Вселенная на ладони

В Европе этих непосед называли Меркурием, Венерой, Марсом, Юпитером и Сатурном по имени участников пантеона римских богов. Наряду с Солнцем и Луной они составляют семь небесных тел, которые очевидно нарушают общий порядок и движутся, невзирая ни на какие созвездия. Наши древние предшественники дали их имена семи дням недели (см. таблицу 1). Тот факт, что отдаленные друг от друга цивилизации независимо друг от друга пришли к идее семи дней в неделе, предполагает, что они могли наблюдать семь небесных тел, движущихся очень близко к эклиптике. Ведь все остальные временные периоды и сезоны года тоже были так или иначе связаны с небесными явлениями.

Планеты Уран и Нептун также движутся вдоль эклиптики, но они оставались неизвестными в древности, поскольку находятся на слишком большом расстоянии от Солнца и из-за слабой освещенности не видны невооруженным глазом, без телескопа. Кажется удивительным, но если предположить, что у людей развились бы более крупные глаза и у нас появилась бы возможность увидеть Уран и Нептун невооруженным глазом, мы, возможно, жили бы сегодня в мире, где в неделе десять дней.

Таблица 1

* Английские названия для этих дней произошли от имен норвежско-англо-саксонских богов, поэтому они не совпадают с римскими названиями планет.

Если бы вам пришлось наблюдать за планетами в течение месяцев и лет, вы заметили бы, что с ними происходит что-то странное. Во-первых, они движутся вдоль эклиптики лишь для того, чтобы остановиться, тут же изменить направление и вернуться туда, откуда они пришли. Такое движение известно как ретроградное движение. Каждый, кто считает себя знатоком небесной механики, должен быть способным объяснить такое необычное поведение планет.

Птолемей и геоцентрическая модель мира

Все цивилизации прошлого, и прежде всего древнегреческая, пытались собрать все имевшиеся у них на тот момент знания о небе, чтобы создать единую модель Вселенной. Они знали, что Земля имеет сферическую форму и что Солнце и звезды раз в день совершают круговой оборот по небосклону. Их обыденный опыт подсказывал, что Земля не движется – и действительно, они не ощущали, что она движется. Отсюда они естественным образом пришли к заключению, что мы живем на неподвижной Земле, вокруг которой вращаются Солнце, Луна, планеты и звезды. Такая концепция центрального положения Земли известна как геоцентрическая модель мира.

Большинство моделей устройства Вселенной того времени изображали Землю, окруженную серией колес, на которых размещались Солнце, Луна, планеты и звезды. Поскольку Луна движется по небу быстрее всех, она естественно была на первом колесе. За ней следовали Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн. За пределами Сатурна кружились колеса, обозначавшие неподвижные звезды, никогда не выходившие за границы своих созвездий.

В древности астрономы верили в геоцентрическую Вселенную, в которой Солнце вращается вокруг Земли; такая модель изображена на приведенном выше рисунке 1687 года

Но эта модель создавала одну очень серьезную проблему – она не позволяла объяснить ретроградное движение планет. Почему некоторые колеса внезапно останавливались, чтобы развернуться и начать движение в обратном направлении? Решение проблемы нашел древнегреческий математик Клавдий Птолемей, и оно получило известность как геоцентрическая модель Птолемея. Согласно ему планеты движутся в малом круге, получившем название эпицикл, и, как считал Птолемей, он вращается вокруг Земли на еще большем круге или колесе, названном им деферентом.

Птолемей изобрел деференты и эпициклы, чтобы объяснить ретроградное движение планет

Когда движение планет совпадает по направлению с движением деферента, мы видим, что планеты движутся в одном направлении вдоль эклиптики. Но когда они движутся вокруг эпицикла против направления деферента, они будто меняют направление на противоположное. Это описание было настолько логичным и так ясно объясняло движение небесных тел, что оставалось незыблемой догмой, не подвергавшейся никакой критике и сомнению на протяжении более тысячи лет.