Zastępcza hipoteza

Hipoteza zastępcza lub hipoteza vicaria była hipotezą planetarną zaproponowaną przez Johannesa Keplera w celu opisania ruchu Marsa . W hipotezie przyjęto orbitę kołową i ekwant modelu planetarnego Ptolemeusza oraz heliocentryzm modelu kopernikańskiego . Obliczenia wykorzystujące hipotezę zastępczą nie potwierdziły kołowej orbity Marsa, co skłoniło Keplera do zaproponowania orbity eliptyczne jako jedno z trzech praw ruchu planet w Astronomia Nova .

Historia

W 1600 roku Johannes Kepler spotkał i rozpoczął współpracę z Tycho Brahe w Benátky , mieście na północ od Pragi , gdzie budowano nowe obserwatorium Brahe. Brahe powierzył Keplerowi zadanie modelowania ruchu Marsa przy użyciu wyłącznie danych, które sam Brahe zebrał. Po śmierci Brahe w 1601 roku wszystkie dane Brahe'a zostały przekazane Keplerowi. Dane obserwacyjne Brahe'a należały do ​​najdokładniejszych w jego czasach, które Kepler wykorzystał do skonstruowania hipotezy zastępczej.

Przodkowie

Ptolemeusz

Model planetarny Ptolemeusza przedstawiający deferenta i epicykl jako linie przerywane oraz Ziemię i równik w równej odległości od środka deferentu.

Klaudiusza Ptolemeusza składał się ze stacjonarnej Ziemi otoczonej stałymi okręgami, zwanymi deferentami , na których znajdowały się mniejsze, obracające się okręgi zwane epicyklami . Planety obracały się na epicyklach, gdy epicykle podróżowały wzdłuż deferentów. Ptolemeusz odsunął Ziemię od środka deferentu i wprowadził inny punkt, równik , w równej odległości od środka deferenta po przeciwnej stronie Ziemi.

Hipoteza zastępcza wykorzystuje orbitę kołową dla Marsa i ponownie wprowadza formę equal opisującą ruch Marsa ze stałą prędkością kątową .

Kopernik

Kopernikański model planetarny przedstawiający Słońce w centrum wszystkich kołowych orbit.

Mikołaj Kopernik zerwał z geocentrycznym modelem Ptolemeusza, umieszczając Słońce w centrum swojego modelu planetarnego. Jednak Kopernik zachował kołowe orbity dla planet i dodał orbitę dla Ziemi, twierdząc, że Ziemia obraca się wokół Słońca. Słońce znajdowało się poza środkiem orbit, ale nadal znajdowało się na wszystkich orbitach. Kepler przyjął heliocentryzm kopernikański przy konstruowaniu hipotezy zastępczej, tak że jego pomiary odległości do Marsa zostały wykonane względem Słońca.

Rozwój

Konstrukcja hipotezy zastępczej Keplera była oparta na kołowej orbicie Marsa i heliocentrycznym modelu planet. Po otrzymaniu podłużnych od Tycho Brahe, Kepler przeprowadził dwanaście obserwacji, w tym dwie własne, w których Mars znajdował się w opozycji do Słońca. Z tych dwunastu obserwacji Kepler wybrał cztery, aby stworzyć podstawę hipotezy zastępczej, ponieważ miały one stosunkowo równomierny rozkład na proponowanej przez niego orbicie kołowej Marsa. W tym sensie hipoteza zastępcza funkcjonuje jako dopasowanie do danych obserwacyjnych. Kepler wykorzystał te cztery obserwacje do określenia mimośrody Słońca i równik jego proponowanej orbity. W przeciwieństwie do systemu ptolemejskiego, w którym zakładano, że Ziemia i równik znajdują się w równej odległości od środka orbity, hipoteza zastępcza umieściła równik tam, gdzie czas i miejsce obserwacji byłyby zgodne.

Korzystając z zastępczej hipotezy, Kepler określił ekscentryczność Słońca i równość na odpowiednio 11 332 i 7232 dowolne jednostki dla marsjańskiego promienia orbity wynoszącego 100 000 jednostek. Używając tych pozycji dla Słońca i Równika, model skonstruowany przy użyciu Hipotezy Zastępczej zgadzał się z dwunastoma obserwacjami w obrębie 2' łuku , poziom dokładności lepszy niż jakikolwiek inny poprzedni model. Chociaż heliocentryczne długości geograficzne tego modelu okazały się dokładne, odległości od Słońca do Marsa lub szerokości geograficzne Marsa stanowiły wyzwanie dla modelu. W swojej książce Astronomia Nova , Kepler ustalił, że ekscentryczność Słońca, oparta na równoleżnikowych opozycjach, powinna mieścić się w przedziale od 8 000 do 9 943, co jest sprzeczne z ekscentrycznością 11 332 określoną przez zastępczą hipotezę. Aby uwzględnić dane dotyczące szerokości geograficznej, Kepler zmodyfikował hipotezę zastępczą, aby uwzględnić ekscentryczność podzieloną na pół , dzięki czemu Słońce i równik znajdują się w równej odległości od środka orbity. To rozwiązało błąd w szerokościach geograficznych Marsa, ale wprowadziło błąd podłużny wynoszący 8' łuku w niektórych częściach orbity Marsa. Podczas gdy błąd 8' nadal miał lepszą dokładność niż poprzednie modele, odpowiadając około jednej czwartej średnicy Księżyca , Kepler odrzucił hipotezę zastępczą, ponieważ nie wierzył, że jest ona wystarczająco dokładna, aby modelować prawdziwą orbitę Marsa .

