Развитие

представлений

о строении мира

План урока

• Представление древних о строении мира
• Первые системы мира.
• Первая научная система строения мира Птолемея
• Система строения мира по Копернику
• Открытия учёных в области астрономии.
• Современный взгляд на строение мира.

Представление древних

о строении мира

План изложения темы

• Введение.
• Древний Восток
• Древние египтяне
• В Древнем Китае

Введение

• Трудно точно сказать, когда именно зародилась астрономия: до нас почти не дошли сведения, относящиеся к доисторическим временам.
• Первые представления о мироздании были очень наивными, они тесно переплетались с религиозными верованиями, в основу которых было положено разделение мира на две части – земную и небесную.

Древний Восток

• В Вавилоне сложились взгляды, согласно которым Земля имеет вид выпуклого острова, окруженного океаном. Внутри Земли будто бы находится «царство мертвых».
• Небо - это твердый купол, опирающийся на земную поверхность и отделяющий «нижние воды» (океан, обтекающий земной остров) от «верхних» (дождевых) вод. На этом куполе прикреплены небесные светила, над небом будто бы живут боги. Солнце восходит утром, выходя из восточных ворот, и заходит через западные ворота, а ночью оно движется под Землей.

Древний Египет

• Согласно представлениям древних египтян, Вселенная имеет вид большой долины, вытянутой с севера на юг, в центре ее находится Египет.
• Небо уподоблялось большой железной крыше, которая поддерживается на столбах, на ней в виде светильников подвешены звезды.

В Древнем Китае

• В Древнем Китае существовало представление, согласно которому Земля имеет форму плоского прямоугольника, над которым на столбах поддерживается круглое выпуклое небо.
• Разъяренный дракон будто бы согнул центральный столб, вследствие чего Земля наклонилась к востоку. Поэтому все реки в Китае текут на восток.
• Небо же наклонилось на запад, поэтому все небесные светила движутся с востока на запад .

Первые системы мира

План темы

• Гераклит Эфесский
• Пифагор Самосский
• Евдокс Книдский
• Платон
• Аристотель
• Гиппарха.

Гераклит Эфесский (ок. 530 - 470 гг. до н. э.).

• Одним из выдающихся древнегреческих мыслителей был Гераклит Эфесский.
• Это ему принадлежат слова:

• «Мир, единый из всего, не создан никем из богов и никем из людей, а был, есть и будет вечно живым огнем, закономерно воспламеняющимся и закономерно угасающим...»

Пифагор Самосский (ок. 580 - 500 гг. до н. э.)

• Высказал мысль о том, что Земля, как и другие небесные тела, имеет форму шара.
• Вселенная представлялась Пифагору в виде концентрических, вложенных друг в друга прозрачных хрустальных сфер, к которым будто бы прикреплены планеты.
• В центре мира в этой модели помещалась Земля, вокруг нее вращались сферы Луны, Меркурия, Венеры, Солнца, Марса, Юпитера и Сатурна.
• Дальше всех находилась сфера неподвижных звезд.

Евдокс Книдский (ок. 408 - 355 гг. до н. э.).

• Он предложил, что у каждой планеты имеется не одна, а несколько сфер, скрепленных друг с другом. Одна из них совершает один оборот в сутки вокруг оси небесной сферы по направлению с востока на запад. Время обращения другой (в обратную сторону) предполагалось равным периоду обращения планеты. Тем самым объяснялось движение планеты вдоль эклиптики.
• Звезды Евдокс разместил на одной сфере, вмещающей в себя все остальные.
• Таким образом, все видимое движение небесных светил Евдокс свел к вращению 27 сфер.

Платон (428 или 427 до н. э. - 348 или 347), древнегреческий философ

• Уместно напомнить, что представление о равномерном, круговом, совершенно правильном движении небесных тел высказал философ Платон.

• Он же высказал предположение, что Земля находится в центре мира, что вокруг нее обращается Луна, Солнце, далее утренняя звезда Венера, звезда Гермеса, звезды Ареса, Зевса и Кроноса.
• Платон ставил задачу построить геометрическую модель мира, в центре которой, безусловно, должна была находиться Земля.

Вот как описывает свое понимание мироздания сам Аристотель (384 - 322 гг. до н. э.).

• Аристотель предположил существование четырех «стихий»: земли, воды, воздуха и огня, из смешения которых будто бы произошли все тела, встречающиеся на Земле.
• По Аристотелю, стихии вода и земля стремятся двигаться к центру мира («вниз»), тогда как огонь и воздух движутся «вверх». Поэтому в центре мира находится Земля, над ней расположены вода, воздух и огонь.

• Ученик Платона Аристотель

• По Аристотелю, Вселенная ограничена в пространстве, хотя ее движение вечно, не имеет ни конца ни начала. Это возможно как раз потому, что, кроме упомянутых четырех элементов, существует еще и пятая, неуничтожимая материя, которую Аристотель назвал эфиром.

• Из эфира будто бы и состоят все небесные тела, для которых вечное круговое движение - это естественное состояние. «Зона эфира» начинается около Луны и простирается вверх, тогда как ниже Луны находится мир четырех элементов.

Гиппарха (ок. 180 или 190-125 до н. э.), древнегреческий астроном

• Становление астрономии как точной науки началось благодаря работам выдающегося греческого ученого Гиппарха.
• Он первый начал систематические астрономические наблюдения и их всесторонний математический анализ, заложил основы сферической астрономии и тригонометрии, разработал теорию движения Солнца и Луны и на ее основе - методы предвычисления затмений.

• Гиппарх обнаружил, что видимое движение Солнца и Луны на небе является неравномерным. Поэтому он стал на точку зрения, что эти светила движутся равномерно по круговым орбитам, однако центр круга смещен по отношению к центру Земли. Такие орбиты были названы эксцентрами .
• Гиппарх составил таблицы, по которым можно было определить положение Солнца и луны на небе на любой день года.

