Идея о том, что именно Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот, была известна еще древнегреческим философам. И самое интересное, что она базировалась на расчетах и наблюдениях, которые каждый может повторить сам.
Аристарх Самосский
Обычно, когда говорят о гелиоцентрической системе мира, вспоминают Николая Коперника. Однако выдающийся польский астроном, хотя и сделал многое для укрепления идеи вращения Земли вокруг Солнца, автором ее не был.
На самом деле эта идея была хорошо известна еще в античности, и с ней связывают имя совсем другого ученого — Аристарха Самосского. Он жил в III веке до нашей эры и уже тогда отстаивал такое видение устройства мира. Античные авторы живо обсуждали его: одни поддерживали, другие возражали. Но факт остается фактом — она была распространенной и не казалась невероятной.
А самое интересное в ней то, что базировалась она не на интерпретации священных текстов или пустых спекуляциях, а на наблюдениях, измерениях и подсчетах. Причем, они были легко доступны для проверки что тогда, что сейчас.
Началось все с вопроса о том, как далековато от Земли находятся Луна и Солнце. Казалось бы, ни до первого, ни до второго не добраться, выглядят они примерно одинакового размера, а насколько велики — кто знает. Однако есть способ установить это.
Правда, он нуждается в принятии как факта того, что Луна является шаром, который сам по себе свет не излучает, а лишь отражает солнечный. Но к такому выводу несложно прийти даже просто следя за фазами нашего спутника. Особенно очевидно это в первые дни новолуния, когда виден тоненький рожок и остальные шары, будто призрак. Это явление позже получило название сияния Да Винчи.
Расстояния до Солнца и Луны
Из предположения, что Луна — шар, на который падают лучи Солнца, вытекает следствие, что если он освещен наполовину, то угол между линиями, соединяющими Луну и Солнце и Луну и Землю, является прямым. А решать задачи с прямоугольными треугольниками умели еще древние эллины.
Если в этот момент измерить угол между Луной и Солнцем, то его тангенс будет соотношением расстояний от Луны к Солнцу и от Земли к Луне.
Что такое тангенс, Аристарх еще не знал, однако у него был математический инструментарий для того, чтобы хотя бы приблизительно вычислить необходимое значение. Однако здесь существует одна большая проблема. Точно определить момент, когда Луна освещена Солнцем ровно наполовину (такая конфигурация называется квадратурой), очень трудно.
А угол, который нужно измерить, очень близок к 90° и при его измерении легко ошибиться. У Аристарха Самосского получилось 87°. Соответственно, Солнце, по его расчетам, располагалось от 18 до 20 раз дальше от Земли, чем Луна, тогда как на самом деле расстояние до Солнца примерно в 390 раз больше.
Однако такая ошибка все же не помешала ученому сделать правильный вывод, что Солнце находится гораздо дальше нас, чем Луна. А поскольку оба они на небе выглядят примерно одинакового размера, то на самом деле дневное светило должно быть примерно в 19 раз больше украшения ночи.
Солнечное затмение и размеры светил
Но насколько больше или меньше Земли сама Луна? Аристарху Самосскому помогли наблюдения лунных затмений и понимание того, что они происходят, когда спутник попадает в тень Земли. Древнегреческий ученый считал, что тень Земли равна ее диаметру, тогда как на самом деле она примерно на 25 % меньше из-за того, что Солнце не является точечным источником света.
Однако эта погрешность не была столь принципиальной. Аристарх подсчитал, что продолжительность полного затмения составляет 3,5 часа. А еще он знал, что период вращения Луны вокруг Земли — 27,3 суток. Опять же, он не знал, что скорость ее движения по орбите не является постоянной. Можно составить уравнение 2r/t = 2πR/T, где r — радиус Земли, t — продолжительность затмения, R — расстояние до Луны и T — период ее вращения.
Из этого уравнения можно легко определить, что соотношение расстояния до Луны и радиуса Земли (R/r) составляет примерно 59,6 — совсем недалеко от истинной величины. Используя этот показатель и угловой радиус Луны, Аристарх определил, что ее размер примерно в три раза меньше земного, что достаточно близко к современному значению в 0,273 радиуса нашей планеты.
Зная это и соотношение расстояний от Земли к Солнцу и от Земли к Луне, можно вычислить, насколько больше нашей планеты является наше светило. У Аристарха Самосского получилось, что его радиус соотносится с земным больше, чем 19 к 3, но меньше, чем 43 к 6. Конечно же, это было неправильно из-за неточного измерения угла во время квадратуры, но все равно было очевидно, что Солнце гораздо больше Земли.
Аристарх также предположил, что меньшее тело обычно вращается вокруг большего — с точки зрения здравого смысла это кажется логичным. Современные астрофизики, конечно, могли бы поспорить, насколько такой аргумент убедителен.
Однако Аристарх опять же сделал правильный вывод: Земля действительно вращается вокруг Солнца. В античные времена астрономы неоднократно возвращались к измерению расстояний до Солнца и Луны. К примеру, у Посидонуса уже в I веке до н. э. получилось, что оно находится на расстоянии 9893 радиусов Земли от нас. Это все еще было вдвое меньше, чем подлинное значение, но все равно наше светило выглядело настоящим гигантом по сравнению с нашей планетой, что было аргументом в пользу гелиоцентризма.
Но в конце концов древние эллины и римляне потеряли интерес к идее, что Земля вращается вокруг Солнца. О причинах этого историки спорят до сих пор. Возможно, причиной этого стали религиозные вопросы, ведь в то время вера в недвижимость Земли была даже важнее для авторитета священников, чем во времена Возрождения.
Другая возможная причина сугубо научная: отсутствие видимого годового параллакса звезд. Если бы Земля вращалась вокруг Солнца, то мы должны видеть, как они немного смещаются по мере смены времен года. Но ничего подобного не происходит.
Объяснение этому дал еще сам Аристарх Самосский, правильно предположив, что звезды просто находятся очень далеко, поэтому и параллакс их маленький. Однако подтверждено это было только в XIX веке. А до этого это была настоящая проблема, которая все время заставляла сомневаться в гелиоцентризме. Как бы там ни было, а доминировать в научной мысли он стал много веков после окончания эпохи античности.
