Esferas celestiais - Celestial spheres

Esferas celestiais geocêntricas; Cosmographia de Peter Apian (Antuérpia, 1539)

As esferas celestes , ou orbes celestes , foram as entidades fundamentais dos modelos cosmológicos desenvolvidos por Platão , Eudoxus , Aristóteles , Ptolomeu , Copérnico e outros. Nestes modelos celestes, os movimentos aparentes das estrelas fixas e planetas são contabilizados tratando-os como embutidos em esferas rotativas feitas de um quinto elemento etéreo e transparente ( quintessência ), como joias colocadas em orbes. Como se acreditava que as estrelas fixas não mudavam suas posições em relação umas às outras, argumentou-se que elas deveriam estar na superfície de uma única esfera estrelada.

No pensamento moderno, as órbitas dos planetas são vistas como os caminhos desses planetas através do espaço principalmente vazio. Pensadores antigos e medievais, entretanto, consideravam as orbes celestes como esferas espessas de matéria rarefeita aninhadas uma dentro da outra, cada uma em contato completo com a esfera acima e a esfera abaixo. Quando os estudiosos aplicaram os epiciclos de Ptolomeu , presumiram que cada esfera planetária era exatamente espessa o suficiente para acomodá-los. Ao combinar este modelo de esfera aninhada com observações astronômicas, os estudiosos calcularam o que se tornou valores geralmente aceitos na época para as distâncias ao Sol: cerca de 4 milhões de milhas (6,4 milhões de quilômetros), aos outros planetas e à borda do universo: cerca de 73 milhões de milhas (117 milhões de quilômetros). As distâncias do modelo da esfera aninhada ao Sol e aos planetas diferem significativamente das medidas modernas das distâncias, e agora se sabe que o tamanho do universo é inconcebivelmente grande e está em contínua expansão .

Albert Van Helden sugeriu que de cerca de 1250 até o século 17, virtualmente todos os europeus educados estavam familiarizados com o modelo ptolomaico de "esferas de aninhamento e as dimensões cósmicas derivadas dele". Mesmo após a adoção do modelo heliocêntrico de Copérnico do universo, novas versões do modelo da esfera celeste foram introduzidas, com as esferas planetárias seguindo esta sequência do Sol central: Mercúrio, Vênus, Terra-Lua, Marte, Júpiter e Saturno.

A crença dominante na teoria das esferas celestes não sobreviveu à Revolução Científica . No início dos anos 1600, Kepler continuou a discutir as esferas celestes, embora não considerasse que os planetas fossem carregados pelas esferas, mas sustentasse que se moviam em caminhos elípticos descritos pelas leis de movimento planetário de Kepler . No final dos anos 1600, as teorias gregas e medievais sobre o movimento de objetos terrestres e celestes foram substituídas pela lei da gravitação universal de Newton e pela mecânica newtoniana , que explicam como as leis de Kepler surgem da atração gravitacional entre os corpos.

História

Idéias iniciais de esferas e círculos

Na antiguidade grega, as idéias de esferas e anéis celestes apareceram pela primeira vez na cosmologia de Anaximandro no início do século 6 aC. Em sua cosmologia, o Sol e a Lua são aberturas circulares abertas em anéis tubulares de fogo encerrados em tubos de ar condensado; esses anéis constituem os aros de rodas giratórias semelhantes a carruagens girando na Terra em seu centro. As estrelas fixas também são aberturas abertas em tais aros de roda, mas há tantas dessas rodas para as estrelas que seus aros contíguos juntos formam uma concha esférica contínua que envolve a Terra. Todos esses aros de roda foram originalmente formados a partir de uma esfera de fogo original envolvendo totalmente a Terra, que se desintegrou em muitos anéis individuais. Conseqüentemente, na cosmogonia de Anaximandro, no início era a esfera, da qual os anéis celestiais foram formados, de alguns dos quais a esfera estelar foi, por sua vez, composta. Visto da Terra, o anel do Sol era o mais alto, o da Lua era o mais baixo e a esfera das estrelas era a mais baixa.

