Vesmír

Vesmír vznikl pravděpodobně velkým třeskem před 18 miliardami let + 30%. vesmír se tehdy počal rozpínat. studiem vesmíru se zabývá věda zvaná astronomie. Je to jedna z nejstarších věd. Začala se rozvíjet už v 16. století prácemi M. Koperníka, G. Galileiho, J. Keplera a I. Newtona. Závažnou úlohu v koperníkovské revoluci astronomie měl objev dalekohledu. Kosmický výzkum za hranicemi zemské atmosféry začal po vypušťení první umelé družice Země. Výsledky tohoto kosmického výzkumu přinášejí astronomii každoročne nesmírné množství nových informací s nedozírnými důsledky pro její další rozvoj. Přibližně 4 000 let př. n. l. měli Sumerové už celkem přesnou představu o čtyřech světových stranách. Egypťané v tom čase už věděli a že rok trvá 365 dní.

Řecké astronomii vděčíme za významné astronomy a za vytvoření geocentrického (řecky geos – Země) světového systému. Tháles z Milétu (asi 625–547 před n. l.) pozoroval 18. května 603 před n. l. velké zatmění Slunce a úspěšne ho předpověděl na den 28. května 585 před n. l. Dokazoval, že hvězdy svítí svým vlastním světlem, kdežto Měsíc jen světlem odraženým ze Slunce. Zemi pokládal za plochou desku plovoucí na vodě. Dalším zastáncem tohoto názoru byl Anaximandros (asi 611–546 před n. l.) , který jako první formuloval geocentrickou představu, podle které je Země centrálním tělesem celého viditelného světa. Pythagoras (asi 570–490 před n. l.) podle všeho jako první vyslovil myšlenku, že Země je koule nacházející se v středu vesmíru. Další pythagorovec Filolaos (2. polovina 5. století před n. l.) vyslovil myšlenku, že se Země otáčí kolem své osy.

Démokritos (asi 460–370 před n. l.) učil, že vesmír je nekonečný a že je v něm nekonečně mnoho světů. Mléčnou dráhu v podstatě správně vysvětlil jako soubor velkého množství hvězd. Eudoxos z Knidu (408–355 před n. l.), žák řeckého filozofa Platóna (427–347 před n. l.), který poznal nepravidelnosti zdánlivého pohybu planet, položil vědecké základy astronomie. Utvořil první geocentrickou teoriu pohybu Slunce, Měsíce, planet a hvězd okolo Země. Předpokládal, že tyto tělesa obíhají okolo Země po kruhových dráhách.

O další rozvoj astronomie se velmi výrazně přičinily myšlenky génia starověku Aristotela (384–322 před n. l.). Tento filozof uspořádal všechny tehdejší poznatky o vesmíru a o pohybu těles. Z pozorovaní Země při zatmění Měsíce jako první odvodil kulovitý tvar Země. Nehybná Země je v jeho systému centrem celého vesmíru. Okolo ní obíhají po dokonalých kruhových drahách Slunce, Měsíc, pět do tehdy známých planet (Merkur, Venuše, Mars, Jupiter a Saturn). Nejdále od Země je sféra „nehybných hvězd“. Komety považoval za krátkodobé atmosférické jevy a Mléčnou dráhu za éterické výpary, vyvolané rychlým pohybem hvězd okolo Země. Pohyb Země ve vesmíru Aristoteles popíral. Jeho argumentem byl fakt, že vesmírný pohyb Země by se musel projevit v zdánlivém protisměrném pohybu hvězd, a tomu tehdejší pozorovaní odporovaly. Aristotelovy názory ovlivnily astronomii skoro na dvě tisíciletí.

Vyvrcholením alexandrijské astronomie bylo utvoření poměrně dokonalé teorie pohybu planet v rámci geocentrické světové soustavy. Podrobný výklad této soustavy podal Klaudios Ptolemaios (asi 85–166 n. l.) v díle Almagest (původní název Megalé syntaxis – Velká stavba, v latině Almagestum). Ptolemaios přijal ve svém díle, mající 13 svazků, Aristotelův názor o výsadním postavení Země ve vesmíru. Základní tvrzení Ptolemaiovy geocentrické světové soustavy: 1. Země je koule; 2. Země je ve středu nebeské sféry; 3. Země nevykonáva žádný postupný pohyb; 4. všechna nebeská tělesa se pohybují tak, že jejich pozorovaný pohyb můžeme vysvetlit zákony kruhového pohybu; 5. planety se pohybují po epicyklech, jejichž středy obíhají okolo Země po větších kružnicích – deferentech; 6. středy oběžných epicyklů Merkuru a Venuše se pohybují vždy ve směru Slunce; 7. Mars, Jupiter a Saturn vykonávají oběh po svých epicyklech právě za jeden rok;8. dráha Slunce a Měsíce je vzhledem ke středu Země položená excentricky.