Геоцентрическая

система мира

Первая система строения мира по Птолемею

Птолемей Клавдий

(ок. 90 - ок. 160), древнегреческий ученый.

Открытия Птолемея

• Разработал математическую теорию движения планет вокруг неподвижной Земли, позволявшую предвычислить их положение на небе.
• Вместе с теорией движения Солнца и Луны она составила т. н. птолемееву систему мира.
• Система Птолемея изложена в его главном труде « Альмагест » - энциклопедии астрономических знаний древних.

Гелиоцентрическая

система мира

Система строения мира

по Копернику

Коперник Николай (1473-1543), польский астроном,

Мир Коперника.

• С оздатель гелиоцентрической системы мира.

• Книга Коперника, вышедшая в год его смерти, в 1543 году, носила скромное название:

« О вращении небесных сфер ».

Но это было полное ниспровержение Аристотеля взгляда на мир. С этого времени началась новая эпоха в нашем понимании Вселенной. Продолжается она и по ныне.

• Благодаря Копернику мы узнали, что Солнце занимает надлежащее ему положение в центре планетной системы.
• Земля же никакой не центр мира, а одна из рядовых планет, обращающихся вокруг Солнца.
• Так все стало на свои места. Строение Солнечной системы было наконец разгадано.

• Но Солнечная система еще не вся Вселенная. Можно сказать, что это только наш маленький мирок.
• А как же далекие звезды? О них Коперник не рисковал высказывать никакого определенного мнения. Он просто оставил их на прежнем месте, не дальней сфере, где были они у Аристотеля, и лишь говорил, и совершенно правильно, что расстояние до звезд во множество раз больше размеров планетных орбит.
• Как и античные ученые, он представлял Вселенную замкнутым пространством, ограниченным этой сферой.

Вклад учёных в

дальнейшее развитие

астрономии

Открытия учёных в области астрономии

Солнце и Звезды

• В ясную безлунную ночь, когда ничто не мешает наблюдению, человек с острым зрением увидит на небосводе не более двух - трех тысяч мерцающих точечек.
• В списке, составленном во 2 веке до нашей эры знаменитом древнегреческим астрономом Гиппархом и дополненном позднее Птолемеем, значится 1022 звезды.

• Гевелий же, последний астроном, производивший такие подсчеты без помощи телескопа, довел их число до 1533.

Джордано Бруно

БРУНО Джордано ( 1548-1600 ),

итальянский философ - пантеист и поэт. Обвинен в ереси и сожжен инквизицией в Риме.

Идеи Джордано Бруно

• Развивая идеи Николая Кузанского и гелиоцентрическую космологию Коперника, Бруно отстаивал концепцию о бесконечности Вселенной и бесчисленного множества миров.

• Бруно выдвинул идею о том, что наше Солнце - это одна из звёзд Вселенной. Всего только одна из великого множества, а не центр всей Вселенной. Но тогда и любая другая звезда тоже вполне может обладать своей собственной планетной системой.

Галактики

Основные сочинения :

• «О причине, начале и едином»,
• «О бесконечности, Вселенной и мирах»,
• «О героическом энтузиазме».
• Автор антиклерикальной сатирической поэмы «Ноев ковчег», комедии «Подсвечник», философских сонетов.

• Если Коперник указал место Земли отнюдь не в центре мира, то Бруно и Солнце лишил этой привилегии.
• Идея Бруно породила немало поразительных следствий. Из неё вытекала оценка расстояний до звёзд.
• Действительно, Солнце - это звезда, как и другие, но только самая близкая к нам . Поэтому - то оно такое большое и яркое. А на какое расстояние нужно отодвинуть светило, чтобы и оно выглядело так, как например, Сириус?
• Ответ на этот вопрос дал голландский астроном Гюйгенс (1629 - 1695). Он сравнил блеск этих двух небесных тел, и вот что оказалось: Сириус находится от нас в сотни раз дальше, чем Солнце.

Расстояния до звёзд

• Чтобы лучше представить, сколь велико расстояние до звезды, скажем, что луч света, пролетающий за одну секунду 300 тысяч километров , затрачивает на путешествие от Сириуса к нам несколько лет. Астрономы говорят в этом случае о расстоянии в несколько световых лет.
• Конечно, разные звезды отличаются друг от друга Поэтому определение расстояний до них и сейчас часто остаётся очень трудной, а иногда и просто неразрешимой задачей для астрономов. 1св год = 10^13 км

8 световых минут

8,7 световых лет.

Сириус

Солнца

Земля

• Замечательная идея Бруно и основанный на ней расчет Гюйгенса стали решительным шагом к овладению тайными Вселенной.

• Благодаря этому границы наших знаний о мире сильно раздвинулись, они вышли за пределы Солнечной системы и достигли звёзд.

Галилео Галилей

ГАЛИЛЕЙ (Galilei) Галилео , итальянский физик, механик и астроном, один из основоположников естествознания; поэт, филолог, критик.

• В 1633 году Галилей предстал перед судом инквизиции.
• Престарелого учёного заставили подписать «отречение» от своих взглядов и до конца жизни держали под надзором инквизиции.
• Лишь в 1992 году церковь окончательно оправдала Галилея.

Открытия Галилея

Первый направил телескоп на небо и сделал открытия, наглядно подтверждающие учение Коперника.

• На Луне он увидел горы
• Открыл четыре спутника у Юпитера
• Обнаружил, что Венера подобно Луне меняет свои фазы.
• Доказал, что Венера движется около Солнца, а не около Земли.
• Открыл пятна на Солнце и, наблюдая за ними, установил, что Солнце вращается около своей оси.
• Обнаружил, что Млечный путь – это множество слабых звёзд, не различимых невооружённым глазом.

