Theorien von Aristarchos

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Aristarchos Bedeutung

Der Name Aristarchos kommt im Neuen Testament fünfmal vor. Aristarchos war ein Mazedonier aus Thessalonich (Apg 27:2) und ein Reisegefährte des Paulus. Er wurde zusammen mit Gaius misshandelt, als Demetrius Ephesus in Aufruhr versetzte (Apg 19,29) und Paulus auf seiner anschließenden Missionsreise nach Mazedonien und Griechenland begleitete (Apg 20,4).

Aristarchos war bei Paulus, als das Schiff, mit dem sie nach Rom fuhren, vor der Küste Maltas unterging (Apg 27,2). Beide Männer schafften es nach Rom, wo sie beide inhaftiert wurden (Kolosser 4,10, Philemon 1,24).

Der Name Aristarchos kommt im Neuen Testament 5 mal vor siehe volle Konkordanz.


Aristarch

Es ist lustig, aber nicht alle Wissenschaftler, über die wir auf dieser Website sprechen, sind wirklich berühmt. Einige von ihnen, wie Aristarch, verdienen es, es zu sein, aber sie sind es nicht.

Eine künstlerische Ansicht, wie Aristarch ausgesehen haben könnte.

Wenn Sie nach einem unbesungenen Helden der Wissenschaft suchen, könnten Sie Schlimmeres als Aristarch von Samos oder Aristarchus der Mathematiker, wie ihn manche Leute nannten, machen. Heute könnte ein besserer Name Aristarch sein, der sagte, die Erde umkreise die Sonne.

Anfänge

Aristarchos wurde um das Jahr 310 v. Chr. wahrscheinlich auf der griechischen Insel Samos geboren, auf derselben Insel wurde Pythagoras 260 Jahre zuvor geboren. Wir wissen sehr wenig über das Leben des Aristarchos, aber wir wissen genug, um von seiner Wissenschaft erstaunt zu sein. Wir wissen:

  • Aristarch lebte ungefähr zur gleichen Zeit wie zwei unserer anderen wissenschaftlichen Helden, Archimedes und Eratosthenes, er war 20 bis 30 Jahre älter als sie.
  • Sein größtes Werk ist in den Nebeln der Zeit verloren gegangen, die wir darüber kennen, weil Archimedes es in . erwähnt Der Sandrechner, davon bald mehr.

Lebenszeiten ausgewählter altgriechischer Wissenschaftler und Philosophen

Copernicus sagt, dass die Erde die Sonne umkreist

Um zu verstehen, was Aristarch vor über 2.000 Jahren tat, lohnt es sich, an einen der Großen der Astronomie, Nicolaus Copernicus, zu denken.

1543 veröffentlichte Nicolaus Copernicus sein berühmtes Buch: Über die Revolutionen der himmlischen Sphären. Er sagte uns, dass die Erde und alle anderen Planeten die Sonne umkreisen. Mit anderen Worten, er sagte, das Sonnensystem sei heliozentrisch.

Bis Kopernikus sein Werk veröffentlichte, dachten die Leute, wir würden in einer geozentrisch Sonnensystem – d.h. die Erde stand im Mittelpunkt von allem. Sie glaubten, dass der Mond, die Planeten, die Sonne und die Sterne die Erde umkreisen.

Die geozentrische Idee wurde von der katholischen Kirche gelehrt, und Kopernikus war Katholik. Das Buch von Kopernikus wurde von der Kirche unterdrückt, aber seine Theorie wurde allmählich akzeptiert.

Kopernikus kam jedoch erst spät zu der heliozentrischen Sichtweise.

Aristarch schlug ihn um 18 Jahrhunderte.

Archimedes erzählt uns von Aristarchos’ Buch

Leider ist das Buch, das Aristarchos schrieb, in dem er sein heliozentrisches Sonnensystem beschrieb, verloren gegangen – das Schicksal vieler großer Werke der Antike. Glücklicherweise wissen wir ein wenig darüber, weil es von anderen Griechen erwähnt wird, einschließlich Archimedes, der es in einem Brief erwähnt, den er an einen König namens Gelon gerichtet hat. Dieser Brief war Der Sandrechner. Archimedes schrieb:

“Sie wissen, dass das Universum der Name ist, den Astronomen die Kugel nennen, deren Radius die gerade Linie vom Mittelpunkt der Erde zum Mittelpunkt der Sonne ist. Aber Aristarch hat ein Buch geschrieben, in dem er sagt, dass das Universum um ein Vielfaches größer ist, als wir dachten. Er sagt, dass sich die Sterne und die Sonne nicht bewegen und dass sich die Erde um die Sonne dreht und dass die Bahn kreisförmig ist.”

Aristarchos muss das Konzept der Parallaxe verwendet haben, um zu zeigen, dass die Sterne sehr weit von der Erde entfernt sind. Dabei hat er die Größe des Universums enorm erweitert.

Es wäre wunderbar, wenn wir die Einzelheiten von Aristarchs Beobachtungen, Berechnungen und Argumenten erfahren, seine Notizen lesen und seine Diagramme sehen könnten, es sei denn, eine Kopie seines alten Buches kann in einer vergessenen, staubigen Ecke einer alten Bibliothek gefunden werden , das ist ein Vergnügen, das wir nie haben werden.

Eine moderne Ansicht der umkreisenden Körper in unserem heliozentrischen Sonnensystem. Aristarch wäre begeistert gewesen zu wissen, was wir jetzt wissen. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech (Klicken für größeres Bild).

Aristarch glaubte auch, dass sich die Erde nicht nur um die Sonne dreht, sondern sich auch um ihre eigene Achse dreht und einen Tag braucht, um eine Umdrehung zu vollenden.

Dunkelheit

Es heißt manchmal, dass Aristarchos unter Druck gesetzt wurde, vor Gericht gestellt zu werden, weil er es wagte zu sagen, dass die Erde nicht im Zentrum des Universums steht. Es stellte sich heraus, dass dies eine Fehlübersetzung eines Werkes des griechischen Historikers Plutarch war.

Es gab keine Verfolgung von Aristarch. Seine Idee fand einfach nicht viele Fans. Die meisten alten Griechen lehnten seine Arbeit ab und glaubten weiterhin an ein geozentrisches Sonnensystem.

Zum Glück war Archimedes glücklich, das Modell des Universums von Aristarchos in zu verwenden Der Sandrechner, um Berechnungen mit größeren Zahlen zu diskutieren, als die Griechen zuvor verwendet hatten.

Nur eines von Aristarchus’ Werken ist erhalten geblieben, in dem er versuchte, die Größe von Mond und Sonne zu berechnen und herauszufinden, wie weit sie von der Erde entfernt waren. Er wusste bereits, dass die Sonne viel größer als die Erde ist, indem er den Schatten der Erde auf dem Mond während einer Mondfinsternis beobachtete, und er wusste auch, dass die Sonne viel weiter von uns entfernt ist als der Mond.

Obwohl die optische Technologie seiner Zeit es Aristarchus nicht erlaubte, die feineren Details unseres Sonnensystems zu kennen, waren seine Schlussfolgerungen aufgrund dessen, was er tatsächlich sehen konnte, absolut richtig. Was ihm an Technik fehlte, machte er durch deduktives Genie wett.

Was Aristarch richtig gemacht hat

Vor 23 Jahrhunderten schlug Aristarchos mit Beweisen vor, dass die Erde und die Planeten die Sonne umkreisen. Er folgerte weiter, dass die Sterne viel weiter entfernt sind, als sich irgendjemand anders vorgestellt hatte, und dass das Universum daher viel größer ist als bisher angenommen. Dies waren große Fortschritte in den menschlichen Vorstellungen über das Universum.

Was wusste Kopernikus über Aristarchs Werk?

Kopernikus räumte im Entwurf seines eigenen Buches tatsächlich ein, dass Aristarch gesagt haben könnte, die Erde bewege sich um die Sonne. Er entfernte diese Anerkennung, bevor er seine Arbeit veröffentlichte.

