Pierwotne koncepcje dotyczące budowy wszechświata czyniły z Ziemi jego środek. Ewoluowały jednak wraz z biegiem czasu, nie od razu jednak przekształciły się w teorię heliocentryczną.
Pierwotne koncepcje dotyczące budowy wszechświata czyniły z Ziemi jego środek. Zwolennicy teorii geocentrycznej uważali bowiem, że wszechświat jest homocentryczny, czyli że ludzkość zajmuje w nim centralne miejsce. W starożytności ludzie wierzyli, że Ziemia i jej mieszkańcy zostali wyróżnieni (przez naturę lub siłę wyższą) i otrzymali przywilej bycia centrum statycznego i skończonego wszechświata. Przypisując sobie miejsce nadrzędne, uznali, że wszystkie pozostałe ciała niebieskie: Słońce, Księżyc, planety i gwiazdy, krążą wokół Ziemi. Dlatego przez wiele wieków głównym tematem dociekań astronomicznych był okołoziemski, a dopiero po rewolucji kopernikańskiej - okołosłoneczny ruch planet i gwiazd.
Hipparch i Ptolemeusz
Twórcą najważniejszej teorii geocentrycznej był aleksandryjczyk Klaudiusz Ptolemeusz (ok. 100-ok. 168). Jego teorię uważa się za ukoronowanie i podsumowanie dorobku astronomii antycznej. Ptolemeusz oparł się przy konstruowaniu swoich nauk na pracach Hipparcha (ok. 190-125 p.n.e.) uważanego za największego astronoma starożytności. Hipparch, choć gorący zwolennik geocentryzmu, odrzucił teorię sfer homocentrycznych (krążących wokół Ziemi), ponieważ była ona niezgodna z odkrytymi przez niego nieregularnościami ruchu ciał niebieskich. Nie chcąc zaprzeczyć centralnemu miejscu Ziemi, stworzył nową teorię budowy wszechświata, zwaną teorią epicykli i deferentów. Jej podstawę stanowiło nakładanie się dwóch i większej liczby jednostajnych ruchów kołowych tak, by środek jednego obracającego się koła poruszał się po obwodzie koła drugiego. Dobranie odpowiedniej liczby kół oraz kierunków i prędkości ich obrotu pozwalało na otrzymanie wielu złożonych ruchów. Najprostszym takim układem jest kombinacja dwóch kół obracających się w tym samym kierunku. Koło większe nazywa się deferentem, a mniejsze - epicyklem. Ziemia znajduje się w środku deferentu, a krążąca dookoła niej planeta - na obwodzie epicykla, którego środek porusza się ruchem jednostajnym po obwodzie deferentu, a ten z kolei takim samym ruchem obraca się dookoła nieruchomego globu ziemskiego. Ze względu na zbyt nieregularne ruchy Słońca i Księżyca, by można je było zinterpretować za pomocą teorii, Hipparch stwierdził, że muszą się one poruszać po ekscentryku, tj. okręgu, którego środek znajduje się poza Ziemią.
Naukę Hipparcha rozszerzył Ptolemeusz. Wierzył on, że niebo to ogromna kula obracająca się jednostajnie wokół osi stałej w ciągu 24 godzin. Ziemia znajduje się w jej środku i jest kulą nieruchomą. Ptolemeusz nie uznawał nawet ruchu obrotowego Ziemi, bo gdyby Ziemia się obracała, "chmury ani wszystko co fruwa, ani też rzucane przedmioty nie mogłyby poruszać się na wschód, gdyż Ziemia zawsze by wyprzedziła ruch ich wszystkich w tym kierunku". Najbliżej Ziemi krążył Księżyc. Dalej znajdowały się deferenty Merkurego i Wenus, czyli tzw. Planet dolnych. Merkury poruszał się po mniejszym, a Wenus - po większym epicyklu. Jeszcze dalej przebiegała droga Słońca, będąca ekscentrykiem bez epicykla, a za Słońcem leżały deferenty Marsa, Jowisza i Saturna. Za obszarem zajętym przez planety pozostawała obracająca się sfera gwiazd stałych. Podany tutaj opis wszechświata Ptolemeusza jest świadomie uproszczony, gdyż w rzeczywistości zdaniem uczonego do każdej planety przynależał jeden epicyklem ale cały system epicykli poruszających się po przesuniętych względem Ziemi deferentach. Ponadto Ptolemeusz wprowadził trzeci rodzaj kół, zwanych ekwantami, które miały wyrównywać pewne odchylenia w ruchach planet. Nadzwyczaj skomplikowana teoria Ptolemeusza nie wyjaśniła pojawiających się czasem w ruchu ciał niebieskich niekonsekwencji, jednak tłumaczono je przyjęciem złych danych liczbowych, a nie błędnych założeń teoretycznych.
