Astronomia przed wynalezieniem teleskopu

Ukazanie się w 1543 r. O obrotach Kopernika zainicjowało rewolucyjne zmiany w poglądach człowieka na kosmos i ruchy ciał niebieskich, ale początkowo proces ten postępował powoli. Kopernik wierzył, że odkrył rzeczywistą budowę świata, lecz do jej opisu wykorzystał tradycyjne modele geometryczne dawnej astronomii, w której nie interesowano się przyczynami ruchów planet. Uczeni czasów Kopernika zdawali sobie sprawę, że geocentryczna astronomia Ptolemeusza niedokładnie przewiduje położenia planet i w związku z tym z nadzieją powitano dzieło Kopernika. W 1551 r. na jego podstawie Erasmus Reinhold zestawił heliocentryczne Tablice pruskie, mające upamiętnić osiągnięcia Kopernika, “którego wysiłki i badania na nowo odrodziły naukę o ruchach ciał niebieskich, bliską zapaści”. Jednakże tablice astronomiczne budowane na podstawie modelu Kopernika nie przyniosły istotnej poprawy dokładności przewidywań miejsc planet na sferze niebieskiej: wciąż błędy maksymalne sięgały kilku stopni, a zatem kilku, a nawet kilkunastu średnic tarczy Księżyca.

W listopadzie 1563 r. młody duński astronom Tycho Brahe obserwował koniunkcję Jowisza z Saturnem i stwierdził, że ptolemejskie Tablice alfonsyńskie myliły się w przewidywaniu tego zjawiska o miesiąc, Tablice pruskie zaś – o 2 dni. Uznał, że oba błędy świadczą o tym, iż prawdziwa reforma astronomii jeszcze się nie dokonała. Zapoczątkowany przez Brahego program odnowy wiedzy o wszechświecie zakładał, że na podstawie długich ciągów obserwacyjnych o najwyższej dostępnej dokładności stanie się możliwe opracowanie nowego modelu i wyznaczenie jego parametrów. W swoim obserwatorium na wyspie Hven Brahe skonstruował najprecyzyjniejsze instrumenty, jakie astronomia znała w epoce przez wynalezieniem lunety. Za ich pomocą przez blisko 20 lat, aż do r. 1597, obserwował gwiazdy i planety, osiągając dokładność określenia ich pozycji sięgającą zaledwie jednej minuty kątowej (1’). W okresie tym Brahe i inni astronomowie europejscy przekonali się również, że kometa 1577 r. poruszała się w przestrzeni pomiędzy planetami, co oznaczało, że nie są one unoszone przez sztywne sfery, jak przyjmowała tradycyjna kosmologia. W ten sposób astronomia przełomu XVI i XVII w. stanęła wobec możliwości poprawy modeli ruchów planet – za sprawą materiału obserwacyjnego Brahego – i wobec konieczności odkrycia prawdziwych przyczyn tych ruchów. W obu przypadkach ważny krok wykonał Johannes Kepler.

Posługując się zebranymi przez Brahego dokładnymi obserwacjami Marsa, Kepler odkrył, że planety poruszają się nie po okręgach, jak chcieli starożytni i Kopernik, lecz po elipsach. W ognisku eliptycznej orbity znajdowało się Słońce, co uzasadniało żywione przez Keplera przekonanie, że jest ono fizyczną przyczyną ruchów planet. Swoje odkrycie ogłosił w 1609 r. w dziele Astronomia nova, które bardzo różniło się od typowych traktatów astronomicznych tamtych czasów, było bowiem zapisem zmagań Keplera z materiałem obserwacyjnym, z historycznymi zaszłościami w astronomii i nierzadko otwarcie relacjonowało błędy popełniane przez autora. Dlatego nowa astronomia Keplera – heliocentryczna, ale odwołująca się do elips i tłumacząca je fizyką niebieską (dziś wiemy, że całkowicie błędną) – niezbyt szybko zyskiwała uznanie wśród uczonych. Pomogło jej wydanie przez Keplera w 1627 r. Tablic rudolfińskich, które szybko okazały się znacznie dokładniejszymi tablicami położeń planet niż tablice obliczane na podstawie systemu Ptolemeusza czy dzieła Kopernika. Po raz pierwszy Europa przekonała się o tym dzięki obserwacjom przejścia Merkurego na tle tarczy Słońca, zjawiska widocznego 7 listopada 1631 r. Pierre Gassendi w Paryżu stwierdził, że przewidywania Keplera były błędne zaledwie o 14’, podczas gdy Tablice alfonsyńskie myliły się o 4o25’, Tablice pruskie zaś o 5o. Dodajmy, że w swoich obserwacjach Gassendi wykorzystał lunetę, która już od ponad 20 lat zmieniała oblicze astronomii.

Literatura

1. Historia astronomii, pod red. M. Hoskina, Warszawa 2007.
2. J. North, Historia astronomii i kosmologii, Katowice 1997.