天体力学

初期の理論

天体力学は、太陽、月、および肉眼で見える五つの惑星—水星、金星、火星、木星、土星—の動きを観察し、分析した初期の天文学の始まりを持っています。 惑星という言葉は、放浪者のためのギリシャ語から派生しており、いくつかの文化が空の固定された背景に対して移動するこれらのオブジェクトを神; この状態は、惑星と太陽の位置が何らかの形で地球上の個人の生活に影響を与えると考えられている占星術で、今日ある意味で生き残っています。 惑星の神聖な地位と人間の活動への影響は、惑星の動きを慎重に継続的に観察し、将来の位置を予測するための精巧なスキームを開発するための主な動機であった可能性がある。

ギリシャの天文学者プトレマイオス(紀元前140年頃アレクサンドリアに住んでいた)は、地球が中心に固定され、すべての惑星、月、太陽がその周りを周回する惑星運動のシステムを提案した。 地球上の観測者に見られるように、惑星は可変速度で空を横切って移動します。 それらは動きの方向を時折逆転させますが、しばらくして動きの支配的な方向を再開します。 この変動運動を説明するために、プトレマイオスは、惑星は周円と呼ばれる小さな円の周りを均一な速度で回転し、周円の中心はdeferentと呼ばれる大きな円の上で地球を周回していると仮定した。 運動の他の変化は、地球からの各惑星のdeferentの中心を短い距離で相殺することによって説明されました。 速度と距離の組み合わせを適切に選択することによって、プトレマイオスはかなりの精度で惑星の動きを予測することができました。 His scheme was adopted as absolute dogma and survived more than 1,000 years until the time of Copernicus.

geocentric system
geocentric system

Ptolemaic diagram of a geocentric system, from the star atlas Harmonia Macrocosmica by the cartographer Andreas Cellarius, 1660.

Photos.com/Thinkstock

Get a Britannica Premium subscription and gain access to exclusive content. ニコラウス-コペルニクスは、地球は他の惑星と一緒に太陽を周回するちょうど別の惑星であると仮定しました。 彼は、この太陽中心(太陽を中心とする)モデルがすべての観測と一致しており、プトレマイオスのスキームよりもはるかに簡単であることを示した。 惑星の動きは一様な円運動の組み合わせでなければならないという彼の信念は、非円運動の動きに一致するように一連の一周期を含めることを余儀なくされた。 叙事詩は、今日の惑星の動きを表現するために使用されるフーリエ級数の用語のようなものでした。 (フーリエ級数は、周期項の無限和であり、正と負の値の間で滑らかな方法で振動し、振動の周波数は項ごとに変化する。 より多くの項が保持されるにつれて、それらは他の関数に対するより良い近似を表します。)コペルニクスはまた、現代の決定に非常に近い結果で、彼の太陽中心太陽系の相対的な規模を決定しました。

コペルニクスの死から三年後に生まれ、太陽系の太陽中心モデルの出版から三年後に生まれたティコ-ブラーエ(1546-1601)は、まだ地心モデルを受け入れたが、彼は太陽と月だけが地球を周回し、太陽を周回する他のすべての惑星を持っていた。 このモデルはコペルニクスの地動説モデルと数学的に等価であるが、不必要な複雑さを表し、物理的に間違っている。 ティコの最大の貢献は、彼が収集した天体観測の20年以上でした; 惑星と星の位置の彼の測定は、約2アーク分の前例のない精度を持っていました。 (アーク分は度の1/60です。)

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