Mișcarea planetelor

Gândirea greacă despre mișcarea planetelor a început în jurul anului 400 î.Hr. Eudoxus din Cnidus a construit prima teorie grecească a mișcării planetelor despre care se cunosc detalii. Într-o carte, Despre viteze (care s-a pierdut, dar care a fost discutată pe scurt de Aristotel și Simplicius), Eudoxus a considerat că fiecare corp ceresc este purtat pe un set de sfere concentrice, care se cuibăresc una în alta. Pentru fiecare planetă, trebuie să se țină cont de trei mișcări diferite, iar Eudoxus a propus să facă acest lucru cu patru sfere. Revoluția zilnică spre vest este reprezentată de cea mai exterioară sferă (1). Următoarea în interior este sfera 2, a cărei axă se potrivește în sfera 1 cu un decalaj de aproximativ 24°; sfera 2 se rotește spre est în perioada zodiacală a planetei (12 ani pentru Jupiter, 30 de ani pentru Saturn). Cea de-a treia mișcare este mișcarea retrogradă. Pentru aceasta, Eudoxus a folosit o combinație de două sfere (3 și 4). Planeta însăși se deplasează pe cercul ecuator al sferei 4. Axa lui 4 se potrivește în interiorul sferei 3 cu un ușor decalaj unghiular. Sferele 3 și 4 se rotesc în direcții opuse, dar cu aceeași viteză. Mișcarea planetei care rezultă din girațiile sferelor 3 și 4 este o cifră opt, care se află pe suprafața sferică. Probabil că Eudoxus a înțeles caracteristicile matematice ale acestei curbe, deoarece i-a dat numele de hippopede (căluț de cal). Ansamblul celor două sfere 3 și 4 este introdus în suprafața interioară a sferei 2. Astfel, toate cele trei mișcări sunt explicate, cel puțin calitativ: mișcarea zilnică spre vest de către sfera 1, mișcarea lentă spre est în jurul zodiacului de către sfera 2 și mișcarea retrogradă ocazională de către ansamblul celor două sfere 3 și 4. Teoria lui Eudoxus este uneori numită teoria sferelor homocentrice, deoarece toate sferele au același centru, Pământul.

În acest stadiu, astronomii greci erau mai interesați să ofere relatări fizice plauzibile ale universului și să demonstreze teoreme geometrice decât să ofere descrieri precise din punct de vedere numeric ale mișcării planetare. Succesorul lui Eudoxus, Callippus, a adus unele îmbunătățiri modelului. Cu toate acestea, sferele homocentrice au fost criticate pentru că nu reușeau să țină cont de faptul că unele planete (în special Marte și Venus) sunt mult mai strălucitoare în anumite momente ale ciclurilor lor decât în altele. Sistemul lui Eudoxus a fost curând abandonat ca teorie pentru mișcarea planetelor, dar a exercitat o influență profundă în cosmologie, deoarece cosmosul a continuat să fie privit ca un set de sfere concentrice până în Renaștere.

La sfârșitul secolului al III-lea î.Hr. au fost dezvoltate modele teoretice alternative, bazate pe cercuri excentrice și epicicluri. (Un cerc excentric este un cerc care este ușor descentrat față de Pământ, iar un epiciclu este un cerc care este purtat și plimbat pe un alt cerc). Această inovație este de obicei atribuită lui Apollonius din Perga (c. 220 î.Hr.), dar nu se știe în mod concludent cine a propus primul aceste modele. În considerarea mișcării Soarelui, teoria sferelor homocentrice a lui Eudoxus a ignorat faptul că Soarele pare să accelereze și să încetinească în cursul anului, pe măsură ce se deplasează în jurul zodiacului. (Acest lucru este clar din faptul că primăvara este cu câteva zile mai lungă decât toamna.) Un cerc excentric (adică descentrat) poate explica acest fapt. Se consideră în continuare că Soarele se deplasează cu viteză constantă în jurul unui cerc perfect, dar centrul cercului este ușor deplasat față de Pământ. Atunci când Soarele este cel mai aproape de Pământ, pare să se deplaseze ceva mai rapid în zodiac. Când este cel mai îndepărtat, pare să se deplaseze puțin mai încet. Din câte se știe, Hipparchus a fost primul care a dedus valoarea și direcția decentrajului, bazându-și calculele pe durata măsurată a anotimpurilor. Potrivit lui Hipparchus, descentrarea cercului Soarelui este de aproximativ 4% din raza sa. Teoria cercului excentric era capabilă de o precizie excelentă în explicarea mișcării observate a Soarelui și a rămas standard până în secolul al XVII-lea.

