A Naprendszer

Az úgynevezett vándorló csillagok évezredek óta bűvöletben tartják az emberiséget. Lassan, de a többi csillag alkotta háttérhez képest észlelhetően mozognak. Ma már bolygónak nevezzük őket a görög körülbolyongó szóból. A Nap, a bolygók és sok kisebb égitest, például üstökösök és azok holdjai, együtt alkotják a Naprendszert. A bolygók mozgásának tanulmányozása hozzájárult a modern tudomány kialakulásához.

Fejtörést okozó megfigyelések

Az ókori csillagászok úgy hitték, hogy az égen minden a Föld körül kering. Ezt a görög gē (magyarul Föld) szóból eredő geocentrikus, más néven Föld-központú világképnek nevezzük. Ám időnként úgy tűnt, hogy a bolygók egy rövid ideig hátrafelé haladtak (ezt nevezzük retrográd mozgásnak), majd folytatták előrehaladásukat pályájukon. Hogy történhetett ilyen?!

Ptolemaiosz, a Kr. u. 100 körül élt görög csillagász bonyolult választ dolgozott ki erre a kérdésre. Almageszt című könyvében felvetette, hogy a bolygók epiciklikusan, vagyis körkörösen mozognak. (Nézd meg az 1. ábrát! Látod, hogy miért tűnik úgy, mintha rövid ideig hátrafelé haladnának?) Bő ezer éven át ez a könyv számított a legfőbb csillagászati tankönyvnek.

A csillagászok aztán rájöttek, hogy ez a magyarázat nem helyes. Néhányan új elmélettel álltak elő, amely szerint a Föld és minden más bolygó a Nap körül kering. Ez a Nap-központú világkép. Az elnevezés a görög hēlios (magyarul Nap) szóból ered, és idegen szóval heliocentrikus világképnek is nevezzük. Ebben a rendszerben a bolyók újra és újra elhaladnak egymás mellett. Ilyen találkozásokkor van látszólagos visszafelé haladás. (Nézegesd meg a 2. ábrát!)

A késő középkorban (a 14. és 15. században) egyes magasrangú egyházi személyek vitatták ezt az elképzelést. Majd Nicolaus Copernicus (1473-1543) lengyel egyházi tisztségviselő kiadott egy könyvet, amelyben a Nap-központú naprendszer mellett foglalt állást. Jóval később Galileo Galilei (1564-1642) olasz tudós is a kopernikuszi rendszer mellett tette le a voksát.

Epiciklusok

Ptolemaiosz úgy gondolta, hogy a bolygók egy nagyobb köríven keringő kisebb körpályán mozognak, ahol a nagy körnek a középpontja a Föld. A jobb oldali rajz az elképzeléseit ábrázolja. Ezen láthatod, hogy miért tűnik úgy, mintha a bolygó időnkénti visszafelé haladna. Bonyolult? Pedig ez egy egyszerűsített verzió! Ptolemaiosz eredeti modelljét csak a legprofibb matematikusok értették meg…

Kopernikusz és a visszafelé haladás

A Föld gyorsabban kering a Marsnál és a távolabbi bolyóknál. Amikor a Föld megelőzi ezeket a bolygókat, úgy tűnik, mintha azok visszafelé haladnának. Gondolj bele, mi történik, amikor autóval utaztok, és megelőztök egy lassabb autót! Ha kinézel az ablakon, úgy látszik, mintha a másik autó hozzád képest hátrafelé menne.

A Nap középpontú ábrán látható számok különböző időpontokat jelölnek, miközben a Föld és a Mars külön-külön halad a saját pályáján. A jobb oldali görbe a Mars Földről látott pozícióját mutatja az égbolton.

A kék körök a Föld útjátnak egy-egy pontját jelölik, a pirosak a Marsét. Ha a Földről a Marsot nézzük, a jobb oldalra kivetített képen úgy tűnik, hogy egészen gyorsan haladt egytől a kettőig: az egyes ponttól jó messze van a kettes. A hármashoz vezető szakaszon viszont lelassult, hiszen jóval kisebb távolságot tett meg, ráadásul úgy tűnik, irányt is fog változtatni. A hármas és ötös pontok között úgy látszik, mintha visszafelé haladna! Az ötös és hetes pontok között viszont megint előrefelé haladni látszik.