Przewrót kopernikański
Na początku ery nowożytnej astronomia nie rozwijała się tak szybko jak w starożytności. Istotny wpływ na naukę miał Kościół, który twierdził, że wiedza nie jest człowiekowi potrzebna, służy bowiem życiu doczesnemu, a nie zdobyciu wiecznej szczęśliwości w niebie. Głoszono poglądy cofające astronomię wiele stuleci wstecz: np. Lucius Coecilius Firmianus Lactantius zwany Laktancjuszem (ok. 250-330) wyśmiał twierdzenie o kulistości Ziemi i dowodził, że jest ona płaska, a aleksandryjski mnich Kosmas Indikopleustes na podstawie informacji zawartych w Biblii uznał, że wszechświat to gigantyczna skrzynia, na której dnie leży płaska Ziemia. Sytuacja poprawiła się w XII wieku, kiedy chrześcijaństwo zainteresowało się za pośrednictwem arabskich uczonych dokonaniami nauki antycznej. W następnym stuleciu dominikanin Albert Wielki (ok. 1193-1280) oraz jego uczeń Tomasz z Akwinu (1225-1274) dostosowali filozofię arystotelesową do wymagań nauki chrześcijańskiej. Kościół uznał arystotelesowki podział wszechświata na dwie odmienne części (ziemską i niebieską), odrzucił jednak teorię sfer homocentrycznych, ponieważ teoria epicykli i deferentów Ptolemeusza lepiej tłumaczyła ruchy planet na niebie. W XIII i XIV wieku teorią ruchu planet zainteresowali się astronomowie arabscy. Ich celem było znalezienie sposobu nadania nauce Ptolemeusza większej dokładności - przy zachowaniu geocentryzmu i systemu kół orbitalnych. Do szczytowych osiągnięć nauki arabskiej należy teoria Ibn asz-Szatira (1304-1375 lub 1376), astronoma z Damaszku, który zaproponował niemal taką samą konstrukcję, jaką posłużył się później Mikołaj Kopernik w teorii heliocentrycznej. W konstrukcji tej ruch planety po deferencie odbywał się ruchem jednostajnym, a dodatkowy epicykl tłumaczył okresowe odchylenia z równym powodzeniem, z jakim czynił to ekwant Ptolemeusza.
Wraz z początkiem odrodzenia, którego charakterystyczną cechą było wyzwolenie ludzkiej myśli z religijnych okowów, pojawiły się głosy, że teoria Ptolemeusza ma braki. Wykazali je m.in. astronom wiedeński Georg Peurbarch i Johannes Müller zwany Regiomontanusem. Jednak rola tego, który "wstrzymał Słońce, ruszył Ziemię", przypadła polskiemu uczonemu Mikołajowi Kopernikowi (1473-1543). Układ heliocentryczny Kopernika wywodzi się z założenia, że środek wszechświata stanowi nie Ziemia, ale większe ciało niebieskie - Słońce. Dookoła niego krążą planety w jednym i tym samym kierunku, wśród nich także Ziemia, obracająca się w ciągu doby wokół własnej osi i wykonująca roczny obrót wokół Słońca. Oś obrotu Ziemi nie jest stale skierowana w ten sam punkt sfery niebieskiej, ale wolno zatacza w przestrzeni niewielki krąg. Pociąga to za sobą zmianę położenia biegunów niebieskich oraz przesuwanie się punktów równonocy wiosennej i jesiennej. Prawidłowość tezy Kopernika o obrocie planet wokół Słońca potwierdził w swoich obserwacjach astronomicznych Galileo Galilei zwany Galileuszem (1564-1642). Błędem Kopernika było pozostanie przy fałszywej tezie antycznej o doskonałości jednostajnego ruchu kołowego i dlatego musiał on zastosować w swoim modelu wiele małych epicykli, które miały tłumaczyć inne odchylenia w ruchu planet. Te ciemne plamy teorii kopernikańskiej zlikwidował dopiero Johannes Kepler (1571-1630) po analizie bogatego materiału obserwacyjnego zebranego przez sławnego astronoma duńskiego Tycha Brahego (1546-1601) w ciągu wielu lat żmudnej pracy.
