37 obserwujących
372 notki
334k odsłony
1487 odsłon

Jaki kształt ma Ziemia i co z tego wynika?

Wykop Skomentuj36

Przed przeczytaniem tej notki proszę zapoznać się z wcześniejszymi z cyklu (Część 1, Część 2, Część 3).

W poprzednich notkach przyjmowałem, że Ziemia jest idealną kulą. Ale czy tak jest rzeczywiście? Problem kształtu naszego globu nabrał ogromnego znaczenia w 1. połowie XVIII wieku, a jego rozwiązanie przyczyniło się nie tylko do lepszego poznania samej Ziemi, ale także do rozstrzygnięcia jeszcze ważniejszej, a odległej na pozór kwestii. W owym czasie naczelnym tematem w nauce było pytanie, jaka siła jest odpowiedzialna za ruch planet wokół Słońca oraz księżyców wokół planet, i właśnie zbadanie kształtu Ziemi pomogło znaleźć na nie odpowiedź. Aby wyjaśnić, na czym polegał ten problem i dlaczego kształt naszej planety miał takie znaczenie dla jego rozwiązania, muszę najpierw opowiedzieć dość długą historię. 

Losy odkrywania prawa grawitacji zwykle przedstawia się w następujący sposób. Najpierw Kopernik stwierdził, że planety poruszają się wokół Słońca, następnie Kepler podał szczegółowe zasady tego ruchu, na ich podstawie Newton wydedukował prawo grawitacji, a kiedy to zrobił, od razu wszyscy byli szczęśliwi, przynajmniej do momentu, gdy pojawił się Einstein, który pokazał, że opis newtonowski jest przybliżeniem bardziej ogólnej teorii – co prawda znakomitym w przypadku niezbyt silnych pól grawitacyjnych, ale jednak tylko przybliżeniem. W rzeczywistości historia ta jest znacznie bardziej skomplikowana. 

Mikołaj Kopernik (1473-1543) w swoim dziele „O obrotach sfer niebieskich” zmienił ciało centralne Wszechświata z Ziemi na Słońce, ale nie rozważał szczegółowo przyczyny ruchu planet. Przyjmował za Arystotelesem i innymi uczonymi Starożytności, że są one doczepione do systemu kryształowych sfer, które obracają się bez tarcia, a w ruch wprawił je Pierwszy Poruszyciel (czyli Pan Bóg). Jednakże niedługo po śmierci kanonika z Fromborka, w 1577 roku duński astronom Tycho Brahe (1546-1601) stwierdził, że jest to niemożliwe. Z jego obserwacji jasnej komety wynikało bowiem, że porusza się ona pomiędzy planetami, czyli musiałaby przebijać się przez sfery – gdyby takowe faktycznie istniały. (Przed Tychonem sądzono, że komety nie są ciałami niebieskimi, ale zjawiskami zachodzącymi w ziemskiej atmosferze; dopiero Duńczyk odkrył ich kosmiczną naturę). 

Chyba pierwszym uczonym, który poważnie zastanawiał się nad przyczyną ruchu planet, był Johannes Kepler (1571-1630). Najbardziej znany jest ze swych trzech praw: pierwszego, które stwierdza, że planety poruszają się po elipsach; drugiego, opisującego zmiany prędkości planety na orbicie; i trzeciego, podającego matematyczny związek między odległością planety od Słońca a jej okresem obiegu (kwadrat okresu obiegu jest proporcjonalny do sześcianu odległości od Słońca). Prawa te są czysto kinematyczne, to znaczy nie mówią nic o siłach wywołujących ruch, a jedynie o jego własnościach. Kepler uczynił jednak także pierwszy krok w kierunku dynamiki Układu Słonecznego, starając się dociec, jakie siły zmuszają planety do krążenia. Słusznie uznał, że obiektem za to odpowiedzialnym jest Słońce, którego wpływ maleje wraz z odległością, niesłusznie zaś, że siła poruszająca planety to magnetyzm działający wyłącznie w płaszczyźnie równikowej Słońca. Chociaż akurat ta koncepcja Keplera była zasadniczo błędna, miała ogromne znaczenie dla dalszego rozwoju astronomii. Nauka ta wcześniej ograniczała się do opisu zjawisk obserwowanych na niebie, i dopiero Kepler przeniósł ją na wyższy poziom: od jego czasów zaczęto poszukiwać fizycznych przyczyn tych zjawisk. 

W następnych latach zaproponowano różne mechanizmy wyjaśniające orbitalny ruch planet. Dla przykładu, sugerowano, że popychać je może promieniowanie słoneczne. Największą popularność zdobyła jednak hipoteza wirów eteru, wysunięta przez René Descartesa (1596-1650), nazywanego w Polsce Kartezjuszem. 

Kartezjusz w swym wydanym w 1644 roku dziele „Zasady filozofii” przedstawił obraz Wszechświata, w którym wokół Słońca istnieje wir jakiejś subtelnej materii, a ciśnienie tego wiru popycha planety na orbitach. Z kolei planety mają swoje wiry, które pchają księżyce. Gwiazdy to odległe słońca, i też otoczone są przez wiry:

image

Ilustracja zamieszczona w „Zasadach filozofii” Kartezjusza

Oryginalna koncepcja wirów Kartezjusza miała charakter czysto jakościowy, ale stała się bardzo popularna, prawdopodobnie dlatego, że silnie przemawiała do wyobraźni. Łatwo było zwizualizować sobie obiekty, które przypominają wiry na wodzie, i sposób, w jaki poruszają one planety i księżyce.

Dla dalszego rozwoju nauki ogromne znaczenie miały inne osiągnięcia Kartezjusza. Stworzył geometrię analityczną, zajmował się optyką i fizjologią. Dla naszej historii ważny jest fakt, że jako pierwszy poprawnie (choć w dość skomplikowany sposób) sformułował zasadę bezwładności oraz zauważył, iż w przyrodzie musi istnieć coś, co dzisiaj nazywamy siłą odśrodkową (aczkolwiek nie podał opisującego ją wzoru). 

Wykop Skomentuj36
Ciekawi nas Twoje zdanie! Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Salon24 news

Co o tym sądzisz?

Inne tematy w dziale Technologie