Спомням си момент от ученическите си години, когато майка ми дойде при мен и обърна училищния ми глобус на 360 градуса. Тогава тя ме попита: „Знаеш ли, сине, колко часа отнема редът Глобусътоколо оста си„Помислих си, а тя продължи: „Отворете учебника по география и разберете. „Последвах съвета й и открих нещо, за което не знаех преди. Така че...
Колко време отнема един оборот на Земята около себе си?
Нашата планета прави пълен оборот около оста си точно за 24 часа. И така денят минава. Те се наричат "слънчево"дни.
Самата планета се върти от запад на изток... И когато се гледа от северния полюс на еклиптиката (или от Полярната звезда), се случва въртене обратно на часовниковата стрелка.
Благодарение на това въртене е така смяна на дни и нощи... В крайна сметка едната половина е осветена от слънчевите лъчи, докато другата остава на сянка.
Освен това въртенето на планетата се улеснява от отклонението на подвижните течения (например реки или ветрове) в северното полукълбо - вдясно, а в южното - наляво.
История на идеите за денонощното въртене на Земята
V различни временахората по свой начин се опитаха да обяснят смяната на деня. Хипотезите често се сменят една друга, всеки древен народ е имал своя собствена теория:
- най-ранното обяснение на ежедневната промяна на небесния свод е дадено от по времето на Питагор. Смятало се, че Земята в системата на света на Филолай прави определени движения.... Но те не бяха ротационни, а прогресивен... И тези движения преминаха през така наречения „Централен огън“;
- първият от древните астрономи, който твърди, че нашата планета е такава върти се, става индийски учен Ариабхата(живял в края на пети век - началото на шести);
- тогава, през втората половина на 19 век, в Европа имаше по-подробни дискусии за възможностите на земните движения.Най-широко писано за това са парижки учени като Жан Буридан, Николай Ореми Алберт от Саксония;
- през 1543 г. известният Николай Коперниквече писа моята работа"За въртенето на небесните сфери" което беше подкрепено от много астрономи от онова време;
- и по-късно Галилео Галилейформулира основен принцип на относителността... Той твърдеше това движението на Земята (или друг обект) по никакъв начин не влияе на протичащите вътрешни и външни процеси.
Това бяха основните етапи в развитието на хипотезата за въртенето на нашата планета. Именно разбирането на проблемите, свързани с тази тема, допринесе за откриването на много закони на механикатаи раждането нова космология.
Защо има смяна на деня и нощта? Вие, разбира се, сте виждали изгреви и залези повече от веднъж. Защо мислиш, че се случват? Слънцето не спира да грее? Един прост опит ще ви помогне да разберете това. Ако насочите светещо фенерче отстрани към обикновен училищен глобус в тъмна стая, тогава едната половина ще бъде осветена, а другата ще бъде на сянка. По същия начин лъчите на Слънцето осветяват нашата планета във вечния мрак на космоса.
Въображаемата ос на Земята минава по права линия от Северния до Южния полюс. Земята се върти около него от запад на изток и поставя Слънцето от едната или от другата страна. От осветената страна - ден, от противоположната страна в същото време - нощ. около оста си определя смяната на деня и нощта.
Земята прави пълен оборот около оста си за 23 часа 56 минути, тоест за един ден. Денят е единица време, приблизително равна на периода на въртене на Земята около оста си. Прието е денят да се разделя на нощ, сутрин, следобед и вечер.
Час в зоната
Поради въртенето на Земята около оста си, времето на деня в различните точки на земното кълбо не може да бъде еднакво. Затова за удобство бяха въведени часови зони: земната повърхност беше разделена от меридиани на 24 зони на всеки 15 градуса дължина.
Часът от деня в рамките на една часова зона се нарича талия... Разликата във времето между зоните е един час. Произходът на часовите зони е Гринуичският меридиан, минаващ през град Гринуич (това е в, недалеч от Лондон, където се намира Гринуичката обсерватория). От него поясите се броят на изток. С други думи, при движение на изток стандартно временараства, а на запад – намалява.
Ако в Гринуич е 12 часа, то в първата зона на изток от него е 13 часа, а в първата зона на запад - 11 часа. 12-та часова зона се счита за начало на нов ден. Така, когато е включен Далеч на изтокзапочва нов ден, в Западното полукълбо продължава предишният.
През 2011 г. президентът на страната ни подписа федерален закон за разпределението на девет часови зони в Русия. Границите на тези зони се определят, като се вземат предвид границите на републиките, териториите и регионите. Руска федерация... В часовата зона има едно време. През същата 2011 г. преходът към зимно часово време беше отменен на територията на Русия.
Периодът на въртене на Земята около оста е постоянна стойност. Астрономически то е равно на 23 часа 56 минути и 4 секунди. Учените обаче не взеха предвид незначителната грешка, закръглейки тези цифри до 24 часа или един земен ден. Една такава революция се нарича дневна ротация и се случва от запад на изток. За човек от Земята това изглежда като сутрин, следобед и вечер, които се заменят. С други думи, изгревът, пладне и залезът на светилото напълно съвпадат с ежедневното въртене на планетата.
