Войти
Кеплер, Йоханнес. Mysterium Cosmographicum, 1596. Гелиоцентрическое изображение космоса, созданное Кеплером, содержащее самый удаленный «sphaera stellar fixar», или сферу неподвижных звезд. неподвижные звезды (латинское : stellae fixae) составляют фон астрономических объектов, которые кажутся не движущимися относительно друг друга в ночном небе по сравнению с передним планом объектов Солнечной системы, которые движутся. Обычно фиксированные звезды включают все звезды, кроме Солнца. Туманности и другие объекты глубокого космоса также могут быть причислены к неподвижным звездам.
Точное определение термина усложняется тем фактом, что на самом деле никакие небесные объекты не закреплены друг за другом. Тем не менее, внесолнечные объекты движутся по небу так медленно, что изменение их относительного положения почти незаметно в типичных человеческих временных масштабах, за исключением внимательного изучения, и поэтому их можно считать «фиксированными» для многих целей. Более того, далекие звезды и галактики движутся по небу даже медленнее, чем сравнительно более близкие.
Люди во многих культурах воображали, что звезды образуют на небе изображения, называемые созвездиями. В древнегреческой астрономии считалось, что неподвижные звезды существуют на гигантской небесной сфере или небосводе, который ежедневно вращается вокруг Земли.
Попытки объяснить вселенную происходят из наблюдений за объектами, найденными в небе. У разных культур исторически были разные истории, чтобы дать ответ на вопросы о том, что они видят. Скандинавская мифология берет свое начало в северной Европе, в географическом местоположении современного региона Скандинавии и северной Германии. Скандинавская мифология состоит из сказок и мифов, заимствованных из древнескандинавского, который был северогерманским языком со времен средневековья. Существует серия рукописных текстов, написанных на древнескандинавском языке, которые содержат собрание [35] стихов, написанных из устной традиции. Среди историков, кажется, есть предположения о конкретных датах написания стихов, однако, по оценкам, тексты датируются началом XIII века. Хотя устная традиция передачи сказок существовала задолго до появления текстовых рукописей и печатных версий.
Среди сохранившихся текстов есть упоминание мифологического бога Одина. Ученые пересказали миф о творении богов Чесиров, который включает в себя идею неподвижных звезд, обнаруженных в телеологии сказки. Падарик Колум написал книгу «Дети Одина», в которой подробно повторяется история о том, как боги озиров привели гиганта по имени Имир к его гибели и создали мир из его тела, прикрепив искры из огненный Муспельхейм, или неподвижные звезды, к куполу неба, который был черепом Имира. Скандинавский миф о сотворении мира - один из нескольких случаев, когда звезды рассматривались как прикрепленные к сфере за пределами Земли. Более поздняя научная литература свидетельствует об астрономической мысли, которая сохраняла версию этой идеи до семнадцатого века.
пифагорейцы философы придерживались различных взглядов на структуру Вселенной, но каждая включала в себя сферу неподвижных звезд в качестве своей граница. Филолаос (ок. 5 в. До н. Э.) Предложил Вселенную, в центре которой был центральный огонь, невидимый для человека. Все планеты, луна, солнце и звезды вращались вокруг этого центрального огня, а Земля была ближайшим к нему объектом. В этой системе звезды содержатся в самой дальней сфере, которая также вращается, но слишком медленно, чтобы можно было наблюдать движение. Вместо этого движение звезд объясняется движением Земли вокруг центрального огня.
Другой пифагорейец, Экфант из Сиракуз (ок. 400 г. до н.э.) предложил систему, очень похожую на ту Филолая, но без центрального огня. Вместо этого этот космос был сосредоточен на Земле, которая оставалась неподвижной, но вращалась вокруг оси, в то время как Луна, Солнце и планеты вращались вокруг нее. Конечной границей этой системы была неподвижная сфера из звезд, и предполагалось, что движение звезд вызвано вращением Земли.
Платон (ок. 429 г.) -347 г. до н.э.) Вселенная была сосредоточена на полностью неподвижной Земле, состоящей из ряда концентрических сфер. Внешняя сфера этой системы состояла из огня и содержала все планеты (которые, согласно Платону, включали луну и солнце). Самая удаленная часть этой сферы была местом расположения звезд. Эта огненная сфера вращалась вокруг Земли, увлекая за собой звезды. Вера в то, что звезды зафиксированы на своем месте в сфере огня, имела огромное значение для всей системы Платона. Положение звезд использовалось в качестве ориентира для всех небесных движений и использовалось для создания Платоновской идеи о планетах, обладающих множественными движениями.
