Giáo trình -Thiên văn học đại cương -chương 1

PHẦN ATHIÊN VĂN(Astronomy)Chương I: HỆ MẶT TRỜI (CẤU TRÚC VÀ CHUYỂN ĐỘNG)I. QUAN NIỆM CŨ VỀ HỆ MẶT TRỜI: HỆ ĐỊA TÂM.1. Quan niệm của Aristotle về vũ trụ (384(322 TCN). Aristotle là một nhà triết học vĩ đại thời cổ. Những tư tưởng của ông có ảnh hưởng sâu sắc đến nhiều thế hệ. Mặc dù ở thời ông người ta không sử dụng toán học và tiến hành thí nghiệm nhưng ông vẫn được coi là cha đẻ của vật lý với tác phẩm “Vật lý học”. Theo ông vũ trụ được cấu thành bởi 4 yếu tố...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình -Thiên văn học đại cương -chương 1 PHẦN A THIÊN VĂN (Astronomy) Chương I: HỆ MẶT TRỜI (CẤU TRÚC VÀ CHUYỂN ĐỘNG)I. QUAN NIỆM CŨ VỀ HỆ MẶT TRỜI: HỆ ĐỊA TÂM. 1. Quan niệm của Aristotle về vũ trụ (384(322 TCN). Aristotle là một nhà triết học vĩ đại thời cổ. Những tư tưởng của ông có ảnh hưởng sâusắc đến nhiều thế hệ. Mặc dù ở thời ông người ta không sử dụng toán học và tiến hành thínghiệm nhưng ông vẫn được coi là cha đẻ của vật lý với tác phẩm “Vật lý học”. Theo ôngvũ trụ được cấu thành bởi 4 yếu tố cơ bản là: đất, nước, không khí và lửa. Mỗi nguyên tốđều có vị trí tự nhiên trong vũ trụ. Vị trí tự nhiên của đất là địa cầu, trung tâm bất động củavũ trụ (Qua quan sát nguyệt thực thời này người ta đã biết Trái đất không phải là dĩa bẹtmà có hình cầu). Vị trí tự nhiên của nước là phần khối cầu bao bọc ngoài địa cầu. Vị trí tựnhiên của không khí và lửa là hai phần khối cầu bọc ngoài. Mặt cầu ngoài cùng là giới hạnvị trí của lửa, có gắn các sao bất động, đó là giới hạn của vũ trụ. Mỗi nguyên tố khi bịcưỡng bức rời khỏi vị trí tự nhiên đều có xu hướng trở về vị trí tự nhiên cũ. Thế giới từMặt trăng trở lên là của trời, là thế giới linh thiêng. Chuyển động tự nhiên của các thiênthể ở đây là chuyển động tròn, vì đường tròn là hoàn thiện nhất. Thế giới dưới Mặt trănglà thế giới trần tục nên chuyển động là đường thẳng, một đường không hoàn thiện. Tất cảcác thiên thể đều có dạng hình cầu ( một hình dạng hoàn thiện. Vũ trụ đã tồn tại và sẽ tồntại mãi, vĩnh hằng, bất biến. Theo ông thì không có chân không và vật nặng rơi tự do nhanhhơn vật nhẹ. Như vậy từ các truyền thuyết sơ khai về vũ trụ đến Aristotle vũ trụ đã có tâm là Trái đấtvới các định luật cơ học được hiểu một cách trực quan, thiếu chính xác. Hình 3: Hệ địa tâm Aristotle 2. Hệ địa tâm của Ptolemy. Tới thế kỷ III TCN Thiên văn bắt đầu tách thành một khoa học riêng biệt. Các nhàThiên văn đã thực hiện các quan sát về chuyển động của các hành tinh (Xem lại phần nhậpmôn) . Họ đưa ra lý thuyết về nội luận, ngoại luận và tâm sai. Ptolemy (87(165) đã hoànchỉnh các lý thuyết đó và xây dựng một mô hình vũ trụ gồm Mặt trời, Mặt trăng, các hànhtinh: Thủy, Kim, Hỏa, Mộc, Thổ và Trái đất theo trật tự sau (trong tác phẩm “Almagest”): - Trái đất nằm yên ở trung tâm vũ trụ. - Giới hạn của vũ trụ là một vòm cầu trên có gắn các sao. Vòm cầu này quay đều quanhmột trục xuyên qua Trái đất. - Mặt trăng, Mặt trời chuyển động đều quanh Trái đất cùng chiều với chiều quay củavòm cầu nhưng với chu kỳ khác nhau nên chúng dịch chuyển đối với các sao. - Các hành tinh chuyển