In der Verteidigung von Copernicus war er sich wahrscheinlich nicht bewusst Der Sandrechner von Archimedes, denn nach seiner Wiederentdeckung in der Renaissance Der Sandrechner scheint nur in wenigen handschriftlichen Kopien existiert zu haben, bis es 1544 endgültig gedruckt wurde. Kopernikus hatte zu diesem Zeitpunkt sein eigenes Buch veröffentlicht und war gestorben. Was er über Aristarch wusste, stammte wahrscheinlich aus den folgenden sehr kurzen Worten von Aetius:

“Aristochos zählt die Sonne zu den Fixsternen, er lässt die Erde sich um die Ekliptik bewegen [um die Sonne umkreisen] und deshalb möchte er, dass die Sonne durch ihre Neigungen beschattet wird.”

Galilei wusste, dass Aristarch der erste Heliozentriker war

Galileo Galilei, der mit Sicherheit gelesen hatte Der Sandrechner, und verstand seine Botschaft, erkannte Kopernikus nicht als Entdecker des heliozentrischen Sonnensystems an. Stattdessen beschrieb er ihn als den ‘Restaurator und Bestätiger’ der Hypothese.

Galilei reservierte eindeutig das Wort ‘Entdecker’ für Aristarch von Samos.

Aristarch lebte etwa 80 Jahre. Wenn wir auf seinen Erkenntnissen hätten aufbauen können, anstatt sie so viele Jahrhunderte lang zu vergessen, wie viel wären wir dann in unserem Verständnis des Universums weitergekommen?

Unsere Besetzung von Charakteren

Aristarch lebte im antiken Griechenland. Er wurde etwa 310 v. Chr. geboren und starb etwa 230 v.
Pythagoras lebte im antiken Griechenland. Er wurde etwa 570 v. Chr. geboren und starb etwa 495 v.
Archimedes lebte im antiken Griechenland. Er wurde etwa 287 v. Chr. geboren und starb 212 v.
Nicolaus Copernicus lebte in Polen. Er wurde am 19. Februar 1473 geboren und starb am 24. Mai 1543.
Galileo Galilei lebte in Italien. Er wurde am 15. Februar 1564 geboren und starb am 8. Januar 1642.

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Veröffentlicht von FamousScientists.org

Weiterführende Literatur
Sir Thomas Heide
Aristarchos von Samos: der antike Kopernikus
Oxford bei der Clarendon Press, 1913

Lucio Russo
Die vergessene Revolution: Wie die Wissenschaft 300 v. Chr. geboren wurde und warum sie wiedergeboren werden musste
Springer, 2004

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Kommentare

Diese berühmte Wissenschaftler-Website ist ein Juwel! Großartige Zusammenfassungen der Werke, die Einzelpersonen zu ihrer Zeit gemacht haben – ein Cliff Notes des Intellekts! Ich wünschte, mehr Leute könnten die Bedeutung dieser Website lesen und verstehen.


Aristarchos von Samos

Aristarchos, der berühmte antike Astronom und Mathematiker, geboren auf Samos: Aristarchos (310 v. Chr.-230 v. Chr.) war ein berühmter griechischer Mathematiker und Astronom, der für seine Theorien über den Heliozentrismus unseres Sonnensystems bekannt war. Er war der Erste, der sagte, dass die Sonne und nicht die Erde das Zentrum unseres Universums sei. Diese Theorie brachte ihm zu Lebzeiten Spott ein.

Als seine Werke jedoch etwa 1800 Jahre später von Kopernikus ausgegraben und untersucht wurden, wurde die Richtigkeit seiner Theorie bewiesen. Obwohl seine Werke denen von Aristoteles und Ptolemaios unterlegen waren, hat er viele bedeutende Beiträge zur Wissenschaft geleistet.

Aristarch wurde auf der Insel Samos geboren. Er studierte wahrscheinlich in Alexandria, Ägypten, bei Strato von Lampsacus. Sein einziges erhaltenes Werk trägt den Titel Über die Größen und Entfernungen von Sonne und Mond.

Aristarchos hat es geschafft, die Sonne in die Mitte des Sonnensystems zu bringen und auch die Planeten in die richtige Reihenfolge von der Sonne zu bringen. Er gab ein Modell des Universums mit einer stehenden Sonne und Planeten, die sich in Kreisbahnen um die Sonne drehen. Die eigentlich stationären Sterne schienen sich zu drehen, weil sich die Erde um ihre eigene Achse dreht.

Aristarchos war einer der ersten Astronomen, der die relativen Größen von Sonne, Mond und Erde berechnete. Er tat dies, indem er den Mond während einer Mondfinsternis beobachtete und den Winkel und die Größe der Erde abschätzte. Er verstand, dass Sonne, Mond und Erde während des letzten und des ersten Viertels des Mondes einen nahezu rechten Winkel bilden.

Auf dieser Grundlage berechnete er, dass die Sonne neunzehnmal weiter von der Erde entfernt war als der Mond. Er hat jedoch einen Fehler bei seinen Berechnungen gemacht: Er nahm den Winkel als 87 Grad an, während der richtige Winkel 89° 50' ist. Somit beträgt die tatsächliche Entfernung 390-mal und nicht neunzehnmal, wie von Aristarchos vorgeschlagen. Obwohl die geometrische Theorie aktuell ist, waren die Berechnungen aufgrund des Mangels an präzisen Instrumenten und nicht an Logik falsch.

Seine Theorie, dass die Durchmesser von Mond und Sonne proportional zu ihrer Entfernung von der Erde sein sollten, ist ebenfalls logisch, lieferte jedoch falsche Ergebnisse. Heute, da die Intelligenz von Aristarch und sein Beitrag zur Wissenschaft bekannt sind, haben Wissenschaftler einem Krater auf dem Mond seinen Namen gegeben.


LITERATURVERZEICHNIS

Thomas W. Africa, „Kopernikus‘ Beziehung zu Aristarchos und Pythagoras“, in Isis, 52 (1961), 403–409 Angus Armitage, Kopernikus, der Begründer der modernen Astronomie (London, 1938) John L. E. Dreyer, Eine Geschichte der Planetensysteme von Thales bis Kepler (Cambridge, England, 1906 Repr., New York, 1953) Pierre Duhem, Le système du monde, Bd. I-II (Paris, 1954) Sir Thomas Heath, Aristarchos von Samos (Oxford, 1913) und Eine Geschichte der griechischen Mathematik, 2 Bd. (Oxford, 1921) Otto Neugebauer, „Archimedes und Aristarch“, in Isis. 39 (1942), 4–6 Giovanni V. Schiaparelli, „Origine del sistema planetario eliocentrico presso i Greci“, in Memorie del'Istituto Lombardodi science e lettere, 18 (1898), aufsch. 5 und William H. Stahl, „The Greek Heliocentric Theory and Its Abandonment“. in Transaktionen der American Philological Association, 77 (1945), 321–332.


Theorien des Aristarchos - Geschichte

Wir haben sehr wenig in Form von aufgezeichneten Informationen über die Eindrücke des frühen Menschen vom Himmel, hauptsächlich einige Zeichnungen von Finsternisse, Kometen, Supernovae wie dem Pueblo Petrograph (siehe unten). Der frühe Mensch war jedoch vom Himmel eindeutig verängstigt / überwältigt. Eine der frühesten aufgezeichneten astronomischen Beobachtungen ist die Himmelsscheibe von Nebra aus Nordeuropa, die ungefähr 1.600 v. Diese 30 cm große Bronzescheibe zeigt die Sonne, eine Mondsichel und Sterne (einschließlich des Sternhaufens der Plejaden).

Die Scheibe ist wahrscheinlich ein religiöses Symbol sowie ein grobes astronomisches Instrument oder ein Kalender. Auf der westlichen Hemisphäre entwickelte sich ein ähnliches Verständnis des grundlegenden stellaren und planetaren Verhaltens. Zum Beispiel hinterließ die Kultur der amerikanischen Ureinwohner ungefähr zur gleichen Zeit Felszeichnungen oder Petroglyphen von astronomischen Phänomenen. Das deutlichste Beispiel ist unten zu finden, eine Petroglyphe, die die 1006 n. Chr. Supernova darstellt, die zum Krebsnebel führte.

