Модели СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Первые наблюдения Марса

Первые наблюдения Марса проводились до изобретения телескопа. Это были позиционные наблюдения с целью определения положений планеты по отношению к звездам. Существование Марса как блуждающего объекта в ночном небе было письменно засвидетельствовано древнеегипетскими астрономами в 1534 году до н.э. Ими же было установлено ретроградное движение планеты и рассчитана траектория движение вместе с точкой, где планета меняет свое движение на небе относительно Земли, с прямого на попятное (т.е. ретроградное). Среди обозначений Марса встречается название «Он движется в обратном направлении», отмечающее интервал попятного движения. Другое название Марса, «Красный Хор», с несомненностью указывает на то, что в основе названий лежат наблюдения. Марс был изображен на потолке гробницы Сети I и Рамессеума, однако пропущен в карте звездного неба, созданной древнеегипетским ученым и архитектором Сенмутом. Последнее может быть связано с соединением Марса и Солнца в то время.

В период Нововавилонского царства (с 626 по 539 гг до н.э.) вавилонские астрономы проводили систематические наблюдения за положением и движением планет. Они установили, что Марс делает 37 синодических периода (синодический период – это промежуток времени между двумя последовательными соединениями какого нибудь объекта Солнечной системы с Солнцем), или 42 зодиакальных круга, каждые 79 лет. Ими также были разработаны арифметические методы с малыми поправками для прогноза позиции планеты. В вавилонской планетарной теории были впервые получены временные измерения планетарного движения Марса и уточнено положение планеты на ночном небе. Китайские записи о внешнем виде и движении Марса уже появляются в период до основания династии Чжоу (1045г. до Н.Э.), также во время династии Цинь (221г. до Н.Э.). Китайские астрономы делали записи о планетарных союзах планет, в том числе о соединениях с Марсом. В 375 году н. э. было отмечено покрытие Марса Венерой. Более подробно период и орбита движения планеты были вычислены во время династии Тан (618г. Н.Э.).

Модели СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Греки использовали слово planēton для обозначения семи небесных тел, изменяющих свое положение относительно неподвижных звёзд. Они считали, что такие тела движутся по геоцентрическим орбитам вокруг Земли. Греческий философ Тимей Платон написал старейшие из известных записей о греческой астрономической традиции в области планет в своей работе «Государство» (380-360гг. до Н.Э.). Его список, в порядке от наиболее отдаленного до ближайшего к центру объектов, был таким: Сатурн, Юпитер, Марс, Меркурий, Венера, Солнце, Луна и в центре Земля. Платон предположил, что вращение планет на небесной сфере зависит от расстояния, поэтому дальний объект движется медленнее. Но! Аристотель, ученик Платона, в 365 году до Н.Э., наблюдал покрытие Марса Луной. Из этого наблюдения он сделал вывод что Марс находится дальше, чем Луна. Он также указывал о других подобных феноменах: затмениях звёзд и планет, которые были отмечены у египетских и вавилонских астрономов. Аристотель использовал эти данные в поддержку греческой последовательности планет в Геоцентрической модели Вселенной. В своей работе «О небе» Аристотель предложил Модель Вселенной, в которой Солнце, Луна и планеты движутся по окружностям вокруг Земли на фиксированном друг от друга расстоянии. Более сложная версия геоцентрической модели была разработана греческим астрономом Гиппархом. Он предложил модель, в которой Марс и другие планеты движутся вокруг Земли не по равномерной окружности, а по траектории, названной впоследствии ЭПИЦИКЛОМ. В Римском Египте во втором веке Н.Э. Клавдий Птолемей пытался разрешить проблему орбитального движения Марса. По наблюдениям Марс движется на 40% быстрее в одной полуплоскости своей орбиты, чем другой — этот факт полностью опровергает аристотелевскую модель равномерного движения. Птолемей доработал модель Аристотеля, внеся в неё изменения, добавив к равномерному движению по круговой орбите смещение от центра этой орбиты. Модель Птолемея и его исследования по астрономии были подробно изложены в многотомном труде Альмагест, который стал авторитетным трактатом в Западной Европе следующие четырнадцать веков.

В пятом веке Н.Э., в древнеиндийском астрономическом трактате Сурья-сиддханта угловой размер Марса был оценен как две угловые минуты, а расстояние от него до Земли в 10 433 000 км. (1 296 600 йоджана, где одна йоджана равна 8 км). Поэтому диаметр Марса будет равен 6070 км. (754,4 йоджана), и это значение имеет погрешность в пределах 11 % от принятого в настоящее время значения 6788 км. Однако эта оценка была основана на неточной догадке об угловом диаметре планеты, по которой он должен быть равен в пределах двух угловых минут. Результаты, возможно, были получены под влиянием измерений Птолемея, который получил значение в пределах 1,57 угловых минуты. Эта величина близка к разрешению человеческого глаза, значительно больше, чем значения, которые были получены позже с помощью телескопа.

В 1543 году польский астроном Николай Коперник в своей работе «Об обращении небесных сфер» (лат. «De Revolutionibus coelestium orbium») представил Гелиоцентрическую модель Солнечной системы. В его подходе Земля вращалась вокруг Солнца по круговой орбите между круговыми орбитами Венеры и Марса. Его модель успешно объяснила причины, по которым Марс, Юпитер и Сатурн находились на противоположной стороне небесной сферы относительно Солнца в середине их попятного движения.

Коперник смог расставить положение планет вокруг Солнца в правильном порядке, основываясь исключительно на периоде их орбиты вокруг Солнца. Его теория постепенно получила признание у европейских астрономов, в частности этому сильно способствовала публикация в 1551 году “прусских таблиц”, немецкого астронома Эразма Рейнгольда, которые были рассчитаны с использованием модели Коперника. 13 октября 1590 года, немецкий астроном Михаэль Местлин, зафиксировал покрытие Марса Венерой. Один из его студентов, Иоганн Кеплер стал приверженцем системы Коперника. После завершения своего образования, Кеплер стал помощником датского дворянина и астронома Тихо Браге. Имея доступ к данным Тихо Браге по детальному наблюдению Марса, Кеплер провел работу по математической систематизации и замене прусских таблиц. После неоднократных провалов в наблюдении круговой орбиты Марса, в соответствии с требованиями теории Коперника, Кеплеру удалось теоретически обосновать наблюдения Тихо Браге, предположив, что Марс обращается не по круговой, а по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой расположено Солнце. Его модель стала основой законов, описывающих движение планет, которые были опубликованы им в многотомной работе «Астрономия Коперника» (лат. «Epitome astronomia Copernicanae») в 1615 - 1621 годах.