Небесные сферы в рукописи Коперника «De revolutionibus orbium coelestium»

Главное и почти единственное сочинение Коперника, плод более чем 40-летней его работы, — De revolutionibus orbium coelestium («Об обращении небесных сфер») было издано в Нюрнберге в 1543 году; оно разделено на 6 частей (книг) и печаталось под наблюдением лучшего ученика Коперника, Ретика.

В предисловии к книге Коперник пишет:

«Принимая в соображение, какой нелепостью должно показаться это учение, я долго не решался напечатать мою книгу и думал, не лучше ли будет последовать примеру пифагорейцев и других, передававших своё учение лишь друзьям, распространяя его только путём предания».

По структуре главный труд Коперника почти повторяет «Альмагест» в несколько сокращённом виде (6 книг вместо 13). В первой части говорится о шарообразности мира и Земли, а вместо положения о неподвижности Земли помещена иная аксиома — Земля и другие планеты вращаются вокруг оси и вокруг Солнца. Эта концепция подробно аргументируется, а «мнение древних» убедительно опровергается. С гелиоцентрических позиций он без труда объясняет возвратное движение планет.

Книга первая может быть разделена по содержанию на две части. Главы с первой по одиннадцатую включительно посвящены качественному (описательному) изложению гелиоцентрической системы мира, сопровождаемому убедительной критикой основных положений геоцентризма.

Главы с двенадцатой по четырнадцатую содержат основные теоремы из планиметрии и тригонометрии, необходимые автору для построения математической теории движения планет на основе гелиоцентрической системы.

Во второй главе Книги первой Коперник доказывает, что Земля имеет шарообразную форму, приводя как доводы древних ученых, так и свои собственные.

Четвертая глава заканчивается фразой: «Поэтому я, прежде всего, считаю необходимым тщательно исследовать, в каком отношении Земля находится к небу, чтобы мы, исследуя самое высшее, не забывали более близкого и в таком заблуждении не приписывали небесному того, что свойственно Земле».

Эта фраза наилучшим образом характеризует исследовательское кредо великого естествоиспытателя, выражавшееся в том, что всякое явление требует детального анализа и изучения и ничто видимое не может приниматься на веру за действительное. Здесь очень хорошо видно принципиальное различие между подходом Коперника и Птолемея к геометрической картине мироздания.

Все произведение Николая Коперника базируется на едином принципе, свободном от предрассудков геоцентризма. Это — принцип относительности механических движений, согласно которому всякое движение относительно. Понятие движения не имеет смысла, если не выбрана система отсчета, в которой оно рассматривается. Он четко сформулирован в пятой главе. Из этого принципа вытекает, что, поскольку наблюдатель находится на Земле, он не может непосредственно видеть само движение Земли, но оно может быть косвенно обнаружено в движении звездного неба.

В седьмой и восьмой главах дана убедительная критика геоцентризма древних астрологов. Если бы Земля обладала вращением вокруг оси, то тогда благодаря центробежному эффекту, который был хорошо известен уже в древности, Земля распалась бы на части. Раз его нет, отсюда следует, — рассуждал Птолемей, — что Земля неподвижна, а вокруг нее движется все небесное. Но в таком случае, — замечает Коперник, — небо распалось бы еще быстрее, так как небесная сфера с многочисленными звездами обладает намного большими размерами, чем Земля, и, следовательно, центробежный эффект для нее еще больше. Не означает ли это на самом деле, — говорит Коперник, — что небесный свод неподвижен, а Земля, как маленькая частица в мироздании, обладает суточным вращением? Эти рассуждения Коперник для его времени были вызывающими, революционными, поскольку он отвергал точку зрения древних столпов науки, низводил небо с его пьедестала и применял как к земным явлениям, так и к небесным одни и те же закономерности.

В десятой главе описывается картина гелиоцентрической системы мироздания и приведен знаменитый рисунок (рис.2), на котором указано расположение небесных сфер. В системе Коперника Солнце (1) находится в центре Солнечной системы, вокруг него обращаются Меркурий (2), Венера (3), Земля (4), Марс (5), Юпитер (6), Сатурн (7).

Для объяснения кинематики небесной сферы Коперник ввел три движения, которыми обладает Земля. Они описаны в главе одиннадцатой Книги Первой.

Таким образом, Книга Первая дает нам полное описание сущности революционной доктрины Коперника, освободившей науку от порочных положений геоцентризма. Научные положения Коперника поразили своей новизной и ясностью весь тогдашний ученый мир. Но нужно было не только выдвинуть эти гениальные идеи. Нужно было также дать по возможности строгое обоснование всех положений, выдвинутых в Книге Первой.

Во Второй Книге даются сведения по сферической тригонометрии и правила вычисления видимых положений звезд, планет и Солнца на небесном своде и заканчивается звездным каталогом, содержащим координаты 1025 звезд и повторяющим в слегка измененном виде каталог «Альмагеста».

В Третьей Книге говорится о годовом движении Земли и прецессии (предварении равноденствий), причём Коперник правильно объясняет её смещением земной оси, из-за чего перемещается линии пересечения экватора с эклиптикой.

В Четвертой — о Луне, в пятой — он дает полное развитие гелиоцентрической теории планетных движений со всеми математическими и численными доказательствами и в шестой — излагается теория видимого движения планет по широте, т. е. их перемещения поперек эклиптики. В книге также содержится, оценка размеров Солнца и Луны, расстояния до них и до планет (близкие к истинным), теория затмений.

Таким образом, мы видим что сочинение «О вращениях небесных сфер» является по сути своей более подробной и детальной проработкой, с приведением математических доказательств положений, указанных в «Малом комментарии».

В своих вычислениях Коперник основывался на наблюдениях эллинистической эпохи, арабов и современных наблюдениях, в том числе собственных. Но для непосредственных преемников Коперника — как бы они не относились к принципам его учения — заключительные книги «De revolutionibus» послужили основой для построения новых планетных эфемерид.