مدل خورشید مرکزی: مدلی که کوپرنیک نخستین نسخه علمی آن را ارائه کرد

طی سده‌های متوالی مدل زمین‌مرکزی دیدگاه غالب در میان دانشمندان سراسر جهان به شمار می‌رفت. اگرچه، به سبب شکل پیچیده‌ای که داشت، همچنان در پیش‌بینی مکان سیاره‌ها در آسمان خطاهایی در محاسباتش دیده می‌شد. به همین دلیل برخی ستاره‌شناسان باستان در تلاش بودند تا مدل بهتری برای مشاهدات خود از آسمان بیایند.

دیدگاه جدید کوپرنیک به جهان

ستاره‌شناسی که نخستین نسخه‌ی علمی از دیدگاه جدید ما به منظومه خورشیدی را بنیان نهاد، نیکلاس کوپرنیک بود که در سده‌ی پانزدهم و شانزدهم میلادی می‌زیست. بر اساس آن‌چه امروز می‌دانیم چنین مدلی نخستین بار توسط آریستارخوس ساموسی، ستاره‌شناس و ریاضی‌دان یونان باستان و حدود سیصد سال پیش از میلاد پیشنهاد شد، اما چندان جدی گرفته نشد. تا این که در سده‌ی شانزدهم میلادی، کوپرنیک مدلی ریاضی برای آن ارائه داد که با قدرت بالایی حرکت اجرام آسمانی را پیش‌بینی می‌کرد. به همین سبب او به عنوان پیشتاز در مدل خورشیدمرکزی در تاریخ علم شهرت دارد.

مسیر حرکت بازگشتی مریخ در آسمان

کوپرنیک نظریه‌اش را به این شکل مطرح کرد که خورشید در مرکز منظومه شمسی قرار دارد و همه‌ی سیاره‌هایی که تا آن روز شناخته شده بودند به دور آن می‌گردند، نه زمین. اگرچه مدل او بسیاری از مشکلاتی که دیدگاه بطلیموسی (زمین‌مرکزی) داشت را حل کرد، اما او نیز می‌انگاشت که زمین و سیاره‌های دیگر در مدارهای دایره‌ای به دور خورشید می‌چرخند. بنابراین مدل کوپرنیکی هم در پیش‌بینی مکان سیاره‌ها در آسمان، چندان موفق‌تر از مدل بطلیموسی نبود. اما از طرف دیگر، این مدل در حل مسئله‌ی حرکت بازگشتی سیاره‌ها (که در بخش اول از فصل دوم دیدیم) به روشی زیبا، موفق عمل کرد. توصیف این حرکت در تصویر مقابل نمایش داده شده است.

از سوی دیگر مدل کوپرنیکی نخستین مدل ستاره‌شناسی بود که محاسباتی کامل و با جزئیات از چگونگی کار کردن جهان ارائه کرد. این مدل دیدگاه ساده‌تری نیز از کیهان ارائه کرد که نیاز به ابزارهای ریاضی پیچیده‌ای که در محاسبات مدل زمین‌مرکزی به کار می‌رفت نداشت.

مدل کوپرنیک بر اساس هفت اصل عمومی بنیان گذاشته شده بود، که عبارت‌اند از:

• اجرام آسمانی همه به دور یک نقطه واحد نمی‌چرخند.
• مرکز زمین منطبق بر مرکز دایره‌ی مداری گردش ماه به دور زمین است.
• تمام کره‌های آسمانی به دور خورشید می‌چرخند که نزدیک به مرکز عالم قرار دارد.
• فاصله‌ی بین زمین تا خورشید کسر بسیار کوچکی از فاصله‌ی میان دستگاه زمین و خورشید، و ستارگان است، بنابراین اختلاف منظر ستاره‌ها مشاهده نمی‌شود.
• ستاره‌ها در آسمان ثابت هستند و حرکت ظاهری روزانه آن‌ها ناشی از چرخش زمین به دور خود در طول یک روز است.
• زمین روی سطح کره‌ای به دور خورشید حرکت می‌کند و این حرکت موجب جابه‌جایی ظاهری خورشید در آسمان در طول سال می‌شود. و زمین بیش از یک حرکت دارد.
• حرکت مداری زمین به دور خورشید موجب می‌شود که جهت حرکت سیاره‌ها به دور خورشید معکوس به نظر برسد.

