1. Culturas antigas observavam o céu
O céu noturno é naturalmente escuro e não havia poluição luminosa nos tempos antigos. Portanto, se o tempo permitir, você poderá ver facilmente muitas estrelas. Não há necessidade de contar sobre o sol e a lua.
Os povos antigos tinham boas razões para estudar o céu noturno. Em muitas culturas e civilizações, as estrelas (e também o Sol e a Lua) eram percebidas como tendo significado religioso, lendário, premonitório ou mágico (astrologia), então muitas pessoas estavam interessadas nelas. Não demorou muito tempo para alguém (na verdade, muitas pessoas diferentes, independentemente em muitas partes do mundo) ver alguns padrões úteis nas estrelas que seriam úteis para navegação, localização, contagem de horas, contagem de dias e contagem de dias e estações etc. E, é claro, esses padrões nas estrelas também estavam relacionados ao Sol e à Lua.
Portanto, certamente todas as culturas antigas tinham pessoas que dedicaram muitas noites de suas vidas a estudar as estrelas em detalhes desde a idade da pedra. Eles também perceberiam meteoritos (estrelas cadentes) e eclipses. E, às vezes, um cometa muito raro e espetacular.
Depois, há os planetas Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno. É fácil notar que elas são distintas das estrelas, porque todas as estrelas parecem estar fixadas na esfera celeste, mas os planetas não. É muito fácil notar que estão vagando pelo céu com o passar dos dias, especialmente para Vênus, que é a "estrela" mais brilhante do céu e também é um formidável andarilho. Dado tudo isso, o povo antigo certamente se torna muito consciente desses cinco planetas.
Sobre Mercúrio, inicialmente os gregos pensavam que Mercúrio eram dois corpos, um que aparecia apenas pela manhã algumas horas antes do nascer do sol e outro apenas algumas horas após o pôr do sol. No entanto, logo descobriram que, na verdade, era apenas um corpo, porque um ou o outro (ou nenhum) podia ser visto em um determinado dia e a posição calculada do corpo invisível sempre correspondia à posição do corpo visto.
2. A Terra parece ser redonda
Agora, fora da idade da pedra, já nos tempos antigos, navegadores e comerciantes que percorreram grandes distâncias perceberam que o nascer e o pôr do sol podiam variar não apenas devido à variação sazonal, mas também de acordo com a localização. Além disso, a distância da estrela polar à linha do horizonte também varia de acordo com a localização. Esse fato denuncia a existência do conceito hoje conhecido como latitude, e isso foi percebido pelos astrônomos antigos em lugares como Grécia, Egito, Mesopotâmia e China.
Astrônomos e pessoas que dependem de astronomia (como navegadores) se perguntariam por que a distância da estrela polar ao horizonte variava, e uma possibilidade era que isso acontecesse porque a Terra seria redonda. Além disso, o registro de diferentes ângulos do Sol em diferentes locais do mundo em um mesmo dia e em uma mesma hora também dá uma dica de que a Terra é redonda. A sombra da Lua durante um eclipse lunar também dá uma dica de que a Terra é redonda. No entanto, isso por si só não é uma prova de que a Terra é redonda, então a maioria das pessoas apostaria em outra coisa mais simples, ou simplesmente não se importa com esse fenômeno.
A maioria das culturas da antiguidade presumia que o mundo era plano. No entanto, a ideia de o mundo ser redondo existe desde a Grécia antiga. Ao contrário do equívoco moderno e popular, na Idade Média, quase nenhuma pessoa instruída no mundo ocidental pensava que o mundo era plano .
Sobre o tamanho da Terra, observando diferentes posições do Sol e ângulos de sombras em diferentes partes do mundo, Erastotenos na Grécia antiga calculou o tamanho da Terra e a distância entre a Terra e o Sol corretamente pela primeira vez desde o século III aC No entanto, devido à confusão sobre todas as medidas unitárias diferentes e inconsistentes existentes na época e à dificuldade de estimar com precisão longas distâncias terrestres e marítimas, a confusão e a imprecisão persistiram até os tempos modernos.