Seguindo Anaximandro, seu pupilo Anaxímenes (c. 585-528 / 4) afirmou que as estrelas, Sol, Lua e planetas são todos feitos de fogo. Mas enquanto as estrelas estão presas em uma esfera de cristal giratória como pregos ou pregos, o Sol, a Lua e os planetas, e também a Terra, todos simplesmente flutuam no ar como folhas por causa de sua largura. E enquanto as estrelas fixas são carregadas em um círculo completo pela esfera estelar, o Sol, a Lua e os planetas não giram sob a Terra entre se pôr e subir novamente como as estrelas fazem, mas ao se pôr eles vão lateralmente ao redor da Terra como um boné girando a meio caminho ao redor da cabeça até que eles se levantem novamente. E, ao contrário de Anaximandro, ele relegou as estrelas fixas à região mais distante da Terra. A característica mais duradoura do cosmos de Anaxímenes era sua concepção das estrelas sendo fixadas em uma esfera de cristal como em uma moldura rígida, que se tornou um princípio fundamental da cosmologia até Copérnico e Kepler.

Depois de Anaxímenes, Pitágoras , Xenófanes e Parmênides, todos sustentaram que o universo era esférico. E muito mais tarde, no século IV aC, o Timeu de Platão propôs que o corpo do cosmos fosse feito na forma mais perfeita e uniforme, a de uma esfera contendo as estrelas fixas. Mas postulou que os planetas eram corpos esféricos dispostos em faixas ou anéis giratórios, em vez de aros de roda, como na cosmologia de Anaximandro.

Emergência das esferas planetárias

Em vez de bandas, o aluno de Platão Eudoxus desenvolveu um modelo planetário usando esferas concêntricas para todos os planetas, com três esferas cada para seus modelos da Lua e do Sol e quatro cada para os modelos dos outros cinco planetas, formando assim 26 esferas ao todo . Calipo modificou este sistema, usando cinco esferas para seus modelos do Sol, Lua, Mercúrio, Vênus e Marte e mantendo quatro esferas para os modelos de Júpiter e Saturno, totalizando 33 esferas. Cada planeta está ligado ao mais íntimo de seu próprio conjunto particular de esferas. Embora os modelos de Eudoxus e Calipo descrevam qualitativamente as principais características do movimento dos planetas, eles falham em explicar exatamente esses movimentos e, portanto, não podem fornecer previsões quantitativas. Embora os historiadores da ciência grega tradicionalmente considerem esses modelos como meras representações geométricas, estudos recentes propuseram que eles também pretendiam ser fisicamente reais ou não julgaram, observando as evidências limitadas para resolver a questão.

Em sua Metafísica , Aristóteles desenvolveu uma cosmologia física de esferas, baseada nos modelos matemáticos de Eudoxus. No modelo celestial totalmente desenvolvido de Aristóteles, a Terra esférica está no centro do universo e os planetas são movidos por 47 ou 55 esferas interconectadas que formam um sistema planetário unificado, enquanto nos modelos de Eudoxus e Calipo o conjunto individual de esferas de cada planeta não estavam conectados aos do próximo planeta. Aristóteles diz que o número exato de esferas e, portanto, o número de motores, deve ser determinado pela investigação astronômica, mas ele acrescentou esferas adicionais às propostas por Eudoxo e Calipo, para neutralizar o movimento das esferas externas. Aristóteles considera que essas esferas são feitas de um quinto elemento imutável, o éter . Cada uma dessas esferas concêntricas é movida por seu próprio deus - um motor divino imutável e imóvel , e que move sua esfera simplesmente pelo fato de ser amado por ela.

Modelo ptolomaico das esferas de Vênus, Marte, Júpiter e Saturno com epiciclo , excêntrico deferente e ponto equante . Georg von Peuerbach , Theoricae novae planetarum , 1474.

