Kepler-science.nl

Argumenten

Het is een feti dat we Zon, maan, sterren en planeten dagelijks zien opkomen, naar het Zuiden klimmen en weer ondergaan. De planeten zijn dwaalsterren, die hun eigen pad vormen.

Het is mogelijk om deze bewegingen aan de hemel op drie manieren te verklaren (zie de drie modellen van Ptolemeus, Copernicus en Tycho Brahe). Maar dat is een wiskundige waarheid: kunnen ze alledrie ook evengoed vanuit een natuurkundige waarheid? 

Meer in het boek "In de voetsporen van Kepler".

Drie modellen

Uiteindelijk streden drie modellen (hierboven in beeld gebracht) met elkaar van ongeveer de 16e tot ongeveer de 18e eeuw:

1. Ptolemeus had heel wat wiskunde nodig om zijn berekeningen rond te krijgen. Zijn model werkt wiskundig behoorlijk goed en het kon prima alle posities van de planeten correct voorspellen. Maar hij had epicykels, excenters en equant nodig.
2. Copernicus zette de Zon in het midden, deels om de cirkel te redden - maar ook hij had aanpassingen nodig: de Aarde maakt bij hem vier verschillende bewegingen.
3. Tycho kwam met een compromis: een onbeweeglijke Aarde, maar de planeten draaien rond de Zon. Semi-Tychoniaanse modellen laten niet alle planeten rond de Zon draaien.

Het debat tussen de drie modellen

Er zijn in de loop van de tijd heel wat argumenten naar voren gebracht:

1. De snelheidsargumenten waren in die tijd heel belangrijk. De hoogste snelheid die je zelf kon bereiken, was op de rug van een paard of in een rijtuig - en die snelheid voelde je altijd. Een veel hogere snelheid was moeiljk voor te stellen. zeker niet zonder schade en zonder dat je die voelde.
2. Een draaiende aarde moet effect hebben op de wind (en dat is ook zo: het Coriolis-effect, maar dat is anders dan toen gedacht), op vliegende vogels en stenen die van een toren vallen.
3. De Aarde leek het centrum van de schepping te zijn en men meende dat de Bijbel zei dat de Aarde stil staat.
4. Als de Aarde om de Zon draait, zou bij sommige sterren een parallax meetbaar moeten zijn.
5. Venus vertoont een ongeveer gelijkblijvende helderheid - later werden de fasen ontdekt (zie Hemel).
6. Hoe minder verschillende bewegingen en hoe minder gecompliceerd het model, hoe beter.
7. De slinger van Foucault (klik hier voor een kleine demo en hier voor een Engelstalige).
8. Andere planeten hebben ook manen (zoals Galilei vanaf 1609 met de telescoop ontdekte).

Meer over snelheden

Als de Aarde dagelijks om zijn as draait, dan leg je op de evenaar zo'n 40.000 km per dag af: dat is  1667 km/uur. In Nederland is dat zo'n 900 km/uur: in een vliegtuig ga je even snel!

De afstand van de Aarde tot de Zon is zo'n 149 miljoen kilometer. Als de Aarde in een jaar om de Zon draait, leggen we jaarlijks zo'n miljard kilometer af - dat is bijna 30 km/seconde oftewel 108.000 km/uur. Astronauten in het International Space Station gaan met een snelheid van zo'n 28.000 km/uu rond de Aarde.

Kepler

Deze Hij was erg goed in wiskunde. Hij gebruikte de nauwkeurige waarnemingen van Tycho, maar kon zijn berekeningen niet kloppend krijgen zolang hij uitging van cirkelbewegingen van de planeten. Deze cirkels werden door de Grieken verondersteld vanuit de gedachte dat alles in het bovenmaanse in perfecte (goddelijke) cirkels bewoog. Hij concludeerde dat de planeten in ellipsen om de Zon draaiden en stelde drie belangrijke wetten voor (waar Newton op voort borduurde). Vanwege zijn capituleren voor de waarnemingen wordt hij beschouwd als een van de grondleggers van de moderne wetenschap.

De perkenwet van Kepler in beeld gebracht: in gelijke tijden beschrijft de baan van een planeet gelijke oppervlaktes (blauw - de groene pijl geeft de snelheid weer. In deze animatie staat de Zon veel verder uit het midden dan in werkelijkheid.

Newton

Zijn bijdrage aan de discussie lijkt bijna doorslaggevend. Twee van zijn wetten zijn essentieel:

1. Planeten draaien om de Zon vanwege de wet van de zwaartekracht (zie figuur), de Zon is het zwaarst. Diezelfde kracht werkt ook op Aarde en zorgt dat wij niet van de Aarde vallen.
2. Je merkt de (hoge) snelheden niet vanwege de wet van de traagheid: niets verandert van snelheid zolang er geen nieuwe kracht op werkt. Dit ervaren we in een vliegtuig dat over de oceaan vliegt met een constante snelheid van 900 km/uur.