As culturas antigas também descobriram que a parte brilhante da lua era iluminada pelo sol. Como a Lua Cheia é facilmente vista mesmo à meia-noite, isso implica que a Terra não é infinita. O fato de a Lua entrar em uma sombra arredondada quando exatamente no lado oposto do céu como o Sol também implica que é a sombra da Terra na Lua. Isso também implica que a Terra é significativamente maior que a Lua.
3. Geocentrismo
Assim, as pessoas observaram o Sol, Lua, Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter, Saturno e a esfera fixa de estrelas, tudo girando em torno do céu. Eles naturalmente pensavam que a Terra seria o centro do universo e que todos esses corpos girariam em torno da Terra. Isso culminou com o trabalho do filósofo Claudius Ptolemaeus sobre o geocentrismo .
Embora agora saibamos que o modelo geocêntrico ptolomaico está fundamentalmente errado, ele poderia ser usado para calcular a posição dos planetas, o Sol, a Lua e a esfera celestial das estrelas, com uma precisão aceitável na época. Foi responsável por incluir a observação de variações de velocidade dos planetas, movimentos retrógrados e também o acoplamento de Mercúrio e Vênus ao Sol, para que eles nunca se afastassem muito dele. Além disso, com base na velocidade do movimento desses corpos no céu, o universo deve ser algo como:
- Terra no centro.
- Lua orbitando a Terra.
- Mercúrio orbitando a Terra mais longe que a Lua.
- Vênus orbitando a Terra mais longe que Mercúrio.
- Sol orbitando a Terra mais longe que Vênus.
- Marte orbitando a Terra mais longe que o Sol.
- Júpiter orbitando a Terra mais longe do que Marte.
- Saturno orbitando a Terra mais longe do que Júpiter.
- A esfera celestial de estrelas girando em torno da Terra, sendo a esfera mais externa.
De fato, o modelo ptolomaico é um modelo muito complicado, muito mais complicado que os modelos copérnico, kepleriano e newtoniano. Particularmente, isso pode ser comparado a softwares baseados em conceitos severamente defeituosos, mas que ainda estão funcionando devido a muitos hacks e kludges complexos, complicados e inexplicáveis, que existem apenas para fazer a coisa funcionar.
4. A descoberta das Américas
Marco Polo , nos últimos anos da década de 1200, foi o primeiro europeu a viajar para a China e voltar e deixar uma crônica detalhada de sua experiência. Assim, ele poderia trazer muito conhecimento sobre o que existia na Ásia Central, no Leste da Ásia, nas Índias, na China, na Mongólia e até no Japão para os europeus. Antes de Marco Polo, muito poucos eram conhecidos pelos europeus sobre o que existia lá. Isso inspirou muito os cartógrafos, filósofos, políticos e navegadores europeus nos próximos anos.
Portugal e Espanha travaram uma guerra de séculos contra os mouros invasores da Península Ibérica . Os mouros foram finalmente expulsos em 1492. Os dois estados procuravam algo lucrativo após tantos anos de guerra. Desde que Portugal terminou sua parte da guerra primeiro, teve uma vantagem e foi explorar os mares primeiro. Portugal e Espanha estavam tentando encontrar uma rota de navegação para chegar às Índias e à China, a fim de comercializar seda e especiarias altamente lucrativas. Essas terras não podiam mais ser comercializadas com eficiência devido ao fato de que as terras no oeste da Ásia e no norte da África eram dominadas por culturas muçulmanas hostis aos europeus cristãos, uma situação que só piorou após a queda de Constantinopla em 1453.
Portugal, estavam colonizando as fronteiras atlânticas da África e, finalmente, conseguiram alcançar o Cabo da Boa Esperança em 1488 (com Bartolomeu Dias ).
Um navegador genovês chamado Cristoforo Colombo acreditava que, se navegasse para o oeste a partir da Europa, poderia eventualmente chegar às Índias pelo lado leste. Inspirado por Marco Polo e subestimando o tamanho da Terra, ele estimou que a distância entre as Ilhas Canárias e o Japão era de 3700 km (na verdade são 12500 km). A maioria dos navegadores não se aventuraria em tal viagem porque (com razão) pensavam que a Terra era maior que isso.
