Предыдущий пост Поделиться Следующий пост
Топ заблуждений об астрономии. 2. Земля вращается вокруг Солнца
lex_kravetski


Да-да, это заблуждение тоже очень широко распространено. Например, в нескольких телепередачах с его помощью проверяли «уровень образованности» граждан. Часть людей отвечала, что Солнце вращается вокруг Земли, и зачислялась в «плохо образованные». Другая же часть утверждала, что это, наоборот, Земля вращается вокруг Солнца. И их записывали в «хорошо образованные». Говорят, вторых было не так уж и много.

По поводу этого вопроса со мной умудрялись спорить даже те люди, которые, по их заверениям, окончили естественнонаучные вузы. Хотя вроде бы в самом начале этой вашей физики сообщаются сведения, достаточные для правильного понимания данного явления.

Штука в том, что фраза «Земля вращается вокруг Солнца» совершенно верна́. Однако если к ней добавить «а не наоборот» или даже просто «на самом деле», то она тут же станет неверной: поскольку фраза «Солнце вращается вокруг Земли» верна ровно в той же степени.

Это может поразить воображение, но это так: если один объект вращается вокруг второго, то второй с неизбежностью будет вращаться вокруг первого. Всё зависит о того, с какой точки мы на эти объекты смотрим. Что именно мы будем считать неподвижным: если первый объект, то вокруг него будет вращаться второй, а если второй — вокруг него будет вращаться первый.

Причём траектории их вращения будут абсолютно идентичными.

На иллюстрации слева красная точка — Солнце. Синяя — Земля. Маленькая зелёная точка — второй фокус эллиптической орбиты Земли.

r — расстояние между фокусами.

По определению эллипса сумма зелёных отрезков равна константе — c. t — коэффициент, меняющийся от 0 до 1, который определяет текущее соотношение расстояний от каждого из фокусов.

Их траектории друг относительно друга, как можно видеть, по форме совершенно идентичные.

По клику можно посмотреть анимированный вариант.




И вот тут мы доходим до более интересной части. Точнее, сразу до целого комплекта интересных частей.

Во-первых, в таком ракурсе неясно, а какие вообще претензии были к Галилею и к Джордано Бруно, которого вообще за что-то такое сожгли.

Во-вторых, возникает вопрос: ну, с выбором абстрактной точки отсчёта-то понятно, однако, как оно на самом деле? На самом деле-то, кто вокруг кого вращается?

Начнём, пожалуй, со второго вопроса. Ответ на него: никакого «на самом деле» вообще нет. Во вселенной не существует избранной, «настоящей» системы отсчёта — они все равноправны. Вы можете измерять положение объектов относительно какого вам заблагорассудится другого объекта, и любое такое измерение будет не более «настоящим», чем любое другое.

Этот принцип — один из ключевых принципов физики: все точки отсчёта равны между собой.

Впрочем, по некоторым характеристикам они всё-таки отличаются. И этим иногда ошибочно пользуются, чтобы обосновать «настоящесть» одной системы по сравнению с другой.

Есть системы, в которых выполняется первый закон Ньютона. То есть, если сумма сил (а точнее их равнодействующая), приложенных к телу, равна нулю, то это тело покоится или движется равномерно и прямолинейно. А есть системы, где такое не выполняется.

Примером системы второго типа может быть разгоняющийся поезд: когда вы в нём стоите, вас начинает «тянуть» к хвосту поезда. Хотя, конечно, «на самом деле» это не вас тянет, а поезд из-под вас всё время пытается выехать. Если же он вдруг поедет с постоянной скоростью, тянуть назад вас перестанет, поскольку вы, благодаря сцеплению с полом или со скамейкой, разогнались относительно земли до той же скорости, что и поезд, и теперь с этой скоростью вместе с ним движетесь, или — если считать относительно поезда — не движетесь.

Системы первого типа называются «инерциальными», а второго «неинерциальными».

Так вот, часто можно слышать, будто «на самом деле Земля вращается вокруг Солнца, поскольку система с точкой отсчёта в центре Земли — неинерциальная».

Однако проблема тут в том, что и система, с точкой отсчёта в центре Солнца тоже не инерциальная. И даже с точкой отсчёта в центре масс Земли и Солнца (в виду огромной разницы их масс находящаяся, впрочем, довольно близко к центру Солнца).

Потому что Земля с Солнцем не одни. Вокруг них целая куча других звёзд, галактик и, самое главное, других планет Солнечной системы. И вся эта толпа своим присутствием портит красоту картины.

Кстати, среди планет Солнечной системы всё-таки есть одна — Юпитер — достаточно большая, чтобы иногда иметь свой центр масс с Солнцем за пределами Солнца. Так что все планеты «на самом деле вращаются вокруг Солнца», и только Юпитер достаточно крут, чтобы этого не делать.