Die frühen Menschen glaubten auch, dass der Himmel die Macht über die irdische Existenz (Psychologie des Unbekannten) innehatte, was der Ursprung der pseudowissenschaftlichen Astrologie als Versuch ist, Ereignisse zu verstehen, vorherzusagen und zu beeinflussen

Die frühesten schriftlichen Aufzeichnungen (d. h. Geschichte) waren astronomische Beobachtungen der Babylonier (

1600 v. Chr.), der die Positionen von Planeten, Zeiten von Finsternisse usw. aufzeichnete. Es gibt auch Hinweise auf ein Interesse an astronomischen Phänomenen aus frühen chinesischen, mittelamerikanischen und nordeuropäischen Kulturen wie Stonehenge, einem großen Computer zur Berechnung der Position von Planeten und die Sonne (dh wann dieses große Sonnenwende-Ding zu haben ist)

Somit war die Astronomie die erste Wissenschaft, da sie das erste war, wofür wir Beobachtungen aufzeichneten.

Später in der Geschichte, vor 5.000 bis 20.000 Jahren, beginnt die Menschheit, sich selbst zu organisieren und das zu entwickeln, was wir heute Kultur nennen. Ein größeres Gefühl der Beständigkeit in Ihrem täglichen Leben führt zur Entwicklung der Kultur, in der Menschen erzählende Geschichten für die kulturelle Einheit entwickeln, die wir heute Mythen nennen.

Die meisten Mythen enthalten übernatürliche Themen mit Göttern, göttlichen und halbgöttlichen Figuren, aber die Erzählung hatte normalerweise eine innere logische Konsistenz. Mythen zum Beispiel sind oft Versuche einer rationalen Erklärung von Ereignissen in der Alltagswelt, deren Ziel es ist, sie zu lehren. Auch wenn wir einige der Geschichten für lächerlich halten, waren sie in gewisser Weise unsere ersten wissenschaftlichen Theorien. Sie folgen in der Regel auch einer bestimmten Religion, und so ist diese Zeit von einer engen Verbindung von Wissenschaft und Religion geprägt.

Ungefähr 1.000 Jahre später erbten die alten Griechen astronomische Aufzeichnungen von den Babyloniern und verwendeten die Daten, um einen kosmologischen Rahmen zu konstruieren. Daten wurden nicht nur für praktische Ziele wie die Navigation verwendet, sondern auch zum Nachdenken Neu Experimente, der Ursprung dessen, was wir Naturphilosophen nennen.

Von den vielen Naturphilosophen vor der Zeit des Sokrates (der Vorsokratiker) war Thales (

480 v. Chr.). Seine Kombination aus Mathematik und babylonischen Daten ermöglichte es ihm, Finsternisse vorherzusagen.

Zwischen der kosmologischen Grundlage der Vorsokratiker und der von Platon eingeführten Ideenwelt befand sich eine Reihe grundlegender Berechnungen über die Größe von Erde, Mond, Sonne und die Entfernungen zwischen den benachbarten Planeten, die von Eratosthenes und Aristarchos (um 250 v. Chr.) . Mit einer einfachen Geometrie konnten diese beiden Naturphilosophen zum ersten Mal die Größe des Kosmos in Bezug auf die Erde abschätzen.

Dass die Erdoberfläche gekrümmt ist, war lange Zeit von Menschen bekannt, die mit dem Verhalten ein- und ausfahrender Schiffe vertraut waren. Denn es war offensichtlich, dass beim Überfahren des Horizonts zuerst der Rumpf verschwand, dann die obersten Segelmasten (obwohl man argumentieren könnte, dass es sich um einen Brechungseffekt in der Atmosphäre handelt). Antike Astronomen konnten mit ihren Augen sehen, dass Sonne und Mond rund waren. Und der Schatten der Erde, der während einer Mondfinsternis auf die Mondoberfläche geworfen wird, ist gekrümmt. Eine Kugel ist die einfachste Form, um den Schatten der Erde zu erklären (eine Scheibe würde manchmal einen Schatten in Form einer Linie oder eines Ovals zeigen).

Eratosthenes verwendete ein kugelförmiges Erdmodell und eine einfache Geometrie, um seinen Umfang zu berechnen. Eratosthenes weiß, dass an einem besonderen Tag (der Sommersonnenwende) zur Mittagszeit in der ägyptischen Stadt Syene ein in den Boden gesteckter Stock keinen Schatten wirft (d. h. parallel zu den Sonnenstrahlen). Ein Stock im Boden von Alexandria im Norden wirft einen Schatten in einem Winkel von 7 Grad. Eratosthenes erkennt, dass das Verhältnis eines vollständigen Kreises (360 Grad) zu 7 Grad dem Verhältnis des Erdumfangs zur Entfernung von Alexandria nach Swenet entspricht. Jahrhunderte der Vermessung durch ägyptische Pharaonen-Schreiber gaben ihm die Entfernung zwischen den beiden Städten von 4900 Stadien, etwa 784 Kilometer. Daraus ergibt sich ein Umfang von 40.320 Kilometern, was dem heutigen Wert von 40.030 Kilometern erstaunlich nahe kommt. Mit dieser Berechnung wird Eratosthenes zum Vater der Geographie, erstellt schließlich die ersten Karten der bekannten Welt und bestimmt die Größe des grundlegendsten Objekts im Universum, unseres eigenen Planeten.

Hipparchos (100 v. Chr.) erstellte den ersten Sternenkatalog und notierte die Namen der Konstellationen.

In der Zeit vor der Erfindung des Teleskops waren für die Alten nur sieben Objekte sichtbar, die Sonne und der Mond sowie die fünf Planeten Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn. Es war offensichtlich, dass die Planeten nicht auf der Himmelssphäre waren, da der Mond deutlich vor der Sonne vorbeizieht und die Planeten Merkur und Venus die Sonne durchlaufen (die Sonne geht vor Mars, Jupiter und Saturn). Platon schlug zuerst vor, dass die Planeten perfekten Kreisbahnen um die Erde folgten (denn der Kreis ist die perfekteste Form). Später entwickelte Heraklides (330 v.

Beachten Sie, dass Umlaufbahnen perfekte Kreise sind (aus philosophischen Gründen = alle Dinge im Himmel sind "perfekt")

Etwas später schlug Aristarchus (270 v. Der Mond umkreist die Erde. Dieses Modell wurde als heliozentrisches Modell bekannt.

Aristarchus war der erste, der eine "neue" sonnenzentrierte Kosmologie vorschlug, und einer der Haupteinwände gegen das heliozentrische Modell ist, dass die Sterne keine Parallaxe aufweisen (die scheinbare Verschiebung naher Sterne am Himmel aufgrund der Bewegung der Erde um die Sonne). Aristarch glaubte jedoch, dass die Sterne sehr weit entfernt waren und daher Parallaxen aufweisen, die zu klein sind, um mit dem Auge gesehen zu werden (tatsächlich wird die erste Parallaxe erst 1838 von Friedrich Bessel gemessen). Die Sonne ist wie die Fixsterne, sagt Aristarchos, unbewegt auf einer Kugel mit der Sonne im Zentrum. Für Aristarch war es absurd, dass sich der "Herd" des Himmels, die Sonne, bewegen sollte und Finsternisse durch die Bewegung des Mondes um die Erde leicht zu erklären sind.

Probleme für die heliozentrische Theorie:

Während wir heute wissen, dass die Sonne im Zentrum des Sonnensystems steht, war dies für die Technologie vor dem 15. Jahrhundert nicht offensichtlich. Insbesondere das Modell des Aristarchos wurde von den Philosophen seinerzeit aus drei Gründen ausgeschlossen:

  1. Die Erde im Orbit um die Sonne bedeutet, dass die Erde in Bewegung ist. Vor der Entdeckung des Newtonschen Bewegungsgesetzes war es unmöglich, sich Bewegung vorzustellen, ohne sie „fühlen“ zu können. Offensichtlich wird keine Bewegung erkannt (obwohl Passatwinde auf die Erdrotation zurückzuführen sind).
  2. Wenn die Erde eine kreisförmige Umlaufbahn durchläuft, haben nahegelegene Sterne eine Parallaxe. Eine Parallaxe ist eine scheinbare Verschiebung der Position naher Sterne relativ zu fernen Sternen.

Wenn alle Sterne auf der kristallinen Himmelskugel implantiert sind, gibt es natürlich keine Parallaxe.

