшение скорости планеты, ибо она описывает круг тем большего радиуса, чем она дальше от Солнца, и по этой причине ее движение замедляется. Но, напротив, когда она приближается к Солнцу, она описывает круг меньшего радиуса и благодаря этому движется быстрее

«Основной задачей для него (Кеплера) было исследование математических законов управляющих явлениями»[4]

Научный вклад Кеплера не исчерпывается только открытием его трёх законов из которых наукой используется в основном третий закон движения планет. В истории открытия чётко проявилось то новое, что он внёс в развитие естествознания и что изменило в первую очередь облик астрономии.

«В течение всей жизни работа Кеплера развивалась как осуществление идей, запечатлевшихся в нём с юности как единство цели, создавшей эту всеобщую гармонию. Но последующие поколения – иные люди с новыми целевыми установками в изменившемся мире – взяли из неё только то, что могло понадобиться им для дальнейшего развития науки. Таким образом, то, что составляло их славу, позднее нередко представлялось излишним или ложным представлением…»[5]

Электромагнитная гипотеза происхождения солнечной системы Х.Альвена – Ф.Хойла

Электромагнитная гипотеза астрофизика Х.Альвена усовершенствованная и дополненная Ф.Хойлом заключается в следующем. По предположению Альвена Солнце имело сильное электромагнитное поле и окружавшую его туманность. Эта туманность состояла из нейтральных атомов, которые под действием столкновений и излучения ионизировались, превратившись в ионы которые, попадая в ловушки мощных силовых линий Солнца, увлекались за ним. Передавая свой вращательный момент газовому облаку, Солнце постепенно его теряло.