Горы на Луне

Галилеевы спутники

Ганимед

Европа

Каллисто

Венера в одной из своих фаз

Венера вращается около Солнца

Солнечные пятна на Солнце

Галилей обнаружил, что Млечный путь – это множество слабых звёзд, не различимых невооружённым глазом.

Споры о строении Млечного Пути

• Но уже в древности подозревали о существовании большого числа звезд, невидимых глазом.
• Демокрит, великий ученый древности, говорил, что белесоватая полоса, протянувшаяся через все небо, которую мы называем Млечным Путем, есть в действительности соединение света множества невидимых по отдельности звезд.
• Споры о строении Млечного Пути продолжались веками. Решение - в пользу догадки Демокрита - пришло в 1610 году, когда Галилей сообщил о первых открытиях, сделанных на небе с помощью телескопа.
• Он писал с понятным волнением и гордостью, что теперь удалось « сделать доступными глазу звезды, которые раньше никогда не были видимыми и число которых по меньшей мере в десять раз больше числа звезд, известных издревле ».

Иоганн Кеплер

Немецкий астроном

Родился - 1571 году

Умер – 1630 году

Открытия Кеплера

Один из творцов астрономии нового времени.

• Открыл законы движения планет (законы Кеплера), на основе которых составил планетные таблицы (т. н. Рудольфовы).

• Заложил основы теории затмений.
• Изобрел телескоп, в котором объектив и окуляр - двояковыпуклые линзы.

Михаил Ломоносов

Русский учёный

Родился - 1711 году

Умер – 1765 году

Похоронен в Санкт-Петербурге в Некрополе 18 в.

ЛОМОНОСОВ Михаил Васильевич - первый русский ученый - естествоиспытатель мирового значения

• Крупнейший русский поэт-просветитель 18 в. Поэт, заложивший основы современного русского литературного языка.

• Художник , Возродил искусство мозаики и производство смальты, создал с учениками мозаичные картины. Член Академии художеств (1763).
• Историк , поборник развития отечественного просвещения, науки и экономики.

Краткая биография учёного

• Родился 8(19) ноября в д. Денисовка (ныне с. Ломоносово) в семье помора.

• В 19 лет ушел учиться (с 1731 в Славяно-греко-латинской академии в Москве, с 1735 в Академическом университете в Санкт-Петербурге, в 1736-41 в Германии).

• С 1742 адъюнкт, с 1745 академик Петербургской АН.

• В 1748 основал при АН первую в России химическую лабораторию.

• По инициативе Ломоносова основан Московский университет (1755).

Открытия Ломоносова

Открытия Ломоносова обогатили многие отрасли знания.

• Открыл атмосферу на Венере.

• Описал строение Земли,

• Защищал идею о множественности обитаемых миров.

• В остроумных стихах высмеивал сторонников геоцентризма.

Современная картина

строения мира

Современный взгляд на строение Солнечной системы

• Теперь мы понимаем, что живем на небольшой планете, похожей на шар.

• Земля вращается вокруг Солнца по орбите, не слишком отличающейся от окружности.

• Радиус этой окружности близок к 150 миллионам километров.

D=150 000 000 км

• Дальнейшие открытия астрономов пополнили семью больших планет.
• Их девять: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.
• В таком порядке они занимают свои орбиты вокруг Солнца.

• Открыто множество малых тел Солнечной системы - астероидов и комет.
• Но это не изменило новой коперниковой картины мира. Напротив, все эти открытия только подтверждают и уточняют ее.

Метагалактика

Наша Галактика

Солнечная система

Презентация на тему "Гелиоцентрическая система мира" по астрономии в формате powerpoint. В данной презентации для школьников рассказывается о гелиоцентрической системе мира и ее создателе.

Фрагменты из презентации

Великий польский астроном Николай Коперник (1473–1543) разработал гелиоцентрическую систему мира. Он совершил переворот в естествознании, отказавшись от принятого в течение многих веков учения о центральном положении Земли. Коперник объяснил видимыедвижения небесных светил вращением Земли вокруг оси и обращением планет, в том числе Земли, вокруг Солнца.

Историческая справка о Н. Копернике

• Знаменитый астроном, преобразователь этой науки и положивший начало современному представлению о системе мира. Много спорили о том, был ли К. поляком или немцем; ныне национальность его не подлежит сомнению, так как отыскан список студентов Падуанского университета, в котором К. записан в числе учившихся там поляков. Родился в Торне, в купеческой семье.
• В 1491 г. поступил в Краковский университет, где с одинаковым усердием изучал математику, медицину и богословие. По окончании курса К. путешествовал по Германии и Италии, слушал лекции о разных университетах, а одно время даже и сам профессорствовал в Риме; в 1503 г. он вернулся в Краков и прожил тут целых семь лет, состоя профессором университета и занимаясь астрономическими наблюдениями. Однако, шумная жизнь университетских корпораций была не по душе К. и в 1510 г. он переселился к Фрауенбург, маленький городок на берегу Вислы, где провел всю остальную жизнь, состоя каноником католического костела и посвящая свои досуги астрономии и безвозмездному лечению больных