Pierwsze prawo Keplera głosi, że orbity planet nie są kołami, tylko mają kształt elips, przy czym Słońce znajduje się zawsze w jednym z ich ognisk. Po orbicie poruszają się - jak mówi drugie prawo - nie ruchem jednostajnym, ale ze zmienną prędkością; największą wtedy, gdy dana planeta znajduje się najbliżej Słońca, najmniejszą - gdy maksymalnie się od niego oddali. Trzecie prawo wyraża stosunek, jaki zachodzi między rozmiarami orbity jakiejś planety a czasem jej obiegu po tej orbicie; dalsza planeta wolniej się porusza po orbicie i więcej czasu zużywa na jej pełny obieg niż planeta krążąca bliżej Słońca.
Ku gwiazdom
Kepler wyjaśnił, dlaczego planety krążą tak, a nie inaczej, natomiast jakie zasady rządzą tym ruchem, wytłumaczył dopiero Isaac Newton (1642-1727), genialny fizyk angielski, odkrywając prawo powszechnego ciążenia. Mówi ono, że dwa obiekty materialne przyciągają się z siłą wprost proporcjonalną do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalną do kwadratu ich wzajemnej odległości. A zatem ruch planet po eliptycznych orbitach jest po prostu wynikiem działania siły grawitacyjnej między nimi a Słońcem.
Początek XVII wieku otworzył przed astronomią nowe możliwości związane z wynalezieniem przez Galileusza jesienią 1609 roku lunety powiększającej obraz 30-krotnie. Galileusz dzięki swojemu urządzeniu zaobserwował góry na Księżycu oraz odkrył, że Droga Mleczna jest "nagromadzeniem niezliczonych gwiazd tworzących skupiska". Odkrył również księżyce Jowisza. W miarę udoskonalania teleskopów astronomowie rozszerzali swoją wiedzę. W 1610 roku Galileusz zaobserwował pierścień Saturna oraz cykl faz Merkurego i Wenus, co stanowiło potwierdzenie obiegu tych planet wokół Słońca. W 1781 roku brytyjski astronom Frederick William Herschel (1738-1822) odkrył przypadkowo nieznanego wcześniej Urana, w 1846 Niemiec Johann Gottfried Galle, na podstawie obliczeń Francuza Urbana Jeana Josepha Le Varriera wykrył Neptuna, a w 1930 roku młody Amerykanin Clyde Tombaugh - Plutona.
W konsekwencji uznania ruchu Ziemi zaczęto opracowywać model wszechświata z rozszerzonymi granicami. Skoro bowiem Ziemia krąży wokół Słońca po bardzo dużym promieniu, a nie wpływa to w widoczny sposób na zmiany położenia gwiazd, muszą być one bardzo oddalone od Ziemi i bardzo jasne, jak Słońce. Przyjęto, że Słońce nie różni się od gwiazd. Za ojca astronomii gwiezdnej uznano Herschela, którego teleskopy, ogromne na owe czasy, pozwalały prowadzić dość dokładne badania kosmosu. Herschel odkrył mi. in. istnienie gwiazd bliźniaczych (czyli dwóch gwiazd krążących wokół wspólnego środka masy), a także potwierdził doświadczalnie wcześniejsze przekonanie uczonych, że gwiazdy poruszają się we wszechświecie. Następna rewolucja w astronomii miała miejsce dzięki odkryciu, którego w 1932 roku dokonał pracujący w USA fizyk czeskiego pochodzenia Karl Jansky. Zaobserwował on powtarzające się regularnie w ciągu doby zakłócenia radiowe i ustalił, że ich źródło znajduje się wśród gwiazd. Opierając się na tym odkryciu, w 1939 roku Amerykanin Grote Reber skonstruował pierwszy radioteleskop. Dowiódł, że sygnały radiowe dobiegaja z wielu miejsc na niebie, tzw. Kosmicznych radioźródeł.
Obecnie radioastronomia stara się prowadzić dokładne badania najdalszych odkrytych obiektów we wszechświecie, takich jak kwazary, czyli obłoki gorącego gazu wyrzucanego z odległych galaktyk, oraz pulsary, interesujące obiekty podlegające stałym zmianom, wysyłające promieniowanie radiowe w postaci krótkich błysków. Ich istoty ciągle nie udało się wyjaśnić zadowalająco.
Źródło: http://www.joannad.nazwa.pl/universe/index2.php?file=2&sec=bb