Celkem nový pohled na vesmír, který se definitivně rozcházel s Ptolemaiovým geocentrickým systémem, uveřejnil roku 1543 polský astronom Nicolaus Copernicus (Mikuláš Koperník, 1473–1543) v díle De revolutionibus orbium coelestium libri VI (O pohybech nebeských sfér). Kopernikův heliocentrický systém (řecky helios – Slunce) je možné shrnout do následujících téz: 1. Země vykonáva denní pohyb okolo svojí osy od západu na východ; 2. Země vykonává roční pohyb okolo Slunce ve směru od západu na východ; 3. zemská osa vykonáva ročný kónický posun okolo kolmice k rovině ekliptiky ve směru od východu na západ; 4. všechny planety se pohybují okolo Slunce jistým směrem, shodným se směrem pohybu Země okolo Slunce; 5. všechny planety se pohybují celkem rovnoměrně po kružnicích, jejichž středy jsou mírně excentricky položené vzhledem ke středu Slunce; 6. středy excentrických kruhových drah planet konají okolo středu Slunce epicyklické pohyby.
Koperník podal jako první v historii v zásadě správné schéma sluneční soustavy, často se proto pokládá za objevitele sluneční soustavy. Velmi přesně určil poměrné vzdálenosti planet, přičemž si zvolil za jednotku vzdálenosti dnešní astronomickou jednotku (střední vzdálenost Země a Slunce). Koperníkovy relativní vzdálenosti planet od Slunce se jen velmi málo odlišují od hodnot moderní astronomie.

V otázce tvaru drah planet zůstal i Koperník věrný aristotelovské představě, podle které jediným možným pohybem nebeských těles je dokonalý pohyb, za který se pokládal jen pohyb po kružnici. Až 65 let po Kopeníkově smrti Kepler dokázal, že planety se nepohybují po kruhových drahách.

Koperníkův heliocentrický systém vyvolal na dlouhý čas ostré spory, ba i popravy. Příčina odmítavého přístupu spočívala jednak v tehdejších filozofických a náboženských představách o světě. Z filozofického a náboženského hlediska Koperník vyvracel vžitý pohled na svět se Zemí a človekem jako centrem celého vesmíru; zpochybňoval Aristotelovu autoritu, ale spolehlivost bible, která se považovala za neomylný pramen všeho poznaní. Martin Luther (1483–1546) neskrýval svoje rozhořčení nad Koperníkovým učením o pohybu Země. Všechna díla, která obsahovaly Koperníkovu nauku, se roku 1616 staly zakázanými knihami a setrvaly tak až do roku 1833.

Z astronomického hlediska měl výhrady proti Koperníkovu systému dánský astronom Tycho de Brahe (1546–1601), nejlepší pozorovatel všech dob až do objevu dalekohledu. Tycho de Brahe pozoroval v hvězdárně Uranienborg na ostrově Hveen (dnes Ven), které začal budovat roku 1576. Poslední dva roky života pracoval v Praze. Tycho de Brahe odmítal Koperníkův systém, protože svými pozorováními nemohl zjistit žádný náznak zdánlivého pohybu hvězd na obloze, který by se měl při pohybu Země kolem Slunce projevit. Z jeho pozorovaní vyplývalo, že pokud by se Země skutečně pohybovala, potom zdánlivě nehybné hvězdy by museli být ve srovnání se Zemí až 1 000-krát vzdálenější než Slunce. Takové vzdálenosti hvězd Tycho de Brahe kategoricky odmítal. Vytvořil proto nový světový systém, uveřejněný roku 1588, který byl kompromisem mezi Ptolemaiovým geocentrickým systémem a Kopernikovým heliocentrickým systémem: planety podle tohoto systému obíhají sice okolo Slunce, ale spolu s ním obíhají okolo nepohyblivé Země, nacházející se v středu vesmíru. Světový systém Braheho byl určitý čas populární v Anglii, ale proto své přívržence ztratil. Přesné pozorovaní planet, které Tycho de Brahe po sobě zanechal, se stali pro Keplera východiskovým materiálem na nesporný důkaz správnosti Koperníkovy heliocentrické soustavy.

