Heliotsentrism ehk päikesekeskne maailmasüsteem

Heliotsentrism on idee, et Maa ja teised planeedid pöörlevad ümber Päikese, mis on päikesesüsteemi keskpunkt. Heliotsentrismi pakkusid välja paljud inimesed, näiteks AristarchosSamosest Vana-Kreekast, kuid Nikolaus Kopernik oli esimene, kes pakkus süsteemile selged põhjendused ja matemaatilise mudeli. See mõte tähistas tugevat pöördepunkti moodsa astronoomia arengus.

Ajalooline taust

Enne Kopernikut arvas enamik inimesi, et Päike ja teised planeedid pöörlevad ümber Maa (seda nimetati geotsentrismiks). Selle põhjuseks oli igapäevane kogemus: Maa peal seistes tundub, et Päike ja tähed liiguvad üle taeva. Samas tekitasid pikaajalisemad vaatlused selgitamata nähtusi, kui pidasid paigal olevat Maad universumi keskpunktiks. Näiteks tundusid planeedid mõnikord liikuvat edasi-tagasi — nn tagasikäik ehk retrograde-liikumine — mis ei sobinud hästi lihtsa ringikujulise geotsentrilise mudeliga.

Koperniku panus

1553. aastal on sageli mainitud, kuid tegelikult avaldas Kopernik oma põhiteose "De revolutionibus orbium coelestium" 1543. aastal. Selles argumenteeris ta, miks Päike võib sobida paremini süsteemi keskmesse kui Maa. Koperniku mudel selgitas, kuidas näilised planeetide liikumised ja retrograde-käigud tulenevad Maa ja teiste planeetide omavahelisest liikumisest, mitte keerulisest epitsükkel-süsteemist geotsentrilises mudelis.

Miks heliotsentrism selgitab retrograde-liikumist

Kui Maa liigub kiiremini mööda oma orbiiti kui mõni kaugem planeet (või vastupidi), muutub meie vaatenurk ja näib, et õhem planeet liigub mõnda aega vastupidises suunas — see on näiline retrograde-liikumine.
Heliotsentriline mudel muudab sellised nähtused lihtsamalt arusaadavaks, ilma et peaks kasutama keerulisi ja raskesti tõestatavaid täiendavaid ringe.

Tõendid ja hilisem kinnitamine

Pärast Kopernikut tegid edusamme mitmed teadlased, kes andsid heliotsentrismile tugevaid tõendeid. Näiteks:

Johannes Kepler näitas, et planeedid ei tiirle täiuslike ringidena, vaid ellipsikujulistel orbiitidel. Tema kolm seadust kirjeldavad planeetide liikumist täpselt:
- Planeedid liiguvad ellipsi kujul, mille ühes fookuses on Päike.
- Seotud pindade seadus: viiva õirmaterjalijoon Päikese ja planeedi vahel hõivab võrdse ajaperioodi jooksul võrdse pindala.
- Orbitaalperioodi ruut on proportsionaalne pooltelje kuubiiga — see annab seose orbiidi pikkuse ja ringiaja vahel.
Galileo Galilei ehitas paranenud teleskoope ja tegi vaatlusi, mis toetasid heliotsentrilist mudelit. Ta avastas näiteks Jupiteri kuud (tõend, et mitte kõik taevakehad ei tiirle ümber Maa) ja Veenuse faasid, mis näitasid, et Veenus tiirleb ümber Päikese.
Stellaarparallaksi mõõtmine (esimesed usaldusväärsed mõõtmised Friedrich Besseli poolt 1838. aastal) andis otsese tõendi, et Maa liigub ja kauguselist tähtede paigutust võib mõõta, kinnitades Maa orbiitliikumist ümber Päikese.
Isaac Newtoni gravitatsiooniseadus selgitas, miks planeedid liiguvad ellipsides — gravitatsioonijõud ja liikumisseisundi seadused annavad füüsikalise põhjenduse Kepleri seadustele.