động đều theo những vòng tròn nhỏ (Epicycle: Nội luận); tâmcủa vòng tròn nhỏ này chuyển động theo các vòng tròn lớn (deferent: ngoại luận) quanhTrái đất. Có thể tâm của vòng tròn lớn lệch khỏi Trái đất ( nó có tâm sai (eccentric). - Trái đất, Mặt trời, tâm vòng tròn nhỏ của Kim tinh, Thủy tinh luôn nằm trên mộtđường thẳng. Như vậy mô hình vũ trụ địa tâm của Ptolemy thỏa mãn cho việc giải thích chuyển độngnhìn thấy của thiên thể trên thiên cầu. Đồng thời nó phù hợp với kinh thánh về sự sáng tạora thế giới của Chúa trong 6 ngày, với Trái đất là trung tâm. Vì vậy thuyết địa tâm Ptolemyđược giáo hội tán đồng và tồn tại cả ngàn năm. Hình 4 : Hệ địa tâm Ptolemy Theo quan điểm cơ học về sự tương đối của chuyển động ta có thể chọn vật bất kỳ làmmốc tọa độ, cho nó đứng yên và so sánh sự chuyển động của vật khác đối với nó. Nếu tachọn đúng thì việc tính toán, quan sát được dễ dàng. Ở đây Ptolemy đã gắn tâm của hệ vớiTrái đất. Đó là một việc làm không khôn ngoan nếu không nói là sai lầm, vì nó đưa đếnnhững tính toán phức tạp, rối rắm. Các tu sĩ đã từng phải thốt lên khi học nó: “Tại saoChúa lại sáng tạo ra một mô hình phiền toái đến thế”.II. HỆ NHẬT TÂM COPERNICUS ( CUỘC CÁCH MẠNG LỚN TRONG THIÊN VĂN). Mặc dù có nhiều phiền toái nhưng do được Giáo hội ủng hộ, mô hình Hệ địa tâmPtolemy vẫn tồn tại nhiều thế kỷ. Nó đã khiến khoa học dậm chân tại chỗ. Nhiều nhà khoahọc đã nghi ngờ về tính xác thực của nó. Nhưng trước thế lực Nhà thờ chưa ai dám nêu ramột giả thuyết khác. Mãi đến thời đại Phục hưng, vào thế kỷ 16 Nicolaus Copernicus, mộtnhà khoa học BaLan, mới dũng cảm vạch ra chân lý. Tuy vậy, trong những năm dài củacuộc đời, ông vẫn phục vụ nhà thờ với với cương vị thư ký và bác sĩ, trong sự che chở củaông bác là giáo chủ. Ông đã tham gia nhiều hoạt động xã hội, đã đi xuất dương du lịch họchỏi nhiều. Nhưng vốn yêu thích thiên văn và toán học, ông đã miệt mài nghiên cứu bầu trờitrong những điều kiện hết sức khó khăn và bằng những dụng cụ thô sơ ông vẫn thu đượcnhững kết quả khá chính xác. Chỉ đến những ngày cuối đời ông mới dám công bố kết quảnghiên cứu của mình trong cuốn sách “De Revolutionibus orbis um coeleftium” (Về sựquay của Thiên cầu) để tránh sự trả thù của giáo hội. Hệ Nhật tâm Copernicus ra đời mởđầu cho cuộc cách mạng trong nhận thức của con người về vũ trụ. Mặc dù vẫn phải dùngcác khái niệm nội luận, ngoại luận, tâm sai như Ptolemy nhưng Copernicus đã có kháiniệm về tính tương đối của chuyển động. Ông đã nhận thấy việc Trái đất quay quanh Mặttrời là cái có thật, việc Trái đất đứng yên chỉ là ảo ảnh. Ông chỉ rõ: - Mặt trời là trung tâm của vũ trụ. - Các hành tinh (Thủy, Kim, Trái đất, Hỏa, Mộc, Thổ) chuyển động đều quanh Mặt trờitheo qũi đạo tròn, cùng chiều và gần như ở trong cùng một mặt phẳng. Càng ở xa Mặt trờichu kỳ chuyển động của hành tinh càng lớn. - Trái đất cũng là một hành tinh chuyển động quanh Mặt trời, đồng thời tự quay quanhmột trục xuyên tâm. - Mặt trăng chuyển động tròn quanh Trái đất (Vệ tinh của Trái đất). - Thủy tinh, Kim tinh ở gần Mặt trời hơn Trái đất (có quĩ đạo chuyển động bé hơn) Hỏatinh, Mộc tinh, Thổ tinh có qũi đạo l ...