Ptolemaios schrieb eine große Abhandlung über die Himmelssphäre und die Bewegung der Planeten, die man Almagest nennt. Der Almagest ist in 13 Bücher unterteilt, die sich jeweils mit bestimmten astronomischen Konzepten zu Sternen und Objekten im Sonnensystem befassen. Es war zweifellos der enzyklopädische Charakter des Werkes, der den Almagest für spätere Astronomen so nützlich machte und den darin enthaltenen Ansichten einen so tiefen Einfluss verlieh. Im Wesentlichen ist es eine Synthese der Ergebnisse der griechischen Astronomie und ist auch die wichtigste Wissensquelle über das Werk von Hipparchos, der eine Himmelskarte erstellte und die Sternbilder benannte.

Der christliche aristotelische Kosmos, Kupferstich aus Peter Apians Cosmographia, 1524

Im ersten Buch des Almagest beschreibt Ptolemäus sein geozentrisches System und führt verschiedene Argumente an, um zu beweisen, dass die Erde in ihrer Position im Zentrum des Universums unbeweglich sein muss. Nicht zuletzt zeigte er, dass, wenn sich die Erde bewegte, wie einige frühere Philosophen vorgeschlagen hatten, in der Folge bestimmte Phänomene beobachtet werden sollten. Insbesondere argumentierte Ptolemäus, dass, da alle Körper in den Mittelpunkt des Universums fallen, die Erde dort im Mittelpunkt fixiert werden muss, da sonst fallende Objekte nicht in Richtung Erdmittelpunkt fallen würden. Wenn sich die Erde alle 24 Stunden einmal dreht, sollte ein vertikal nach oben geworfener Körper nicht an dieselbe Stelle zurückfallen, wie es gezeigt wurde. Ptolemäus konnte jedoch nachweisen, dass keine gegenteiligen Beobachtungen jemals erhalten worden waren.

Ptolemäus akzeptierte die folgende Reihenfolge für Himmelsobjekte im Sonnensystem: Erde (Mitte), Mond, Merkur, Venus, Sonne, Mars, Jupiter und Saturn. Betrachtet man jedoch die detaillierten Beobachtungen der Planeten am Himmel, so durchlaufen die Planeten eine Bewegung, die im geozentrischen Modell nicht zu erklären ist, eine Rückwärtsspur für die äußeren Planeten. Dieses Verhalten wird als retrograde Bewegung bezeichnet.

Die Lösung für die rückläufige Bewegung bestand darin, ein System von Kreisen auf Kreisen zu verwenden, um die Umlaufbahnen der Planeten zu erklären, die Epizykel und Deferenten genannt werden. Die Hauptumlaufbahn ist die Deferente, die kleinere Umlaufbahn ist der Epizykel. Obwohl in der Abbildung unten nur ein Epizykel dargestellt ist, waren über 28 erforderlich, um die tatsächlichen Umlaufbahnen der Planeten zu erklären.

Im ptolemäischen System waren Deferenten große Kreise, die auf der Erde zentriert waren, und Epizykel waren kleine Kreise, deren Mittelpunkte sich um den Umfang der Deferenten bewegten. Sonne, Mond und Planeten bewegten sich um den Umfang ihrer eigenen Epizykel. Im beweglichen Exzenter befand sich ein Kreis, der auf einem von der Erde verschobenen Punkt zentriert war, wobei sich der Planet um den Umfang bewegte. Dies waren mathematisch äquivalente Schemata.

Obwohl Ptolemäus erkannte, dass die Planeten viel näher an der Erde waren als die "Fixsterne", schien er an die physische Existenz kristalliner Sphären geglaubt zu haben, an denen die Himmelskörper befestigt sein sollen. Außerhalb der Sphäre der Fixsterne schlug Ptolemäus andere Sphären vor, die mit dem Primum Mobile ("Prime Mover") endeten, das die Antriebskraft für die verbleibenden Sphären lieferte, die seine Vorstellung vom Universum ausmachten. Sein resultierendes Sonnensystemmodell sah wie folgt aus, obwohl die Planeten bis zu 28 Epizyklen (nicht gezeigt) hatten, um alle Details ihrer Bewegung zu erklären.

Dieses Modell war zwar kompliziert, aber eine vollständige Beschreibung des Sonnensystems, die die ersichtlich Bewegungen aller Planeten. Das ptolemische System war der Beginn des ersten mathematischen Paradigmas oder Rahmens für unser Verständnis der Natur.

Aus der Geschichte wissen wir, dass die große Bibliothek von Alexandria im Jahr 272 n. Chr. niederbrennt und einen Großteil der astronomischen Daten dieser Zeit vernichtet. Die römische Kultur bricht zusammen und wir treten in das dunkle Zeitalter ein. Aber die römisch-katholische Kirche nimmt die wissenschaftlichen Methoden des Aristoteles und das Modell des Ptolemäus in ihre eigene Lehre auf. So bewahrt man die wissenschaftliche Methode und das Sonnensystem des Ptolemäus. Leider wurde das geozentrische Modell als Doktrin akzeptiert und daher über Hunderte von Jahren nicht der wissenschaftlichen Methode unterworfen.

Bis um . die Renaissance, wo neue Ideen wichtiger waren als Dogmen.

Kopernikus (1500) erfand die heliozentrische Theorie neu und stellte die Kirchenlehre in Frage. Kopernikus (um 1520) war nicht der erste Astronom, der das geozentrische Modell des Ptolemäus in Frage stellte, aber er war der erste, der erfolgreich ein heliozentrisches Modell formulierte und sein Modell veröffentlichte. Es gelang ihm aus einer Reihe von politischen und wissenschaftlichen Gründen, Jahrhunderte des Widerstands gegen das heliozentrische Modell zu überwinden. Politisch schwächte sich die Autorität der Kirche in Nordeuropa im 15. Jahrhundert ab und ermöglichte mehr Vielfalt im wissenschaftlichen Denken (obwohl auch die neuen protestantischen Glaubensrichtungen das heliozentrische Modell nicht schnell annahmen). Wissenschaftlich untergrub ein besseres Verständnis der Bewegung (insbesondere der Trägheit) das gesamte Konzept einer unbewegten Erde. Eine rotierende Erde ist eine viel einfachere Erklärung für die Tagesbewegung von Sternen, eine Erde, die sich dreht, ist nur einen Schritt von einer Erde entfernt, die sich um die Sonne dreht. Das heliozentrische Modell hatte einen größeren Einfluss als nur eine Verbesserung zur Lösung der retrograden Bewegung. Indem er die Sonne in den Mittelpunkt des Sonnensystems stellte, erzwang Kopernikus eine Änderung unserer Weltanschauung = Paradigmenwechsel oder wissenschaftliche Revolution.

Kopernikus begann seine Suche nach einem verbesserten Sonnensystemmodell mit einigen Grundprinzipien. An erster Stelle stand das Postulat, dass die Erde nicht der Mittelpunkt des Universums sei, sondern nur der lokale Schwerpunkt und der Mond. Zweitens, das Postulat, dass die Sonne das Zentrum des Sonnensystems sei, alle Planeten kreisten um die Sonne. Auf diese Weise wird die rückläufige Bewegung nicht durch die Planeten selbst verursacht, sondern durch die Umlaufbahn der Erde.

Während Kopernikus eine rotierende Erde in sein heliozentrisches Modell einbezieht, klammert er sich weiterhin an die Himmelsbewegungen des Aristoteles, d. Dies zwingt Kopernikus, für jeden Planeten eine Reihe von beweglichen Kugeln anzunehmen, um die Längenbewegung zu erklären. Während Kopernikus weniger Kugeln hat, da mehr von der retrograden Bewegung berücksichtigt wird, ist sein System in rechnerischer Hinsicht immer noch extrem kompliziert. Die beiden größten Vorteile sind, dass die minderwertigen Planeten in der Nähe der Sonne platziert werden, was natürlich ihr Fehlen großer östlicher oder westlicher Ausdehnung erklärt und alle extremen Bewegungen, wie sie zur Erklärung der Durnaländerungen erforderlich sind, beseitigt.

Kopernikus verwandelt auch den unbeweglichen Himmelshimmel in eine feste Sternensphäre und trennt die Theologie von der Kosmologie. Kopernikus schafft es jedoch nicht, ein mechanisch einfaches Schema für Astrologen zum Erstellen von Horoskopen oder Astronomen zum Erstellen von Almanachen zu erstellen, denn letztendlich sind die von ihm erstellten Tabellen so kompliziert wie die von Ptolemäus und er veröffentlichte nicht alle seine Ergebnisse in der endgültigen Ausgabe seines Werkes "On die Revolutionen der himmlischen Sphären".