Colombo tentou convencer o rei de Portugal a financiar sua jornada em 1485, mas depois de enviar a proposta a especialistas, o rei a rejeitou porque a distância estimada da viagem era muito baixa. A Espanha, no entanto, depois de finalmente expulsar os mouros em 1492, foi convencida por ele. A idéia de Colombo foi exagerada, mas, depois de séculos de guerras com os muçulmanos, se isso funcionasse, a Espanha poderia lucrar rapidamente. Então, o rei espanhol aprovou a ideia. E apenas alguns meses depois de expulsar os mouros, a Espanha enviou Colombo para navegar para o oeste, em direção ao Atlântico, e depois alcançou a ilha Hispaniola na América Central. Depois de voltar, as notícias sobre a descoberta de terras do outro lado do Atlântico se espalharam rapidamente.
Portugal e Espanha dividiram o mundo pelo Tratado de Tordesilhas em 1494. Em 1497, Amerigo Vespucci chegou à América continental.
Portugal não seria deixado para trás, eles conseguiram navegar pela África para alcançar as Índias em 1498 (com Vasco da Gama ). E eles enviaram Pedro Álvares Cabral , que chegou ao Brasil em 1500 antes de cruzar o Atlântico de volta para ir para as Índias.
Depois disso, Portugal e Espanha começaram rapidamente a explorar as Américas e, finalmente, a colonizá-las. França, Inglaterra e Holanda também chegaram às Américas algum tempo depois.
5. A Terra É redonda
Depois, os espanhóis descobriram e se estabeleceram nas Américas (e o plano de Colombo na verdade não funcionou). A questão de que, se fosse possível navegar ao redor do mundo para alcançar as Índias a partir do lado leste, continuava em aberto e os espanhóis ainda estavam interessados. Eles finalmente descobriram o Oceano Pacífico depois de atravessar os Ishtums do Panamá por terra em 1513.
Ansiosa por encontrar uma rota marítima em todo o mundo, a coroa espanhola financiou uma expedição liderada pelo português Fernão de Magalhães (ou Magalhães como seu nome foi traduzido para o inglês) para tentar circular o globo. Magalhães era um navegador experiente e alcançara o que é hoje a Malásia viajando antes pelo Oceano Índico. Eles partiram da Espanha em 20 de setembro de 1519. Foi uma jornada longa e que custou a vida da maioria da tripulação. O próprio Magalhães não sobreviveu, tendo morrido em uma batalha nas Filipinas em 1521. Pelo menos, ele viveu o suficiente para estar ciente de que eles chegaram ao leste da Ásia viajando ao redor do globo para o oeste, o que também prova que a Terra é redonda .
A jornada acabou sendo concluída pela liderança de Juan Sebatián Elcano , um dos tripulantes de Magalhães. Eles chegaram à Espanha de volta pelos oceanos Índico e Atlântico em 6 de setembro de 1522, depois de viajar por quase três anos uma distância de 81449 km.
6. Heliocentrismo
Havia algumas teorias geo-heliocêntricas heliocêntricas ou híbridas nos tempos antigos. Notavelmente pelo filósofo grego Philolaus no século V aC. Por Martianus Capella por volta dos anos 410 a 420. E por Aristarco de Samos por volta de 370 aC. Esses modelos tentaram explicar o movimento das estrelas como rotação da Terra e a posição dos planetas, especialmente Mercúrio e Vênus como tradução ao redor do Sol. No entanto, esses primeiros modelos eram muito imprecisos e defeituosos para funcionar adequadamente, e o modelo ptolomaico ainda era o modelo com a melhor previsão das posições dos corpos celestes.
A idéia de que a Terra gira era muito menos revolucionária que o heliocentrismo, mas já era mais ou menos aceita com relutância na idade média . Isso acontece porque se as estrelas girassem em torno da Terra, elas precisariam fazê-lo a uma velocidade espantosa, arrastando o Sol, a Lua e os planetas com ela, para que fosse mais fácil se a própria Terra girasse. As pessoas estavam desconfortáveis com essa idéia, mas ainda assim a aceitavam, e isso se tornou mais fácil de ser aceito depois que a esfericidade da Terra era um conceito estabelecido.