Em seu Almagesto , o astrônomo Ptolomeu (fl. Ca. 150 DC) desenvolveu modelos preditivos geométricos dos movimentos das estrelas e planetas e os estendeu a um modelo físico unificado do cosmos em suas hipóteses planetárias . Usando excêntricos e epiciclos , seu modelo geométrico alcançou maiores detalhes matemáticos e precisão preditiva do que havia sido exibido por modelos esféricos concêntricos anteriores do cosmos. No modelo físico de Ptolomeu, cada planeta está contido em duas ou mais esferas, mas no Livro 2 de suas Hipóteses Planetárias Ptolomeu descreveu fatias circulares grossas em vez de esferas como em seu Livro 1. Uma esfera / fatia é o deferente , com um centro deslocado um pouco da Terra; a outra esfera / fatia é um epiciclo embutido no deferente, com o planeta embutido na esfera / fatia epicicloidal. O modelo de esferas aninhadas de Ptolomeu forneceu as dimensões gerais do cosmos, a maior distância de Saturno sendo 19.865 vezes o raio da Terra e a distância das estrelas fixas sendo de pelo menos 20.000 raios da Terra.

As esferas planetárias foram organizadas para fora da Terra esférica estacionária no centro do universo nesta ordem: as esferas da Lua , Mercúrio , Vênus , Sol , Marte , Júpiter e Saturno . Em modelos mais detalhados, as sete esferas planetárias continham outras esferas secundárias dentro delas. As esferas planetárias foram seguidas pela esfera estelar contendo as estrelas fixas; outros estudiosos acrescentaram uma nona esfera para explicar a precessão dos equinócios , uma décima para explicar a suposta trepidação dos equinócios e até uma décima primeira para explicar a obliquidade mutante da eclíptica . Na Antiguidade, a ordem dos planetas inferiores não era universalmente aceita. Platão e seus seguidores ordenaram Lua, Sol, Mercúrio, Vênus, e então seguiram o modelo padrão para as esferas superiores. Outros discordaram sobre o lugar relativo das esferas de Mercúrio e Vênus: Ptolomeu colocou ambos sob o Sol com Vênus acima de Mercúrio, mas notou que outros colocaram ambos acima do Sol; alguns pensadores medievais, como al-Bitruji , colocaram a esfera de Vênus acima do Sol e a de Mercúrio abaixo dele.

Meia idade

Discussões astronômicas

A Terra dentro de sete esferas celestes, de Bede , De natura rerum , final do século 11

Uma série de astrônomos, começando com o astrônomo muçulmano al-Farghānī , usou o modelo ptolomaico de esferas aninhadas para calcular distâncias até as estrelas e esferas planetárias. A distância de Al-Farghānī às estrelas era de 20.110 raios terrestres que, supondo que o raio da Terra fosse de 3.250 milhas (5.230 quilômetros), chegaria a 65.357.500 milhas (105.182.700 quilômetros). Uma introdução ao Almagesto de Ptolomeu , o Tashil al-Majisti , que se acredita ter sido escrito por Thābit ibn Qurra , apresentou pequenas variações das distâncias de Ptolomeu às esferas celestes. Em seu Zij , Al-Battānī apresentou cálculos independentes das distâncias aos planetas no modelo de esferas de aninhamento, que ele pensava ser devido a estudiosos que escreveram depois de Ptolomeu. Seus cálculos resultaram em uma distância de 19.000 raios da Terra até as estrelas.

Por volta da virada do milênio, o astrônomo e polímata árabe Ibn al-Haytham (Alhacen) apresentou um desenvolvimento dos modelos geocêntricos de Ptolomeu em termos de esferas aninhadas. Apesar da semelhança deste conceito com o das Hipóteses Planetárias de Ptolomeu , a apresentação de al-Haytham difere em detalhes suficientes para que tenha sido argumentado que reflete um desenvolvimento independente do conceito. Nos capítulos 15-16 de seu Livro de Óptica , Ibn al-Haytham também disse que as esferas celestes não consistem de matéria sólida .

Perto do final do século XII, o astrônomo muçulmano espanhol al-Bitrūjī (Alpetragius) procurou explicar os movimentos complexos dos planetas sem os epiciclos e excêntricos de Ptolomeu, usando uma estrutura aristotélica de esferas puramente concêntricas que se moviam com velocidades diferentes de leste a oeste . Este modelo era muito menos preciso como modelo astronômico preditivo, mas foi discutido por astrônomos e filósofos europeus posteriores.