Mezi propagátory Koperníkova učení se natrvalo zařadil italský mnich Giordano Bruno (1548–1600), který v porovnaní s Koperníkem správně tvrdil, že ani Slunce není středem vesmíru, ale je jen jednou hvězdou z nekonečného množství hvězd. Bruno uveřejnil své názory roku 1584, brzy ho však inkvizice odsoudila jako kacíře a 17. března 1600 ho upálili na Květném náměstí v Římě.

Záznamy skvělých pozorovaní Tycha Braheho zdědil jeho blízký spolupracovník Johannes Kepler (1571–1630) . Kepler velmi dobře věděl o rozdílech mezi pozorovanými polohami planet a jejich polohami vypočítanými podle Koperníkovy teorie; v případě Marsu dosahovaly 1° i více. Prováděl pokusy a měření, a poté dospěl k celkem nečekanému poznatku, že Mars sa nepohybuje po kruhové dráze, ani po epicyklech, ale po celkem jednoduché elipse. Zjistil, že planety obíhají okolo Slunce po elipsách a Slunce je v jejich společném ohnisku (1. Keplerův zákon). Poté objevil i další zákon pohybu planet: Plochy opsané průvodiči planet za stejný čas jsou stejné (2. Keplerův zákon). Objevené zákony pohybu planet uveřejnil roku 1609 v díle Astronomia nova. Brzy objevil ješte jeden zákon pohybu planet: Druhé mocniny obežných dob planet se rovnají poměru třetích mocnin velkých poloos jejich drah (3. Keplerův zákon). Uveřejnil ho roku 1619 v díle Harmonices mundi. Objevem zákonů pohybu planet se potvrdila správnost Kopernikovy heliocentrické soustavy. Nové astronomické poznatky Kepler popsal v první moderní učebnici astronomie Epitome astronomiae Copernicanae libri I–VII (1618–1622), která se ihned dostala na seznam zakázaných knih.

Mezi velké obhájce nového Kopernikova systému se zařadil zakladatel moderní biologie Galileo Galilei (1564–1642 ). Krátko po objevení dalekohledu Hansem Lippersheym (1560–1619) zkonstruoval Galilei trojnásobně zvětšující dalekohled (1609) a brzy i další, zvětšující až třicetkrát (1610). Svými dalekohledy objevil čtyři měsíce obíhající okolo Jupitera, skvrny na Slunci, pohoří a roviny na Měsíci, ale velký počet hvězd Mléčné dráhy. Svoje objevy uveřejnil Galilei už roku 1610 v díle Sidereus nuntius). Galilei vynaložil hodně úsilí, aby dokázal správnost heliocentrismu. Bohužel komise papeže Pavla V. heliocentrický názor zavrhla a zakázala. Galileimu součastně zakázali heliocentrický názor obhajovat. Galilei se přechodně odmlčel, ale roku 1632 uveřejnil dílo Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, tolomaico e copernicano, v kterém uvedl přesvědčivé argumenty ve prospěch Koperníkova heliocentrického systému. Krátce nato ho inkvizice odsoudila a donutila ho potvrdit, že se zříká Kopernikova „bludného učení“ o pohybu Země (1633). Poslední roky života strávil Galilei v domácím vězení v Arcetri u Florencie, ani tam se však nevzdal své vědecké práce. Pokračoval ve studiu zákonů mechaniky (už předtím objevil zákon volného pádu); zjistil zákony kyvadlového pohybu, šikmého vrhu, zformuloval zákon setrvačnosti pohybu. Na konci života Galilei oslepl; zemřel roku 1642. O rok později se narodil pokračovatel jeho díla -I. Newton (1643–1727). Nám nejbližší a nejznámější soustavou je Sluneční soustava. Následuje přehled všech dosud známých planet a jejich měsíců s jimi spojenými údaji:


Planety:

Planeta Průměr (v km) Vzd. od S v AU Hmotnost ve srovnání se Zemí Doba rotace (dnů) Doba oběhu (let) Výstřednost Sklon rotační osy Sklon k rovině ekliptiky Průměrná teplota na povrchu Počet měsíců
Merkur 4 878 0,4 0,0554 59 87,97d ? 7,0° 179°C