Гелиоцентрическая система мира Коперника

• В центре мира находится Солнце. Вокруг Земли движется лишь Луна. Земля является третьей по удаленности от Солнца планетой. Она обращается вокруг Солнца и вращается вокруг своей оси. На очень большом расстоянии от Солнца Коперник поместил «сферу неподвижных звезд».
• Коперник просто и естественно объяснил петлеобразное движение планет тем, что мы наблюдаем обращающиеся вокруг Солнца планеты не с неподвижной Земли, а с Земли, движущейся тоже вокруг Солнца
• Свою систему мира великий польский астроном Николай Коперник (1473-1543) изложил в книге "О вращениях небесных сфер”, вышедшей в год его смерти. В этой книге он доказал, что Вселенная устроена совсем не так, как много веков утверждала религия.
• Во все странах почти полтора тысячелетия владело умами людей ложное учение Птолемея, который утверждал, что Земля неподвижно покоится в центре Вселенной. Последователи Птолемея в угоду церкви придумывали все новые "разъяснения” и "доказательства” движения планет вокруг Земли, чтобы сохранить "истинность” и "святость” его ложного учения. Но от этого система Птолемея становилась все более надуманной и искусственной.
• Задолго до Птолемея греческий ученый Аристарх утверждал, что Земля движется вокруг Солнца. Позже, в средние века, передовые ученые разделяли точку зрения Аристарха о строении мира и отвергали ложное учение Птолемея. Незадолго до Коперника великие итальянские ученые Николай Кузанский и Леонардо да Винчи утверждали, что Земля движется, что она совсем не находится в центре Вселенной и не занимает в ней исключительного положения.
• Почему же, несмотря на это, система Птолемея продолжала господствовать? Это удалось сделать только Николаю Копернику. После тридцати лет упорнейшего труда, долгих размышлений и сложных математических вычислений он показал, что Земля - только одна из планет, а все планеты обращаются вокруг Солнца. Своей книгой он бросил вызов церковным авторитетам, разоблачая их полное невежество в вопросах устройства Вселенной.
• Коперник не дожил до того времени, когда его книга распространилась по всему свету, открывая людям правду о Вселенной. Он был при смерти, когда друзья принесли и вложили в его холодеющие руки первый экземпляр книги.
• Коперник родился в 1473 г. в польском городе Торуни. Он жил в трудное время, когда Польша и ее сосед - Русское государство - продолжало вековую борьбу с захватчиками - тевтонскими рыцарями и татаро-монголами, стремившимися поработить славянские народы.
• Коперник рано лишился родителей. Его воспитал дядя по матери Лукаш Ватцельроде - выдающийся общественно-политический деятель того времени. Жажда знаний владела Коперником с детства, Сначала он учился у себя на родине. Потом продолжал образование в итальянских университетах, Конечно, астрономия там изучалась по Птолемею, но Коперник тщательно изучал и все сохранившиеся труды великих математиков и астрономию древности.
• У него уже тогда возникли мысли о правоте догадок Аристарха, о ложности системы Птолемея. Но ни одной астрономией занимался Коперник. Он изучал философию, право, медицину и вернулся на родину всесторонне образованным, для своего времени, человеком.
• Что же заключает в себе книга Коперника "О вращении небесных сфер” и почему она нанесла такой сокрушительный удар по системе птолемея, которая со всеми изъянами держалась четырнадцать веков под покровительством всесильной в ту эпоху церковной власти? В этой книге Николай Коперник утверждал, что Земля и другие планеты - спутники солнца. Он показал, что именно движение Земли вокруг солнца и ее суточным вращением вокруг своей оси объясняется видимое движение Солнца, странная запутанность в движении планет и видимое вращение небесного свода.
• Гениально просто Коперник объяснял, что мы воспринимаем движение далеких небесных тел так же, как и перемещение различных предметов на Земле, когда сами находимся в движении.
• Мы скользим в лодке по спокойно текущей реке, и нам кажется, что лодка и мы в ней неподвижны, а берега "плывут” в обратном направлении. Точно так же нам только кажется, что Солнце движется вокруг Земли. А на самом деле Земля со всем, что на ней находится, движется вокруг Солнца и в течение года совершает полный оборот по своей орбите.
• И точно так же, когда Земля в своем движении вокруг Солнца обгоняет другую планету, нам кажется, что планета движется назад, описывая петлю на небе. В действительности планеты движутся вокруг Солнца по орбитам правильной, хотя и не идеально круговой формы, не делая никаких петель. Коперник, как и древнегреческие ученые, что орбиты, по которым движутся планеты, могут быть только круговыми.

Становление гелиоцентрической
системы мира
Аникеева Г.А.,
учитель физики
ГБОУ СОШ №87
Санкт-Петербурга
900igr.net

Первые представления людей о
Вселенной
В Древней Руси
считали, что Земля
плоская и держится
на трех китах,
которые плавают в
безбрежном океане.

Древняя Греция
Древние греки
представляли себе Землю
плоским диском, окруженным
недоступным человеку
морем, из которого каждый
вечер выходят и в которое
каждое утро садятся звезды.
Из восточного моря в золотой
колеснице поднимался
каждое утро бог Солнца
Гелиос и совершал свой путь
по небу.

Древняя Индия
Землю в виде
полусферы держат
четыре слона.
Слоны стоят на
огромной черепахе,
а черепаха на змее,
которая,
свернувшись
кольцом, замыкает
околоземное
пространство.

Геоцентрическая система мира
Клавдий Птолемей
(87-165 н.э.)

Петлеобразное движение планет
Каждая планета движется
равномерно по кругу – эпициклу,
центр которого равномерно
движется по кругу большего
радиуса – деференту. В центре
деферента находится Земля.

Гелиоцентрическая система мира
Николай Коперник
1473 – 1543

Гелиоцентрическая система мира Коперника
В центре мира находится
Солнце. Вокруг Земли
движется лишь Луна.
Земля является третьей по
удаленности от Солнца
планетой. Она обращается
вокруг Солнца и вращается
вокруг своей оси.
На очень большом
расстоянии от Солнца
Коперник поместил «сферу
неподвижных звезд».

Петлеобразное движение планет
Петлеобразное движение планет Коперник объяснял тем, что мы
наблюдаем обращающиеся вокруг Солнца планеты не с неподвижной
Земли, а с Земли, движущейся тоже вокруг Солнца.