Kopernikus nutzte jedoch ebenso wie Ptolemäus kreisförmige Bahnen und musste auf Epizykel und Deferenten zurückgreifen, um rückläufige Bewegungen zu erklären. Tatsächlich war Kopernikus gezwungen, mehr Epizykel zu verwenden als Ptolemäus, d. h. ein komplizierteres System von Kreisen auf Kreisen. Somit hätte das Modell von Kopernikus an unseren modernen Kriterien, dass ein wissenschaftliches Modell so einfach wie möglich ist (Occam's Razor), verfehlt.

Tycho Brahe (1580) war der erste wahre Beobachter der Astronomie. Er baute das Dänische Observatorium (mit Sextanten, da es noch keine Teleskope gab), von dem aus er die Positionen von Planeten und Sternen mit der höchsten Genauigkeit für diese Zeit (1. moderne Datenbank) maß. Er zeigte, dass die Sonne viel weiter als der Mond von der Erde entfernt war, indem er einfache Trigonometrie des Winkels zwischen Mond und Sonne im ersten Viertel verwendete.

Die Bewegung der Erde als einfache dynamische Angelegenheit war für den mittelalterlichen Denker äußerst verwirrend. Die Größe und Masse der Erde war ungefähr bekannt, seit Eratosthenes den Umfang der Erde gemessen hatte (daher ist das Volumen bekannt und man könnte einfach das Volumen mit der mittleren Dichte des Gesteins multiplizieren, um eine grobe Masseschätzung zu erhalten). Die Kraft, die erforderlich ist, um die Erde zu bewegen, schien dem durchschnittlichen mittelalterlichen Naturphilosophen unmöglich.

Brahe hatte einen weiteren Grund, die Bewegung der Erde in Frage zu stellen, denn seine hervorragenden Positionsbeobachtungen von Sternen konnten weiterhin keine Parallaxe feststellen. Dieser Mangel an jährlicher Parallaxe implizierte, dass die Himmelssphäre "unermesslich groß" war. Brahe hatte auch versucht, die Größe von Sternen zu messen, ohne zu verstehen, dass die scheinbare Größe eines Sterns einfach die Unschärfe widerspiegelt, die durch den Durchgang von Sternenlicht durch die Atmosphäre verursacht wird. Brahes Schätzung für die Größe von Sternen würde sie größer als die heutige Schätzung der Größe der Erdumlaufbahn platzieren. Solche "titanischen" Sterne sind nach Brahes damaligem Sternenverständnis absurd.

Neben Tycho Brahes Leistungen auf dem Gebiet der Beobachtung ist er auch dafür bekannt, dass er zwei Kompromisslösungen in das Sonnensystemmodell eingeführt hat, die heute als geoheliozentrische Modelle bezeichnet werden. Brahe wurde stark von der Idee beeinflusst, dass sich Merkur und Venus um die Sonne drehen, um die Tatsache zu erklären, dass ihre scheinbare Bewegung über den Himmel sie nie weiter als einige zehn Grad von der Sonne entfernt (als ihre größte Elongation bezeichnet). Das Verhalten der inneren Welten unterscheidet sich vom Umlaufverhalten der äußeren Planeten, die während ihres Umlaufzyklus an jeder Stelle der Ellipse zu finden sind.

Brahe schlug eine Hybridlösung für das geozentrische Modell vor, die die geozentrische Natur der Erde im Zentrum des Universums bewahrt, aber die inneren Planeten (Merkur und Venus) in einer Umlaufbahn um die Sonne platziert. Diese Konfiguration löst das Problem des Fehlens großer Winkelabstände von Merkur und Venus von der Sonne, erspart aber die Hauptkritik des heliozentrischen Modells, dass die Erde in Bewegung ist. In anderen Arbeiten passte Brahes geoheliozentrisches Modell zu den verfügbaren Daten, folgte aber der philosophischen Intuition einer sich nicht bewegenden Erde.

Keine der beiden sagt erfolgreich die Bewegung der Planeten voraus. Die Lösung wird ein Schüler Tychos finden, der schließlich die heliozentrische Kosmologie mit Hilfe elliptischer Bahnen auflöst.

Kepler (1600) ein Schüler von Tycho, der Brahes Datenbank verwendet hat, um die Gesetze der Planetenbewegung zu formulieren, die die Probleme der Epizykel in der heliozentrischen Theorie korrigiert, indem Ellipsen anstelle von Kreisen für die Umlaufbahnen der Planeten verwendet werden.

Dies ist eine mathematische Schlüsselformulierung, denn der Grund, warum das heliozentrische Modell von Kopernikus Epizykel verwenden muss, liegt darin, dass er perfekt kreisförmige Bahnen annahm. Durch die Verwendung von Ellipsen macht das heliozentrische Modell die Notwendigkeit von Epizykeln und Deferenten überflüssig. Die Bahnbewegung eines Planeten wird vollständig durch sechs Elemente beschrieben: die große Halbachse, die Exzentrizität, die Neigung, die Länge des aufsteigenden Knotens, das Argument des Perihels und die Zeit des Perihels.

Die Formulierung eines hochgenauen Systems zur Bestimmung der Bewegungen aller Planeten markiert den Beginn des Konzepts des Uhrwerk-Universums und einen weiteren Paradigmenwechsel in unserer Wissenschaftsphilosophie.

Die Keplerschen Gesetze sind eine mathematische Formulierung des Sonnensystems. Aber besteht das Sonnensystem „wirklich“ aus elliptischen Bahnen oder ist dies nur ein Rechentrick und das „echte“ Sonnensystem ist geozentrisch. Of course, the answer to questions of this nature is observation.

The pioneer of astronomical observation in a modern context is Galileo. Galileo (1620's) developed laws of motion (natural versus forced motion, rest versus uniform motion). Then, with a small refracting telescope (3-inches), destroyed the the idea of a "perfect", geocentric Universe with the following 5 discoveries:

mountains and "seas" (maria) on the Moon

Milky Way is made of lots of stars

These first three are more of an aesthetic nature. Plato requires a `perfect' Universe. Spots, craters and a broken Milky Way are all features of imperfection and at odds with Plato's ideas on purely philosophical grounds. However, the laws of motion are as pure as Plato's celestial sphere, but clearly are not easy to apply in the world of friction and air currents etc. So these observations, by themselves, are not fatal to the geocentric theory. The next two are fatal and can only be explained by a heliocentric model.

Jupiter has moons (Galilean moons: Io, Europa, Callisto, Ganymede)

Notice that planets with phases are possible in a geocentric model. But for a planet to change in apparent size with its phases, like Venus is impossible if the planet orbits the same distance from the Earth. And, lastly, if all bodies orbit around the Earth, then the moons of Jupiter, which clearly orbit around that planet, are definitive proof that the geocentric model is wrong.

Newton (1680's) developed the law of Universal Gravitation, laws of accelerated motion, invented calculus (math tool), the 1st reflecting telescope and theory of light.

. off to the 18-20th century, with discovery of the outer planets and where astronomy moves towards discoveries in stellar and galactic areas, next paradigm shift occurs in early 1960's with NASA deep space probes


Facts about Aristarchus 3: The Sand Reckoner

The Sand Reckoner was a book written by Archimedes. This book attempted to describe the work of Aristarchus. He believed that the heliocentric model of Aristarchus could be the alternative for geocentrism.

Facts about Aristarchus 4: the rejection

There were many contemporaries of Aristarchus rejected his heliocentric view. The proof of other people’s rejection can be seen in Plutarch’s On the Apparent Face in the Orb of the Moon. Plutacrh reported that Aristarchus jokingly told his contemporary named Cleanthes to charge of impiety since he was the opponent of heliocentric model and a worshiper of the sun.


A Very Brief History of Heliocentric Theory

300 BC Greek Philosophers Plato and Aristotle models Geocentric Theory with Earth as a Sphere. Aristotle publishes in his book “On the Heavens”.

200 BC Greek Aristarchus of Samos placed Earth and other planets in motion around the central Sun but rejected by Aristotleans.

140 CE Cladius Ptolemy of Alexandria devised complex system of “epicycles” to account for retrograde (going backwards) motion of the planets. Published his theories in book called “Almagest”

1270 Roman Catholic church adopts priest Thomas Aquinas theory of a “God-ordained and man-centered” universe which declared the glory of God.

