Od geocentrismu k heliocentrismu

V období od 10. do začátku 13. století bylo hlavním úkolem astronomie sestavování stále přesnějších tabulek poloh planet. Striktně se přitom vycházelo z geocentrického modelu světa.

Kopernikův text

Během času ale všechny astronomické tabulky zastarávaly a rostly tak rozdíly mezi tabulkovými a pozorovanými pozicemi planet. Proto byly využívané modely světa doplňovány - Aristotelův novými sférami a Ptolemaiův novými epicykly. Geometrické schéma pohybu planet se stávalo složitějším a vyžadovalo až 80 kružnic epicyklů a deferentů. Vznikla tak nutnost revidovat geocentrické teorie pohybu planet (a Slunce), ale tato práce narážela na zastaralé fyzikální představy, které nepřipouštěly rotaci Země, ani její postupný pohyb v prostoru.
V roce 1310 italský astronom Pietro D'Abano (Petrus Aponensis; 1250 - 1316) vydal spis "Lucidator astronomiae", ve kterém zveřejnil myšlenku, že nebeská tělesa nejsou upevněna na sférách, jak se dosud tvrdilo, ale že volně plují prostorem. V roce 1440 ve spisu "De docta ignorantia" zveřejnil kardinál Mikuláš Krebs (Nicolaus Cusanus; 1401 - 1464) pochybnosti o správnosti tradičního geocentrického učení a kolem roku 1450 hovořil o nekonečnosti vesmíru. O platnosti Ptolemaiovy geocentrické soustavy začal pochybovat také profesor Krakovské univerzity, velký matematik a astronom, Wojciech Brudzewski (1445 - 1497); k jejímu přímému popření ale nedospěl.
Naopak o upřesnění geocentrické soustavy se zasloužili rakouský astronom Georg von Puerbach (1423 - 1461) a zejména jeho žák, německý astronom Johann Müller (Regiomontanus; 1436 - 1476). Regiomontanovy tabulky "Ephemerides Astronomicae" z roku 1474 byly posledním úspěchem geocentrických teorií a byly používány v době velkých zámořských výprav na konci 15. století, včetně Kolumbových cest do Ameriky. Regiomontanus rovněž vydal knihu G. Puerbacha o teorii planet, která se na dlouhou dobu stala základní příručkou pro vyučování astronomie na univerzitách. Do té doby se k výuce používala učebnice "De Sphaera" sepsaná Johannem de Sacrobosco (John of Holywood; asi 1195 - 1256) kolem roku 1230 (bližší viz [7]). Tento spis, případně jeho různé varianty, se důsledně řídil Ptolemaiovým "Almagestem" (poarabštěný název "Megali syntaxis"), pocházejícím z roku 150, uplatňujícím geocentrický názor. Zde je nutné zdůraznit, že až do druhé poloviny 13. století evropská astronomie stagnovala a zaostávala.
Celkem nový pohled na uspořádání vesmíru, který se rozcházel s obecně uznávaným Ptolemaiovým geocentrickým systémem, nastínil polský astronom, filozof a humanista Mikuláš Kopernik (Nicolaus Copernicus; 1473 - 1543). O správnosti geocentrické soustavy poprvé zapochyboval někdy v roce 1510, o čemž se zmínil v jednom svém dopise. S myšlenkou heliocentrického systému řeckého antického filozofa Aristarcha ze Samu (310 - 230 před n. l.) se seznámil během svých studií v Itálii (v roce 1503 získal ve Ferraře doktorát kanonického práva). Později, kolem roku 1515, tuto myšlenku začal formou rukopisu s názvem "Commentariolus" ("Malý komentář") šířit mezi svými přáteli a pracoval na definitivní verzi teorie, kterou zveřejnil ve spisu "De revolutionibus orbium coelestium libri VI" ("O pohybech nebeských sfér v šesti knihách"). Kniha vyšla doplněná předmluvou luteránského bohoslovce Andrease Ossiandera (1498 - 1552) v Norimberku v roce 1543 krátce před Kopernikovou smrtí; první výtisk knihy údajně dostal na smrtelné posteli a několik hodin poté zemřel. Podle vlastního vyjádření Kopernika v úvodu díla, práce na sestavení této knihy trvaly 36 let. První kniha spisu probírá uspořádání vesmíru z hlediska filozoficky fyzikálního, v dalších knihách se rozebírají dílčí teorie jednotlivých planet a Měsíce. Vzhledem k tomu, že Kopernik použil kruhové dráhy planet a připouštěl pouze rovnoměrný pohyb, musel ve své soustavě používat epicykly, stejně tak jako Ptolemaios. Přestože zvolený systém byl správný, nepodařilo se mu zjednodušit složitou strukturu pohybu planet: pro sblížení pozorování a teorie musel zavést do své soustavy 48 epicyklů (zdokonalená Ptolemaiova soustava jich používala 80, původní polovinu).
Kopernikův heliocentrický systém byl postaven na těchto principech:
1. Všechny planety, včetně Země, se pohybují kolem Slunce jedním směrem po kružnicích; středy kružnic jsou mírně excentrické ke středu Slunce.
2. Středy excentrických kruhových drah planet vykonávají okolo středu Slunce epicyklické pohyby (tomu odpovídá nerovnoměrný pohyb planet).
