Ptolemaic system

Ptolemaic system, även kallat geocentric system eller geocentrisk modell, matematisk modell av universum formulerad av den Alexandriska astronomen och matematikern Ptolemy om 150 CE och registreras av honom i hans Almagest och planetariska hypoteser. Ptolemaic systemet är en geocentrisk kosmologi; det vill säga, det börjar med att anta att jorden är stationär och i centrum av universum., Den ”naturliga” förväntan för gamla samhällen var att de himmelska kropparna (Sol, Måne, planeter och stjärnor) måste resa i enhetlig rörelse längs den mest ”perfekta” vägen möjligt, en cirkel. Men vägarna i solen, månen och planeterna som observerats från jorden är inte cirkulära. Ptolemais modell förklarade denna ”ofullkomlighet” genom att postulera att de uppenbarligen oregelbundna rörelserna var en kombination av flera vanliga cirkulära rörelser som ses i perspektiv från en stationär jord. Principerna för denna modell var kända för tidigare grekiska forskare, inklusive matematikern Hipparchus (C., 150 bce), men de kulminerade i en exakt prediktiv modell med Ptolemy. Det resulterande ptolemaiska systemet fortsatte, med mindre justeringar, tills jorden förskjutits från universums centrum under 1500-och 1600-talet av det kopernikanska systemet och av Keplers lagar om planetarisk rörelse.

den första principen för Ptolemaic-modellen är excentrisk rörelse. En kropp som reser med jämn hastighet på en cirkulär väg med jorden i centrum kommer att sopa ut lika vinklar i lika tider från ett markbundet perspektiv., Men om banans centrum förskjuts från jorden, kommer kroppen att sopa ut lika vinklar i ojämlika tider (igen, från ett terrestriskt perspektiv), flytta långsammaste när längst bort från jorden (apogee) och snabbaste när närmaste jord (perigee). Med denna enkla excentriska modell Ptolemy förklarade solens varierande rörelse genom zodiaken. En annan version av modellen, lämplig för månen, hade riktningen av linjen från apogee till perigee gradvis skifta.

För att förklara planeternas rörelse kombinerade Ptolemy excentricitet med en epicyklisk modell., I det ptolemaiska systemet kretsar varje planet jämnt längs en cirkulär bana (epicycle), vars centrum kretsar kring jorden längs en större cirkulär väg (deferent). Eftersom hälften av en epicycle strider mot den allmänna rörelsen för den deferenta vägen, kommer den kombinerade rörelsen ibland att sakta ner eller till och med vända riktning (retrograd). Genom att noggrant samordna dessa två cykler förklarade den epicykliska modellen det observerade fenomenet planeter som retrograderas vid perigee., Ptolemy förstärkte effekten av excentricitet genom att göra epicykelns centrum sopa ut lika vinklar längs deferenta i lika tider som ses från en punkt som han kallade equant. Mitten av deferent var belägen halvvägs mellan ekvanten och jorden, vilket kan ses i figuren.

Även om det ptolemaiska systemet framgångsrikt stod för planetary motion, var Ptolemy ’ s equant point kontroversiell. Vissa islamiska astronomer motsatte sig en sådan imaginär punkt, och senare protesterade Nicolaus Copernicus (1473-1543) av filosofiska skäl mot tanken att en elementär rotation i himlen kunde ha en varierande hastighet – och lade till ytterligare cirklar till modellerna för att uppnå samma effekt., Likväl skulle equanten så småningom leda Johannes Kepler (1571-1630) till den korrekta elliptiska modellen enligt hans lagar om planetarisk rörelse.

Ptolemy trodde att de himmelska kropparnas cirkulära rörelser orsakades av att de fästes på osynliga roterande fasta sfärer. Till exempel skulle en epicycle vara ”ekvatorn” av en snurrande sfär in i utrymmet mellan två sfäriska skal som omger jorden., Han upptäckte att om han representerade rörelserna i solen, månen och de fem kända planeterna med sfärer, kunde han bo dem inuti varandra utan tomt utrymme kvar och på ett sådant sätt att sol-och månens avstånd överens med sina beräkningar. (Hans uppskattning av månens avstånd var ungefär korrekt, men hans figur för solens avstånd var bara ungefär en tjugonde av det korrekta värdet.) Den största sfären, känd som den himmelska sfären, innehöll stjärnorna och på ett avstånd av 20 000 gånger jordens radie bildade gränsen för Ptolemais universum.,

genom islamiska astronomer blev Ptolemais kapslade sfärer ett vanligt inslag i medeltida kosmologi. När Copernicus föreslog en heliocentrisk modell-med jorden och planeterna som alla kretsar kring solen-var han tvungen att överge tanken att det inte finns något tomt utrymme mellan sfärerna. Efter Tycho Brahe (1546-1601) visade att kometen 1577 skulle ha varit tvungen att passera genom flera av dessa osynliga sfärer, blev hypotesen om fasta sfärer också ohållbar.