No século XIII, o astrônomo al-'Urḍi propôs uma mudança radical no sistema de esferas de aninhamento de Ptolomeu. Em seu Kitāb al-Hayáh , ele recalculou a distância dos planetas usando parâmetros que ele redeterminou. Tomando a distância do Sol como 1.266 raios da Terra, ele foi forçado a colocar a esfera de Vênus acima da esfera do Sol; como um refinamento posterior, ele acrescentou os diâmetros do planeta à espessura de suas esferas. Como consequência, sua versão do modelo de esferas de aninhamento tinha a esfera das estrelas a uma distância de 140.177 raios da Terra.

Quase ao mesmo tempo, estudiosos das universidades europeias começaram a abordar as implicações da redescoberta da filosofia de Aristóteles e da astronomia de Ptolomeu. Estudiosos astronômicos e escritores populares consideraram as implicações do modelo de esfera aninhada para as dimensões do universo. O texto astronômico introdutório de Campanus de Novara , o Theorica planetarum , usou o modelo de esferas de aninhamento para calcular as distâncias dos vários planetas da Terra, que ele deu como 22.612 raios da Terra ou 73.387.747 100660 milhas. Em seu Opus Majus , Roger Bacon citou a distância de Al-Farghānī às estrelas de 20.110 raios da Terra, ou 65.357.700 milhas, a partir da qual ele calculou a circunferência do universo em 410.818.517 37 milhas. Evidência clara de que se pensava que esse modelo representava a realidade física são os relatos encontrados no Opus Majus de Bacon da época em que era necessário caminhar até a Lua e no popular inglês médio inglês do sul lendário , de que levaria 8.000 anos para alcançar o céu estrelado mais alto . A compreensão geral das dimensões do universo derivada do modelo da esfera aninhada alcançou um público mais amplo por meio das apresentações em hebraico de Moses Maimonides , em francês de Gossuin de Metz e em italiano de Dante Alighieri .

Discussões filosóficas e teológicas

Os filósofos estavam menos preocupados com tais cálculos matemáticos do que com a natureza das esferas celestes, sua relação com relatos revelados da natureza criada e as causas de seu movimento.

Adi Setia descreve o debate entre estudiosos islâmicos no século XII, com base no comentário de Fakhr al-Din al-Razi sobre se as esferas celestes são reais, corpos físicos concretos ou "apenas os círculos abstratos nos céus traçados ... pelos várias estrelas e planetas. " Setia aponta que a maioria dos eruditos, e os astrônomos, disseram que eram esferas sólidas "nas quais as estrelas giram ... e essa visão está mais próxima do sentido aparente dos versos do Alcorão a respeito das órbitas celestes". No entanto, al-Razi menciona que alguns, como o estudioso islâmico Dahhak, os consideravam abstratos. O próprio Al-Razi estava indeciso, ele disse: "Na verdade, não há maneira de determinar as características dos céus, exceto por autoridade [da revelação divina ou tradições proféticas]." Setia conclui: "Assim, parece que para al-Razi (e para outros antes e depois dele), os modelos astronômicos, qualquer que seja sua utilidade ou falta dela para ordenar os céus, não são fundados em provas racionais sólidas e, portanto, nenhum compromisso intelectual pode ser feita a eles no que diz respeito à descrição e explicação das realidades celestiais. "

Filósofos cristãos e muçulmanos modificaram o sistema de Ptolomeu para incluir uma região externa imóvel, o céu empíreo , que veio a ser identificado como a morada de Deus e de todos os eleitos. Os cristãos medievais identificaram a esfera das estrelas com o firmamento bíblico e às vezes postularam uma camada invisível de água acima do firmamento, de acordo com o Gênesis . Uma esfera externa, habitada por anjos , apareceu em alguns relatos.

Edward Grant , um historiador da ciência, forneceu evidências de que os filósofos escolásticos medievais geralmente consideravam as esferas celestes como sólidas no sentido de tridimensional ou contínua, mas a maioria não as considerava sólidas no sentido de duras. O consenso era que as esferas celestes eram feitas de algum tipo de fluido contínuo.