Nos primeiros anos da década de 1500, enquanto portugueses e espanhóis estavam navegando pelo mundo, um astrônomo polonês e muito habilidoso e astrônomo chamado Nikolaus Kopernikusdemorou alguns anos pensando na mecânica dos corpos celestes. Depois de alguns anos fazendo cálculos e observações, ele criou um modelo de órbitas circulares dos planetas ao redor do Sol e percebeu que seu modelo era muito mais simples que o modelo geocêntrico ptolomaico e era pelo menos tão preciso. Seu modelo também apresenta uma Terra em rotação e estrelas fixas. Além disso, seu modelo implicava que o Sol era muito maior que a Terra, algo que já era fortemente suspeito na época devido a cálculos e medições e também implicava que Júpiter e Saturno eram várias vezes maiores que a Terra, então a Terra seria definitivamente um planeta assim como os outros cinco planetas então conhecidos. Isso pode ser visto como o nascimento do modelo hoje conhecido como Sistema Solar.
Temendo perseguição e críticas severas, ele evitou publicar muitos de seus trabalhos, enviando manuscritos apenas para os conhecidos mais próximos; no entanto, seus trabalhos acabaram vazando e ele estava convencido a permitir sua publicação completa de qualquer maneira. A lenda diz que ele foi apresentado ao seu trabalho finalmente publicado no mesmo dia em que morreu em 1543, para que ele pudesse morrer em paz.
Houve um acalorado debate entre apoiadores e opositores da teoria heliocêntrica de Copernic em meados dos anos 1500. Um argumento para a oposição era que paralaxes estelares não podiam ser observadas, o que implicava que o modelo heliocêntrico estava errado ou que as estrelas estavam muito muito distantes e muitas delas seriam ainda maiores que o Sol, o que parecia ser uma ideia maluca no momento.
Tycho Brache , que não aceitou o heliocentrismo, nos últimos anos da década de 1500, tentou salvar o geocentrismo com um modelo geo-heliocêntrico híbrido que apresentava os cinco planetas celestes que orbitam o Sol enquanto o Sol e a Lua orbitam a Terra. No entanto, ele também publicou uma teoria que previa melhor a posição da Lua. Além disso, a essa altura, a observação de algumas supernovas mostrou que a esfera celeste das estrelas não era exatamente imutável.
Em 1600, o astrônomo William Gilbert apresentou fortes argumentos para a rotação da Terra, estudando ímãs e bússolas, ele pôde demonstrar que a Terra era magnética, o que poderia ser explicado pela presença de enormes quantidades de ferro em seu núcleo.
7. Com telescópios
Tudo o que escrevi acima aconteceu sem telescópios, apenas usando observações e medições a olho nu em todo o mundo. Agora, adicione até alguns telescópios pequenos e as coisas mudam rapidamente.
Os primeiros telescópios foram inventados em 1608 . Em 1609, o astrônomo Galieu Galilei soube disso e construiu seu próprio telescópio. Em janeiro de 1610, Galieu Galilei , usando um pequeno telescópio, observou quatro corpos pequenos orbitando Júpiter a distâncias diferentes, descobrindo que eram as "luas" de Júpiter, ele também pôde prever e calcular suas posições ao longo de suas órbitas. Alguns meses depois, ele também observou que Vênus tinha fases vistas da Terra. Ele também observou os anéis de Saturno, mas seu telescópio não era poderoso o suficiente para resolvê-los como anéis, e ele pensou que eram duas luas. Essas observações eram incompatíveis com o modelo geocêntrico.
Um contemporâneo de Galilei, Johannes Kepler , trabalhando no modelo heliocêntrico de Copernicus e fazendo muitos cálculos, a fim de explicar as diferentes velocidades orbitais, criou um modelo heliocêntrico no qual os planetas orbitam o Sol em órbitas elípticas com um dos focos da elipse em o sol. Seus trabalhos foram publicados em 1609 e 1619. Ele também sugeriu que as marés foram causadas pelo movimento da Lua, embora Galilei fosse cético quanto a isso. Suas leis previam um trânsito de Mercúrio em 1631 e de Vênus em 1639, e esse trânsito foi de fato observado. No entanto, um trânsito previsto de Vênus em 1631 não pôde ser visto devido a imprecisões nos cálculos e ao fato de não ser visível em grande parte da Europa.