Развитие и философское осмысление
гелиоцентрической системы
Джордано Бруно развил
гелиоцентрическую теорию
Коперника, высказав положения:
о множественности миров, о
безграничности Вселенной, о том,
что звёзды - это далёкие солнца,
вокруг которых вращаются
планеты,
Джордано Бруно
1548 – 1600

Обвиненный инквизицией в ереси, Бруно отказался признать ложными
главные из своих теорий и был приговорен католической церковью к
смертной казни, а затем сожжен на костре на площади Кампо ди Фьоре
Рима в феврале 1600 года.
Последними словами Бруно были: «Сжечь – не значит опровергнуть».

Доказательство

Благодаря изобретению телескопа (1609)
Галилей смог сделать очень интересные
открытия и доказать справедливость
гелиоцентрической системы.
Галилео Галилей
1564 – 1642

Открытия Галилея

Научное объяснение
гелиоцентрической системы мира
Исаак Ньютон открыл закон
всемирного тяготения, дал
теорию движения небесных
тел, создав основы небесной
механики.
Исаак Ньютон
1643 – 1727

Тема . Эволюция представлений о системе мира: от геоцентрических систем мира древнегреческих философов до гелиоцентрической системы Коперника.

Цели урока . На примере создания системы мира показать учащимся:

1) путь научного познания: факты - гипотеза - факты - новая гипотеза -… -теория;

2) относительность истины;

3) возможность интерпретации одних и тех же явлений в различных системах отсчета;

Основные понятия . Геоцентрическая система мира, гелиоцентрическая система мира.

Демонстрационный материал . Иллюстрации. Модели.

Самостоятельная деятельность учащихся. Выполнение поисковых заданий, создание презентаций, систематизация материала в форме таблицы.

Мировоззренческий аспект урока. Развивать навыки логического мышления учащихся и научного подхода к изучению мира. Анализ накопления знаний по астрономии происходило со времен древних цивилизаций. Модели Вселенной.

Время, мин

Приемы и методы

1. Подготовка доклада, презентации

Иллюстрации, модели

Выполнение поисковых заданий

2. Вступительное слово учителя

Беседа с учащимися

3. Выступление учащихся

Иллюстрации, модели

Выступления учащихся

4. Сравнение геоцентрической и гелиоцентрической теорий. Рефлексия

5. Задание на дом

Подготовка к уроку.

Выбор учащимися темы доклада. Подготовка устного сообщения, презентации для иллюстрации доклада и газеты формата А5.

Литература

Эрик Роджерс «Физика для любознательных», т. 2, М.: «Мир», 1970. , «Планета Земля. Развитие идей и представлений» учебное пособие . М.: Интерпакс, 1994.

Темы сообщений

Вселенная по представлениям Фалеса. Система мира Пифагора. Система мира Филолая. Система мира Евдоксия. Система мира Аристотеля. Система мира Аристарха. Система мира Гиппарха. Система мира Птолемея. Система мира Коперника.

Конспект урока.

Накопление знаний по астрономии происходило со времен древних цивилизаций от простой регистрации тех или иных фактов до систематических наблюдений. Из этих фактов возникали легенды, поучавшие детей или успокаивавшие простой народ. В этих легендах Солнце считалось божеством, планете Венера поклонялись, рассказывалось об «обители блаженства», находящейся над хрустальным сводом звезд. Но сами легенды не были лишь суеверными мифами. Это были предвестники научной теории, их связь с фактами была слабой, скорее фантастической, однако они создавали основу для «объяснения» этих фактов. Когда зародилась греческая цивилизация, ее мыслители основали в науке новые методы: они стали искать общие схемы объяснения, которые взывали бы к человеческой любознательности. Они уже не довольствовались простыми мифами, удовлетворявшими любопытство толпы. Они ставили себе задачу «предвосхитить явление», т. е. создать такую схему, которая могла бы объяснить факты. Это было гораздо важнее простого собрания фактов или создания описания каждого нового факта отдельной теории. Это был интеллектуальный прогресс, начало создания научной теории.

Первые греческие ученые нарисовали простую картину устройства Вселенной, но по мере накопления данных они усложняли схемы, чтобы объяснить детали тех или иных явлений: сначала простые факты о Земле, затем более детальные схемы, объясняющие движение небосвода в целом, а также Солнца, Луны и планет в отдельности.

На каждой стадии ученые пытались на основе немногих простых допущений или общих принципов создать возможно более логичное и полное «объяснение» или описание наблюдаемого явления. Такое объяснение должно было способствовать систематизации накопленных фактов и получению дальнейших предсказаний. Но, прежде всего оно должно было укреплять веру в существование системы, объединяющей различные явления, в разумное устройство природы. Хотя поиски схемы иногда диктовались практической необходимостью, например необходимостью создания календаря, удовлетворение, получаемое учеными от четкого объяснения разнообразных явлений, далеко выходило за эти рамки. Вынуждаемые необходимостью задавать вопрос почему, греческие философы искали и создавали научные теории. Хотя наши современные стремления проверять все с помощью эксперимента и богатство научного оборудования привели к огромным изменениям в наших представлениях, мы по-прежнему разделяем восторг греков перед теорией, которая «предвосхищает явления». Посмотрим, как создавались их теории.

Задание учащимся. Слушая выступления одноклассников, заполните следующие графы таблицы:

2) факты, которые не укладывались в предшествующую модель строения вселенной и объясняла (или пыталась объяснить) данная система мира;

3) схема и краткое описание модели мира.