Каква е оста на земята?
Земната ос може да се представи мислено като въображаема линия, около която се върти третата планета от Слънцето. Тази ос пресича повърхността на Земята в две неподвижни точки - на северния и южния географски полюс. Ако, например, мислено продължите посоката на земната ос нагоре, тогава тя ще премине до Полярната звезда. Между другото, точно това обяснява неподвижността на Полярната звезда. Създава се ефектът, че небесната сфера се движи около оста и следователно около тази звезда.
На човек от Земята изглежда, че звездното небе се върти в посока от изток на запад. Но това не е така. Привидното движение е само отражение на истинското денонощно въртене. Важно е да се знае, че нашата планета едновременно участва не в един, а в поне два процеса. Той се върти около земната ос и извършва орбитално движение около небесното тяло.
Видимото движение на Слънцето е същото отражение на истинското движение на нашата планета в нейната орбита около него. В резултат на това първо идва ден и след това нощ. Имайте предвид, че едно движение е немислимо без другото! Това са законите на Вселената. Освен това, ако периодът на въртене на Земята около оста си е равен на един земен ден, тогава времето на нейното движение около небесното тяло е променлива стойност. Нека разберем какво влияе на тези показатели.
Какво влияе върху скоростта на орбиталното въртене на Земята?
Периодът на въртене на Земята около оста е постоянна стойност, която не може да се каже за скоростта, с която синята планета обикаля около звездата. Дълго време астрономите смятаха, че тази скорост е постоянна. Оказа се, че не! В момента, благодарение на най-точните измервателни уреди, учените са открили леко отклонение в получените по-рано цифри.
Причината за тази променливост е триенето, което възниква по време на морски приливи. Именно това влияе пряко върху намаляването на орбиталната скорост на третата планета от Слънцето. От своя страна приливът и отливът е следствие от действието върху Земята на нейния постоянен спътник – Луната. Човек не забелязва такова завъртане на планетата около небесното тяло, както и периода на въртене на Земята около оста си. Но не можем да не обърнем внимание на пролетта, последвана от лято, лятото след есента и есента след зимата. И това се случва през цялото време. Това е следствието орбитално движениепланета с продължителност 365,25 дни или една земна година.
Струва си да се отбележи, че Земята се движи неравномерно спрямо Слънцето. Например в някои точки е най-близо до небесното тяло, а в други е най-отдалечено от него. И още нещо: орбитата около Земята не е кръг, а овал или елипса.
Защо човек не забелязва дневната ротация?
Човек никога няма да може да забележи въртенето на планета, докато е на нейната повърхност. Това се дължи на разликата в размера на нашия и земното кълбо - твърде огромен е за нас! Периодът на въртене на Земята около оста си няма да работи по никакъв начин да се забележи, но ще бъде възможно да се усети: денят ще бъде заменен от нощта и обратно. Това вече беше обсъдено по-горе. Но какво би се случило, ако синята планета не можеше да се върти около оста си? Ето какво: от едната страна на Земята щеше да има вечен ден, а от другата – вечна нощ! Ужасно, нали?
Важно е да се знае!
И така, периодът на въртене на Земята около оста е почти 24 часа, а времето на нейното "пътуване" около Слънцето е около 365,25 дни (една земна година), тъй като тази стойност не е постоянна. Нека ви обърнем внимание, че освен в двете разглеждани движения, Земята участва и в други. Например, той, заедно с останалите планети, прави движение спрямо Млечния път – нашата родна Галактика. От своя страна той прави известно движение спрямо други съседни галактики. И всичко се случва, защото във Вселената не е имало и никога няма да има нещо неизменно и неподвижно! Това трябва да се помни за цял живот.
Ежедневното въртене на Земята
Наклонът на земната ос спрямо равнината на еклиптиката (равнината на земната орбита).
Ежедневното въртене на Земята- въртенето на Земята около оста си с период от един звезден ден, чието пряко наблюдавано проявление е ежедневното въртене на небесната сфера. Въртенето на Земята се извършва от запад на изток. Когато се гледа от Полярната звезда или Северния полюс на еклиптиката, Земята се върти обратно на часовниковата стрелка.
Ежедневно въртене на небесната сфера.
Земята се движи от запад на изток. Той прави пълен оборот за приблизително 23 часа 56 минути 4 секунди. Скорост на въртене (при екватора) - 465 m / s.
Физически смисъл и експериментално потвърждение
Физическият смисъл на въртенето на Земята около оста си
Тъй като всяко движение е относително, е необходимо да се посочи конкретна референтна система, по отношение на която се изучава движението на определено тяло. Когато казват, че Земята се върти около въображаема ос, това означава, че тя извършва въртеливо движение спрямо всяка инерционна референтна система и периодът на това въртене е равен на звезден ден - период пълен оборотземята на небесната сфера спрямо небесната сфера (земята).
Всички експериментални доказателства за въртенето на Земята около оста й се свеждат до доказателството, че референтната система, свързана със Земята, е неинерциална референтна система от специален тип - референтна система, която се върти спрямо инерциалните системи на справка.