Mais tarde no século, o mutakallim Adud al-Din al-Iji (1281–1355) rejeitou o princípio do movimento uniforme e circular, seguindo a doutrina Ash'ari do atomismo , que sustentava que todos os efeitos físicos eram causados ​​diretamente pela vontade de Deus, em vez do que por causas naturais. Ele afirmou que as esferas celestes eram "coisas imaginárias" e "mais tênues do que uma teia de aranha". Suas opiniões foram contestadas por al-Jurjani (1339-1413), que sustentou que mesmo que as esferas celestes "não tenham uma realidade externa, são coisas que são corretamente imaginadas e correspondem ao que [existe] na realidade".

Astrônomos e filósofos medievais desenvolveram diversas teorias sobre as causas dos movimentos das esferas celestes. Eles tentaram explicar os movimentos das esferas em termos dos materiais de que se pensava serem feitos, motores externos, como inteligências celestes, e motores internos, como almas motrizes ou forças impressas. A maioria desses modelos era qualitativa, embora alguns incorporassem análises quantitativas que relacionavam velocidade, força motriz e resistência. No final da Idade Média, a opinião comum na Europa era que os corpos celestes eram movidos por inteligências externas, identificadas com os anjos da revelação . A esfera móvel mais externa , que se movia com o movimento diário afetando todas as esferas subordinadas, era movida por um motor imóvel , o Motor Principal , que era identificado com Deus. Cada uma das esferas inferiores era movida por um motor espiritual subordinado (uma substituição dos múltiplos motores divinos de Aristóteles), chamado de inteligência.

Renascimento

Modelo heliocêntrico copernicano de 1576 de Thomas Digges das orbes celestes

No início do século XVI, Nicolaus Copernicus reformou drasticamente o modelo da astronomia, deslocando a Terra de seu lugar central em favor do Sol, mas chamou sua grande obra de De revolutionibus orbium coelestium ( Sobre as revoluções das esferas celestes ). Embora Copérnico não trate a natureza física das esferas em detalhes, suas poucas alusões deixam claro que, como muitos de seus predecessores, ele aceitava esferas celestes não sólidas. Copérnico rejeitou a nona e a décima esferas, colocou o orbe da Lua ao redor da Terra e moveu o Sol de seu orbe para o centro do universo . As orbes planetárias circundaram o centro do universo na seguinte ordem: Mercúrio, Vênus, a grande orbe contendo a Terra e a orbe da Lua, então as orbes de Marte, Júpiter e Saturno. Finalmente, ele reteve a oitava esfera das estrelas , que considerou estacionária.

O criador de almanaques inglês, Thomas Digges , delineou as esferas do novo sistema cosmológico em seu Perfit Description of the Caelestiall Orbes… (1576). Aqui ele organizou os "orbes" na nova ordem copernicana, expandindo uma esfera para transportar "o globo da mortalidade", a Terra, os quatro elementos clássicos e a Lua, e expandindo a esfera das estrelas infinitamente para abranger todas as estrelas e também para servir como "a corte do Grande Deus, o habitáculo dos eleitos e dos angeles celestiais".

Diagrama de Johannes Kepler das esferas celestes e dos espaços entre elas, seguindo a opinião de Copérnico ( Mysterium Cosmographicum , 2ª ed., 1621)

No século XVI, vários filósofos, teólogos e astrônomos - entre eles Francesco Patrizi , Andrea Cisalpino, Peter Ramus , Robert Bellarmine , Giordano Bruno , Jerónimo Muñoz, Michael Neander , Jean Pena e Christoph Rothmann - abandonaram o conceito de celestial esferas. Rothmann argumentou a partir de observações do cometa de 1585 que a falta de paralaxe observada indicava que o cometa estava além de Saturno, enquanto a ausência de refração observada indicava que a região celestial era do mesmo material que o ar, portanto, não havia esferas planetárias.

As investigações de Tycho Brahe de uma série de cometas de 1577 a 1585, auxiliadas pela discussão de Rothmann sobre o cometa de 1585 e as distâncias tabuladas do cometa de 1577 por Michael Maestlin , que passou pelos orbes planetários, levaram Tycho a concluir que " a estrutura dos céus era muito fluida e simples. " Tycho opôs sua visão à de "muitos filósofos modernos" que dividiram os céus em "várias orbes feitas de matéria dura e impermeável". Edward Grant encontrou relativamente poucos crentes em esferas celestiais rígidas antes de Copérnico e concluiu que a ideia se tornou comum em algum momento entre a publicação do De revolutionibus de Copérnico em 1542 e a publicação de Tycho Brahe de sua pesquisa cometária em 1588.

