Planety i epicykle

Dawni astronomowie zaobserwowali, że kilka z jaśniejszych gwiazd w ciągu wielu miesięcy wydawało się wędrować po niebie. To zachowanie było przypisywane najwyższej mocy, gdyż owe wędrujące gwiazdy były uważane za bóstwa przez Babilończyków. Grecy nazywali je “wędrującymi gwiazdami” lub “astēr planētēs”– od tej nazwy pochodzi rdzeń słowa, którego używamy dzisiaj: planety.

Geocentryczny model Wszechświata nie tłumaczył, dlaczego planety wydają się jaśniejsze i ciemniejsze w różnych okresach. Najwięcej problemów sprawiało wyjaśnienie, dlaczego planety od czasu do czasu zatrzymują się i zmieniają kierunek swojej wędrówki na odwrotny. Nazywamy to ruchem wstecznym i nie byłoby on możliwy, gdyby planety cały czas znajdowały się w jednakowej odległości od Ziemii. Poniższa ilustracja przedstawia geocentryczny model Wszechświata, który zakładał, że wszystkie planety krążą wokół Ziemi, zataczając idealne okręgi.

Czerwona Planeta, Mars, była szczególnie trudna do wyjaśnienia. Jeśli założymy, że geocentryczny model Wszechświata jest poprawny i zgodnie z nim nakreślimy mapę wędrówki Czerwonej Planety, otrzymamy następujący wzór

Uznano, że ten model ma swoje niedociągnięcia. Dawni astronomowie odczuwali silną potrzebę utrzymania Ziemi w centrum Wszechświata. Owocowało to bardzo kreatywnymi sposobami uzasadniania iż geocentrycznny model Wszechświata jest poprawny. Jak mogli wyjaśnić dlaczego te orbity w kształcie precli pojawiały się, jeśli cała reszta porusza się po okrągłych orbitach? Poniższy rysunek przedstawia domniemany ruch Słońca i planet z widziany z Ziemi. Pokazuje orbitę Wenus przez okres ponad 8 lat oraz orbitę Marsa przez okres ponad 7 lat. Zauważ, że pojawiły się orbity w kształcie precla:

Grecki geometra i astronom Apoloniusz z Pergi (262-190 p. n. e.) przedstawił model wyjaśniający zmiany pozycji oraz jasności. Uważał on, że te cykliczne zmiany mogą być przedstawione wizualnie przez mini orbity, lub epicykle, obracające się wokół większych okrągłych orbit, lub deferentów. Poniższa animacja pokazuje Marsa poruszającego się po czerwonej orbicie, natomiast czerwona orbita sama krąży wokół Ziemi po drugiej orbicie.

Niestety, epicykle sprawiły, że nowy geocentryczny model stał się niezwykle skomplikowany, a niektóre planety potrzebowały nawet epi-epicykli, aby ten model pasował do obserwacji astronomicznych. Była jednak alternatywna teoria, która znacznie upraszczała sprawę. Aby ta teoria mogła zyskać poparcie, astronomowie, a także przywódcy religijni i polityczni musieli zmienić dominujący pogląd, że Ziemia jest centrum Wszechświata. Nie będzie to łatwym zadaniem.