600 г. до н. э.	Суточное движение звезд, годовое и суточное движение Солнца и Луны	Земля - плоский диск, звезды прикреплены к вращающейся сфере, плоскость эклиптики наклонена относительно траектории звезд (рис. 1 и рис.2)
530 г. до н. э.	Перемещение планет, Солнца и Луны на фоне звезд с различными скоростями.	Земля - шар окружена концентрическими прозрачными сферами, на каждой из которых находится небесные тела: ближайшее к Земле - Луна, затем Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн. Внешняя сфера содержала звезды и совершала полный оборот за сутки, остальные вращались медленнее. Общий принцип - «сферы» - это «совершенные» формы, а равномерные вращения - «совершенные» движения. (рис. 3, 4)
	Солнце, Луна, Венера, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн медленно движутся среди звезд с запада на восток. Звезды же движутся с востока на запад.	Центр Вселенной - не Земля, а центральный огонь - «сторожевая башня богов»; Земля вращается вокруг этого огня, совершая за сутки полный оборот по малой орбите, причем ее обитаемая часть всегда обращена в противоположную сторону от этого центрального огня. Это движение Земли объясняло ежедневное движение звезд на небе: внешняя хрустальная сфера при этом могла покоиться. (Рис. 5)
Евдоксий 370 г. до н. э.	Планета не движется неравномерно по петлеобразной траектории. Солнце и Луна, движутся по своим годовым и месячным траекториям с переменными скоростями.	Система состоит из 27 концентрических сфер, подобно шелухе луковицы. Каждой планете соответствовало несколько сфер, расположенных одна внутри другой и вращающихся вокруг различных осей: по три сферы для Солнца и Луны, по четыре для каждой планеты и одна внешняя сфера для всех звезд. Каждая сфера закреплена на оси, которая проходит через отверстие в следующей сфере, и расположена вне, причем оси вращения имеют различные направления. Комбинированные движения с надлежащим образом выбранными направлениями вращения соответствуют наблюдениям. (Рис. 6, 7)
Аристотель 340 г. до н. э.	Система мира Евдоксия не согласовывалась с более точными наблюдениями движения планет	Увеличение числа сфер до 55. Систематизировал знания и привел доказательства шарообразности Земли.
Аристарх 240 г. до н. э.	Сложность системы Аристотеля привела к попытке упрощения схемы	1) Земля вращается, и этим вращением объясняется суточное движение звезд; 2) Земля движется вокруг Солнца, совершая полный оборот по орбите в течение года; другие планеты движутся подобным же образом - это объясняет видимые движения Солнца и планет относительно звезд.
140 г. до н. э.	Неравномерное движение Солнца и Луны, петлеобразное движение планет	Планета движется равномерно по окружности (эпициклу), центр которой равномерно движется по другой окружности (деференту), центром которой уже является Земля (Рис. 8, 9)
Птолемей 120 г. до н. э.	Определил точные положения планет, Солнца и Луны по отношению к неподвижным звездам	Звездное небо - это сфера, вращающаяся вокруг неподвижной оси и совершающая полный оборот за 24 часа. Солнце движется вокруг Земли согласно эпициклической схеме Гиппарха; Луна движется по более сложной эпициклоиде. Чтобы объяснить движение планет, Птолемей создал схему эпициклов, в которой Земля находится не в центре главного круга, а была бы несколько сдвинута относительно него, т. е. расположена эксцентрично. Но и этого оказалось недостаточно, и Птолемей построил схему, в которой не только расположил Землю эксцентрично, но и сдвинул центр равномерного вращения в противоположную сторону. (Рис. 10) Это была сложная система главных и вспомогательных кругов с различными радиусами, скоростями, наклонами и эксцентриситетами различной величины и направлений. Эта система, работающая подобно сложному передаточному механизму, позволяла из года в год точно предсказывать положения планет и определять эти положения в прошлом. Подобно хорошей системе механизмов, она была основана на простых принципах: круги с постоянными радиусами, вращение с постоянной скоростью.
Коперник	Движения всех планет тем или иным образом согласовывались с движением Солнца, например, периоды обращения Венеры и Меркурия по деферентам и периоды обращения Марса, Юпитера и Сатурна по эпициклам в точности равнялись одному году - периоду обращения Солнца вокруг Земли.	Все планеты движутся по орбитам вокруг неподвижного Солнца, Земля обходит Солнце за год, вращаясь при этом вокруг оси и совершая полный оборот за 24 часа. «Неподвижные звезды» и Солнце покоятся в небе. Сложное движение планеты по эпициклоиде складывается из собственного движения планеты по кругу и движения Земли вокруг Солнца. Для устранения расхождений между рассчитанными и наблюдаемыми движениями планет на небе Коперник вынужден был вводить эпициклы.

Наблюдаемые на земном небе движения планет одинаково хорошо могли быть описаны в рамках каждой из моделей Вселенной: и Птолемея и Коперника. Рассмотрим это подробнее на примере движения внутренних планет.

1 В гелиоцентрической модели (рис 11), соответствующей реальной картине, Венера совершает оборот вокруг Солнца за 225 дней, а Земля за год. Так как Венера движется вокруг Солнца быстрее Земли, взаимное положение этих трех тел все время меняется. Существует несколько характерных конфигураций: соединения (нижнее и верхнее), когда все три тела находятся на одной линии, и элонгации (западная и восточная), когда угол с Земли на Солнце и на Венеру максимален, и достигает 48°. Идентичные конфигурации (например, нижнее соединение), повторяются для Венеры каждые 584 суток.

https://pandia.ru/text/80/111/images/image012_4.jpg" width="539" height="172">

Рис. 11. Гелиоцентрическая модель: период обращения Венеры вокруг Солнца - 225 дней; Земли вокруг Солнца - 1 год.

Рис. 12 Геоцентрическая система мира Птолемея: период обращения Венеры по деференту - 1 год; по эпициклу - 584 дня; период обращения Солнца вокруг Земли - 1 год

б) Движение Венеры в модели Птолемея (рис. 12) представим как результат движения по эпициклу, совпадающему с орбитой Венеры вокруг Солнца, и движения по деференту, совпадающему с орбитой Солнца вокруг Земли. Если оставить без изменения орбиту Солнца, но пропорционально уменьшить и деферент, и эпицикл Венеры, то тем самым мы перейдем к Птолемеевой модели. Земной наблюдатель этой подмены не заметит, так как направление на Венеру и на Солнце будет таким же, как и в гелиоцентрической.

