Mikołaj Kopernik i jego teoria

Mikołaj Koperniki jego teoria

Adam MichalecObserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Jagiellońskiego

Waldemar Ogłoza Instytut Fizyki Uniwersytetu Pedagogicznego

Mikołaj Kopernik1473-1543

Mikołaj Kopernik

Mikołaj Kopernik1473-1543

Model geocentryczny

Model geocentryczny

Ptolemeusz

Deferenty, epicykle, ekwanty ...

Skomplikowana struktura geometryczna, niezbędna dla wyjaśnienia ruchu wstecznego planet przy zastosowaniu jednostajnie obracających się okręgów

Niektóre z tez Kopernika:• „Środek Ziemi nie jest środkiem świata, ale jedynie środkiem

ciężkości i środkiem drogi Księżyca• Wszystkie drogi gwiazd błędnych otaczają Słońce• Cokolwiek ruchomego dostrzegamy na całym firmamencie,

nie pochodzi z jego własnego jakoby ruchu, ale wywołane jest ruchem Ziemi

• Jakikolwiek ruch wydawałoby się wykonywać Słońce, zjawisko takie nie pochodzi z własnego jego ruchu, lecz jest złudzeniem powstałym wskutek ruchu Ziemi

• Dostrzegane u błędnych gwiazd cofanie się wstecz i posuwanie naprzód nie jest własnym ich ruchem, ale złudzeniem, pochodzącym z obrotów samej Ziemi” (M.Kopernik)

Ruch wsteczny jako wynik ruchu planety i ruchu Ziemi

Kopernik o swoich przyszłych krytykach:

„ ...., którzy albo odczuwają wstręt do nauk żadnego zysku nieprzynoszących, albo pomimo nawoływania do oddania się filozofii z zamiłowaniem, z powodu tępoty umysłu pomiędzy filozofami wyglądają jak trutnie między pszczołami”

(M. Kopernik, list do Papieża Pawła III”

Krytyka Kopernika

• „.. Ów Kopernik, w swojej głupocie, chce zburzyć wszystkie zasady astronomii” (M.Luter)

• „Niektórzy sądzą, że to znakomite wypracować rzecz tak absurdalną, jak ów sarmacki astronom, który porusza Ziemię i zatrzymuje Słońce. Zaiste władcy powinni powściągnąć utalentowaną lekkomyślność.” (F. Melanchton)

Kulistość globu ziemskiego

• wyłanianie się masztów statków zza horyzontu• zmiana wysokości Bieguna Niebieskiego przy zmianie szerokości geograficznej obserwatora• okrągły kształt cienia Ziemi widoczny podczas zaćmienia Księżyca• doświadczenie Eratostenesa (obserwacja wysokości górowania Słońca na różnych szerokościach geograficznych)

Obiekty na horyzoncie

Ziemia

Położenie Bieguna Niebieskiego

Zarys cienia Ziemi na Księżycu

W czasie zaćmienia Księżyca cień Ziemi pada na Księżyc

Cień Ziemi ma większą średnicę niż Księżyc lecz brzeg cienia jest zaokrąglony

Efekty ruchu wirowego Ziemi

• Zjawisko dnia i nocy

• Spłaszczenie Ziemi przez siłę odśrodkową bezwładności

• Zależność ciężaru od szerokości geograficznej

• Siła Coriolisa

• Zmiana płaszczyzny wahań wahadła Foucaulta

Obrót Ziemi

• Okres obrotu Ziemi trwa 23h 56m 04.09s• Ziemia obraca się z zachodu na wschód

Kąt ~10 (zależy od pozycji Ziemi na orbicie)

Ponieważ Ziemia przemieszcza się wokół Słońca, to po obrocie o kąt 3600 musi obrócić się jeszcze dodatkowo o ok. 10 aby Słońce wróciło na swoją pozycję. Trwa to około 4 minut. Zatem doba słoneczna trwa 24h i jest dłuższa od doby gwiazdowej

Siła Coriolisa

Wahadło Foucaulta

• Na biegunie płaszczyzna wahań jest stała w przestrzeni (zasada zachowania momentu pędu)

• Dla obserwatora związanego z wirującą Ziemią płaszczyzna wahań będzie się pozornie skręcać a okres jej obrotu będzie równy okresowi obrotu Ziemi

Astrometryczne oszacowanie odległości ciał niebieskich

Tycho Brahe

Paralaksa geocentryczna-efekt wirowania Ziemi

Duża Średnia Mała

Ziemia

KsiężycAtmosfera

paralaksa

Paralaksa heliocentryczna- orbitalny ruch Ziemi

Paralaksa

Model świata Tycho Brahe

Galileusz

Fazy Wenus

Schemat zmienności faz Wenus

Współczesne zdjęcia i rysunek Galileusza

Warunki widoczności Wenus

Galileszowe księżyce Jowisza -miniatura Układu Słonecznego

Aberracja światła- nieoczekiwane odkrycie

• W roku 1725 J. Bradley odkrył, że w ciągu roku gwiazda zatacza na niebie niewielką elipsę, której rozmiary zależą od jej położenia względem płaszczyzny orbity Ziemi

• Jest to efekt dodania wektora prędkości światła (żółty) i prędkości Ziemi (zielony)

Wiatr rzeczywisty i pozornyAberracja światła

Wiatr rzeczywisty: jest taki jak go czuje osoba nieruchoma.Wiatr pozorny:jest odczuwany przez osobę poruszającą się (np.: przez motocyklistę). Różni się on od rzeczywistego kierunkiem i prędkością tym bardziej im szybciej jedzie motocyklista.Podobne zjawisko dotyczy też światła

Obserwowany kierunek rozchodzenia się światła jest zależny od wektora prędkości obserwatora. Zjawisko to nazywa się aberracją światła

Paralaksy trygonometryczne gwiazd

• Pierwszą paralaksę zmierzył F.W. Bessel (1838) dla gwiazdy 61 Cyg . Wynosi ona = 0.26”

• Największa paralaksa do najbliższej gwiazdy (Proxima Cen) wynosi = 0.77233”

• Jej odległość D od Słońca wyrażona w parsekach wynosi:

D = 1/ = 1.295 pc

• Najdokładniejsze pomiary paralaks wykonał satelita Hipparcos (brak niekorzystnych efektów atmosferycznych np.: seeingu).

Prawa Keplera- uściślenie teorii Kopernika

I Planety poruszają się po elipsach, Słońce leży w ognisku wspólnym dla wszystkich planet.

II Prędkość polowa planet jest stała. Wektor wodzący zakreśla równe pola w równych przedziałach czasu.

(oczywiście zmienia się wartość i kierunek wektora chwilowej prędkości V

najszybciej planety poruszają się w peryhelium a najwolniej w aphelium)

2 IV Od 20:30 przy pomniku M.Kopernika na plantach zapraszamy na obserwacje Księżyca i Saturna (jeśli dopisze pogoda). W razie chmur (ale bez deszczu!) pokaz zdjęć astronomicznych.

3 IV O godzinie 19:00 w Collegium Maius UJ wykład: „Historia Kosmologii" wygłosi prof.. L. Sokołowski

3 IV Od 20:30 Zapraszamy na obserwacje przy pomniku M.Kopernika. 4 IV O godzinie 19:00 w Collegium Maius UJ wykład: "Tajemnice kalendarza i daty Wielkanocy" wygłosi dr W.Ogłoza

4.IV Od 20:30 Zapraszamy na obserwacje przy pomniku M.Kopernika.