Ressurser

Beviste Galileo Galilei at jorden går rundt solen?

Sverre Holm

Publisert 30 september 2020

En lærebok for videregående skole forteller at Galilei vendte teleskopet mot himmelen og

«han kunne dermed observere at Kopernikus’ teorier stemte.»

Store Norske Leksikon er ikke enig og sier heller

«Og selv om hans observasjoner av fasene til Venus stred med det ptolemeiske systemet, var det ikke noe bevis for det kopernikanske. Venus ville også vise et fullt sett av faser i det tychoniske systemet»

Tycho Brahes system skal jeg komme tilbake til, men det som skjedde videre var at Kopernikus’ verdensbilde ble erklært for å være «filosofisk falskt og teologisk uakseptabelt». Vi skal ikke gå inn på teologien her, bare filosofien eller vitenskapen som vi kaller det i dag. Kritikken fra 1616 var nemlig riktig fordi Kopernikus’ system var uten vitenskapelig støtte i observasjoner på den tiden. Læreboken er dermed en av mange som bringer videre en myte som går helt tilbake til opplysningsfilosofen Voltaire da han skrev om

«den store Galileo, som i en alder av åtti år stønnet i fengslene til inkvisisjonen for å ha demonstrert jordens bevegelse.» (1734)

La meg forresten, før jeg går videre, også legge død påstanden om fengsel som Voltaire kommer med her. Der sier den samme læreboken som nevnt over helt riktig at Galilei ble satt i husarrest. Det er nok også usikkert hvor stort behov han følte for å stønne siden han fikk bo i en egen villa nær Firenze helt til han døde naturlig ni år etter. Der videreutviklet han sine ideer på fagfeltet mekanikk, og skrev en viktig bok om dette.

Mange modeller

For å forstå vitenskapen, må vi se på flere av datidens aktuelle modeller for solsystemet. Hva skulle til for å demonstrere eller bevise at Kopernikus’ teori stemte?

For å finne et svar på det, er det viktig å se på historien i lys av datiden, ikke i lys av dagen i dag. Vi vet jo at en variant av Kopernikus’ modell er den riktige. Derfor er det fristende å lese 1600-tallets historie i lys av vår kunnskap. Den hadde imidlertid hverken paven eller Galilei.

Galileo Galilei (1564-1642) var altså overbevist om at Kopernikus’ modell var riktig. Den hadde solen i sentrum, en jord som roterer om sin egen akse, og som i likhet med de andre planetene gikk i bane rundt solen. De fire månene til Jupiter, som Galilei var blant de første til å observere i 1610, var jo et klart tegn på at ikke alt går i bane rundt jorden.

Jeg føler selv begeistring og en forbindelse til Galilei og andre tidlige astronomer når jeg ser Venus’ faser og Jupiters måner i mitt eget teleskop. Særlig Venus’ faser er umulige å forklare med antikkens modell. Det er bare en hake ved det, for det betyr ikke automatisk at Kopernikus’ modell stemmer. På denne tiden fantes det nemlig tre kategorier av modeller:

  1. Geosentriske modeller med jorden i sentrum
  2. Geoheliosentriske modeller
  3. Heliosentriske modeller med solen i sentrum

Den første kategorien bygde på Ptolemaios’ (ca. 100-168) modell med jorden i sentrum og planetene i bane rundt den – det ptolemeiske systemet.

I den geosentriske modellen fra antikken var jorden i sentrum.

Den siste kategorien bygger på Kopernikus’ ideer om at alle planeter og jorden går i bane rundt solen. Kopernikus hadde brukt sirkelbaner, men hadde vridd hodet sitt i fortvilelse over at det ga dårligere resultat enn Ptolemaios’ gamle modell. Johannes Keplers (1571-1630) elliptiske baner viste seg å passe mye bedre med virkeligheten og er den modellen vi bygger på i dag. Kepler skrev dette ned i en bok i 1609 og sendte den til Galilei, som ikke klarte, eller ikke ville, forholde seg til den. Både Keplers kronglete skrivestil og Galileis skråsikkerhet bidro sikkert til det.