1453 Guttenberg Printing Press developed

1543 Nicholas Copernicus publishes “On the Revolution of Heavenly Spheres” in his last year of his life which postulates a heliocentric, Sun centered, solar system where Earth and planets are revolving around the Sun. “For who would place this lamp of a very beautiful temple in another or better place than this, wherefrom it can illuminate everything at the same time?”

1580 Tycho Brahe, A Danish Astronomer, claimed the most accurate measurement of planet and stars yet still was uncertain of a heliocentric or geocentric model. Was first to suggest a non-circular orbit of planets.

1582 Gregorian Calendar replaces Julian Calendar by Roman Catholic Church by Pope Gregory.

1609 Galileo Galilei grinds his own glass and makes telescope. Observes Venus moons going around Venus “proving” the Heliocentrism. Publishes his work in Italian so all laymen can read instead of scholar Roman Latin. Recants at Roman Inquisition and banished to _____.

1619 Johannes Kepler, German Astronomer student of Tycho Brahe “proved” Heliocentric theory by identifying planet orbits as elliptical and not circular

1687 Sir Isaac Newton, English Astronomer and President of the Royal Society of England, stated “Law of Universal Gravitation” which mathematically showed the force that kept the Earth and planets going around the Sun as well as what kept the oceans in and air from flying away. Wrote the book “Principia Mathematica.

1758 Edmund Halley successfully predicted, using Newton equations, the return of a comet last seen

1822 Congregation of the Holy Office remove heliocentric books from the Vatican banned book list.

1838 Friedrich Bessel measures “Stellar Parrallax” method to measure first distance of star, 61 Cygni.

in 1915, Albert Einstein (1879 – 1955) published the general theory of relativity, in which gravity is not a force but it is a consequence of the curvature of space-time.

From as far back as Man has records until the Age of Enlightenment, science and philosophy taught the the Earth was the center of the Universe with the exception of Aristarchus (310-230 BC) who was said to be the first to propose a sun-centered universe.

Plato and Aristotle (300 BC) postulated that the Earth was a sphere but still a geocentric, earth centered universe.

Claudius Ptolemy (85-165 AD) of Alexandria devised a complex system of “epicycles” to account for planets that appeared to go backward, or in retrograde.

The Bible taught that the Earth had four corners and was flat, a plane. Thomas Aquinas (1225-1274), as the Roman Catholic Church was coming to power, stated famously the heavens were “God-ordained and man-centered”.

“For who would place this lamp of a very beautiful temple in another or better place than this, wherefrom it can illuminate everything at the same time?” Copernicus defending his heliocentric theory.

Nicholas Copernicus (1473-1543), a priest at the University of Bologna realized that the rising and setting of the Sun, Moon, and stars could be accounted for by a daily revolution of the Earth. Also, he found that if he put the Sun at the center of the planet’s orbits he could simplify the number of epicycles from 80 in Ptolemy’s system to a mere 34.

Although epicycles do not exist, Copernicus was the first to set to prove that the earth, and all planets, rotated around a stable sun not earth. His idea that the Earth and planets orbited about the sun became know as the “heliocentric theory.” He wrote about it in his book “De Revolutionibus, ” which translates to “Concerning the Revolutions.”

However, for his contemporaries, the ideas presented by Copernicus were not markedly easier to use than the geocentric theory and did not produce more accurate predictions of planetary positions. Copernicus was aware of this and could not present any observational “proof”, relying instead on arguments about what would be a more complete and elegant system.

Tycho Brahe (1546-1601) was a Danish astronomer who made measurements of the planet and stars. His measurements were the most accurate that had yet been made. Tycho began his observations in Denmark but later moved to Prague to continue his work.

Tycho proposed a system in which all of the planets except for Earth orbited about the Sun. He claimed that the Sun still orbited about the Earth. As an astronomer, Tycho worked to combine what he saw as the geometrical benefits of the Copernican system with the philosophical benefits of the Ptolemaic system into his own model of the universe, the Tychonic system. Furthermore, he was the last of the major naked eye astronomers, working without telescopes for his observations.

After disagreements with the new Danish king Christian IV in 1597, he was invited by the Bohemian king and Holy Roman emperor Rudolph II to Prague, where he became the official imperial astronomer. He built the new observatory at Benátky nad Jizerou.

There, from 1600 until his death in 1601, he was assisted by Johannes Kepler who later used Tycho’s astronomical data to develop his three laws of planetary motion working without telescopes for his observations.

• Tycho was the first to suggest a non-circular orb it for a celestial body (a comet).
• Used calibrated and bigger instruments, new techniques to measure angles (similar to a sextant).
• Built an observatory (remember – no telescopes yet) and made accurate and continuous measurements for 20 years. His measurements helped to prove that planets orbited the sun.
• Accurate map of the stars with 777 stars.
• Measured length of the year to within 1 second.
• Was still unable to choose between the geocentric and heliocentric model. He had his own model with the Earth at the center, orbited by the sun and the moon, with planets orbiting the sun. Never worked out the mathematical details, and his model was never accepted.

Tycho’s observations of stellar and planetary positions were noteworthy both for their accuracy and quantity. His celestial positions were much more accurate than those of any predecessor or contemporary.

Interestingly, before the breakthrough by Galileo of direct observation the Roman Catholic Church led by Pope Gregory adopted the Solar Calendar in 1582. The Gregorian calendar, also called the Western calendar and the Christian calendar, is internationally the most widely used civil calendar.

The calendar was a refinement in 1582 to the Julian calendar amounting to a 0.002% correction in the length of the year.

The Gregorian reform contained two parts: a reform of the Julian calendar as used prior to Pope Gregory XIII’s time and a reform of the lunar cycle used by the Catholic Church, with the Julian calendar, to calculate the date of Easter. The reform was a modification of a proposal made by Aloysius Lilius.

His proposal included reducing the number of leap years in four centuries from 100 to 97, by making 3 out of 4 centurial years common instead of leap years. Lilius also produced an original and practical scheme for adjusting the epacts of the moon when calculating the annual date of Easter, solving a long-standing obstacle to calendar reform.

The Gregorian reform modified the Julian calendar’s scheme of leap years as follows:
Every year that is exactly divisible by four is a leap year, except for years that are exactly divisible by 100, but these centurial years are leap years if they are exactly divisible by 400. For example, the years 1700, 1800, and 1900 are not leap years, but the year 2000 is.

In addition to the change in the mean length of the calendar year from 365.25 days (365 days 6 hours) to 365.2425 days (365 days 5 hours 49 minutes 12 seconds), a reduction of 10 minutes 48 seconds per year, the Gregorian calendar reform also dealt with the accumulated difference between these lengths. (Source)

“Though the implications of the new science were not worked out immediately, it began to be suspected that if the theories were true, man had lost his birthright as the creature for whose sake all else existed, and had been reduced to the position of a puny and local spectator of infinite forces unresponsive to his wishes and unmindful of his purposes.” Preserved Smith

In the same era, Italian Galileo Galilei (1564-1642) saw a crude magnifying looking glass at a circus coming through town and got the idea to make a telescope. He learned to grind his own glass and made the first telescope to peer into the heavens.

He used the newly-invented telescope to make his own observations. He studied mountains and craters on the Earth’s moon, the phases of Venus, and the moons of Jupiter. Particularly he noted that Venus at times appears to be a crescent, just as the Earth’s moon does. All of these findings supported Copernicus’ heliocentric theory.

In 1610, Galileo observed that Venus has a full set of phases like the phases of the Moon. It was contradictory to geocentric model where Venus should not have a full lit from the perspective of the Earth.

Actually, Venus phases are result of the orbit of Venus around the Sun inside of Earth orbit so here we see he was incorrect in his theory. (That way, when Venus is between Sun and Earth, it is full shadowy. Then Venus is partially illuminated when it moves in its orbit until it becomes fully lit when it is on the opposite side of the Earth orbit. In sequence, the shadowy is covering Venus when it moving from the opposite side of Earth orbit to the position between Sun and Earth. Thus, Venus has a complete set of phase when complete its orbit around the Sun.)

In the same year, Galileo observed with his telescope four objects moving near the planet Jupiter. After analyzing data of their full period of moving, he concluded that actually these four objects are orbiting the Jupiter as moons. This was unacceptable by the geocentric model where all celestial body should just orbit around a stationary earth.