Teaduslik vastuvõtt ja kultuuriline mõju

Heliotsentrilise idee levik oli aeglane ja mitmetes ühiskondlikes ringkondades vastuoluline. Mõned usulised ja filosoofilised autoriteedid lükkasid selle tagasi, sest see muutis inimkeskse maailmakorralduse vaadet. Aja jooksul, kui kogunes selgeid vaatluslikke ja teoreetilisi tõendeid (Kepler, Galileo, Newton), sai heliotsentrismist teadusliku astronoomia aluseks.

Mõisted tänapäeval

Kopernik arvas ka, et päike on universumi keskpunkt, kuid tänapäeva teadus teab, et see ei ole õige. Päike on osa Linnutee galaktikast, mis omakorda on üks miljarditest galaktikatest universumis. Päike asub Linnutee kettas ja ei ole galaktika keskpunktis. Heliotsentrism jääb siiski õigeks ja kasulikuks mudeliks meie päikesesüsteemi kirjeldamiseks — see tähendab lihtsalt, et Päike on süsteemi gravitatsiooniline ja dünaamiline keskpunkt, mitte kogu universumi keskpunkt.

Kokkuvõte: Heliotsentrism on põhitäpne kirjeldus päikesesüsteemi korraldusest: planeedid, sealhulgas Maa, tiirlevad ümber Päikese. Koperniku, Kepleri, Galileo ja Newtoni töö üheskoos muutis meie arusaama taevast ja pani aluse tänapäevasele astronoomiale.

Ülemine pilt näitab, milline näeks välja Päikesesüsteem, kui Maa oleks keskpunktis (geotsentriline). Alumisel pildil on Päike keskpunktis (heliotsentriline) ja nii näeb see tegelikult välja.

Küsimused ja vastused

K: Mis on heliotsentrism?

V: Heliotsentrism on idee, et Maa ja teised planeedid pöörlevad ümber Päikese, mis on päikesesüsteemi keskpunkt.

K: Kes pakkus välja heliotsentrismi?

V: Heliotsentrismi pakkusid välja paljud inimesed, näiteks Aristarchos Samosest Vana-Kreekast, kuid Nikolaus Kopernik oli esimene, kes mõtles välja head põhjused, miks see on tõsi.

K: Mida uskusid enamik inimesi enne Kopernikut?

V: Enne Kopernikut arvas enamik inimesi, et Päike ja teised planeedid pöörlevad ümber Maa (seda nimetati geotsentrismiks). Seda seetõttu, et kui seisate Maal, siis tundub, et Päike ja tähed liiguvad üle taeva.

Küsimus: Mida selgitas Kopernik oma raamatus De revolutionibus orbium coelestium ("Taevasfääride pööretest")?

V: Oma raamatus De revolutionibus orbium coelestium ("On The Revolutions Of The Heavenly Spheres") selgitas Kopernik, miks toimuvad teatud asjad seoses planeetide liikumisega, mis ei ole mõistlikud, kui usutakse, et Maa asub meie Päikesesüsteemi keskmes. Ta põhjendas oma arvamust, et selle asemel tuleks uskuda, et Päike on selle keskmes.

K: Kes tegi pärast Kopernikut edasisi edusamme?

V: Teised astronoomid, kes tegid pärast Kopernikut edasisi edusamme, olid Johannes Kepler ja Galileo Galilei. Näiteks näitas Kepler, et planeedid ei tiirle täiuslikus ringis, ja Galileo ehitas väga häid teleskoope, mis aitasid kinnitada heliotsentrilist mudelit.

K: Kas Kopernik arvas ka, et päike on universumi keskmes?

V: Jah, algselt arvas ta samuti nii, kuid nüüd teame, et see ei olnud õige, sest tänapäeval teame, et Päike on osa Linnutee galaktikast, mis omakorda on vaid üks universumi miljarditest galaktikatest.