Em 1650, a primeira estrela dupla foi observada. Mais tarde, em 1600, os anéis de Saturno foram resolvidos pelo uso de melhores telescópios por Robert Hooke , que também observou uma estrela dupla em 1664 e desenvolveu microscópios para observar estruturas celulares. A partir daí, muitas estrelas foram descobertas como duplas. Em 1655, Titã foi descoberto orbitando Saturno, confiando mais no modelo heliocêntrico. Mais quatro luas saturnianas foram descobertas entre 1671 e 1684.
8. Gravitação
O heliocentrismo foi razoavelmente bem aceito em meados dos anos 1600, mas as pessoas não se sentiam confortáveis com ele. Por que os planetas orbitam o Sol afinal? Por que a Lua orbita a Terra? Por que Júpiter e Saturno tinham luas? Embora a mecânica kepleriana pudesse prever seu movimento, ainda não estava claro qual era o motivo que os leva a se mover dessa maneira.
Em 1687, Isaac Newton, que foi um dos mais brilhantes físicos e matemáticos que já existiu (embora ele também fosse um perseguidor implacável de seus oponentes), forneceu a teoria gravitacional (baseada em trabalhos anteriores de Robert Hooke). As idéias para a teoria da gravitação e a lei do quadrado inverso já foram desenvolvidas na década de 1670, mas ele poderia publicar uma teoria muito simples e clara para a gravitação, muito bem fundamentada em física e matemática e explicou os movimentos dos corpos celestes com grande precisão, incluindo cometas. Também explicou por que os planetas, a Lua e o Sol são esféricos, explicaram as marés e também serviram para explicar por que as coisas caem no chão. Isso fez com que o heliocentrismo fosse definitivamente amplamente aceito.
Além disso, a lei gravitacional de Newton previu que a rotação da Terra a tornaria não exatamente esférica, mas um pouco elipsoidal por um fator de 1: 230. Algo que concordou com as medidas feitas com pêndulos em 1673.
9. Quais são as estrelas e o Sistema Solar afinal?
No início dos anos 1700, Edmund Halley , já conhecendo as leis newtonianas (ele era contemporâneo de Newton) percebeu que os cometas que passavam perto da Terra acabariam retornando e descobriu que havia um exemplo particular de avistamento a cada 76 anos, para que pudesse note que esses cometas na realidade eram todos o mesmo cometa, que é chamado depois dele.
O único problema remanescente com o modelo heliocêntrico foi a falta de observação de paralaxe nas estrelas. E ninguém sabia ao certo quais eram as estrelas. No entanto, se eles são de fato corpos muito distantes, a maioria deles seria muito maior que o Sol. Na primeira metade da década de 1700, tentando observar a paralaxe, James Bradley percebeu fenômenos como a aberração da luz e a nutação da Terra, e esses fenômenos também fornecem uma maneira de calcular a velocidade da luz. Mas a observação da paralaxe permaneceu um desafio durante os anos 1700.
Em 1781, Urano foi descoberto orbitando o Sol além de Saturno. Embora pouco visível a olho nu nos céus mais escuros, era tão escuro que escapou da observação dos astrônomos até então e foi descoberto com um telescópio. Os primeiros asteróides também foram descobertos no início dos anos 1800. A investigação sobre pertubações na órbita de Urano, devido ao movimento newtoniano e kepleriano previsto, levou à descoberta de Netuno em 1846.
Em 1838, o astrônomo Friedrich Wilhelm Bessel, que mediu a posição de mais de 50000 estrelas com a maior precisão possível, pôde finalmente medir com êxito a paralaxe da estrela 61 Cygni, o que provou que as estrelas eram de fato corpos muito distantes e que muitos deles eles eram de fato maiores que o sol. Isso também demonstra que o Sol é uma estrela. Vega e Alpha Centauri também tiveram suas paralaxes medidas com sucesso em 1838. Além disso, essas medidas permitiram estimar a distância entre essas estrelas e o Sistema Solar na ordem de muitos trilhões de quilômetros ou vários anos-luz.