Galileo’s significance of what he saw:

  • Cast doubt on the view of the “perfection of the heavens” (of Aristotle and Plato)
  • Showed deficiencies of the geocentric (Ptolemaic) model
  • Rotation of sunspots around sun suggested that if the sun could rotate, perhaps the Earth could too.
  • Phases of Venus would be a natural consequence of the heliocentric model.
  • Jupiter’s moons showed that centers of motion other than Earth existed.

Galileo wrote about his observations and thus angered the Roman Catholic Church. The Church eventually placed him under house arrest. The Inquisition was the tribunal of the Roman Catholic Church at this time. The Inquisition made Galileo kneel before them and confess that the heliocentric theory was false.

Interestingly, Galileo (why do we use his first name?) published in the commoner language of Italian, not Roman Catholic scholarly Latin as to be widely disseminated by the commoner now that books were coming available to the more thanks to book publishing technology.

Johannes Kepler (1571 – 1630) was a German astronomer. Kepler was invited to live in Prague by Tycho Brahe. Tycho died a year after Kepler’s arrival. Kepler inherited a wealth of astronomical data from Tycho. In 1594 Kepler accepted an appointment as professor of mathematics at the Protestant seminary in Graz (in the Austrian province of Styria). He was also appointed district mathematician and calendar maker.

Kepler used this data to draw conclusions about the orbits of the planets.

  1. Why are there only 6 planets?
  2. How are their orbital periods related to their distance from the sun?

After trying many geometric curves and solids in Copernicus’s heliocentric model to match earlier observations of planetary positions, Kepler found that the model would match the observed planetary positions if the Sun is placed at one focus of elliptical planetary obits. This is Kepler’s First Law of Planetary Motion. Kepler’s three laws of planetary motion allow accurate matches and predictions of planetary positions.

Kepler hypothesized that a physical force moved the planets, and that the force diminished with distance. Planets closer to the sun feel a stronger force and move faster. The concept of a physical force was a monumental step. Kepler was on the verge of assigning physical causes to celestial motions.

Kepler later determined that the orbits were not circular but elliptical.

  1. PERIHELION = where a planet is closest to the sun
  2. APHELION = where a planet is farthest from the sun
  1. “The orbit of every planet is an ellipse with the sun at a focus.”
  2. “A line joining a planet and the sun sweeps out equal areas during equal intervals of time.”
  3. “The square of the orbital period of a planet is directly proportional to the cube of the semi-major axis of its orbit.”

“Nature and nature’s laws lay hid in night God said “Let Newton be” and all was light. ” Alexander Pope

Sir Isaac Newton (1642 – 1727) lived in England. He was an English physicist and mathematician (described in his own day as a “natural philosopher”) who is widely recognised as one of the most influential scientists of all time and as a key figure in the scientific revolution. His book Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (“Mathematical Principles of Natural Philosophy”), first published in 1687, laid the foundations for classical mechanics.

In 1666, Newton observed that the spectrum of colours exiting a prism in the position of minimum deviation is oblong, even when the light ray entering the prism is circular, which is to say, the prism refracts different colours by different angles. This led him to conclude that colour is a property intrinsic to light—a point which had been debated in prior years. Replica of Newton’s second Reflecting telescope that he presented to the Royal Society in 1672.

He also showed that coloured light does not change its properties by separating out a coloured beam and shining it on various objects. Newton noted that regardless of whether it was reflected, scattered, or transmitted, it remained the same colour. Thus, he observed that colour is the result of objects interacting with already-coloured light rather than objects generating the colour themselves. This is known as Newton’s theory of colour

Newton moved to London to take up the post of warden of the Royal Mint in 1696, a position that he had obtained through the patronage of Charles Montagu, 1st Earl of Halifax, then Chancellor of the Exchequer. He took charge of England’s great recoining, somewhat treading on the toes of Lord Lucas, Governor of the Tower (and securing the job of deputy comptroller of the temporary Chester branch for Edmond Halley). Newton became perhaps the best-known Master of the Mint upon the death of Thomas Neale in 1699, a position Newton held for the last 30 years of his life.

These appointments were intended as sinecures, but Newton took them seriously, retiring from his Cambridge duties in 1701, and exercising his power to reform the currency and punish clippers and counterfeiters. As Warden, and afterwards Master, of the Royal Mint, Newton estimated that 20 percent of the coins taken in during the Great Recoinage of 1696 were counterfeit. Counterfeiting was high treason, punishable by the felon’s being hanged, drawn and quartered.

Newton was made President of the Royal Society in 1703 and an associate of the French Académie des Sciences. In his position at the Royal Society, Newton made an enemy of John Flamsteed, the Astronomer Royal, by prematurely publishing Flamsteed’s Historia Coelestis Britannica, which Newton had used in his studies.

In April 1705, Queen Anne knighted Newton during a royal visit to Trinity College, Cambridge. Newton was the second scientist to be knighted, after Sir Francis Bacon.

Newton was one of many people who lost heavily when the South Sea Company collapsed. Their most significant trade was slaves, and according to his niece, he lost around £20,000. Newton died in his sleep in London on 20 March 1727 and was buried in Westminster Abbey.

The mathematician Joseph-Louis Lagrange often said that Newton was the greatest genius who ever lived, and once added that Newton was also “the most fortunate, for we cannot find more than once a system of the world to establish.

” I do not know what I may appear to the world, but to myself I seem to have been only like a boy playing on the sea-shore, and diverting myself in now and then finding a smoother pebble or a prettier shell than ordinary, whilst the great ocean of truth lay all undiscovered before me” Sir I. Newton

Newton’s Law of Gravity and Motion

Newton derived the law of gravitation between two masses. Since the Sun was the most massive object in the planetary system, all of the planets would naturally be attracted to it and revolve around it, in the same manner as the Moon revolves around the Earth.

Based on Galileo’s and Kepler’s works, Newton published “Principia” in 1687. In this book, Newton posed the theory of Gravity, in which the force that makes planets to move around the Sun is the same force that makes object to fall in the Earth: force of gravity.

In his theory, Newton deduced gravity is a force of mutual interaction of body with mass and this force is inversely proportional to the square of the distance between objects.

The heliocentric model was established by Newton but there were some question about the gravity, for example, its action at a distance and immediately action. Even Newton had doubts about the gravity action at a distance. How can massive objects attract each other at distance without mediation of anything? And how can attraction force between them be immediately without a time to action?

Newton eventually wrote about gravitation and the heliocentric theory in Principia Mathematica in 1687, at the prompting of another famous astronomer, Edmund Halley (1656-1742). Halley used Newton’s equations to predict that a comet seen in 1682 would return in 1758. The return of Halley’s comet gave final proof to the heliocentric theory and is now known as “Halley’s Comet”.

Final “proof”, according to the heliocentric theory for the solar system came in 1838, when F.W. Bessel (1784-1846) determined the first firm trigonometric parallax for the two stars of 61 Cygni (Gliese 820). Their parallax (difference in apparent direction of an object as seen from two different points) ellipses were consistent with orbital motion of Earth around the Sun.

Bessel was a German astronomer, mathematician. He was the first astronomer who determined reliable values for the distance from the sun to another star by the method of parallax. Although he left school at the age of 14, he was appointed in January 1810 as director of the Königsberg Observatory by King Frederick William III of Prussia. Bessel won the Gold Medal of the Royal Astronomical Society in 1829 and 1841.

in 1915, Albert Einstein (1879 – 1955) published the general theory of relativity, in which gravity is not a force but it is a consequence of the curvature of space-time. Thus, massive body creates a curve in the space-time then inertial trajectory that was straight lines became curved. These inertial trajectories are called geodesics.

An object can inertial follow a geodesic without an interaction of forces. As consequence, heavy objects create a “big” curvature on space-time that makes other object fall towards them by a geodesic. If an object has extremely big mass even the light will suffer a noticeable deflection. This object is called of black hole.

Einstein’s master insight was that the constant, familiar pull of the Earth’s gravitational field is fundamentally the same as these fictitious forces.

Die apparent magnitude of the fictitious forces always appears to be proportional to the mass of any object on which they act – for instance, the driver’s seat exerts just enough force to accelerate the driver at the same rate as the car. By analogy, Einstein proposed that an object in a gravitational field should feel a gravitational force proportional to its mass, as embodied in Newton’s law of gravitation.