За разлика от инерционното движение (тоест равномерно праволинейно движение спрямо инерционните референтни системи), за откриване на неинерционно движение в затворена лаборатория не е необходимо да се правят наблюдения върху външни тела - такова движение се открива с помощта на локални експерименти (т.е. експерименти, извършени в тази лаборатория). В този (именно в този!) смисъл на думата безинерционното движение, включително въртенето на Земята около оста си, може да се нарече абсолютно.
Инерционни сили
Центробежна сила върху въртяща се земя.
Ефекти на центробежна сила
Зависимостта на ускорението на гравитацията от географска ширина. Експериментите показват, че ускорението на гравитацията зависи от географската ширина: колкото по-близо до полюса, толкова по-голямо е то. Това се дължи на действието на центробежната сила. Първо, точките земна повърхностразположени на по-високи географски ширини, по-близо до оста на въртене и следователно при приближаване до полюса разстоянието от оста на въртене намалява, достигайки нула на полюса. Второ, с увеличаване на географската ширина ъгълът между вектора на центробежната сила и хоризонталната равнина намалява, което води до намаляване на вертикалния компонент на центробежната сила.
Това явление е открито през 1672 г., когато френският астроном Жан Рише, докато е на експедиция в Африка, открива, че часовникът с махалото работи по-бавно на екватора, отколкото в Париж. Скоро Нютон обясни това с факта, че периодът на трептене на махалото е обратно пропорционален на квадратния корен от ускорението на гравитацията, което намалява на екватора поради действието на центробежната сила.
Сплескване на Земята.Влиянието на центробежната сила води до сплескване на Земята при полюсите. Това явление, предсказано от Хюйгенс и Нютон в края на 17-ти век, е открито за първи път в края на 1730-те в резултат на обработка на данни от две френски експедиции, специално оборудвани за решаване на този проблем в Перу и Лапландия.
Силови ефекти на Кориолис: лабораторни експерименти
Махалото на Фуко на северния полюс. Оста на въртене на Земята лежи в равнината на трептене на махалото.
Този ефект трябва да бъде най-ясно изразен при полюсите, където периодът на пълно завъртане на равнината на махалото е равен на периода на въртене на Земята около оста (сидеричен ден). Като цяло периодът е обратно пропорционален на синуса на географската ширина; на екватора равнината на трептене на махалото е непроменена.
Жироскоп- въртящо се тяло със значителен инерционен момент запазва ъгловия импулс, ако няма силни смущения. Фуко, уморен да обяснява какво се случва с махалото на Фуко, което не е на полюса, разработи друга демонстрация: висящият жироскоп запази ориентацията си, което означава, че бавно се обърна спрямо наблюдателя.
Отклонение на снаряди по време на стрелба.Друго наблюдавано проявление на силата на Кориолис е отклонението на траекториите на снаряди (в северното полукълбо вдясно, в южното полукълбо наляво), изстреляни в хоризонтална посока. От гледна точка на инерциалната отправна система, за снаряди, изстреляни по меридиана, това се дължи на зависимостта на линейната скорост на въртене на Земята от географската ширина: когато се движи от екватора до полюса, снарядът задържа хоризонталната компонента на скоростта остава непроменена, докато линейната скорост на въртене на точките на земната повърхност намалява, което води до изместване на снаряда от меридиана в посоката на въртене на Земята. Ако изстрелът е произведен успоредно на екватора, тогава изместването на снаряда от паралел се дължи на факта, че траекторията на снаряда лежи в една и съща равнина с центъра на Земята, докато точките на земната повърхност се движат в равнина, перпендикулярна на оста на въртене на Земята. Този ефект (за случая на стрелба по меридиана) е предвиден от Грималди през 1740-те. и публикувана за първи път от Ричиоли през 1651 г.
Отклонение на свободно падащи тела от вертикалата. ( ) Ако скоростта на тялото има голяма вертикална компонента, силата на Кориолис е насочена на изток, което води до съответно отклонение на траекторията на тялото, свободно падащо (без начална скорост) с висока кула... Когато се разглежда в инерционна референтна система, ефектът се обяснява с факта, че върхът на кулата спрямо центъра на Земята се движи по-бързо от основата, поради което траекторията на тялото се оказва тясна парабола а тялото е малко по-напред от основата на кулата.
Ефектът на Eötvös.На ниски географски ширини силата на Кориолис при движение по земната повърхност е насочена във вертикална посока и нейното действие води до увеличаване или намаляване на ускорението на гравитацията в зависимост от това дали тялото се движи на запад или изток. Този ефект е наречен ефект на Eötvös в чест на унгарския физик Lorand Eötvös, който го открива експериментално в началото на 20-ти век.