3. Země vykonává denní pohyb okolo své osy od západu k východu (tomu odpovídá zdánlivý pohyb nebeské sféry) a dále vykonává roční pohyb kolem Slunce (tomu odpovídá zdánlivý pohyb Slunce).
4. Zemská osa vykonává roční posun okolo kolmice k ekliptice (tomu odpovídá pozorovaný precesní pohyb).
5. Všechny hvězdy jsou ve stejných vzdálenostech od Země a jsou na nehybné sféře, která ohraničuje celý vesmír.
Z přírodovědného hlediska měli proti Kopernikově učení vážné výhrady mnozí přední vědci, protože řada věcí byla v rozporu s uznávanou aristotelovskou fyzikou. Výhrady měl později i dánský astronom Tycho Brahe (1546 - 1601), který působil na dvoře Rudolfa II. v Praze, a který oponoval tím, že nenalezl paralaktický pohyb hvězd po obloze, který by se při pohybu Země kolem Slunce musel projevit (Brahe nedokázal přijmout myšlenku, že hvězdy by byly od Země tisíckrát vzdálenější, než je Slunce). Brahe proto vytvořil v roce 1588 vlastní světový systém, který byl kompromisem mezi Ptolemaiovým a Kopernikovým - v tomto uspořádání planety sice obíhají kolem Slunce, ale spolu s ním současně obíhají kolem nehybné Země, která se nehybně nachází uprostřed vesmíru. Tento systém získal své příznivce zejména v Anglii, ale brzy upadl v zapomnění.
Největší odpor ke Kopernikově soustavě ale vzešel z náboženských kruhů. Hlava německého protestantství Martin Luther (1483 - 1546), který Kopernika nazval "sarmatským astronomem", neskrýval své rozhořčení a prohlašoval, že učení o pohybu Země protiřečí bibli. A kardinál Robert Bellarmin (1542 - 1621) názor, že Země obíhá kolem Slunce, označil za "velmi nebezpečné stanovisko", které musí pobouřit nejen všechny scholastické filozofy a teology, ale je také urážkou naší svaté víry, protože odporuje Písmu". Církevní kongregace rozhodla, ale až v roce 1616, kdy už Kopernikovo dílo bylo ve všech univerzitních knihovnách (ve druhém vydání vyšlo v roce 1566 v Basileji), že všechna díla obsahující Kopernikovo učení budou dána na index zakázaných knih a zůstala na něm až do roku 1833, když Vatikánský církevní koncil v roce 1822 uznal učení o pohybu Země za prokázané; u samotné knihy "De revolutionibus orbium coelestium" byl zákaz šíření odvolán už v roce 1828.
Definitivním potvrzením správnosti heliocentrického systému byly pohybové zákony, které počátkem 17. století formuloval Johannes Kepler (1571 - 1630). Kepler studoval astronomii v Tübingenu u významného astronoma té doby Michaela Mästlina (1550 - 1631). V letech 1600 až 1612 působil v Čechách, kde spolupracoval s Tycho Brahem. A právě velmi přesná pozorování polohy planety Mars, uskutečňovaná po několik let Brahem, posloužila Keplerovi k odvození zákonů pohybů planet. První dva zákony pro pohyb planety Mars zveřejnil v knize "Astronomia Nova" (přitom předpokládal, že zákony platí i pro jiné planety) a třetí zákon přidal v roce 1619 v díle "Harmonices mundi". Objevem těchto zákonů se potvrdila zásadní správnost heliocentrického systému a současně se zjednodušila celá teorie pohybu planet kolem Slunce.
Pro úplnost ještě znění Keplerových zákonů, které přispěly k potvrzení pravdivosti heliocentrického modelu světa. První pohybový zákon stanoví, že planeta se pohybuje kolem Slunce po elipse málo odlišné od kružnice, v jehož jednom ohnisku je Slunce. Ve druhém zákonu Kepler odvodil, že plochy opsané průvodiči planet za jednotku času jsou stejné. Třetí zákon, který vymezuje závislost mezi oběžnou dobou planety a velikostí jejich drah, zní: druhé mocniny oběžných dob planet se rovnají poměru třetích mocnin velkých poloos jejich drah.

HLAVNÍ PRAMENY:
[1] R. Čeman, E. Pittich: Vesmír 1 Sluneční soustava, Mapa Slovakia Bratislava 2002
[2] P. Elsztein: Polska w Kosmosie, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1978
[3] V. L. Ginzburg: Astrofyzika, Alfa, Bratislava 1979
[4] J. Grygar: V hlubinách vesmíru, Albatros, Praha 1975
[5] J. Grygar, Z. Horský, P. Mayer: Vesmír, Mladá fronta, Praha 1979
[6] M. Javorczaková: Slunce jsem zadržel, Albatros, Praha 1979
[7] O. Pedersen: In quest Sacrobosco, in: Journal for the History of Astronomy 16, ročník 1985
[8] J. G. Perel: Dějiny představ o vesmíru, Nakladatelství politické literatury, Praha 1964
[9] V. Vanýsek: Základy astronomie a astrofyziky, Academia, Praha 1980
[10] http://vedci.wz.cz/Osobnosti/Brahe_T.htm[11] http://www.converter.cz/fyzici/kepler.htm
-----
Příště: Historická výročí - únor 2011; plánované zveřejnění: 31.1.2011.