Teoria standard a planetelor implica un cerc excentric, care purta un epiciclu. Imaginați-vă că priviți planul sistemului solar de deasupra polului său nordic. Planeta se mișcă în sens invers acelor de ceasornic pe epiciclul său. Între timp, centrul epiciclului se deplasează în sens invers acelor de ceasornic în jurul cercului excentric, care este centrat în apropierea Pământului (dar nu chiar exact în dreptul acestuia). Privită de pe Pământ, planeta va părea că se deplasează înapoi (adică intră în mișcare retrogradă) atunci când se află în partea interioară a epiciclului (cea mai apropiată de Pământ), deoarece acesta este momentul în care mișcarea spre vest a planetei pe epiciclu este mai mult decât suficientă pentru a învinge mișcarea spre est a centrului epiciclului înainte în jurul cercului excentric.

Hipparchus a jucat un rol major în introducerea parametrilor numerici babilonieni în astronomia greacă. Într-adevăr, o schimbare importantă în atitudinea grecilor față de astronomie a avut loc cam în această perioadă. Exemplul babilonian a servit ca un fel de semnal de alarmă pentru greci. Gândirea planetară greacă anterioară fusese mai mult despre obținerea unei imagini de ansamblu corecte, bazată pe principii filozofice și modele geometrice (fie că se foloseau sferele concentrice ale lui Eudoxus sau epiciclurile și excentricitățile lui Apollonius). Babilonienii nu aveau modele geometrice, ci se concentrau în schimb pe conceperea unor teorii aritmetice care aveau o putere predictivă reală. Hipparchus a realizat teorii geometrice reușite din punct de vedere numeric pentru Soare și Lună, dar nu a reușit cu planetele. El s-a mulțumit să demonstreze că teoriile planetare aflate atunci în circulație nu se potriveau cu fenomenele. Cu toate acestea, insistența lui Hipparchus asupra faptului că o teorie geometrică, dacă este adevărată, ar trebui să funcționeze în detaliu a marcat un pas important în astronomia greacă.

O altă contribuție a lui Hipparchus a fost descoperirea precesiunii, mișcarea lentă spre est a stelelor în jurul zodiacului, cauzată de oscilația, pe o perioadă de 25.772 de ani, a orientării axei de rotație a Pământului. Scrierile lui Hipparchus pe această temă nu au supraviețuit, dar ideile sale pot fi reconstituite din rezumatele date de Ptolemeu. Hipparchus a folosit observații ale mai multor stele fixe, făcute în raport cu Luna eclipsată, care fuseseră făcute de unii dintre predecesorii săi. Comparând aceste observații cu observațiile eclipselor pe care le făcuse el însuși, a dedus că stelele fixe se deplasează spre est cu cel puțin 1° în 100 de ani. Babilonienii, în teoriile lor, și-au revizuit locațiile echinocțiilor și solstițiilor. De exemplu, într-o versiune a teoriei babiloniene, se spune că echinocțiul de primăvară are loc la al 10-lea grad al Berbecului; într-o altă versiune, la al 8-lea grad. Unii istorici au susținut că acest lucru reflectă o conștientizare babiloniană a precesiei, pe care Hipparchus s-ar fi putut baza. Alți istorici au susținut că dovezile nu sunt clare și că aceste norme diferite pentru echinocțiu pot reprezenta nimic mai mult decât convenții alternative.

.