גלגל (אסטרונומיה של ימי הביניים)

גלגלי הרקיע או הגלגלים הקוסמיים (ביוונית עתיקה: Οὐράνιαι Σφαῖραι; בלטינית: Orbes caelestes) הוא מושג יסוד באסטרונומיה הקלאסית ובימי הביניים, המתאר את המבנה הפיזיקלי של היקום כסדרה של ספירות (גלגלים) קונצנטריות העשויות מחומר שקוף ובלתי משתנה, שבהן משובצים גרמי השמיים.Pedersen, Olaf (1993). "Early Physics and Astronomy". Cambridge: Cambridge University Press, p. 384. מודל זה שילב תצפיות אסטרונומיות עם עקרונות פיזיקליים, פילוסופיים ותאולוגיים, והיה דומיננטי במחשבה המערבית והאסלאמית במשך קרוב לאלפיים שנה, עד למהפכה הקופרניקאית.Evans, James (1998). "The History and Practice of Ancient Astronomy". New York: Oxford University Press, p. 315.

 רקע והתפתחות מוקדמת 
שורשי המודל נעוצים בתצפיות המוקדמות של העת העתיקה. כבר בבבל ובמצרים העתיקה הבחינו האסטרונומים בתנועה המחזורית של הכוכבים והפלנטות.Pedersen, Olaf (1993). "Early Physics and Astronomy". Cambridge: Cambridge University Press, p. 4. בטקסט הבבלי "MUL.APIN" (אנגלית) מן המאה השביעית לפנה"ס, השמיים חולקו לשלושה "נתיבים" (של האל אנו, אנליל ואאה), אך המושג של גלגלים מוצקים טרם גובש סופית.Evans, James (1998). "The History and Practice of Ancient Astronomy". New York: Oxford University Press, p. 8.

הפילוסוף היווני אנכסימנדרוס (המאה ה-6 לפנה"ס) הציע דגם שבו גרמי השמיים הם גלגלים חלולים המלאים באש, ודרכם אנו רואים את האור כדרך נקבים.Pedersen, Olaf (1993). "Early Physics and Astronomy". Cambridge: Cambridge University Press, p. 15. מאוחר יותר, הפיתגוראים פיתחו את הרעיון של יקום ספרי ודיברו על "מוזיקת הגלגלים" – הרמוניה הנוצרת מתנועת הספירות השונות.Pedersen, Olaf (1993). "Early Physics and Astronomy". Cambridge: Cambridge University Press, p. 60.

 המודל הגאומטרי של אודוקסוס 
הניסיון המדעי הראשון להסביר את התנועות המורכבות של הפלנטות (כגון תנועה נסיגתית) באמצעות גלגלים נעשה על ידי אודוקסוס מקנידוס (המאה ה-4 לפנה"ס).Evans, James (1998). "The History and Practice of Ancient Astronomy". New York: Oxford University Press, p. 305. אודוקסוס הציע מערכת של 27 גלגלים הומוצנטריים (בעלי מרכז משותף בכדור הארץ). כל פלנטה הופעלה על ידי מספר גלגלים המשולבים זה בזה, כאשר כל גלגל מסתובב סביב ציר שונה המחובר לגלגל שמעליו.Pedersen, Olaf (1993). "Early Physics and Astronomy". Cambridge: Cambridge University Press, p. 74. עבור הפלנטות, אודוקסוס פיתח עקומה גאומטרית בשם "היפופדה" (Hippopede), שנוצרה משילוב סיבובם של שני גלגלים פנימיים.Pedersen, Olaf (1993). "Early Physics and Astronomy". Cambridge: Cambridge University Press, p. 77.

