Od 31 lipca do 29 września bieżącego roku Mars porusza się wśród gwiazd “do tyłu”, czyli ze wschodu na zachód. W różnych czasach różnie próbowano tłumaczyć powód, dla którego planety kreślą wśród gwiazd pętle.

Przede wszystkim musimy oddzielić ruch dobowy całego nieba od ruchu planet wśród gwiazd. Każdego dnia Słońce, Księżyc, planety i gwiazdy ukazują się ponad wschodnim (lub północno-wschodnim czy też południowo-wschodnim) widnokręgiem i po kilku lub kilkunastu godzinach chowają się po zachodniej stronie nieba. To właśnie ruch dzienny, odbywający się z zachodu na wschód. Nieco inaczej zachowują się jedynie gwiazdy znajdujące się w pobliżu biegunów niebieskich (na przykład Gwiazdy Polarnej): Kreślą one wokół nich okręgi, poruszając się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara (wokół bieguna północnego) lub zgodnie z nim (wokół południowego widocznego z południowej półkuli naszej planety).

Popatrzmy jednak na ten sam, wybrany fragment nieba w kolejne dni. Wschodzi on o nieco innej porze (codziennie o około 4 minuty wcześniej niż dnia poprzedniego), ale wzajemne konfiguracje gwiazd pozostają niezmienne. Właśnie dzięki temu możemy mówić o gwiazdozbiorach.

Wśród tak zwanych gwiazd stałych dostrzec jednak czasem możemy obiekt, który porusza się. Każdego dnia widzimy go w nieco innym miejscu. To właśnie planety (także planetoidy i komety). I o takim właśnie ruchu wśród gwiazd chodzi nam w tym artykule.

Obserwując planetę regularnie stwierdzamy że na ogół porusza się ona wśród gwiazd z zachodu na wschód. Im dalej od Słońca się ona znajduje, tym ten ruch jest wolniejszy (na przykład Saturn przemieszcza się wolniej niż Jowisz). Zdarza się jednak, że któraś z planet zmienia kierunek ruchu na przeciwny, przez kilka tygodni porusza się ze wschodu na zachód, zawraca ponownie i w ten sposób kreśli na niebie pętle. Ten ruch w przeciwnym kierunku nazywamy ruchem wstecznym. W przypadku Planety górne na ziemskim niebie“>planet zewnętrznych zdarza się on zawsze w okolicach opozycji, kiedy planeta jest dobrze widoczna przez całą noc. Planety dolne na ziemskim niebie“>Planety wewnętrzne zaczynają kreślić pętle jakiś czas po maksymalnej wschodniej elongacji, a kończą przed maksymalną elongacja zachodnią. Obecnie trwający ruch wsteczny Marsa obrazuje poniższa mapka.

Pętla Marsa

Pętla zakreślana przez Marsa wśród gwiazd gwiazdozbioru Wodnika latem 2003 roku. Rysunek wykonano programem SkyMap Pro 8. Zaznaczone położenie planety odpowiada dniowi wielkiej opozycji (28 sierpnia).

Ludzie już od czasów starożytnych zastanawiali się co jest przyczyną takiego zachowania się planet, próbowali tworzyć modele umożliwiające przewidzenie położenia ciał niebieskich w przyszłości. Należy pamiętać, że były to czasy, gdy wiele światłych osób wierzyło we wpływ tych ciał na naszą planetę. Nie należy więc się dziwić, że uważnie śledzono to, co działo się na nieboskłonie.

Rysunek przedstawia model geocentryczny, w którym za ruch wsteczny planety odpowiedzialne są epicykle: koła obracające się i poruszajce się po deferensach. Ziemia znajduje się w centrum Układu Słonecznego.

Pierwszy model został stworzony przez Ptolemeusza (A.D. 87-150) na podstawie prac Arystotelesa. Był to model geocentryczny. W środku Wszechświata znajdowała się Ziemia otoczona koncentrycznymi sferami. Zakładano, że ruch Słońca, Księżyca i planet może być jedynie ruchem jednostajnym po idealnym okręgu (deferensie). W ten sposób nie można jednak było wyjaśnić kreślenia przez planety pętli. Na deferensach montowano więc mniejsze okręgi – epicykle, a do nich przytwierdzano planety. Złożenie ruchów obrotowych obu kół miało być odpowiedzialne za obserwowany skomplikowany ruch planet, a w szczególności za ich wsteczny ruch wśród gwiazd. Działanie modelu geocentrycznego przedstawiono na powyższej animacji.

W swojej ostatecznej formie model był bardzo skomplikowany, gdyż wymagał wielu poziomów epicykli. Mimo to wciąż pojawiały się rozbieżności między przewidywanymi i obserwowanymi położeniami planet.

W systemie heliocentrycznym przyczyną ruchu wstecznego planety jest obserwowanie jej ruchu z poruszającej się wokół Słońca Ziemi. Planeta porusza się wstecz, gdy Ziemia “wyprzedza” ją.

Zmiana nastąpiła dopiero po zastąpieniu przez Kopernika omówionego modelu systemem heliocentrycznym. W środku świata znalazło się Słońce. Planety (wraz z Ziemią) krążyły wokół niego, a Księżyc orbitował wokół naszej planety. Model Kopernika nadal opierał się na ruchu po okręgu, jednak bez użycia epicykli był w stanie przewidywać położenia planet znacznie dokładniej niż model geocentryczny. W modelu heliocentrycznym (przedstawionym na powyższej animacji) ruch wsteczny planet bierze się z faktu, że Ziemia, znajdująca się bliżej Słońca, poruszają się szybciej i wyprzedzają dalej znajdujące się obiekty. Odnosimy wtedy wrażenie, że poruszają się one do tyłu.

Połączenie pomysłu Kopernika ze sformułowanymi później prawami Keplera i zasadami dynamiki Newtona doprowadziło do modelu, w którym dawało się już precyzyjnie tłumaczyć ruch planet, w szczególności ruch wsteczny oraz przewidywać ich położenia wśród gwiazd z ogromna dokładnością.

Autor

Michał Matraszek