TEORIA GEOCENTRYCZNA
Starożytni Grecy stworzyli system zakładający, że Wszechświat zbudowany jest z Ziemi, obieganej dookoła przez planety, Księżyc i Słońce, a na zewnątrz otoczonej sferą gwiazd stałych. System ten został nazwany systemem geocentrycznym (z greckiego "Geo" - Ziemia i "Centrum" - środek). Koncepcja ta ulegała licznym przekształceniom. Dość szybko astronomowie zorientowali się, że założenie, jakoby planety obiegały Ziemię po orbitach o kształcie okręgów jest sprzeczne z wynikami obserwacji astronomicznych. Rozwiązanie tego problemu (bez rezygnacji z centralnego położenia Ziemi) znalazł grecki matematyk i astronom - Eksodos z Knidos. Następnie pojawił się Hipparch z Rodos. Był zwolennikiem geocentryzmu, choć odrzucił teorię sfer homocentrycznych (krążących wokół Ziemi). Stworzył on teorię zwaną teorią epicykli i deferentów. Głosiła ona, że "Ziemia znajduje się w środku deferentu, a krążąca dokoła niej planeta - na obwodzie epicykli, którego środek porusza się ruchem jednostajnym po obwodzie deferentu, a ten z kolei takim samym ruchem obraca się dokoła nieruchomego globu ziemskiego." Ostateczny kształt tej teorii nadał grecki geograf i astronom Klaudiusz Ptolemeusz, żyjący w Aleksandrii w II w n.e. W modelu Ptolemeusza po orbitach kołowych zwanych deferentami poruszają się mniejsze okręgi, zwane epicyklami, a dopiero po nich poruszają się planety (teoria zawarta w dziele "Almagest"). Początkowo teoria ta przyjmowana była z oporami, później na wiele wieków zyskała popularność, gdyż jej zaletą była możliwość prostego i w miarę dokładnego wytłumaczenia zjawisk astronomicznych. Została obalona przez Mikołaja Kopernika.
TEORIA HELIOCENTRYCZNA
Dalsze obserwacje astronomiczne wykazały, że system geocentryczny nie jest idealnie zgodny z rzeczywistością. Konieczne stawało się dodawanie kolejnych epicykli, co doprowadziło do tego, że system stawał się coraz bardziej skomplikowany. Pierwszą osobą, która zaproponowała model heliocentryczny (z greckiego "Helios" - Słońce) był żyjący w II w. p.n.e. Arystarch z Samos. Zauważył on, że dziwne zachowanie planet można wyjaśnić przez umieszczenie w centrum Wszechświata nie Ziemi, a Słońca. Teoria ta dobrze tłumaczyła zjawiska obserwowane na niebie, jednak nie została przyjęta, ponieważ wyprzedzała swoje czasy.
Po Arystachu z Samos model heliocentryczny został zapomniany na siedemnaście wieków. Na nowo odkrył go dopiero polski uczony - Mikołaj Kopernik (1473-1543). Stworzony przez niego system i przedstawiony w dziele pt. "De revolutionibus orbium coelestium" ("O obrotach ciał niebieskich") zakładał, że w środku Wszechświata znajduje się nieruchome Słońce. Dookoła niego po kołowych orbitach poruszają się planety i Ziemia. System ten przypomina model zaproponowany przez Arystarcha z Samos, lecz Kopernik dokładniej dopracował swój pomysł. Nie zrezygnował całkowicie ze stosowania epicykli - jego system zawierał ich znacznie mniej i był prostszy od geocentrycznego systemu Ptolemeusza.
System heliocentryczny przywrócił astronomii prostotę, mimo to miał wielu przeciwników. Trzeba też pamiętać, że w czasach Kopernika teoria Ptolemeusza cieszyła się wielkim autorytetem wspieranym przez Kościół.
Także inny uczony " Galileusz, "stwierdził obrót Słońca dookoła osi a więc to, co było określone i przewidziane w teorii M. Kopernika. Pomimo że trybunał inkwizycyjny zabronił głoszenia teorii heliocentrycznej w 1615, Galileusz w 1623 wydał "Dialog o dwu najważniejszych układach świata: ptolemeuszowym i kopernikowym."
Odrzucenie teorii epicykli stało się możliwe dopiero kiedy przyjęto, że tory planet nie są okręgami, lecz elipsami. Orbity eliptyczne wprowadził niemiecki astronom i matematyk Johannes Kepler. Sformułował on trzy prawa, zwane od jego nazwiska prawami Keplera, opisujące ruch planet we Wszechświecie.
I prawo Keplera:
Planety poruszają się po orbitach eliptycznych, przy czym Słońce znajduje się w jednym z ognisk elipsy.
II prawo Keplera:
Dla danej planety stałą wielkością jest jej tzw. prędkość polowa (tj. pole powierzchni figury ograniczonej łukiem elipsy zakreślanym przez planetę w jednostce czasu i odległościami od końców łuku do ogniska).
III prawo Keplera:
Kwadraty okresów obiegów planet wokół Słońca są proporcjonalne do trzecich potęg ich średnich odległości od Słońca.
Model stworzony przez Kopernika i Keplera daje dobry opis ruchu ciał niebieskich. Nie mówi on jednak nic o przyczynie tych ruchów. Hipotezę, że Wszechświat stanowi jedność, i że zachowanie kuli armatniej opisują te sama prawa, które opisują również ruchy planet, jako pierwszy wysunął Isaac Newton (1643-1727). Uczony ten doszedł do wniosku, że skoro planety poruszają się po elipsach to prawdopodobnie działa na nie jakaś siła, zakrzywiająca ich tor. Newton domyślił się, że źródłem tej siły jest Słońce. Nazwał je siłami grawitacji, czyli wzajemnego przyciągania.
teoria heliocentryczna, teoria geocentryczna,
Mikołaj Klaudiusz Kopernik Ptolemeus