 המערכת הפיזיקלית של אריסטו 
אריסטו העניק למודל הגאומטרי את המסגרת הפיזיקלית שלו. הוא קבע כי העולם שמתחת לירח עשוי מארבעת היסודות (אדמה, מים, אוויר ואש), בעוד גרמי השמיים עשויים מיסוד חמישי, האתר (Ether).Pedersen, Olaf (1993). "Early Physics and Astronomy". Cambridge: Cambridge University Press, p. 143. בניגוד ליסודות הארציים שתנועתם הטבעית היא בקו ישר (מעלה או מטה), התנועה הטבעית של האתר היא מעגלית, נצחית ואחידה.Pedersen, Olaf (1993). "Early Physics and Astronomy". Cambridge: Cambridge University Press, p. 145.

כדי להפוך את המודל של אודוקסוס למכניזם פיזיקלי רציף, אריסטו הוסיף "גלגלים מהפכים" (unrolling spheres) שתפקידם היה לבטל את התנועה של הפלנטה שמעל כדי שלא תפריע לתנועת הפלנטה שמתחת, מה שהביא את מספר הגלגלים הכולל ל-55.Evans, James (1998). "The History and Practice of Ancient Astronomy". New York: Oxford University Press, p. 311.

 הסינתזה של תלמי 
המודל של גלגלי הרקיע הגיע לשיאו בעבודתו של קלאודיוס תלמי במאה ה-2 לספירה. בספרו "אלמגסט" הציג תלמי מודל מתמטי מדויק המבוסס על אפיציקלים (גלגלי משנה) ודפרנטים (גלגלים נושאים).Pedersen, Olaf (1993). "Early Physics and Astronomy". Cambridge: Cambridge University Press, p. 86.

בחיבורו המאוחר יותר, "הנחות הפלנטות" (Planetary Hypotheses), תלמי תרגם את המעגלים הגאומטריים למציאות תלת-ממדית של קליפות כדוריות.Evans, James (1998). "The History and Practice of Ancient Astronomy". New York: Oxford University Press, p. 384. תלמי הניח כי ביקום אין מקום ריק, ולכן כל מערכת גלגלים של פלנטה משובצת בדיוק בין המערכת שמעליה לזו שמתחתיה.Pedersen, Olaf (1993). "Early Physics and Astronomy". Cambridge: Cambridge University Press, p. 98. סדר הגלגלים שקבע תלמי (מהקרוב לרחוק: ירח, כוכב חמה, נוגה, השמש, מאדים, צדק, שבתאי, וכוכבי השבת) הפך לסטנדרט הקוסמולוגי.Evans, James (1998). "The History and Practice of Ancient Astronomy". New York: Oxford University Press, p. 349.

 מדידת מרחקי הגלגלים 
על בסיס ההנחה שאין ריק, תלמי חישב את גודל היקום. הוא קבע כי המרחק המרבי של הירח (64 רדיוסי כדור הארץ) הוא המרחק המינימלי של כוכב חמה, וכן הלאה.Pedersen, Olaf (1993). "Early Physics and Astronomy". Cambridge: Cambridge University Press, p. 99. לפי חישוביו, גלגל כוכבי השבת נמצא במרחק של כ-20,000 רדיוסי כדור הארץ.Evans, James (1998). "The History and Practice of Ancient Astronomy". New York: Oxford University Press, p. 389.

 האסטרונומיה האסלאמית בימי הביניים 
עם עליית האסלאם, תורגמו כתבי תלמי לערבית בבגדאד, במוסדות כמו "בית החוכמה" תחת הח'ליף אל-מאמון.Evans, James (1998). "The History and Practice of Ancient Astronomy". New York: Oxford University Press, p. 392. מדענים מוסלמים כמו אל-פרע'אני ות'אבית אבן קורה אימצו את מודל הגלגלים הקונצנטריים ושיכללו את הערכים המספריים שלו.Turner, Howard R. (1997). "Science in Medieval Islam". Austin: University of Texas Press, p. 182.