Most akkor mi van a középpontban?

Mivel Ptolemaiosz olyan népszerű volt, kezdetben szinte minden csillagász elutasította az új, Nap-központú világképet. Bár az egyházban sokakat foglalkoztatott ez a kérdés, nem merték megkockáztatni, hogy koruk tudományával szembe menjenek. Sajnos Galileo megsértette a pápát, emiatt az egyház azt követelte tőle, hogy hagyja abba azt, hogy az elképzelését bizonyított tényként tanítja. Egyébként akkor még nem is volt bizonyított tény…

A csillagászok sok kérdést feltettek. Például: hogy lehet az, hogy nem észleljük a mozgást? A válasz az, hogy azért, mert együtt mozognak. Magad is meggyőződhetsz erről! Amikor legközelebb autóval utazol, ejts le valamit a padlóra! Egyenesen lefelé fog esni. (De el ne felejtsd utána felvenni!)

A megoldókulcs Kepler és Newton kezében volt

A kopernikuszi modell végül is nem volt sokkal pontosabb a ptolemaioszinál. Johannes Kepler (1571-1630) fogalmazta meg, hogy a bolygók a Nap körül nem körpályán, hanem ellipszis alakú pályán keringenek. (Nézd meg a 3. ábrát!)

Kepler mélyen hívő ember volt. Tudományos írásai is Istent dicsérő gondolatokkal és imákkal voltak teletűzdelve. Kepler saját tudományos munkájáról azt mondta, hogy gondolatait isteni sugallat vezérli.

Sir Isaac Newton (1642-1727), minden idők legnagyobb természettudósa megfogalmazta a mozgástörvényeket és a gravitáció törvényét. Newton bemutatta, hogy ezek a törvények bebizonyítják, hogy a bolygók miért Kepler törvényei szerint működnek. Newton törvényei igazak lövedékek (pl. ágyúgolyók), földre hulló tárgyak, valamint a Hold és más bolygók körüli holdak esetében is.

Newton is nagyon komolyan vette a Bibliát. Igazából többet írt arról, mint a tudományról. Azt tanította, hogy „ez a felettébb gyönyörű” Naprendszer csakis a mindenható teremtő Isten műve lehet.

Hogyan keletkezett a Naprendszer?

A Biblia szerint a Napot, a Holdat és a csillagokat Isten alkotta a teremtés hetének 4. napján.

Az evolucionisták szerint egy hatalmas gázfelhő összeomlott saját gravitációja következtében. A középpontja eléggé felhevült ahhoz, hogy Napként kezdjen sütni, más részei pedig bolygókká tömörültek.

Csakhogy a gázfelhők tágulnak. Nem zsugorodnak. E forgatókönyv szerint a Napnak igen gyorsan kellene forognia. Gondolj a műkorcsolyázókra! Ugye behúzzák a karjukat, ha gyorsabban akarnak forogni? Ám a Nap nagyon lassan forog: átlagosan 28 nap alatt fordul körbe.

Ellipszisek

Szúrj két rajzszöget egy kartondobozba! Csomózd össze egy madzag két végét, és helyezd lazán a két rajzszög köré! Feszítsd ki a madzagot egy ceruza segítségével, és rajzolj ívet úgy, hogy végig feszüljön a madzag! Mire körbeérsz, egy ellipszis rajzolódik ki előtted.

Szúrd a rajzszögeket egymástól távolabb, és ismételd meg a kísérletet! Az ellipszis hosszabb és keskenyebb, vagyis excentrikusabb lesz. Ezután szúrd őket egymáshoz közelebb, és végezd el még egyszer a kísérletet! Az ellipszis most inkább egy körhöz fog hasonlítani. Ha az egyik rajzszöget a másik tövébe szúrod (gyakorlatilag mintha csak egy rajzszöget használnál), akkor kört fogsz kapni. Tehát a kör egy különleges ellipszis.

A rajzszögek helye a rajzolt ellipszis fókuszai. Kepler felfedezte, hogy a bolygók ellipszispályán keringenek, amelynek fókusza a Nap. A legtöbb bolygó pályája ezért majdnem pontos kör alakú. Az üstökösök viszont elnyúlt ellipszis alakú pályán mozognak.