Аристарх (3 век до н.э.) предложил ранняя гелиоцентрическая вселенная, которая позже вдохновила работу Коперника. В его модели Солнце, совершенно неподвижное, лежало в центре, а все планеты вращались вокруг него. За планетами находилась сфера неподвижных звезд, также неподвижная. В этой системе были представлены еще две уникальные идеи, помимо того, что она была гелиоцентрической : Земля ежедневно вращалась, создавая день и ночь, и воспринимаемые движения других небесных тел, а сфера неподвижных звезд на ее границе была чрезвычайно далеко от его центра. Это огромное расстояние должно было быть принято из-за того факта, что звезды не имели параллакса, что можно объяснить только геоцентричностью или огромными расстояниями, которые создают параллакс, слишком малый для измерения.
Евдокс, ученик Платона, жил в 408–435 годах до нашей эры. Математик и астроном, он создал одну из первых сферических моделей планетных систем, основываясь на своем математическом опыте. Модель Евдокса была геоцентрической: Земля была неподвижной сферой в центре системы, окруженной 27 вращающимися сферами. Самая дальняя сфера несла звезды, которые он объявил неподвижными внутри сферы. Таким образом, хотя звезды перемещались вокруг Земли сферой, которую они занимали, сами они не двигались и поэтому считались неподвижными.
Аристотель, живший с 384-322 до н.э. изучал и опубликовал идеи, аналогичные Платону, но он усовершенствовал их в своих книгах «Метафизика» и «О небесах», написанных около 350 г. до н. э. Он утверждал, что у всех вещей есть способ двигаться (включая «небесные тела» или планеты), но он отрицает, что движение могло быть вызвано вакуумом, потому что тогда объекты двигались бы слишком быстро и без осознанных направлений. Он заявил, что все было чем-то перемещено, и начал исследовать концепцию, похожую на гравитацию. Он был одним из первых, кто доказал (и доказал), что Земля круглая, опираясь на наблюдения за затмениями и движениями других планет относительно Земли. Он пришел к выводу, что большинство планет движутся по кругу. Его космос был геоцентрическим, с Землей в центре, окруженной слоем воды и воздуха, который, в свою очередь, был окружен слоем огня, который заполнял пространство, пока не достиг Луны. Аристотель также предложил пятый элемент, называемый «эфир», который, как предполагается, состоит из Солнца, планет и звезд. Однако Аристотель считал, что, хотя планеты вращаются, звезды по-прежнему остаются неподвижными. Его аргумент заключался в том, что, если такое массивное тело движется, обязательно должно быть свидетельство, заметное с Земли. Однако нельзя услышать движение звезд и не увидеть их движения, поэтому Аристотель заключает, что, хотя они могут быть перемещены планетами, сами они не двигаются. Он пишет в «О небесах»: «Если бы тела звезд двигались в некотором количестве либо из воздуха, либо из огня... шум, который они создавали, неизбежно был бы огромным, и если это так, он достигнет и разрушит все здесь, на земле. Земля". Его теория о том, что звезды можно переносить, но они неподвижны и не могут двигаться или вращаться автономно, какое-то время была широко принята.
Птолемей, 100–175 гг. Нашей эры, произвел революцию в представлениях о космосе с помощью своих математических моделей и книги «Математический синтаксис», более известной как Альмагест. Он был написан около 150 г. н.э., и Птолемей заявил, что расположение звезд по отношению друг к другу и расстояния друг от друга остаются неизменными при вращении небес. Он использовал метод затмений, чтобы найти расстояния до звезд, и рассчитал расстояние до Луны на основе наблюдений за параллаксом. Вскоре после этого он написал продолжение под названием «Планетарные гипотезы». Птолемей использовал и писал о геоцентрической системе, в значительной степени опираясь на традиционную аристотелевскую физику. Он заявил, что звезды закреплены в своих небесных сферах, но сами сферы не закреплены. Таким образом, вращение этих сфер объясняет тонкие движения созвездий в течение года.
Николай Коперник (1473-1543) (см. Иллюстрацию в Развитие западной астрономии ) создал гелиоцентрическую систему, состоящую из шаров, несущих каждое из небесных тел. Последним шаром в его модели был шар неподвижных звезд. Этот последний шар был самым большим в его космосе как по диаметру, так и по толщине. Этот шар из звезд полностью неподвижен, поскольку звезды заключены в сферу, а сама сфера неподвижна. Таким образом, воспринимаемое движение звезд создается ежедневным вращением Земли вокруг своей оси.