De glemte modellene

Den andre klassen modeller er nærmest glemt i dag. Helt fra antikken av hadde man skjønt at det var noe spesielt med det vi nå kaller de indre planetene, Merkur og Venus. De kan nemlig bare sees rett før soloppgang eller rett etter solnedgang og aldri mer enn henholdsvis 28 og 48 grader unna solen. Derfor hadde noen satt dem i bane rundt solen. Denne modellen tilsier også at Venus skal ha faser, slik Galilei hadde sett. Merkurs faser er litt vanskeligere å se, men ble sett av Giovanni Zupi i 1639. At han var italiener er litt interessant her, for det var nemlig ikke slik at det nærmest ble slutt på italiensk vitenskap etter Galileis dom, som noen tror. Modellen er oppkalt etter Martianus Capella fra 400-tallet e.Kr og er en geoheliosentrisk modell med en stillestående jord i sentrum, solen i bane rundt den og to planeter i bane rundt solen. De tre andre planetene, Mars, Jupiter og Saturn går rundt jorden.

Capella-modellen (public domain). Her går to av planetene i bane om solen, de andre i bane om jorden (Tellus).

Den geoheliosentriske modellen finnes i mange varianter. Danske Tycho Brahes (1546-1601) forslag med alle fem planeter rundt solen er den mest interessante av dem. Dette kalles det tychoniske systemet i Store Norske Leksikon. Den samme modellen hadde Nilakantha Somayaji i Kerala i sør-India foreslått allerede i 1501 uten at det var kjent i Europa. En av Brahes samtidige kalte den for «et system der Kopernikus’ hypoteser er tilpasset en ubevegelig jord» og det er akkurat det den er. Den gir nøyaktig samme planetbevegelser som hos Kopernikus.

Tycho Brahes modell (public domain). Her går alle planetene i bane rundt solen som på sin side går rundt jorden.

Disse geoheliosentriske modellene stemte også med Galileis observasjon av Jupiter og Venus. Galilei hadde ikke vist mer enn at den gamle geosentriske modellen ikke holdt mål lenger, men det var noe mange astronomer allerede visste godt.

Bevis

Det mangelfulle beviset gjorde at Galilei lette etter noe bedre i resten av sitt liv. Det er nemlig tre elementer som skal til for å få en riktig forståelse av jordens plass i verdensrommet:

  1. Avstanden til stjernene er veldig mye større enn man trodde
  2. Jorden roterer én gang pr døgn
  3. Jorden går én gang rundt solen pr år

Punkt én om avstandene har lett for å bli glemt, men det er vesentlig for å forstå den vitenskapelige motstanden mot Kopernikus’ system. Den eneste avstanden som var blitt bestemt med rimelig god nøyaktighet i antikken var den til månen. Hipparkhos (ca 190-120 f.Kr.) hadde funnet at månen er omtrent 60 jordradier unna jorden. Å måle i jordradier viser hvor selvsagt det var at jorden var rund selv i antikken, på tross av hva mange tror i dag, som diskutert annet sted på fagsjekk.no. Hipparkhos hadde også anslått solens avstand til å være omtrent 2500 ganger større enn jordradien, men den er i virkeligheten nesten 10 ganger lenger vekk enn dette.

Senere anslo Ptolemaios at avstanden til stjernene var 20 000 jordradier og det betyr at man mente at stjernenes sfære lå litt nærmere oss enn der vi i dag vet at solen er.  Uansett var dette et så stort univers at jorden bare ville vært en liten prikk, om man skulle tegne det i målestokk på et ark.

Har du noen gang tenkt på hvordan du kan finne ut om det er jorden som roterer og ikke stjernehimmelen?

