日心說

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日心說的太陽系
日心說(下圖)與地心說(上圖)二者模型之比較

日心說,也稱為地動說,是關於天體運動的和地心說相對立的學說,它認為太陽宇宙的中心,而不是地球

哥白尼提出的日心說,推翻了長期以來居於統治地位的地心說,實現了天文學的根本變革。

日心說的歷史[編輯]

尼古拉·哥白尼積極推動日心說,作為解釋行星運動的模型

哥白尼為闡述古希臘天文學家阿里斯塔克斯在公元前3世紀已提出這種看法。

通常認為完整的日心說宇宙模型是由波蘭天文學家哥白尼在1543年發表的《天體運行論》中提出的,實際上在公元前300多年的赫拉克里特阿里斯塔克斯就已經提到過太陽是宇宙的中心,地球圍繞太陽運動。

堅實的大地是運動的這一點在古代是令人非常難以接受的,而另一方面托勒密地心說體系能與當時的觀測數據相當吻合,因此即使在《天體運行論》出版以後的半個多世紀裡,日心說仍然很少受到的關注,支持者更是非常稀少。

事實上,直到1609年伽利略聽聞且自己製作了天文望遠鏡,並以此發現了一些可以支持日心說的新的天文現象後,日心說才開始引起人們的關注。這些天文現象主要是指:木衛體系的發現直接說明了地球不是宇宙的唯一中心,金星滿盈的發現也暴露了托勒密體系的錯誤。

然而,由於哥白尼的日心說所得的數據和托勒密體系的數據都不能與第谷的觀測相吻合,因此日心說此時仍不具優勢。直至克卜勒以橢圓軌道取代圓形軌道修正了日心說之後,日心說在與地心說的競爭中才取得了真正的勝利。

日心說大概在17世紀左右傳到中國[1]

哥白尼的日心說[編輯]

《天體運行論》中哥白尼的宇宙觀。

自己關於天體運動學說的基本思想撰寫題為《短論》的論文。他認為地球有三種運動:

  1. 一種是在地軸上的周日自轉運動
  2. 一種是環繞太陽的周年運動
  3. 一種是用以解釋二分歲差的地軸的迴轉運動

哥白尼在他的《天體運行論》一書中認為天體運動必須滿足以下七點:

  • 不存在一個所有天體軌道或天體的共同的中心
  • 地球只是引力中心和月球軌道的中心,並不是宇宙的中心
  • 所有天體都繞太陽運轉,宇宙的中心在太陽附近
  • 地球到太陽的距離同天穹高度之比是微不足道的
  • 在天空中看到的任何運動,都是地球運動引起的
  • 在空中看到的太陽運動的一切現象,都不是它本身運動產生的,而是地球運動引起的,地球同時進行著幾種運動

人們看到的行星向前和向後運動,是由於地球運動引起的。地球的運動足以解釋人們在空中見到的各種現象

哥白尼用以支持他的學說的論據,主要屬於數學性質。他認為一個科學學說是從某些假說引伸出來的一組觀念。他認為真正的假說或者定理必須能夠做到下面兩件事情:

  1. 它們必須能夠說明天體所觀測到的運動。
  2. 它們必須不能違背畢達哥拉斯關於天體運動是圓周的和均勻的論斷。

反對的觀點[編輯]

當時有許多反對的觀點,但是哥白尼只能用當時的知識進行了反駁(不少可用現今物理學的慣性解釋),故某些觀點在現在看來未免錯謬。

  • 反對理由:如果地球在轉動,空氣就會落在後面,而形成一股持久的東風。
    • 哥白尼答覆:空氣含有土微粒,和土地是同一性質,因此逼得空氣要跟著地球轉動。
    • (現今解釋:此錯誤的根本原因在於認為空氣應該保持絕對靜止狀態,而事實是不存在絕對靜止,空氣會由於同地面的摩擦而保持相對靜止,正如密封火車內無風。
  • 反對理由:一塊石子向上拋去,就會被地球的轉動拋在後面,而落在拋擲點的西面。
    • 哥白尼答覆:由於受到本身重量壓力的物體主要屬於泥土性質,所以各個部分毫無疑問和它們的整體保持同樣的性質。
    • (現今解釋:在石子向上前具有向西的角速度,依照慣性在空中也會有,而地球也一樣有這樣的角速度,所以看起來就像沒有角速度一樣,僅僅會產生難以覺察的科里奧利力。這也是相對靜止的問題,和密封火車中拋石一樣。
  • 反對理由:如果地球轉動,它就會因離心力的作用變得土崩瓦解。
    • 哥白尼答覆:如果地球不轉動,那麼恆星的那些更龐大的球就必須以極大的速度轉動,這一來恆星就很容易被離心力拉得粉碎。
    • (現今解釋:地球上的元件之間有足夠的萬有引力,離心力相較之下太小,所以不會瓦解。可以代一些常數進去運算。以Rω2方式求出地表附近離心加速度約是:0.0337 ms-2,而GM/R2得到的向心萬有引力是9.817 ms-2[來源請求]

參看[編輯]

參考資料[編輯]

外部連結[編輯]