AST1010 - En kosmisk reise Forelesning 3: Fra middelalderen via Kopernikus Al Galilei og Newton Hvorfor drev man egentlig med astronomi? Middelalderen: Ikke fullt så mørk som mange tror. Kopernikus: Ikke så forfulgt som mange tror. Galilei: DiOo. Store helter: Tycho Brahe og Johannes Kepler. Den største av alle: Isaac Newton. 1
Hvordan finne sted og Ad? Den mørke middelalderen 2
Den mørke middelalder Populær foresalling: En dominerende kirke undertrykket lærdom og vitenskap i mer enn 1000 år og holdt Europa i et åndelig mørke. Middelalderen mer kompleks enn som så. VikAge forutsetninger for fremveksten av vitenskap ble lagt, blant annet universiteter og et samfunn av lærde med et felles språk: laan. Et hinder å komme over: Aristoteles naturfilosofi. Hvorfor var jorden i sentrum? For det første: Det ser sånn ut. For det andre: Læren om de fire elementer og deres naturlige bevegelser. Elementet jord søker mot universets sentrum. Jorden må derfor være i sentrum, og den må også være i ro. Legg merke Al at deoe ikke er en opphøyet posisjon. Himmellegemene ble seo på som mer perfekte enn jorden, og de var i bevegelse rundt jorden. 3
Naturlig bevegelse II Den naturlige bevegelsen for himmellegemene var i sirkler med konstant banefart. DeOe var også en hindring som måoe overvinnes. Verken Kopernikus eller Galilei klarte deoe. Tidlig middelalder: Vanskelige Ader 4
10. og 11. århundre: Bedre Ader Roligere Ader førte Al mer overskudd Al og interesse for intellektuelle sysler. Ptolemaios ble oversao Al laan. Kontakt med lærdomskulturen i islam. De første universitetene: Astronomi et obligatorisk fag. 5
Jean Buridan (1300-1361): VikAge steg mot en ny bevegelseslære Første steg mot en matemaask bevegelseslære: The Merton Calculators 6
Mot en bevegelig jord Nicole Oresme (1325-1382): Argumenter mot jordens bevegelse holder ikke mål. Fornuf og observasjoner kan ikke avgjøre spørsmålet. Nicolaus fra Kues (1401-1464): Universet har ingen grenser, jorden er ikke i sentrum. Jorden beveger seg, men vi merker det ikke. Astronomi i den islamske del av verden 7
En rik lærdomskultur utviklet seg i den islamske del av verden i middelalderen. Bevarte og videreutviklet arbeidene Al blant annet Aristoteles og Ptolemaios. Kontakten med denne kulturen var vikag for den raske oppblomstringen av naturfilosofien i Europa i høymiddelalderen. Al- Sijzi (950-1020): Heliosentriker? Al- Haytham (965-1040): Foregrep hovedpunktene i den vienskapelige metode. VikAge arbeider innen opakk. Tvil om Ptolemaios. Al- Tusi (1201-1274): Forbedret Ptolemaios modell på flere punkter. 8
Den kopernikanske revolusjonen Planetbevegelser som må forklares av alle systemer Planetene har retrograd bevegelse på himmelen en gang i året, denne bevegelsen er leoest merkbar for Mars, Jupiter og Saturn. Merkur og Venus befinner seg aldri langt fra sola største vinkelavstand er hhv. 28 og 46. Planetene har ujevne hasagheter også utenom retrograde løkker. 18 9
8/26/14 Ptolemaios løsning: Episykler P E D Q S J Episykelen gir planeten en baklengs bevegelse idet den svinger rundt på innsiden av løkken. Den er innført neoopp for å forklare retrograd banebevegelse. 20 10
Merkur og Venus allad nær sola 21 Den Ptolemeiske modellen for Venus og Merkur forutsier at disse planetene gjennom- løper et begrenset seo faser. Fasene er gio i figuren t.v. Vi ser at f.eks. Venus går fra mørk når den er nærmest jorda og den solbelyste siden snur bort fra oss, og dereoer gjennom smale sigdfaser Al den igjen blir mørk lengst borte fra jorda. 22 11