В этом смысле, можно говорить лишь о том, что Солнце — «более инерциальная» система, чем Земля: эффекты от неинерциальности в этой системе менее заметны.

И это правда так. Однако в ряде случаев эффекты от неинерциальности Земли тоже заметны весьма слабо. Например, когда вы стоите на этой самой Земле и что-то там делаете. Совершенно точно, в таком контексте относительно Земли всё будет гораздо инерциальнее, чем относительно Солнца.

Да и в целом бо́льшая или меньшая инерциальность не делает систему отсчёта «более» или «менее настоящей». Как максимум — более удобной для некоторых расчётов.

Причём именно для некоторых, а не для всех. Да, если взять Солнце за центр, то траектории планет становятся гораздо более понятными, а с центром внутри Земли они очень причудливо выглядят.



Однако вот движение Луны более понятно выглядит, если его рассматривать относительно Земли. То же касается и искусственных спутников: рассчитывать параметры их полёта гораздо проще относительно Земли, а не Солнца. И полёт на Луну тоже проще планировать именно в этой системе координат.

А полёт на Марс, например, проще спланировать, если вблизи Земли считать относительно Земли, вблизи Марса — относительно Марса, и только промежуточную его часть — относительно Солнца.

Нет универсально удобной системы отсчёта, как нет «настоящей».

Но за что же тогда сожгли Бруно и затравили Галилея?

Да, собственно, за то, что в те времена всё это было не особо известно. По представлениям тогдашней физики, и, что ещё важнее, по тогдашним религиозным канонам Земля находилась в центре мироздания, поэтому, как тогда казалось, эта самая избранная «настоящая» точка отсчёта была.

Да и планеты со звёздами, в общем-то, основной массой людей воспринимались не как сейчас. Это, кстати, заслуга, в том числе, Галилея с его телескопом и Бруно с его логикой и воображением — в склонении мира к правильному их восприятию.

Однако, если Бруно пострадал за свои метафизические воззрения, а не только за пропаганду гелиоцентрической (с Солнцем в центре) системы, то Галилею инквизиция таки вписала в обвинительный приговор именно вот это:

Вследствие рассмотрения твоей вины и сознания твоего в ней присуждаем и объявляем тебя, Галилей, за всё вышеизложенное и исповеданное тобою под сильным подозрением у сего Св. судилища в ереси, как одержимого ложною и противною Священному и Божественному Писанию мыслью, будто Солнце есть центр земной орбиты и не движется от востока к западу, Земля же подвижна и не есть центр Вселенной.

К этому, впрочем, присовокупили ещё и то, что Галилей нарушил прямой запрет на изложение этой мысли, но это не главное.

Главное, что инквизиция банально не поняла основную часть прозрения Галилея. Оно не в том, что Солнце, а не Земля в «центре мира», а в том, что все системы отсчёта равноправны. Этот принцип так и назван в честь него: «Принцип относительности Галилея».

Правда, этот принцип в полной своей форме относился лишь к инерциальным системам отсчёта (в том смысле, что они не просто равноправны, а вообще изнутри неотличимы друг от друга: «как в одной полетит стрела, так и в другой тоже»). Да и про Солнце, как про «чуть более истинный центр», Галилей тоже обмолвился. Но всё-таки в своём понимании устройства мира он продвинулся гораздо дальше, чем его судьи.

Ну а к настоящему моменту физика продвинулась ещё сильнее. И теперь уже понятно, что правильно всё посчитать можно относительно любой точки, и её выбор зависит лишь от задачи — от которой точки её удобнее решать, от той и надо. А «настоящих» попросту нет.

Поэтому те «образованные», которые ответили так, и особенно те, кто их таким способом проверял на образованность, на самом деле не особо-то образованные, а просто заучили наизусть нужную фразу, как заклинание.

Наконец, ещё один нюанс: в природе никто вокруг кого ни вращается. Само понятие «вращение» завязано на то, что мы, люди, обладаем памятью, а потому способны заметить, что некоторые явления почти повторяются. Повспоминав расположение планет и звёзд на небе, мы можем вычислить «период повторения» и, например, изобразить эффектным эллипсом, опоясывающим Солнце, траекторию родной Земли. А потом, понаблюдав подольше, нарисовать эллипсы и для других планет тоже. И назвать этот частный случай повторяемости «вращением».

Но вот природа, в отличие от нас, видимо, не помнит своей предыстории. Или, во всяком случае, никак этого не проявляет. Имеет ли тогда смысл пытаться выяснить, а кто вокруг кого вращается «на самом деле»?