Znaczenie historyczne

Błędy w szerokości i długości geograficznej orbity Marsa uświadomiły Keplerowi, że przy użyciu hipotezy zastępczej poczyniono fałszywe założenia. W szczególności Kepler zmienił hipotezę, aby wykluczyć orbitę kołową. Kepler zdał sobie sprawę, że może naprawić błąd, zmniejszając rozprzestrzenianie się centralnego obszaru orbity kołowej, tworząc elipsę . Użył obliczeń wykonanych wcześniej za pomocą zastępczej hipotezy, aby potwierdzić eliptyczną orbitę Marsa. Kepler opublikował swoje wyniki w Astronomia Nova , w którym wprowadził eliptyczną orbitę planet jako swoje pierwsze prawo ruchu planet.

Zobacz też

  1. ^ „Rys. K1 zastępcza hipoteza: tutaj mimośrody wynoszą e = 5 4 0,4…” ResearchGate . Źródło 2020-02-08 .
  2. ^ „Astronomia Nova, część II: hipoteza zastępcza” . www.science.larouchepac.com . USA: LaRouchePAC . Źródło 2020-02-08 .
  3. ^ a b c d e f   Gingerich, Owen (2005). „Tycho i Kepler: solidny mit kontra subtelna prawda”. Badania społeczne . 72 : 77–106. doi : 10.1353/sor.2005.0040 . S2CID 141091516 .
  4. ^ a b c d e f    Thorvaldsen, Steinar (2010). „Wczesna analiza numeryczna w nowej astronomii Keplera”. Nauka w kontekście . 23 (1): 39–63. doi : 10.1017/S0269889709990238 . ISSN 0269-8897 . S2CID 122605799 .
  5. Referencje _ _   _ _ _ _ _ _ _ ISBN9789048183401 _
  6. ^ a b   Lissauer, Jack J. (2009). „Z perspektywy czasu: Astronomia Nova Keplera” . Natura . 462 (7274): 725. Bibcode : 2009Natur.462..725L . doi : 10.1038/462725a . ISSN 0028-0836 .
  7. ^ ab Hellman   , C. Doris (1975-01-01). „5.5. Kepler i Tycho Brahe”. Widoki w astronomii . 18 (1): 223–230. Bibcode : 1975VA.....18..223H . doi : 10.1016/0083-6656(75)90099-9 . ISSN 0083-6656 .
  8. ^ Berdyczewski, Norman (2016). „Tycho Brahe: ekscentryczny geniusz Danii”. Przegląd Skandynawski . 103 : 36–44. ar Xiv : 1502.01967 .
  9. ^ Ruszkin, Ilia (2015). „Optymalizacja modelu ptolemejskiego ruchu planetarnego i słonecznego”. arXiv : 1502.01967 [ fizyka.hist-ph ].
  10. ^ a b c d   „4. Archetypy Keplera i Astronomia Nova”, Kepler's Philosophy and the New Astronomy , Princeton University Press, s. 69–98, 31.12.2009, doi : 10.1515/9781400831098.69 , ISBN 9781400831098
  11. ^   Kleiner, Scott A. (1983-12-01). „Nowe spojrzenie na Keplera i argument uprowadzający”. filozofii nauki Część A. 14 (4): 279–313. Bibcode : 1983SHPS...14..279K . doi : 10.1016/0039-3681(83)90009-2 . ISSN 0039-3681 .
  12. ^   Whiteside, DT (1974-02-01). „Internationales Kepler-Symposium Weil der Stadt 1971. Referate und diskussionen: F. Krafft, K. Meyer and B. Sticker, red. HA Gerstenberg: Hildesheim, 1973. xii + 490 s. DM 160”. filozofii nauki Część A. 4 (4): 387–392. Bibcode : 1974SHPSA...4..387W . doi : 10.1016/0039-3681(74)90010-7 . ISSN 0039-3681 .
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Vicarious_Hypothesis&oldid=1084483762 ”