Teoria heliocentryczna – historia powstania, rozwoju i ostatecznego potwierdzenia

Teoria heliocentryczna, to twierdzenie według którego w centrum Układu Słonecznego znajduje się Słońce, a wokół niego krążą planety. Jak to się stało, że Kopernik wysnuł tę tezę? Czy miał swoich poprzedników? I wreszcie, jak rozwijała się ta teoria. Na te pytania znajdziecie odpowiedź w niniejszym artykule.

Jak powstała teoria heliocentryczna?

Zacznijmy od starożytności. Wśród greckich, jak i rzymskich astronomów już od trzeciego wieku przed Chrystusem rozpropagowany był pogląd, że Ziemia jest kulą. Nie uznawali jednak ani tego, że Ziemia się kręci wokół Słońca, ani tego, że obraca się ona wokół własnej osi. Pitagorejczycy proponowali różne rozwiązania tego problemu. Filolaos z Tarentu uznał, że w centrum Wszechświata jest ogień, wokół którego krążą Ziemia, Słońce i Księżyc. Z kolei Heraklides już doszedł do wniosku, że nasza planeta obraca się wokół własnej osi. Jako pierwszy tezę o heliocentryźmie wysunął Arystarch z Samos. W swoich rozważaniach przyjął, że Ziemia krąży wokół Słońca po orbicie kołowej, wyliczył także przewidywane masy tych ciał niebieskich.

Niestety, choć jego założenia były dobre, to jednak niepoprawne wyniki doprowadziły do obalenia tej teorii na tamten moment. Ponadto, popularny ówcześnie geocentryzm był dużo łatwiejszy do przyjęcia – obserwowalny na niebie ruch planet czy gwiazd dla przeciętnego obywatela był wyraźnym zaprzeczeniem słów Arystarcha, nie mówiąc już o tym, że geocentryczna teoria stawiała naszą planetę na piedestale. Wszakże była centrum Wszechświata! W średniowieczu muzułmańscy astronomowie małymi kroczkami również doszli do heliocentryzmu. W dziesiątym wieku postulowali już obracanie się Ziemi wokół własnej osi, a pierwsze w pełni heliocentryczne hipotezy wysuwano już dwa stulecia później. Model Ptolemeusza (geocentryczny) został uznany przez nich za jedynie matematyczne założenie, niemające swojego odbicia w rzeczywistości. Ciekawy pomysł miał również indyjski astronom Nilakantha Somayaji, który to uznał, że planety krążą wokół Słońca, a ono samo orbituje wokół Ziemi.

Teoria heliocentryczna w wersji Mikołaja Kopernika

Trudno powiedzieć, kiedy polski astronom zaczął się zastanawiać nad tym, jak naprawdę wygląda Wszechświat. W każdym razie, prowadząc obserwacje, zauważył kilka nieścisłości w powszechnie uznawanych teoriach. Warto wiedzieć, że w czasach współczesnych naukowcowi, czyli kilkanaście wieków od ich powstania, stały się bardzo rozbudowane. Stało się tak, gdyż wprowadzano do nich co raz to nowe poprawki, żeby wszystko, kolokwialnie mówiąc, „trzymało się kupy”. Przykładem może tu być wprowadzenie do teorii geocentrycznej epicykli, czyli dodatkowych okręgów, po których miały poruszać się planety. Miało to tłumaczyć ich ruchy wsteczne. Ponadto fakt, że deferenty, czyli podstawowe okręgi, po których poruszały się ciała niebieskie, były rozmieszczone w różnych odległościach od środka Ziemi, nie tłumaczył do końca obserwowalnych faktów. W tym celu Ptolemeusz wprowadził pojęcie ekwantu, czyli punktu, wobec którego planeta miałaby stałą prędkość. Innymi słowy, inna planeta poruszała się ze stałą prędkością nie wobec Ziemi, lecz wobec jej ekwantu.

To wszystko nie spodobało się Kopernikowi, który po latach przeprowadzania obserwacji i odpowiednich obliczeń, wysunął swoje postulaty. Po pierwsze, jak powszechnie wiadomo, umieścił Słońce w centrum Wszechświata (wtedy nie znano nic więcej poza Układem Słonecznym). To właśnie on jest autorem słynnego dzieła O obrotach sfer niebieskich. Podobnie jak Arystarch, uznał, że planety poruszają się po kołowych orbitach i to Słońce jest statyczne, nie Ziemia. W istocie, nie było to nowe odkrycie – przecież Arystarch powiedział to samo osiemnaście wieków przed Kopernikiem! W XVI w. istniał już jednak bardziej zaawansowany aparat matematyczny I przeprowadzono więcej obserwacji, które mogłyby udowodnić tę tezę. Niestety, astronom nie uniknął pewnych błędów. Po pierwsze, fakt przyjęcia kołowych orbit nie był zgodny z rzeczywistością, zatem Kopernik musiał ostatecznie przyjąć istnienie epicykli.

Ostateczne potwierdzenie teorii heliocentrycznej

W późniejszych latach, grono naukowców prowadziło badania w celu potwierdzenie (lub obalenie) tej teorii. Pierwszy był Tycho Brache, który nie wierzył w to, że Ziemia się rusza, gdyż uznał ją za zbyt ciężką, by mogła to zrobić. Próbował także zaobserwować pozorne ruchy gwiazd po eliptycznej orbicie. Wynikałyby one z faktu, że Ziemia krąży po kołowej orbicie wokół Słońca. Nie zauważył tego, więc wysnuł teorię, że gwiazdy owszem krążą wokół Ziemi, ale już reszta planet krąży wokół Słońca. Materiał badawczy pozostawiony przez Tycho Brache nie poszedł na marne, gdyż umożliwił ważną poprawkę w teorii Kopernika oraz opracowanie Keplerowi jego praw. W jaki sposób? Na podstawie obserwacji, Kepler doszedł, że orbity planet nie są kołowe, lecz eliptyczne.

Po drugie, obalił jednostajny ruch planet, uznając że w peryhelium (blisko Słońca) poruszają się one szybciej niż w aphelium (dalej od Słońca). Po wynalezieniu teleskopu, Galileusz po raz kolejny potwierdził teorię heliocentryczną, obserwując Merkurego iWenus w różnych fazach – jak Księżyc. Ostateczne obalenie geocentryzmu nastąpiło w XVIII w, kiedy udowodniono że obserwowalna paralaksa odległych gwiazd jest bardzo niewielka. Dlatego właśnie Tycho Brache oraz inni astronomowie nie mogli jej zaobserwować. W ten sposób teoria heliocentryczna na stałe zagościła w astronomii.