Кстати, о более долгих наблюдениях. Чтобы пронаблюдать полный оборот Плутона вокруг Солнца нам бы потребовалось смотреть в небо примерно 248 лет. А его открыли только в 1930-м. И уже успели закрыть обратно.

Или не успели?



Эта статья на сайте «XX2 век»
doc-файл




центр масс системы всё равно под поверхностью (условной) Солнца, так что - "вокруг Солнца" всё-таки более правда, чем миф

Иногда выходит за поверхность, когда все планеты-гиганты на одной стороне.

Достаточно добавить: в гелиоцентрической системе отсчета - и все будет правильно. А если вспомнить про геоцентрическую - то и "плохо образованные" становятся шибко умными.
Понятие "системы отсчета" - первый год изучения физики. Мне в школе вдолбили намертво.

Edited at 2017-12-28 12:27 (UTC)

:)))
При этом довеском к геоцентрической системе координат идет невозможность описывать движение Солнца вокруг Земли сравнительно несложными законами Кеплера, каковые применимы при гелиоцентрической системе.

(Удалённый комментарий)
Это не заблуждение. Это упрощённое, не совсем корректное, но верное утверждение.
Из разряда "Земля круглая, а не плоская".

Круг -- это. вообще-то, плоская фигура. Наглядная иллюстрация "общеизвестного", ага.
И вообще Земля плоская, просто очень толстая и неровная.

Главная претензия к слову вокруг?

Интересно, а какой процент отвечающих просто прикалывался, и какой отвечал принимая во внимание относительность точки отсчета ;))

Если бы нашли отвечающие, учитывавшие систему отсчета - они бы ее назвали. Т.к. без нее любой ответ абсолютно некорректен.

С Солнцем и Землей вопрос сложный. Про систему-то отсчета вопрошающий не уточнял.
Кроме того, точный ответ - и Земля и Солнце обращаются относительно барицентра солнечной системы.
Это ладно.

Я на экзамене по приему в аспирантуру "завалила" абитуриента, спросив где находится зенит.
На астрофизику человек поступал.

Edited at 2017-12-28 12:56 (UTC)

Зенит - это вообще-то футбольный клуб или фотоаппарат. Вон у яндекса спросите - он про эту вашу выдуманную точку над головой наблюдателя вообще не в курсе как минимум две первые страницы поискового запроса.
:)

Мелочная придирка. Я помню,в школе нам объяснили разницу между весом и массой,и мы приставали к
взрослым с вопросом - какой у них вес? Естественно,все называли свою массу,после чего уличались в невежестве.

И вообще, что можно требовать от людей, далеких от астрономии, если директор одной из известных обсерваторий в интервью заявляет, что из колодца днем звезды видно. :))))

С точки зрения теории относительности можно выбрать любую точку отсчёта. Хоть Землю, хоть Солнце.

Тащем-то, теория относительности — оверкилл. Оно уже в классической механике так. Называется: «принцип относительности Галилея».

Почему-то не вижу в посте ссылки на полный текст статьи.

Мне даже уведомления об ответе по почте со ссылкой приходят. Что-то с ЖЖ случилось?

ошибка здесь в том, что движение - это не результат наблюдений под каким-то углом, а физический процесс, во время которого тратится и выделяется энергия, есть скорость или ускорение, инерция, импульс и т.д., а рисунки кружков это все фигня


то есть если смотреть на шар, удаляющийся от тебя, то будет казаться, что он просто уменьшается, а не движется от тебя. Такой же кажущийся трюк можно описать в случае с Луной - все думают, что она совершает один оборот вокруг своей оси, но на самом деле она не вращается, у нее нет никаких физических признаков осевого вращения.

Относительно Земли - Солнце вращается вокруг Земли, относительно Солнца - Земля вращается вокруг Солнца, относительно галактики и т.п. - там вообще сложные траектории.

Edited at 2017-12-28 16:01 (UTC)

Думаю, здесь дело в известном психологическом феномене: "скажи человеку, что на небе 123456789кк звёзд - и он поверит. А вот увидев надпись на лавочке "Окрашено!" потрогает рукой" К чему я это? Я хочу сказать, что бОльшей части людей важны только те знания, которые их непосредственно касаются. А всё остальное принимается на веру или же берутся те мифы, которые наиболее удобны.

бл..я придурки уже давно известно шо земля плоская а солнце нарисовано

И все-таки она вертится они правы, а вы - нет. Поскольку для наблюдателя в независимой системе отсчета Земля вращается вокруг Солнца.

Amicus Plato, sed magis amica veritas

Для наблюдателя, прибитого гвоздиками к мировому эфиру?

?

Log in

No account? Create an account