Експерименти, използващи закона за запазване на ъгловия импулс.Някои експерименти се основават на закона за запазване на ъгловия импулс: в инерциалната референтна система стойността на ъгловия импулс ( равен продуктинерционният момент от ъгловата скорост на въртене) не се променя под действието на вътрешни сили. Ако в някакъв начален момент от време инсталацията е неподвижна спрямо Земята, тогава скоростта на нейното въртене спрямо инерциалната референтна система е равна на ъгловата скорост на въртене на Земята. Ако промените момента на инерция на системата, тогава ъглова скоростнейното въртене, тоест ще започне да се върти спрямо Земята. В неинерциална референтна система, свързана със Земята, въртенето възниква в резултат на действието на силата на Кориолис. Тази идея е предложена от френския учен Луи Поансо през 1851 г.
Първият такъв експеримент е проведен от Хаген през 1910 г.: две тежести върху гладка напречна греда са монтирани неподвижно спрямо повърхността на Земята. След това разстоянието между тежестите беше намалено. В резултат на това инсталацията започна да се върти. Още по-илюстративен експеримент е направен от немския учен Ханс Бука през 1949 г. Пръчка, дълга приблизително 1,5 метра, е монтирана перпендикулярно на правоъгълна рамка. Първоначално пръчката беше хоризонтална, инсталацията беше неподвижна спрямо Земята. След това пръчката се привежда във вертикално положение, което води до промяна на момента на инерция на инсталацията приблизително еднократно и бързото й завъртане с ъглова скорост, еднократно надвишаваща скоростта на въртене на Земята.
Фуния във ваната.
Тъй като силата на Кориолис е много слаба, тя има незначителен ефект върху посоката на завихряне на водата при източване в мивка или вана, следователно като цяло посоката на въртене във фуния не е свързана с въртенето на Земята. Въпреки това, при внимателно контролирани експерименти е възможно да се отдели ефектът на силата на Кориолис от други фактори: в северното полукълбо фунията ще се завърти обратно на часовниковата стрелка, в южното полукълбо, обратно.
Силови ефекти на Кориолис: Явления в околната среда
Закон на Баер.Както петербургският академик Карл Баер отбелязва за първи път през 1857 г., реките разяждат десния бряг в северното полукълбо (в южно полукълбо- вляво), което в резултат на това се оказва по-стръмно (законът на Бейр). Обяснението на ефекта е подобно на обяснението на отклонението на снарядите при стрелба в хоризонтална посока: под действието на силата на Кориолис водата удря по-силно десния бряг, което води до неговото замъгляване и, обратно, се отдръпва от левия бряг.
Циклонът свърши югоизточно крайбрежиеИсландия (гледка от космоса).
Ветрове: пасати, циклони, антициклони.Наличието на силата на Кориолис, насочена в северното полукълбо вдясно и в южното полукълбо наляво, също се свързва с атмосферни явления: пасати, циклони и антициклони. Явлението пасат се причинява от неравномерното нагряване на долните слоеве земната атмосферав екваториалната зона и в средните ширини, което води до въздушен поток по меридиана на юг или на север съответно в северното и южното полукълбо. Действието на силата на Кориолис води до отклонение на въздушните течения: в северното полукълбо - на североизток (североизточен пасат), в южното полукълбо - на югоизток (югоизточен пасат).
Оптични експерименти
Редица експерименти, демонстриращи въртенето на Земята, се основават на ефекта на Саняк: ако пръстеновидният интерферометър се върти, тогава поради релативистични ефекти се появява фазова разлика в противоположно разпространяващите се лъчи
където е проекционната площ на пръстена върху екваториалната равнина (равнина, перпендикулярна на оста на въртене), е скоростта на светлината, е ъгловата скорост на въртене. За да се демонстрира въртенето на Земята, този ефект е използван от американския физик Майкълсън в поредица от експерименти, проведени през 1923-1925 г. В съвременните експерименти, използващи ефекта на Саняк, въртенето на Земята трябва да се вземе предвид за калибрирането на пръстеновидните интерферометри.
Има редица други експериментални демонстрации на денонощното въртене на Земята.
Неравномерност на въртене
Прецесия и нутация
За Гикет и Екфант обаче не се знае почти нищо и дори самото им съществуване понякога се поставя под въпрос. Според мнението на повечето учени Земята в системата на света на Филолай не се е въртяла, а се е въртяла около Централния огън. В другите си произведения Платон следва традиционния възглед за неподвижността на Земята. Въпреки това, до нас стигнаха множество доказателства, че идеята за въртенето на Земята е защитавана от философа Хераклид от Понт (IV век пр. н. е.). Вероятно друга хипотеза на Хераклид е свързана с хипотезата за въртенето на Земята около оста: всяка звезда е свят, включително земя, въздух, етер и всичко това се намира в безкрайно пространство. Действително, ако денонощното въртене на небето е отражение на въртенето на Земята, тогава предпоставката да се смята, че звездите са в една и съща сфера, изчезва.
Около век по-късно предположението за въртенето на Земята става неразделна част от първото, предложено от великия астроном Аристарх от Самос (3 век пр. н. е.). Аристарх е подкрепян от вавилонския Селевк (II в. пр. н. е.), както и от Хераклид от Понт, които смятат, че Вселената е безкрайна. Фактът, че идеята за ежедневното въртене на Земята има своите привърженици още през 1 век сл. Хр. д., за което свидетелстват някои твърдения на философите Сенека, Деркилид, астроном Клавдий Птолемей. По-голямата част от астрономите и философите обаче не се съмняваха в неподвижността на Земята.