Таким образом, и модель Птолемея и модель Коперника, были полностью взаимозаменяемы в геометрическом отношении, поэтому попытки доказать преимущества одной из них заведомо обречены на провал. Истину нужно было искать в неувязках моделей с реальной картиной движения планет, причина которых на самом деле заключалась в том, что планеты имеют не круговые, а эллиптические орбиты. Это удалось понять Иоганну Кеплеру.

Первоначально Кеплер сосредоточил почти все свои усилия на изучении движения Марса. Он начинал свои исследования как убежденный коперниканец, но для согласования имевшихся высокоточных астрономических данных с этой моделью, в нее приходилось вводить все новые и новые эпициклы. Модель Коперника, в конечном счете, стала почти такой же громоздкой, как и модель Птолемея, а расчетное движение Марса по небу все равно не совсем точно соответствовало наблюдаемому.

После долгих лет упорной работы Иоганн Кеплер нашел решение этой проблемы - он отверг идею о движении небесных тел по окружностям и постулировал, что Марс и другие планеты (в том числе и Земля) обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. Это была настоящая научная революция: одним ударом отвергалась не только идея совершенных круговых орбит, но и модель Вселенной с неподвижной Землей в центре! Кеплеру удалось удивительно точно описать движения планет на небе и сформулировать три закона движения небесных тел, снискавших ему спустя десятилетия имя «законодателя неба». Современную гелиоцентрическую систему обычно называют системой Коперника, хотя правильнее было бы назвать ее системой Кеплера.

Выводы Кеплера столь кардинально расходились с традиционным мировоззрением, что некоторое время просто игнорировались. Но примерно в те же годы происходит еще одно событие в итальянском городе Пиза известный физик и механик Галилео Галилей (1564-1642) воспользовался недавно изобретенной «зрительной трубой» для изучения звездного неба. Конечно, не он первый смотрел в телескопическую трубу на звезды, но он был первым, кто сумел увидеть фазы Венеры, характер смены которых никак нельзя было объяснить в рамках античной геоцентрической модели.

В геоцентрической модели Клавдия Птолемея Венера всегда находится между Землей и Солнцем, и поэтому обращена к Земле своей затененной стороной. В этой модели с Земли должен был бы наблюдаться только узкий серп Венеры. В модели Птолемея Венера ни в каком из своих положений не могла бы наблюдаться в виде полумесяца и более полных фаз.

https://pandia.ru/text/80/111/images/image015_3.jpg" width="400" height="300">

Модель «Вращение Венеры»

Вопросы учащимся

1. Все утверждения за исключением одного характеризуют геоцентрическую систему мира. Укажите исключение.

А) Земля находится в центре мира или около него.

Б) Планеты движутся вокруг Земли.

В) Суточное движение Солнца происходит вокруг Земли.

Г) Луна движется вокруг Солнца.

Е) Суточное движение звезд происходит вокруг Земли.

2. По мнению древних астрономов, планеты отличаются от звезд тем, что

А) движутся по круговым орбитам;

Б) непохожи на Землю по своему составу;

В) движутся иногда в направлении противоположном движению звезд;

Г) движутся вокруг Солнца;

Д) находятся ближе к Земле, чем Солнце.

3. Какие из наблюдаемых явлений могут быть объяснены в рамках геоцентрической теории? 1) Ежедневный восход Солнца на востоке и заход на западе.

2) Вращение звездного неба вокруг полюса мира.

3) Происходящие иногда солнечные затмения.

А) 1 и 2.

Б) 2 и 3.

В) 1 и 3.

Г) все.

Д) ни одно.

4. Гелиоцентрическая система мира объясняет петлеобразное движение планет:

А) различием скоростей движения Земли и планеты по орбитам;

Б) суточным вращением Земли;

В) сочетанием движения Солнца по эклиптике и движения планет вокруг Солнца;

Г) изменением скорости движения планеты по орбите;

Д) взаимным притяжением планет.

5. Без какого из следующих утверждений не мыслима гелиоцентрическая теория?

А) Планеты обращаются вокруг Солнца.

Б) Солнце имеет шарообразную форму.

В) Земля имеет шарообразную форму.

Г) Планеты обращаются вокруг Земли.

Д) Земля вращается вокруг своей оси.

6. Укажите, какой из следующих фактов опровергает гипотезу о неподвижности Земли и движении Солнца вокруг нее:

А) ежедневная кульминация Солнца.

Б) движение звезд, наблюдаемое в течение ночи.

В) движение Солнца на фоне звезд, происходящее в течение года.

Г) ежедневный восход и заход Солнца.

Д) ни один из этих фактов.

Ответы на вопросы

Задания 1-6 взяты из книги, «Дидактический материал по астрономии». М., Просвещение, 1979

Шака Алеся

Возникновение суждений о строении Вселенной. Сторонники и противники систем. Научное обоснование.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира Сторонники и противники Работа выполнена ученицей 7 класса ГБОУ СОШ № 1465 Шака Алесей Учитель физики Л.Ю. Круглова

Геоцентрическая система

Геоцентрническая система «Люди с давних времён пытались объяснить строение мира, понять место человечества во Вселенной. Наиболее ранней теорией была геоцентрическая система мира» Геоцентрическая система мира. (от греческого « гео » - земля) Геоцентрическая система мира, также известная как Птолемеевская система, - это теория, которая была разработана философами в Древней Греции и названа в честь философа Клавдия Птолемея, который жил приблизительно с 90 по 168 год н.э. Она была разработана, чтобы объяснить, как планеты, Солнце и даже звезды вращаются по орбитам вокруг Земли. Геоцентрическая система мира существовала даже до Птолемея. Эта модель описывалась в различных древнегреческих манускриптах, и даже в 4-м веке до н.э. Платон и Аристотель писали о геоцентрической системе мира.