אחד הפיתוחים החשובים היה המושג "הייאה" (Hay'a) – תיאור פיזיקלי של מבנה היקום כגופים מוצקים ולא רק כקווים גאומטריים.Pedersen, Olaf (1993). "Early Physics and Astronomy". Cambridge: Cambridge University Press, p. 174. מדענים כמו אבן אל-היית'ם מתחו ביקורת על תלמי משום שחלק מהאלמנטים הגאומטריים שלו (כמו נקודת ה"אקוואנט") סתרו את עקרון התנועה המעגלית האחידה של אריסטו.Evans, James (1998). "The History and Practice of Ancient Astronomy". New York: Oxford University Press, p. 396.

 תאוריית ה"טרפידציה" 
ת'אבית אבן קורה הציע את תאוריית ה"טרפידציה" (Trepidation) – תנועה תנודתית של גלגל כוכבי השבת, שנועדה להסביר שינויים בקצב נקיפת השוויון ובנטיית המזלות.Evans, James (1998). "The History and Practice of Ancient Astronomy". New York: Oxford University Press, p. 275. לצורך כך נוסף ליקום גלגל תשיעי, ה"מניע הראשוני" (Primum Mobile).Pedersen, Olaf (1993). "Early Physics and Astronomy". Cambridge: Cambridge University Press, p. 176.

 קבלה באירופה הנוצרית ותאולוגיה 
במאה ה-12, תורגמו כתבי האסטרונומיה מערבית ללטינית (למשל על ידי ג'רארד מקרמונה), והמודל הפך לחלק בלתי נפרד מתוכנית הלימודים באוניברסיטאות בימי הביניים ("קוואדריוויום").Evans, James (1998). "The History and Practice of Ancient Astronomy". New York: Oxford University Press, p. 398. ספרי לימוד כמו "הספירה" (De sphaera mundi) של יוהנס דה סקרובוסקו הפכו לנפוצים ביותר.Pedersen, Olaf (1993). "Early Physics and Astronomy". Cambridge: Cambridge University Press, p. 183.

הכנסייה שילבה את המודל האריסטוטלי-תלמאי עם התאולוגיה הנוצרית. הגלגל החיצוני ביותר זוהה כמשכנו של אלוהים והנבחרים, בעוד שהמניעים של הגלגלים זוהו כמלאכים או אינטליגנציות שמימיות.Evans, James (1998). "The History and Practice of Ancient Astronomy". New York: Oxford University Press, p. 400.

 דעיכת המודל 
המודל החל להתערער במאה ה-16. ניקולאוס קופרניקוס, אף על פי שמרכז את היקום בשמש, עדיין דבק בשימוש בגלגלים (ספירות) ובאפיציקלים לתיאור תנועת הפלנטות.Evans, James (1998). "The History and Practice of Ancient Astronomy". New York: Oxford University Press, p. 416.

המכה הניצחת הגיעה מתצפיותיו של טיכו ברהה על השביט הגדול של 1577. ברהה הוכיח כי השביטים עוברים דרך הגלגלים הפלנטריים, מה שהוכיח שהספירות אינן מוצקות.Evans, James (1998). "The History and Practice of Ancient Astronomy". New York: Oxford University Press, p. 424. לבסוף, יוהנס קפלר החליף את המעגלים והגלגלים במסלולים אליפטיים, ובכך סיים את תפקידו המדעי של מושג הגלגלים השמימיים.Evans, James (1998). "The History and Practice of Ancient Astronomy". New York: Oxford University Press, p. 427.

 ראו גם 

 המודל הגאוצנטרי
 המהפכה הקופרניקאית
 אלמגסט

 לקריאה נוספת 
 Pedersen, Olaf (1993). Early Physics and Astronomy. Cambridge University Press.
 Evans, James (1998). The History and Practice of Ancient Astronomy. Oxford University Press.
 Turner, Howard R. (1997). Science in Medieval Islam. University of Texas Press.

 הערות שוליים 

קטגוריה:היסטוריה של האסטרונומיה