Аргументи срещу идеята за движението на Земята се намират в произведенията на Аристотел и Птолемей. И така, в неговия трактат Относно РаяАристотел обосновава неподвижността на Земята с факта, че на въртяща се Земя телата, хвърлени вертикално нагоре, не биха могли да паднат до точката, от която е започнало тяхното движение: повърхността на Земята ще се движи под хвърленото тяло. Друг аргумент в полза на неподвижността на Земята, даден от Аристотел, се основава на неговата физическа теория: Земята е тежко тяло и тежките тела са склонни да се движат към центъра на света, а не да се въртят около него.
От работата на Птолемей следва, че привържениците на хипотезата за въртене на Земята на тези аргументи отговарят, че както въздухът, така и всички земни обекти се движат заедно със Земята. Очевидно ролята на въздуха в това разсъждение е фундаментално важна, тъй като се подразбира, че именно движението му със Земята крие въртенето на нашата планета. Птолемей възразява срещу това, че
телата във въздуха винаги ще изглежда изостават ... И ако телата се въртят заедно с въздуха като едно цяло, тогава никое от тях не изглежда да е пред другото или да изостава от него, а ще остане на място, в полетът и хвърлянето му не биха направили отклонения или движения към друго място като тези, които виждаме със собствените си очи да се извършват, и те изобщо няма да се забавят или ускоряват, защото Земята не е неподвижна.
Средна възраст
Индия
Първият от средновековните автори, който предполага въртенето на Земята около оста си, е великият индийски астроном и математик Арябхата (края на 5-ти - началото на 6-ти век). Той го формулира в няколко пасажа от своя трактат. Ариабхатия, например:
Точно както човек на кораб, движещ се напред, вижда неподвижни обекти, движещи се назад, така и наблюдателят ... вижда неподвижни звезди, движещи се по права линия на запад.
Не е известно дали тази идея принадлежи на самия Ариабхата или той я е заимствал от древногръцките астрономи.
Арябхату е подкрепян само от един астроном, Пртхудака (9 век). Повечето от индийските учени се застъпваха за неподвижността на Земята. И така, астрономът Варахамихира (6 век) твърди, че на въртяща се Земя птиците, летящи във въздуха, не могат да се върнат в гнездата си, а камъните и дърветата ще излитат от повърхността на Земята. Изтъкнатият астроном Брахмагупта (6 век) също повтори стария аргумент, че тяло, паднало от висока планина, но може да потъне в основата си. В същото време той обаче отхвърли един от аргументите на Варахамихира: според него дори Земята да се върти, обектите не могат да бъдат откъснати от нея поради тяхната гравитация.
ислямски изток
Възможността за въртене на Земята е разглеждана от много учени от мюсюлманския изток. И така, известният геометър ал-Сиджизи изобретява астролабия, чийто принцип се основава на това предположение. Някои ислямски учени (чиито имена не са достигнали до нас) дори намериха правилния начин да опровергаят основния аргумент срещу въртенето на Земята: вертикалността на траекториите на падащите тела. По същество в същото време беше изразен принципът на суперпозиция на движенията, според който всяко движение може да бъде разложено на два или повече компонента: по отношение на повърхността на въртящата се Земя падащото тяло се движи по отвес, но точката, която е проекцията на тази линия върху земната повърхност, ще бъде пренесена от нейното въртене. Това се доказва от известния учен-енциклопедист ал-Бируни, който самият обаче се е стремял към неподвижността на Земята. Според него, ако върху падащото тяло действа някаква допълнителна сила, то резултатът от нейното действие върху въртящата се Земя ще доведе до някои ефекти, които реално не се наблюдават.
Сред учените от XIII-XVI век, свързани с обсерваториите Марагинская и Самарканд, възниква дискусия за възможността за емпирично обосноваване на неподвижността на Земята. Така известният астроном Кутб ад-Дин аш-Ширази (XIII-XIV век) вярва, че неподвижността на Земята може да бъде проверена чрез експеримент. От друга страна, основателят на обсерваторията в Марага Насир ад-Дин ат-Туси вярвал, че ако Земята се върти, това въртене ще бъде разделено от слой въздух, съседен на нейната повърхност, и всички движения в близост до земната повърхност ще се извършват през точно по същия начин, както ако Земята е неподвижна. Той обосновава това с помощта на наблюдения на комети: според Аристотел кометите са метеорологично явление в горните слоеве на атмосферата; въпреки това астрономическите наблюдения показват, че кометите участват в денонощното въртене на небесната сфера. Следователно горните слоеве на въздуха се отнасят от въртенето на небосвода, следователно долните слоеве също могат да бъдат отнесени от въртенето на Земята. Така експериментът не може да даде отговор на въпроса дали земята се върти. Той обаче остава привърженик на неподвижността на Земята, тъй като това е в съответствие с философията на Аристотел.