Геоцентрическая система С древнейших времён Земля считалась центром мироздания, причем в разных временах считалось, что землю держало какое-то мифическое существо. Фалес Милетский в качестве этой опоры видел естественный объект - мировой океан. Анаксимандр Милетский предположил, что Вселенная является центрально-симметричной и в ней отсутствует какое-либо выделенное направление. Поэтому у находящейся в центре Космоса Земли отсутствует основание двигаться в каком-либо направлении, то есть она свободно покоится в центре Вселенной без опоры. Ученик Анаксимандра Анаксимен не последовал за учителем, полагая, что Земля удерживается от падения сжатым воздухом. Такого же мнения придерживался и Анаксагор. Точку зрения Анаксимандра разделяли пифагорейцы, Парменид и Птолемей. Не ясна позиция Демокрита: согласно разным свидетельствам, он последовал Анаксимандру или Анаксимену.

Во II веке до н.э. древнегреческий астроном Гиппарх, наблюдая движение планет, обнаружил явление, называемое прецессией – обратное движение планет. Он обратил внимание на то, что планеты при своём движении как бы описывают по небу петли. Подобное перемещение планет по небосводу связано с тем, что мы наблюдаем планеты с Земли, которая сама движется вокруг Солнца. Когда Земля «догоняет» другую планету, то кажется, что планета как бы останавливается и затем движется в обратном направлении.

Древнегреческий астроном Птолемей (100-165) выдвинул свою систему мироздания, получившей название геоцентрической. Его рассуждения были следующими. Поскольку у Вселенной есть центр, т.е. место куда стремятся все имеющие вес тела, то, следовательно, и Земля должна находиться вместе с этими телами. В противном случае, Земля, будучи тяжелее всех других тел, падала бы к центру мира, обгоняя в своём движении все предметы, имеющиеся на её поверхности: людей, животных, деревья, утварь – которые парили бы в воздухе. А так как Земля не падает, значит, она является неподвижным центром Вселенной.Птолемей ввёл известные усовершенствования – понятия эпицикл и деферент. Он предполагал, что планета движется по малой окружности – эпициклу с постоянной скоростью, а центр эпицикла, в свою очередь, по большой окружности – деференту. Таким образом, он рассуждал, что каждая из планет движется не вокруг Земли, а вокруг определённой точки, которая, в свою очередь, движется по кругу (деференту), в центре которого и находится Земля.

Птолемей добавил в свою систему ещё один элемент – эквант, благодаря которому планеты могли совершать уже неравномерное движение по кругу, но при условии существования некой точки, откуда это движение казалось бы равномерным. Несмотря на всю сложность и исходную теоретическую неправильность концепции, Птолемей, кропотливо подбирая для каждой планеты присущее только ей сочетание деферентов, эпициклов и эквантов, добивался того, что его система мира предсказывала положение планет достаточно точно. Вот такой был гений своего времени. Сделанные Птолемеем вычисления были очень важны для современников, они давали возможность составлять календари, помогали путешественникам ориентироваться в пути, служили расписанием сельскохозяйственных работ для земледельцев. Подобная система мироздания считалась верной почти полторы тысячи лет. По прошествии некоторого времени астрономы обнаружили расхождения наблюдаемых положений планет с ранее вычисленными, но на протяжении веков думали, что геоцентрическая система мира Птолемея просто недостаточно совершенна и предпринимали попытки её усовершенствовать – вводили для каждой планеты всё новые и новые комбинации круговых движений.

Гелиоцентрическая система

Гелиоцентрическая система В свою очередь геоцентрическую систему мира сменила гелиоцентрическая система. Гелиоцентрическая система мира. (от греческого «гелио» - Солнце) Гелиоцентрическая система мира - это теория, которая помещает Солнце в центр Вселенной, а планеты на орбиты вокруг него. Гелиоцентрическая система мира заменила геоцентризм (геоцентрическую систему мира), который был верой в то, что Земля является центром Вселенной. Геоцентрическая система мира была господствующей теорией в Древней Греции, по всей Европе и в других частях мира столетиями. Это было до 16-го века, пока не начала завоевывать популярность гелиоцентрическая система мира, потому что технологии достаточно прогрессировали для того, чтобы получить больше доказательств в ее пользу. Хотя гелиоцентризм не получил популярности до 1500-х, эта идея существовала столетиями по всему миру.

Свою систему мира великий польский астроном Николай Коперник (1473-1543) изложил в книге "О вращениях небесных сфер", вышедшей в год его смерти. В этой книге он доказал, что Вселенная устроена совсем не так, как много веков утверждала религия. Во всех странах почти полтора тысячелетия владело умами людей ложное учение Птолемея, который утверждал, что Земля неподвижно покоится в центре Вселенной. Последователи Птолемея в угоду церкви придумывали все новые "разъяснения" и "доказательства" движения планет вокруг Земли, чтобы сохранить "истинность" и "святость" его ложного учения. Но от этого система Птолемея становилась все более надуманной и искусственной.

Выдающийся вклад в развитие гелиоцентрических представлений внёс немецкий астроном Иоганн Кеплер. Ещё со студенческих лет (пришедшихся на конец XVI века) он был убеждён в справедливости гелиоцентризма ввиду способности этого учения дать естественное объяснение попятных движений планет и возможности вычислять на её основе масштабы планетной системы. В течение нескольких лет Кеплер работал с величайшим астрономом-наблюдателем Тихо Браге и впоследствии завладел его архивом наблюдательных данных.

Одновременно с Кеплером на другом конце Европы, в Италии, трудился Галилео Галилей, оказавший двоякую поддержку гелиоцентрической теории. Во-первых, с помощью изобретённого им телескопа Галилей сделал ряд открытий, либо косвенно подтверждавших теорию Коперника, либо выбивавших почву из-под ног его противников - сторонников Аристотеля