Em seu primeiro Mysterium Cosmographicum , Johannes Kepler considerou as distâncias dos planetas e as consequentes lacunas exigidas entre as esferas planetárias implícitas no sistema copernicano, que havia sido anotado por seu antigo professor, Michael Maestlin. A cosmologia platônica de Kepler preencheu as grandes lacunas com os cinco poliedros platônicos , que representavam a distância astronômica medida das esferas. Na física celeste madura de Kepler, as esferas eram consideradas regiões espaciais puramente geométricas contendo cada órbita planetária, em vez de as órbitas físicas rotativas da física celeste aristotélica anterior. A excentricidade da órbita de cada planeta definia assim os raios dos limites interno e externo de sua esfera celeste e, portanto, sua espessura. Na mecânica celeste de Kepler , a causa do movimento planetário passou a ser o Sol giratório, ele próprio girado por sua própria alma motriz. No entanto, uma esfera estelar imóvel era um remanescente duradouro das esferas celestes físicas na cosmologia de Kepler.

Expressões literárias e visuais

"Porque o universo medieval é finito, ele tem uma forma, a forma esférica perfeita, contendo em si uma variedade ordenada ...
" As esferas ... nos apresentam um objeto no qual a mente pode repousar, avassalador em sua grandeza mas satisfatório em sua harmonia. "

CS Lewis , The Discarded Image , p. 99

Dante e Beatrice contemplam o céu mais elevado; das ilustrações de Gustave Doré à Divina Comédia , Paradiso Canto 28, linhas 16-39

Em Cicero 's sonho de Scipio , o mais velho Scipio Africanus descreve uma ascensão através das esferas celestes, em comparação com o que a Terra e a decair Império Romano na insignificância. Um comentário sobre o Sonho de Cipião , do escritor romano Macróbio , que incluiu uma discussão sobre as várias escolas de pensamento sobre a ordem das esferas, contribuiu muito para espalhar a idéia das esferas celestes durante a Idade Média .

Nicole Oresme, Le livre du Ciel et du Monde, Paris, BnF, Manuscrits, pe. 565, f. 69, (1377)

Algumas figuras da Idade Média tardia notaram que a ordem física das esferas celestes era inversa à sua ordem no plano espiritual, onde Deus estava no centro e a Terra na periferia. Perto do início do século XIV, Dante , no Paraíso de sua Divina Comédia , descreveu Deus como uma luz no centro do cosmos. Aqui, o poeta ascende além da existência física para o Céu Empíreo , onde fica cara a cara com o próprio Deus e recebe a compreensão da natureza divina e humana. Mais tarde, no século, o iluminador de Nicole Oresme 's Le livre du ciel et do Mundo , uma tradução de e comentários sobre aristotélica De caelo produzido por patrono de Oresme, rei Charles V , utilizado o mesmo motivo. Ele desenhou as esferas na ordem convencional, com a Lua mais próxima da Terra e as estrelas mais altas, mas as esferas eram côncavas para cima, centradas em Deus, ao invés de côncavas para baixo, centradas na Terra. Abaixo desta figura, Oresme cita os Salmos que "Os céus proclamam a Glória de Deus e o firmamento anuncia a obra das suas mãos".

O épico português do final do século XVI, Os Lusíadas, retrata vividamente as esferas celestes como uma "grande máquina do universo" construída por Deus. O explorador Vasco da Gama vê as esferas celestes na forma de um modelo mecânico. Ao contrário da representação de Cícero, a viagem de Vasco da Gama pelas esferas começa com o Empíreo, depois desce para o interior em direção à Terra, culminando em um levantamento dos domínios e divisões dos reinos terrestres, ampliando assim a importância dos atos humanos no plano divino.

Veja também

Notas

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  • Van Helden, Albert (1985). Medindo o Universo: Dimensões Cósmicas de Aristarco a Halley . Chicago e Londres: University of Chicago Press. ISBN 978-0-226-84882-2.

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