Повечето от ислямските учени от по-късни времена (ал-Урди, ал-Казвини, ал-Найсабури, ал-Джурджани, ал-Бирджанди и други) се съгласяват с ат-Туси, че всички физически явленияна въртяща се и неподвижна Земя би довело по същия начин. Ролята на въздуха в това обаче вече не се счита за основна: не само въздухът, но и всички обекти се носят от въртящата се Земя. Следователно, за да се обоснове неподвижността на Земята, е необходимо да се включи учението на Аристотел.
Специална позиция в тези спорове заема третият директор на Самаркандската обсерватория Ала ад-Дин Али ал-Куши (15 век), който отхвърля философията на Аристотел и смята, че въртенето на Земята е физически възможно. През 17 век иранският теолог и енциклопедист Баха ад-Дин ал-Амили стига до подобно заключение. Според него астрономите и философите не са представили достатъчно доказателства, за да опровергаят въртенето на Земята.
латински запад
Подробно обсъждане на възможността за движение на Земята се съдържа широко в трудовете на парижките схоластици Жан Буридан, Алберт Саксонски и Никола Орем (втората половина на 14 век). Най-важният аргумент в полза на въртенето на Земята, а не на небето, даден в техните произведения, е малкостта на Земята в сравнение с Вселената, което прави приписването на денонощното въртене на твърдта на Вселената изключително неестествено.
Въпреки това, всички тези учени в крайна сметка отхвърлиха въртенето на Земята, макар и на различни основания. Така Алберт Саксонски вярва, че тази хипотеза не е в състояние да обясни наблюдаваните астрономически явления. Буридан и Орем справедливо не са съгласни с това, според което небесните явления трябва да се случват по един и същи начин, независимо дали Земята или Космосът се върти. Буридан успя да намери само един съществен аргумент срещу въртенето на Земята: стрелите, изстреляни вертикално нагоре, падат надолу по отвес, въпреки че по време на въртенето на Земята те, според него, трябва да изостават от движението на Земята и да падат западно от точката на изстрел.
Николай Орем.
Но дори и този аргумент беше отхвърлен от Орем. Ако Земята се върти, тогава стрелата лети вертикално нагоре и в същото време се движи на изток, като е уловена от въздуха, въртящ се със Земята. Така стрелата трябва да падне на същото място, откъдето е изстреляна. Въпреки че тук отново се споменава ролята на въздуха за увличане, тя всъщност не играе специална роля. Това е показано от следната аналогия:
По същия начин, ако въздухът беше затворен в движещ се кораб, тогава човек, заобиколен от този въздух, ще изглежда, че въздухът не се движи ... Ако човек беше в кораб, движещ се с висока скорост на изток, без да знае за това движение , а ако протегне ръката си по права линия покрай мачтата на кораба, щеше да му се стори, че ръката му прави праволинейно движение; по същия начин според тази теория ни се струва, че същото се случва и със стрела, когато я изстреляме вертикално нагоре или вертикално надолу. Вътре в кораб, движещ се на изток с висока скорост, могат да се осъществят всякакви движения: надлъжно, странично, надолу, нагоре, във всички посоки - и те изглеждат абсолютно същите като когато корабът е неподвижен.
Следователно заключавам, че е невъзможно чрез какъвто и да е опит да се докаже, че небесата имат денонощно движение, а земята не.
Въпреки това окончателната присъда на Орем за възможността за въртене на Земята беше отрицателна. Основата за това заключение беше текстът на Библията:
Въпреки това, всички все още подкрепят и аз вярвам, че те [Небето], а не Земята се движат, защото „Бог създаде кръга на Земята, който няма да се разклати“, въпреки всички противоположни аргументи.
Средновековните европейски учени и философи от по-късни времена също споменават възможността за денонощно въртене на Земята, но не са добавени нови аргументи, които не се съдържат в Буридан и Орем.
Така практически никой от средновековните учени никога не е приел хипотезата за въртенето на Земята. В хода на обсъждането му обаче учените от Изтока и Запада изразиха много дълбоки мисли, които след това ще бъдат повторени от учените от съвременната епоха.
Ренесанс и ново време
Николай Коперник.
През първата половина на 16 век са публикувани няколко произведения, в които се твърди, че причината за денонощното въртене на небесния свод е въртенето на Земята около оста си. Един от тях е трактатът на италианеца Челио Калканини „За факта, че небето е неподвижно, а земята се върти, или за вечното движение на земята“ (написано около 1525 г., публикувано през 1544 г.). Той не прави особено впечатление на съвременниците си, тъй като по това време вече е публикуван фундаменталният труд на полския астроном Николай Коперник „За въртенията на небесните сфери“ (1543 г.), където хипотезата за денонощното въртене на Земята стана част от хелиоцентричната система на света, както в Аристарх от Самос ... Коперник преди това очерта мислите си в малко ръкописно есе Малък коментар(не по-рано от 1515 г.). Две години по-рано основната работа на Коперник е публикувана от немския астроном Георг Йоахим Ретик Първо повествование(1541), където теорията на Коперник е популярна.