Det siste er jo ingen umulighet i et så lite univers. Det er ikke enkelt å komme opp med en test for det er jo ikke så enkelt som bare å påvise om rotasjonen skaper sterk vind. Brahe var tidlig ute og resonnerte seg fram til at siden jorden roterer fortest ved ekvator og langsommere jo lenger nord man kommer, ville en kanon som skytes nordover bomme litt. Dette argumentet ble utviklet videre av Giovanni Riccioli. Det var i 1651, så Riccioli var enda en aktiv italiensk forsker i tiden rett etter Galilei.

Problemet var bare at ingen klarte å måle dette som vi i dag kaller Coriolis-effekten. Både Brahe og Riccioli konkluderte da med at det ikke var vitenskapelig grunnlag for å si at jorden roterte. I ettertid vet vi at effekten er så liten at det i praksis er mest værsystemer som blir påvirket. En stund etter kom Isaac Newton med enda en måte for å påvise jordrotasjon. I «Principia» fra 1687 regnet han ut at jorden ville bli litt flattrykt. Det ble ikke målt før den franske landmålingsekspedisjonen under ledelse av Maupertuis dro til Torneådalen nord i Sverige i 1736, altså hele 94 år etter Galileis død.

Hva da med det tredje punktet, jordens bane rundt solen?

Dette var nemlig det viktigste argumentet mot Kopernikus’ modell. Brahe tenkte at hvis jorden går i bane, så vil den være på to diametralt motsatte steder i forhold til stjernene ved vårjevndøgn og høstjevndøgn. I så fall ville stjernehimmelen se litt forskjellig ut. Dette kalles parallakse og var velkjent blant astronomer da det var samme tankegang som lå bak målingen av avstanden til månen i antikken. Men på tross av iherdig leting, var det ingen som hadde klart å finne noen slik effekt.

Brahe hadde antatt at stjernene var omtrent like store som solen. De store stjernene han observerte med øynene fra øya Hven i Øresund måtte bety at de bare lå rett utenfor planetene, eller noen titalls ganger lenger ut enn solen. Med så kort avstand var de jo nødt til å flytte på seg hvis jorden går i bane. Derfor burde det bli årstidsvariasjoner, men det var altså ikke mulig å se.

Dette er bakgrunnen for at Brahe foreslo den geoheliosentriske modellen omkring 1588. Hovedforskjellen fra Kopernikus er jo nettopp at det ikke skal bli årstidsvariasjon. Modellen ble bredt akseptert i samtiden, men er dessverre lite forstått av ettertiden. Brahe er blitt anklaget for å ha vært ideologisk motivert og for å ha laget en modell som stemmer bedre med Bibelens tilsynelatende tale om at jorden står i ro. Det var sikkert ikke noen ulempe, men de vitenskapelige argumentene var viktigere for Tycho Brahe.

For lite verdensrom

Hovedproblemet var nemlig det lille verdensrommet. Det var en dårlig forståelse av sammenhengen mellom størrelsen på en stjerne og størrelsen på det en ser med øynene eller i et teleskop. De trodde at de hang sammen på en enkel måte, og at jo større en lysflekk var, jo større var stjernen.

I virkeligheten er det slik at:

  • Måne og sol får riktig størrelse med det blotte øyet
  • Planeter blir for store sett med øynene, men får riktig størrelse med 1600-tallets teleskop og dagens kikkerter
  • Stjerners størrelse vil variere med lysstyrken, men vil med det blotte øyet se ut som om de er omtrent 1/30 av solens størrelse og noen hundredeler av solen med teleskop. I begge tilfeller fremstår de som altfor store

Dette ble ikke forstått før astronomen George Airy forklarte det i 1835. En nærliggende måte å redde Kopernikus på, var å tenke at stjernene er så langt borte at det ikke er mulig å se forflytning med sesongene. Det er jo slik vi vet det er i dag, hvis en ser i 1600-tallets teleskop. Ut fra datidens kunnskap måtte imidlertid stjernene være hundrevis av ganger større enn solen.

Det betyr at de faktisk måtte være større enn selv jordens bane rundt solen.