Geosentrisk teori har dårlig forklaringskraf Retrograd bevegelse en komplisert forklaring med Allegg av en kunsag føring på episykelradiene. Venus og Merkurs nærhet Al sola en forklaring med kunsage føringer. Kan testes: Forutsigelser av faser for Venus. 23 Nikolaus Kopernikus (1473-1543) 24 12
Bevegelser for sola, retrograd planetbevegelse, samt bevegelsen av Venus og Merkur, som forklart i Kopernikus heliosentriske system. 25 13
Merkurs og Venus maksimale vinkelavstand fra sola Venus faser i geosentrisk og heliosentrisk system 28 14
Kopernikus behøvde også episykler for å forklare at planetenes bevegelser er ujevne. Trengte i alt 34 episykler.. Behøvde ikke episykler for å forklare retro- grad bevegelse. 29 Fordelen med det kopernikanske system Elegant forklaring av retrograd bevegelse som en konsekvens av systemets grunnleggende konstruksjon. Venus og Merkurs maksimale avstand fra sola er også en nødvendig konsekvens av modellen uten AlleggsbeAngelser. Forutsigelse av Venus og Merkurs faser; kan sammenlignes med observasjoner og vil bekrefe eller forkaste det ptolemeiske system. Forutsier parallakse, den avgjørende testen av det heliosentriske systemet. 30 15
Parallakse Tycho Brahe (1546-1601) 32 16
Tychos observatorium 33 Det tychoniske system 17
Johannes Kepler (1571-1630) AnsaO som Brahes assistent. Skulle arbeide med å bevise at hans verdenssystem var korrekt. 35 Platonske legemer 18
Keplers heliosentriske system Keplers 3 lover 1. Planetbanene er ellipser med sola i det ene brennpunktet. 2. Planetene sveiper over like areal i like store Adsrom. 3. a 3 = P 2, der a er store halvakse i ellipsen (=h/2) og P er omløpsaden i banen (a og P i hhv. AU og år). (a svarer også røf Al middelavstanden mellom planeten og sola) 19
Galileo Galilei (1564-1642) Født i Pisa i 1564 professor i Padua. 1609: Kikkerten finnes opp Galilei bygger sin egen. Kikkerten reoes mot jordiske mål og mot himmellegemer. 39 Månen er ikke perfekt - oell og daler AST1010 - Kopernikus Al Newton 40 20
Jupiters måner 7. jan 1610 41 Venus faser: Stemmer ikke med Ptolemaios 42 21
Galilei og Inkvisisjonen Galilei hadde gode forbindelser med kirken og var lenge venn av paven. På grunn av sin arroganse og dispuoer om prioritet på oppdagelser fikk han eoer hvert også fiender. Ble trukket for inkvisisjonen i 1633 og tvunget Al å avsverge det kopernikanske system. Døde i 1642. 43 Isaac Newton (1642-1727) Banebrytende arbeider: Gravitasjonsloven Bevegelseslovene Differensial- og integralregningen OpAkk 44 22
Bevegelseslovene 45 Konsekvenser av Newtons gravitasjonslov Planetbaner er kjeglesnio. Generalisert Keplers 3. lov: P 2 = 4π 2 G(m 1 + m 2 ) a3 Gjelder allad når to legemer beveger seg i bane om felles tyngdepunkt. 46 23
Den kopernikanske revolusjon fullført Kepler kunne ved hjelp av Brahes observasjoner fullføre det kopernikanske system ved å gå fra sirkler Al ellipser. Galileos observasjonelle oppdagelser viste at det ptolemeiske system ikke kunne være rikag, men kunne ikke falsifisere det tychoniske. Newton ga en fysisk forklaring, og en presis matemaask beskrivelse, av det kopernikanske system ut i fra universelle lover. EOer Newton var det liten grunn Al å tvile på at det heliosentriske system stemmer best med virkeligheten. Anbefalt lesestoff Arthur Koestler: The Sleepwalkers Owen Gingerich: The Book Nobody Read Rocky Kolb: Blind Watchers of The Sky KiOy Ferguson: Tycho and Kepler 24
Neste forelesning: Fysikken i astrofysikk 25