Система Вселенной Тихо Браге (1546-1601) была названа «геогелиоцентрической» из-за ее новой структуры. В его центре находится неподвижная Земля, вокруг которой движутся Луна и Солнце. Затем планеты вращаются вокруг Солнца, а оно вращается вокруг Земли. За всеми этими небесными телами лежит сфера из неподвижных звезд. Эта сфера вращается вокруг неподвижной Земли, создавая ощущение движения звезд в небе. Эта система имеет интересную особенность, заключающуюся в том, что Солнце и планеты не могут содержаться в твердых сферах (их сферы будут сталкиваться), но все же звезды представлены как находящиеся в фиксированной сфере на границе космоса.
Иоганн Кеплер, 1571–1630 гг., Был преданным Копернику, следуя моделям и идеям Коперника, но развивая их. Он также был учеником Тихо Браге с 1600 по 1601 год и написал много сочинений на его имя. Некоторые из его наиболее упоминаемых работ - Mysterium cosmographicum (1596 г.), Astronomiae pars optica (1604 г.), Dioptrice (1611 г.), в которых обсуждалась оптика линз, Harmonice mundi (1618 г.) и Epitome Astronomiae Copernicanae (1618 г.), который был учебником для начинающих. для общей коперниканской астрономии вместе с новой кеплеровской астрономией. Он также установил Законы Кеплера и Таблицы Рудольфина, которые представляют собой рабочие таблицы, с помощью которых могут быть показаны положения планет. Законы Кеплера стали переломным моментом в окончательном опровержении старых геоцентрических (или птолемеевых) космических теорий и моделей.
Коперник, Николай. О вращении небесных сфер. Нюрнберг. 1543. Печатная копия работы Коперника, показывающая модель Вселенной с Солнцем в центре и сферой «неподвижных звезд» снаружи в соответствии с его теорией космоса. Западные астрономические знания основывались на традиционных представлениях из философских и наблюдательных исследований греческой античности. Другие культуры внесли свой вклад в мысль о неподвижных звездах, включая вавилонян, которые с восемнадцатого по шестой век до нашей эры построили карты созвездий . Карты звезд и идея мифологических историй для их объяснения в основном приобретались во всем мире и в нескольких культурах. Одно сходство между ними заключалось в предварительном понимании того, что звезды во Вселенной неподвижны и неподвижны.
Это понимание было включено в теоретические модели и математические представления о космосе такими философами, как Анаксимандр и Аристотель из древних греков. Анаксимандр написал трактат, от которого сохранилось лишь несколько отрывков. В этой работе он излагает предложенный им порядок небесных объектов, солнца, луны и неподвижных звезд. Звезды, о которых он упоминает, - это отверстия «колесообразных сгущений, наполненных огнем», расположенных ближе всего к Земле в этой системе. Записи о работе Анаксимандра, оставленные в виде фрагментов, дают лишь небольшое представление о реконструкции его предполагаемого значения в понимании его взглядов на космос. Анаксимандр предложил отличную от других более поздних астрономов точку зрения, предположив, что неподвижные звезды были ближайшими из небесных тел к Земле. Другие модели планетной системы показывают небесную сферу, содержащую неподвижные звезды во внешней части Вселенной.
Аристотель и другие подобные греческим мыслителям древности, а позже Птолемеев модель космоса продемонстрировали центрированность Земли во Вселенной. Эта геоцентрическая точка зрения сохранялась в средние века, и позже ей противостояли и последующие астрономы, и математики, такие как Николай Коперник и Иоганнес Кеплер. Традиция мышления, которая проявляется во всех этих системах вселенной, даже с их расходящимися механизмами, - это присутствие небесной сферы, содержащей неподвижные звезды. Птолемей оказал большое влияние на свою математическую работу «Альмагест », в которой пытается объяснить особенности движущихся звезд. Эти «блуждающие звезды», планеты, двигались на фоне неподвижных звезд, которые были распределены по сфере, окружающей Вселенную. Позже современные астрономы и математики, такие как Коперник, бросили вызов давней концепции геоцентризма и построили вселенную с центром в Солнце, известную как гелиоцентрическая система. Его система все еще поддерживала традицию небесной сферы, содержащей неподвижные звезды. Кеплер также представил модель космоса в своей книге «Mysterium Cosmopgraphicum» 1596 года, в которой изображено изображение, обозначающее одну небесную сферу, на латыни, «sphaera stellar fixar» или сфера неподвижных звезд.