През 16 век Коперник е изцяло подкрепен от астрономите Томас Дигес, Ретик, Кристоф Ротман, Майкъл Мьостлин, физиците Джамбатиста Бенедети, Симон Стевин, философът Джордано Бруно, теологът Диего де Зунига. Някои учени приеха въртенето на Земята около оста си, отхвърляйки нейното транслационно движение. Това е позицията на германския астроном Николас Раймерс, известен още като Урсус, както и на италианските философи Андреа Чезалпино и Франческо Патрици. Гледната точка на изключителния физик Уилям Хилбърт, който подкрепи аксиално въртенеЗемята, но не коментира движението й напред. В началото на 17 век хелиоцентрична системасвета (включително въртенето на Земята около нейната ос) получи впечатляваща подкрепа от Галилео Галилей и Йоханес Кеплер. Най-влиятелните противници на идеята за движението на Земята през 16-ти и началото на 17-ти век са астрономите Тихо Брахе и Кристофър Клавиус.
Хипотезата за въртенето на Земята и формирането на класическата механика
Всъщност през XVI-XVII век. единственият аргумент в полза на аксиалното въртене на Земята беше, че в този случай няма нужда да се приписват на звездната сфера огромни скорости на въртене, тъй като още в древността вече е надеждно установено, че размерът на Вселената значително надвишава размера на Земята (този аргумент се съдържаше дори от Буридан и Орем) ...
На тази хипотеза се противопоставяха съображения, базирани на динамичните концепции на времето. На първо място, това е вертикалността на траекториите на падащите тела. Появиха се и други аргументи, например, равен обхват на стрелба в източната и на запад... Отговаряйки на въпроса за ненаблюдаемостта на ефектите от дневната ротация в земните експерименти, Коперник пише:
Не само Земята със свързания с нея воден елемент се върти, но и значителна част от въздуха и всичко, което е по някакъв начин сродно на Земята, или въздухът, който вече е най-близо до Земята, наситен със земя и водна материя, следва същите природни закони като Земята или е придобило движение, което й се придава от съседната Земя в постоянно въртене и без никакво съпротивление
Така основна роля в ненаблюдаемостта на въртенето на Земята играе увличането на въздуха от нейното въртене. Повечето Коперникани през 16 век са на същото мнение.
Галилео Галилей.
Привърженици на безкрайността на Вселената през 16 век са още Томас Дигес, Джордано Бруно, Франческо Патрици – всички те подкрепят хипотезата за въртене на Земята около ос (а първите двама също около Слънцето). Кристоф Ротман и Галилео Галилей вярваха, че звездите се намират на различни разстояния от Земята, въпреки че явно не говореха за безкрайността на Вселената. От друга страна Йоханес Кеплер отрича безкрайността на Вселената, въпреки че е привърженик на въртенето на Земята.
Религиозният контекст на спора за въртенето на Земята
Редица възражения срещу въртенето на Земята бяха свързани с противоречията й с текста на Свещеното писание. Тези възражения бяха два вида. Първо, някои места в Библията бяха цитирани в потвърждение, че ежедневното движение се извършва от Слънцето, например:
Слънцето изгрява и слънцето залязва, и бърза към мястото си, където изгрява.
В този случай е засегнато аксиалното въртене на Земята, тъй като движението на Слънцето от изток на запад е част от ежедневното въртене на небето. В тази връзка често се цитира пасаж от книгата на Исус Навин:
Исус извика към Господа в деня, в който Господ предаде аморейците в ръцете на Израил, когато ги уби в Гаваон и те бяха убити пред израилтяните, и каза пред израилтяните: Стой, слънце, над Гаваон и луната над долината на Авалон!
Тъй като командата за спиране е дадена на Слънцето, а не на Земята, от това се заключава, че именно Слънцето извършва денонощното движение. Други пасажи са цитирани в подкрепа на неподвижността на земята, например:
Ти си поставил земята на здрави основи: тя няма да се разклаща завинаги.
Смята се, че тези пасажи противоречат както на мнението за въртенето на Земята около оста й, така и на въртенето около Слънцето.
Поддръжниците на въртенето на Земята (по-специално Джордано Бруно, Йоханес Кеплер и особено Галилео Галилей) се защитаваха в няколко посоки. Първо, те посочиха, че Библията е написана на език, разбираем за обикновените хора, и ако авторите й дадат ясни формулировки от научна гледна точка, тя няма да може да изпълни основната си, религиозна мисия. И така, Бруно написа:
В много случаи е глупаво и непрактично да се цитират много разсъждения повече в съответствие с истината, отколкото в съответствие с дадения случай и удобство. Например, ако вместо думите: "Слънцето се ражда и изгрява, преминава през пладне и се навежда към Аквилон" - мъдрецът каза: " Земята си отивав кръг на изток и, оставяйки слънцето, което залязва, се навежда към двата тропика, от Рака на юг, от Козирог до Аквилон", - тогава слушателите биха започнали да мислят: "Как? Казва ли, че земята се движи? Каква е тази новина?" Накрая щяха да го сметнат за глупак и той наистина щеше да бъде глупак.