Overraskende kunne tilhengere av Kopernikus si at slike store stjerner jo ikke var noe problem siden Gud er så stor! Teologiske argumenter kunne altså favorisere den nye modellen. Kopernikus hadde også brukt dette argumentet, men både Brahe og Riccioli avviser å bringe teologiske argumenter inn i en naturvitenskapelig teori.

Det var altså den «nye» kopernikanske teorien som trengte dette overnaturlige tillegget, ikke den jordsentrerte teorien.

Først i 1838 klarte en astronom, Friedrich Wilhelm Bessel, å måle en slik forskyvning av stjernene fra årstid til årstid. Den stjernen han målte lå 11 lysår ute og det er 700 000 ganger lenger vekk enn solen, ikke noen hundre eller tusen ganger som man trodde på 1600-tallet.

Jordens bane rundt solen ble likevel bekreftet før dette pga. et fenomen som kalles aberrasjon. Det ligner opplevelsen av at regnet faller mer og mer på skrå jo fortere en løper i regnvær. Dette ble oppdaget av astronomen Bradley i 1725-27 og var den første påvisningen av at jorden beveger seg.

Galilei hadde ikke fulgt med

Da Galilei skrev «Dialog om de to viktigste verdenssystemene» i 1632 var han egentlig på et sidespor. Boken fikk ingen betydning for utviklingen av astronomien, siden han bare forholdt seg til to uaktuelle modeller, Kopernikus’ modell uten Keplers forbedring og den allerede forlatte Ptolemaios’ modell.

Galileis heliosentriske modell var den samme som hos Kopernikus, med planetene i sirkelbaner rundt solen, mens de hos Kepler allerede var fremstilit riktig, som ellipsebaner.

Galilei brød seg hverken om Kepler eller Brahe. I boken presterer Galilei til og med å skrive at vi ikke vet hvilke baner planetene følger, sirkler eller ellipser. Han hadde lite interesse for den avanserte astronomien til Kepler og startet alltid med grekerne. Det var ekstra synd for ham at han ikke hadde fått med seg Keplers arbeider, siden dennes 3. lov om sammenhengen mellom omløpstid og avstand fra solen peker mye klarere mot at solen er i sentrum enn Galileis feilslåtte tidevannsargument gjør.

Konklusjonen er altså at Galilei var langt fra å vise at Kopernikus’ modell stemmer. Han kunne heller ikke observere at solen var i sentrum.

Det skulle gå nærmere 30 år etter Galilei død i 1642 før en solsentrert modell ble mer troverdig enn Brahes. Newtons Principia i 1687 styrket Keplers modell ytterligere, men noe endelig bevis for jordens rotasjon og bane rundt solen kom ikke før på 1720/30-tallet.

Kilder:

Danielson, D., & Graney, C. M. (2014). The case against Copernicus. Scientific American, 310(1), 72-77. 

Graney, C. M. (2015). Setting aside all authority: Giovanni Battista Riccioli and the science against Copernicus in the age of Galileo. University of Notre Dame Press.

Store Norske Leksikon, Galileo Galilei.

Madsen, P., Killerud, I., Roaldset, H., Hansen, A., & Sæther, E. (2013). Perspektiver. Historie Vg2 og Vg3, side 182-184. Gyldendal forlag.

Mest populære innlegg

Julespørsmål: Er juletreet en førkristen tradisjon?

30 desember 2020

Julespørsmål: Valgte de kristne 25. desember fordi romerne allerede feiret Solen den dagen?

15 desember 2020

Uenighet er noe annet enn feil

16 september 2020

Har du støtt på en påstand du stiller spørsmål ved?

I en verden full av informasjon er det ikke alltid lett å skille fakta fra fiksjon. Fagsjekk søker derfor å utforske ulike typer påstander og perspektiver i lys av kilder og normalvitenskap.

Relaterte ressurser

Dybdeartikkel

Konspirasjonsteori uten kilder

Bjørn Are Davidsen

Dybdeartikkel

Refleks 7 for karikert om Copernicus og Galilei

Bjørn Are Davidsen

Dybdeartikkel

Sofie for mye i feil verden

Bjørn Are Davidsen