Изучение неба произвело революцию с изобретением телескопа. Разработка телескопов, впервые разработанная в 1608 году, получила широкую огласку, и Галилей услышал и сделал телескоп для себя. Он сразу заметил, что планеты на самом деле не были идеально гладкими, - теория, ранее выдвинутая Аристотелем. Он продолжал исследовать небеса и созвездия и вскоре понял, что «неподвижные звезды», которые были изучены и нанесены на карту, представляют собой лишь крошечную часть массивной вселенной, которая находится вне досягаемости невооруженного глаза.
Астрономы и естествоиспытатели раньше делили небесные огни на две группы. Одна группа содержала неподвижные звезды, которые кажутся восходящими и заходящими, но сохраняют то же относительное расположение с течением времени. Другая группа содержала планеты невооруженного глаза, которые они назвали блуждающими звездами. (Солнце и Луна также иногда называли звездами и планетами.) Кажется, что планеты движутся и меняют свое положение за короткие периоды времени (недели или месяцы). Кажется, что они всегда движутся в пределах полосы звезд, которую жители Запада называют зодиаком. Планеты также можно отличить от неподвижных звезд, потому что звезды имеют тенденцию мерцать, в то время как планеты, кажется, светятся ровным светом. Однако неподвижные звезды имеют параллакс, который представляет собой изменение видимого положения, вызванное орбитальным движением Земли. Его можно использовать для определения расстояния до ближайших звезд. Это движение только кажущееся; это Земля движется. Этот эффект был достаточно мал, чтобы его невозможно было точно измерить до 19 века, но примерно с 1670 года и позже астрономы, такие как Пикард, Гук, Флемстид и другие, начали обнаруживать движение звезд и проводить измерения. Эти движения составляли значительные, хотя и почти незаметно малые доли.
Однако неподвижные звезды также демонстрируют реальное движение. Это движение можно рассматривать как имеющее компоненты, которые состоят из части движения галактики, к которой принадлежит звезда, части вращения этой галактики и части движения, свойственного самой звезде в ее галактике. В случае звездных систем или звездных скоплений отдельные компоненты движутся по отношению друг к другу нелинейным образом. Развитие законов Ньютона вызвало новые вопросы среди теоретиков о механизмах небес: универсальная сила гравитации предполагала, что звезды не могут просто фиксироваться или находиться в состоянии покоя, поскольку их гравитационное притяжение вызывает «взаимное притяжение» и, следовательно, заставляет их двигаться внутрь. относительно друг друга.
Это реальное движение звезды делится на радиальное движение и собственное движение, при этом «собственное движение» является составляющей поперек луча зрения. В 1718 году Эдмунд Галлей объявил о своем открытии, согласно которому неподвижные звезды действительно имеют собственное движение. Правильное движение не было замечено древними культурами, потому что для его обнаружения требуются точные измерения в течение длительных периодов времени. Фактически, ночное небо сегодня выглядит так же, как и тысячи лет назад, настолько, что некоторые современные созвездия были впервые названы вавилонянами.
Типичный метод определения собственного движения - это измерение положения звезды относительно ограниченного, выбранного набора очень удаленных объектов, которые не демонстрируют взаимного движения и которые из-за их расстояния, как предполагается, имеют очень маленькое собственное движение. Другой подход - сравнить фотографии звезды в разное время на большом фоне более далеких объектов. Звезда с наибольшим известным собственным движением - это Звезда Барнарда.
Фраза «неподвижная звезда» технически неверна, но, тем не менее, она используется в историческом контексте и в классической механике.
Во времена Ньютона неподвижные звезды использовались в качестве системы отсчета, предположительно находящейся в состоянии покоя относительно абсолютного пространства. В других системах отсчета либо в состоянии покоя относительно неподвижных звезд, либо в равномерном перемещении относительно этих звезд, законы движения должны были выполняться. Напротив, в кадрах, ускоряющихся относительно неподвижных звезд, в частности, в кадрах, вращающихся относительно неподвижных звезд, законы движения не соблюдались в своей простейшей форме, и их нужно было дополнить добавлением фиктивных сил, например, сила Кориолиса и центробежная сила.
. Как мы теперь знаем, неподвижные звезды не фиксированы. Концепция инерциальных систем отсчета больше не привязана ни к неподвижным звездам, ни к абсолютному пространству. Скорее, идентификация инерциальной системы отсчета основана на простоте законов физики в этой системе отсчета, в частности, на отсутствии фиктивных сил.
Закон инерции выполняется для системы координат Галилея, которая является гипотетической системой, относительно которой неподвижные звезды остаются неподвижными.