کوپرنیک پس از آن با جمع‌آوری اطلاعات بیش‌تر کار خود را کامل کرد و در کتابی با عنوان «درباره گردش افلاک آسمانی» منتشر کرد. او در این کتاب هفت اصل خود را با جزئیات بیش‌تر و محاسبات کامل‌تر ارائه کرد.

او در نظر گرفته بود که عطارد و زهره بین زمین و خورشید قرار دارند و توانست تغییرات ظاهری آن‌ها را در آسمان مورد محاسبه قرار دهد. به طور خلاصه می‌توان گفت، زمانی که این دو سیاره در همان سوی خورشید قرار دارند که زمین نیز در آن قرار دارد، بزرگ‌تر و به صورت هلال مشاهده می‌شوند و زمانی که در سوی مقابل قرار دارند، کوچک‌تر و کامل دیده می‌شوند. نظریه کوپرنیکی همان طور که دیدیم حرکت بازگشتی مریخ و مشتری را نیز تا حدودی توصیف کرد، و نیز توانست دلیلی ارائه کند برای آن که این دو سیاره گاهی بزرگ‌تر از زمان‌های دیگر مشاهده می‌شوند.

ترتیب سیاره‌ها در مدل خورشیدمرکزی

گرچه مدل کوپرنیک برخی از مسئله‌های مطرح آن زمان را به خوبی حل کرد، اما به سبب آن که در پیش‌بینی مکان سیاره‌ها در آسمان از دقت کافی برخوردار نبود، به عنوان مدلی بهتر و قوی‌تر از مدل بطلیموسی مورد پذیرش گسترده‌ای قرار نگرفت. مدافعان مدل زمین‌مرکزی نیز آزمونی برای مدل خورشیدمرکزی پیشنهاد کرده بودند. آن‌ها می‌گفتند که اگر زمین به دور خورشید بگردد، از دیدگاه ما روی زمین، باید ستارگان دوردست در آسمان جابجا شوند، که این اثر را اختلاف منظر می‌نامیم. جابه‌جایی ظاهری یک شیئ نسبت به زمینه‌اش را که ناشی از جابه‌جا شدن ناظر است، اختلاف منظر می‌نامند. در بخش‌های بعد در مورد آن بیشتر توضیح خواهیم داد. در آن زمان مسئله اختلاف منظر موجب شد مدافعان مدل خورشیدمرکزی با مشکل مواجه شوند. اگر مدل آن‌ها مدل درستی بود، باید می‌توانستند اختلاف منظر را مشاهده کنند. اما حتی دقیق‌ترین مشاهدات در روز نیز نتوانست هیچ مقدار قابل توجهی از اختلاف منظر را، حتی برای یک ستاره، آشکار کند. اما با گذر زمان مدل کوپرنیکی موافقان خود را یافت و توانست در میان ستاره‌شناسان پذیرفته شود.

پذیرش بیشتر مدل خورشیدمرکزی پس از مطرح شدن نظریه‌های تایکو براهه و کپلر اتفاق افتاد. براهه یکی از معتبرترین ستاره‌شناسان زمان خود در رصد آسمان بود. او در طول زمان بیش از پانزده سال رصد خود از آسمان، سازه‌هایی طراحی کرد و ساخت. او لیستی از مکان دقیق سیاره‌ها در آسمان نیز تهیه کرد. یوهانس کپلر کمی پیش از مرگ براهه با او همکاری کرد. او از مهارت‌های ریاضی‌اش برای مطالعه‌ی رصدهای دقیق براهه استفاده کرد و در نهایت سه قانون اصلی خود را ارائه کرد که حرکت سیاره‌ها در منظومه خورشیدی را با دقت بالا توصیف می‌کرد. در بخش بعدی با قوانین کپلر آشنا می‌شویم.

منابع:

1.  The Heliocenteric Model
2.  The Heliocentric Model-Khanacademy
3. what is the heliocentric model of the universe