Отговорите от този вид бяха дадени главно на възраженията по ежедневно движениеСлънцето. Второ, беше отбелязано, че някои пасажи от Библията трябва да се тълкуват алегорично (виж статията Библейски алегоризъм). И така, Галилей отбеляза, че ако Светото писание се приема изцяло буквално, тогава се оказва, че Бог има ръце, той е подложен на емоции като гняв и т.н., имат различни цели: науката изследва явленията на материалния свят, ръководена от аргументите на разума целта на религията е моралното усъвършенстване на човека, неговото спасение. Галилей цитира кардинал Баронио в тази връзка, че Библията учи как да се издигнеш на небето, а не как работи небето.
Тези аргументи бяха разгледани католическа църкванеубедително, а през 1616 г. учението за въртенето на Земята е забранено, а през 1631 г. Галилей е осъден от съда на инквизицията за защитата си. Извън Италия обаче тази забрана не оказва съществено влияние върху развитието на науката и допринася главно за упадъка на авторитета на самата католическа църква.
Трябва да се добави, че религиозни аргументи срещу движението на Земята бяха изведени не само от църковни водачи, но и от учени (например Тихо Брахе). От друга страна, католическият монах Паоло Фоскарини написа малко есе „Писмо за възгледите на питагорейците и Коперник за подвижността на Земята и неподвижността на Слънцето и за новата питагорейска система на Вселената“ (1615 г.), където той изразява съображения, близки до Галилея, а испанският теолог Диего де Зунига дори използва теорията на Коперник, за да тълкува определени пасажи от Писанието (въпреки че по-късно той промени решението си). Така конфликтът между теологията и учението за движението на Земята не е толкова конфликт между наука и религия като такива, колкото конфликт между старите (до началото на 17 век, вече остарели) и новите методологични принципи , които са били в основата на науката.
Стойността на хипотезата за въртенето на Земята за развитието на науката
Разбирането на научните проблеми, повдигнати от теорията за въртящата се земя, допринесе за откриването на законите класическа механикаи създаването на нова космология, която се основава на идеята за безкрайността на Вселената. Обсъждани в хода на този процес, противоречията между тази теория и буквалния прочит на Библията допринесоха за разграничаването на естествените науки и религията.
Бележки (редактиране)
литература
- Л. Г. Асламазов, А. А. Варламов, "Удивителна физика", Москва: Наука, 1988. DJVU
- В. А. Бронщен, Трудна задача, Квант, 1989. No 8, с. 17.
- А. В. Бялко, "Нашата планета - Земя", Москва: Наука, 1983. DJVU
- И. Н. Веселовски, „Аристарх от Самос – Коперник на древния свят”, Историко-астрономически изследвания, бр. VII, с. 17-70, 1961 г. Онлайн
- Р. Грамел, "Механично доказателство за движението на Земята", Phys. 4, 1923 г. PDF
- Г. А. Гурев, "Учението на Коперник и религията", Москва: Издателство на Академията на науките на СССР, 1961 г.
- Г. Д. Джалалов, “Някои забележителни изказвания на астрономи от Самаркандската обсерватория”, Историко-астрономически изследвания, кн. IV, 1958, с. 381-386.
- А. И. Еремеева, "Астрономическа картина на света и неговите създатели", Москва: Наука, 1984.
- С. В. Житомирски, "Древна астрономия и орфизъм", Москва: Янус-К, 2001.
- И. А. Климишин, "Елементарна астрономия", Москва: Наука, 1991.
- А. Койре, "От затворен свят към безкрайна вселена", М.: Логос, 2001.
- Г. Ю. Ланской, “Жан Буридан и Николай Орем за денонощното въртене на Земята”, Изследвания по история на физиката и механиката 1995-1997, с. 87-98, Москва: Наука, 1999.
- А. А. Михайлов, "Земята и нейното въртене", Москва: Наука, 1984. DJVU
- Г. К. Михайлов, С. Р. Филонович, “За историята на проблема за движението на свободно хвърлени тела върху въртяща се Земя”, Изследвания по история на физиката и механиката 1990 г., с. 93-121, Москва: Наука, 1990. Онлайн
- Е. Мишченко, Още веднъж за труден проблем, Квант. 1990. бр.11.С.32.
- А. Панекук, "История на астрономията", Москва: Наука, 1966 г. Онлайн
- А. Поанкаре, „За науката“, Москва: Наука, 1990. DJVU
- Б. Е. Райков, „Очерци по история на хелиоцентричния мироглед в Русия“, М.-Л.: АН СССР, 1937 г.
- И. Д. Рожански, "История на естествените науки в епохата на елинизма и Римската империя", Москва: Наука, 1988.
- Д. В. Сивухин, „Общ курс по физика. Т. 1. Механика", Москва: Наука, 1989.
- О. Струве, Б. Линдс, Г. Пиланс, „Елементарна астрономия”, Москва: Наука, 1964.
- В. Г. Сурдин, „Законът на Бат и Бейр“, Квант, № 3, стр. 12-14, 2003.