President Dwight D. Eisenhower established the National Aeronautics and Space Administration (NASA) in 1958. Former SS Nazi, Wernher Magnus Maximilian, Freiherr Von Braun (1912-1977) led NASA’s rocketeers.

Von Braun was already the central figure in the Nazis’ rocket development program, responsible for the design and realization of the V-2 rocket during World War II. His was said to be directly responsible for the killing of prisoners by hanging at the Peenemeunde Rocket Facility he commanded during WWII as well as the death of tens of thousands in England and France from Nazi V-1 and V-2 rockets. (Source)

After the war, he and selected members of his rocket team were taken to the United States as part of the secret Operation Paperclip.

Braun worked on the United States Army’s intermediate-range ballistic missile (IRBM) program before his group was assimilated by NASA. Under NASA, he served as director of the newly formed Marshall Space Flight Center and as the chief architect of the Saturn V launch vehicle, the superbooster that propelled the Apollo spacecraft to the Moon.

According to one NASA source, he is “without doubt, the greatest rocket scientist in history”. In 1975 he received the National Medal of Science. (Source).

zusätzlich, C. Fred Kleinknecht, head of NASA at the time of the Apollo Space Program, is now the Sovereign Grand Commander of the Council of the 33rd Degree of the Ancient and Accepted Scottish Rite of Freemasonry of the Southern Jurisdiction.

In 1992, the Roman Catholic Church finally repealed the ruling of the Inquisition against Galileo. The Church gave a pardon to Galileo and admitted that the heliocentric theory was correct. This pardon came 350 years after Galileo’s death.


Aristarchus- The First mind to depict The Heliocentric Model

If you browse “who proposed the heliocentric model first” the most presumable answer will be Nicolaus Copernicus, who published a book on heliocentrism from his death bed in 1543 afraid of the mass opposition from people who believed in Geocentrism. But was he the first?

Even before the mathematician, Claudius Ptolemy supported the idea of geocentrism, that survived for 1500 years, there lived a Greek astronomer and mathematician named Aristarchus of Samos (c.310 – c.230 BC).

Aristarchus of Samos is credited as the first person to present the Heliocentric model. The book where he depicted his idea was among the vast marvel collection of the Great Library of Alexandria but it didn’t survive its destruction. The only main reference of Aristarchus’ work is Archimedes’ book named ‘The Sand Reckoner’. But, the true essence of his first-hand understandings is lost in the obscured pages of history.

When Plato and Aristotle emphasized on the geocentric model a generation ago, Aristarchus wasn’t appealing to the thought. Probably inspired by the views of Philolaus of Croton, he believed in a Sun-centered Universe and went on to determine the distance from the Earth to the Moon and Sun with the primitive instruments of the time and geometry.

He knew that at the first and last quarter moons, a right triangle would be created between the three celestial bodies and he observed the angle between the Sun and Moon to be 87°(the actual angle was about 89°50′). Further, he calculated the Sun to be 18-20 times (400 times in actual) farther than the Moon and about 6.3-7.2 times (109 times in actual) larger than the Earth.

Even though highly inaccurate, his predictions were truly an astounding achievement for an astronomer living 2300 years ago. Aristarchus’ model went unnoticed as geocentrism ascended to its peak during the time and had to wait another 2000 years until Copernicus. Also, Aristarchus was the first person to place the planets in order from the Sun and suspected all the other stars to be far-away Suns.

Aristarchus was a right man at the right place in the wrong time and a pure genius the world wasn’t ready for.


Historical Astronomy: Ancient Greeks: Aristarchus

  • Relative distance to moon and sun.
  • Relative sizes of earth, moon and sun.
  • Heliocentric theory.

Born in Samos, not a lot is known about Aristarchus. Most of his work is lost, and we only know about him because other ancient Greek people talked about him.

Only one book of Aristarchus survives, "On the Sizes and Distances of the Sun and Moon." In it he proves:

  • The distance to the sun is greater than 18, but less than 20, times the distance to the moon.
  • The radius of the sun is greater than 18, but less than 20, times greater than the radius of the moon.
  • The radius of the sun is greater than 19/3 (6.3), but less than 43/6 (7.2), times the radius of the earth.

While the results are off, his basic geometry and methods are sound. (Actually, the sun is about 400 times farther than the moon, and about 109 times bigger than the earth.)

Aristarchus' method for determining the relative distances to the moon and the sun is pretty easy to understand. Imagine drawing a triangle by connecting the centers of earth, moon and sun, as in the diagram below.

When the moon is "exactly" 1/2 full, and looks like a semicircle, then the angle earth-moon-sun is 90, so that the distance between the earth and the sun is the hypoteneuse of the right triangle. One just has to measure the angle theta in the diagram, and we can say that the ratio of the distance to the moon to the distance to the sun is equal to the cosine of theta. Aristarchus said that the angle theta was 87, which is too small. It turns out that the angle would be just under 90. In practice, it is also difficult to accurately decide when the moon is exactly half full, and so difficult to accurately measure the angle, so while the method is correct, it turns out to be difficult to do.

Aristarchus notes that the angular size of the moon and sun are the same, which is basically true. Because of this, if the sun is about 19 times farther away than the moon, then it must be about 19 times larger.

Having calculated how much farther away the sun is than the moon, Aristarchus is then able to calculate how much bigger the sun is than the earth. To do this, he notes that during a lunar eclipse, when the moon enters the shadow of the earth, the size of the shadow is about twice the size of the moon. (Again, his data is a little off: it is closer to 3 times the size of the moon.) The image below show the moon, earth and sun during a lunar eclipse.

The image below is the one above, with some triangles highlighted.

Lastly, the image below is the triangles from above, but drawn larger and labeled.

Ds = Distance to the sun Dm = Distance to the moon and D = Distance from earth to apex of its shadow.
Rs = Radius of sun Re = Radius of the earth and R = Radius of the earth's shadow at the moon's position.

Using the above diagram, we can make a couple approximations, and then use some geometry and algebra to find the relative sizes of the earth and sun. First, notice that the two triangles with the dotted-line bases are similar, so that we can say:

Since we know that Dm/Ds = Rm/Rs, we can rewrite the equation above as:

Factoring out Re/Rs from the right side:

Finally rearranging we get the ratio of the radii of the sun to the earth:

So we find that the ratio of the sun's radius to the earth's radius depends on two other ratios: the size of the sun to the moon and the size of the eclipse shadow to the moon. From earlier, Aristarchus had already found that the sun was about 19 times farther away than the moon. Because the moon and sun are the same angular size in the sky, the sun must therefor be about 19 times bigger than the moon. Aristarchus had also said that the size of earth's shadow was twice the size of the moon during a lunar eclipse. So we plug in 19 and 2 for those ratios to get:

So we end up with the sun being about 7 times bigger than the earth. If we use "correct" values for those ratios, the sun is 400 times the size of the moon, and the the average eclipse shadow is about 3 times the size of the moon, which makes Rs/Re about 100 which isn't too far from the actual value of 109. In addition, since Aristarchus knew the angular size of the sun, and now the size of the sun, he can calculate how far away the sun is.

Aristarchus can then find the size and distance for the moon. Since the moon will also be 19 times smaller and closer than the sun, we know that the moon is therefor about 7/19 times the size of the earth, or about 1/3 the size of the the earth. (The correct value is about 1/4.) And lastly, knowing the angular size of the moon and the actual size of the moon, we can calculate the actual distance to the moon. Using the actual angular size of 1/2, and calling "R" the radius of the moon and "D" the distance to the moon, we can use a little trig to see that the moon is almost 240 moon radii away, which means that it is almost 60 earth radii away.

It should be noted that Aristarchus didn't use degrees or trigonometry as neither had been invented yet. His basic geometry and methods are valid, but for some reason his claims on some of the measurements are way off. Archimedes also states that Aristarchus had actually measured the angular sizes of the sun and moon to be 1/2, which is correct. Historians tend to think Aristarchus wrote "On the Sizes and Distances of the Sun and Moon" early on in his career, before he made more accurate measurements.

Aristarchus is also the first person to propose a heliocentric theory, though none of the actual details survive. In "The Sand Reckoner," Archimedes says:

He is basically saying that the universe is a lot bigger than everyone else is proposing at the time, and that the stars are infinitely (or at least immeasurably) far away. This way there wouldn't be any measurable stellar parallax. No one really buys into his theory, though.


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