При своите наблюдения на Венера великият италиански физик и астроном Галилео Галилей е открил, че планетата показва фази. На фигурата виждате зарисовки на Венера, направени от Галилео Галилей при наблюдения в различни моменти от време. Той е използвал откритието си като категоричен аргумент в подкрепа на хелиоцентричната система, според която планетите обикалят не около Земята, а около Слънцето.

• Представете си, че сте на мястото на Галилей пред съда на Светата инквизиция. Как бихте доказали своето твърдение? (Упътване: Нарисувайте схема и отбележете съвсем приблизително в какви положения относно Земята се намира Венера по своята орбита около Слънцето, когато се вижда в изобразените фази.)

Решение:

Галилей е обърнал внимание на промяната на фазите на Венера с времето, както и на съответствието на всяка една от фазите с положението на Венера на небето относно Слънцето. Той е рисувал Венера при нейната вечерна видимост. Тогава планетата се наблюдава източно (наляво) от Слънцето и затова осветената й част е обърната на запад (надясно). Освен това видимите ъглови размери на планетата също се променят, понеже се променя разстоянието й от Земята. Всичко това може да се обясни много просто и естествено, ако приемем за вярна хелиоцентричната система, според която Венера и Земята се движат около Слънцето.

На Фиг. 1 са представени няколко различни положения на Венера спрямо Земята и Слънцето (положения от 1 до 5). Вдясно са показани фазите на Венера, които тя би показвала в съответната конфигурация спрямо Слънцето. Виждаме, че при този модел има пълно съответствие на предполагаемия вид на планетата, следващ от модела, и наблюденията на Галилей. Съответствието е пълно както във фазите, така и в съотношението на видимите ъглови размери на Венера, в различни етапи от вечерната й видимост. Можем да се убедим също и че за земния наблюдател Венера не може да се отдалечи от Слънцето на по-голямо видимо ъглово отстояние, отколкото в момента на максимална елонгация (положение 3). Това е също факт, който се установява от наблюденията и така бива обяснен. Тогава, ако приемем, че орбитата на Венера е кръгова, линията Земя-Венера е допирателна към тази орбита и ъгълът Слънце-Венера-Земя е прав. В този момент фазата на Венера е една четвърт – вижда се точно половината от осветената от Слънцето страна на планетата.

Нека сега приемем геоцентричния модел на Слънчевата система. Тогава Венера и Слънцето ще се движат около Земята, като орбитата на Венера ще е вътрешна по отношение на орбитата на Слънцето. (При геоцентричния модел планетите са наредени по отдалечеността им от Слънцето, като към тях са присъединени Луната,  която е поставена най-близо до Земята, и Слъцето – след Венера и преди Марс. Меркурий и Венера се движат така, че да не се отдалечават от Слънцето на ъглово отстояние по-голямо от максималната елонгация за съответната планета.) 

Ако приемем опростения геоцентричен модел, без епицикли, Венера не променя разстоянието си от Земята и винаги ще има един и същ видим ъглов размер, независимо от фазата и положението й по орбитата (Фиг.2, положения от 1 до 5). Виждаме също, че за да показва фазите, близки до пълен кръг – положения 4 и 5 – Венера трябва да се наблюдава на видимо ъглово отстояние от Слънцето, достигащо до 180°. Тези две обстоятелства противорчат на реалните наблюдения.

В усъвършенстваната геоцентрична система има епицикли, по които се движат планетите, а епициклите се движат по кръговите орбити около Земята. Нека приемем зе още по-голямо съответствие с наблюдателните факти, че епицикълът на Венера се движи около Земята в синхрон със Слънцето, така че планетата да не се отдалечава видимо от него на голямо ъглово отстояние Но дори и така ситуацията не се подобрява съществено. В този случай биха се променяли видимите размери на планетата (но недостатъчно),  в зависимост от промяната на разстоянието й до Земята, но фазите на Венера биха били различни (фиг.3, положения от 1′ до 5′). Последователните положенията на Венера, от 1 до 5 и от 1′ до 5′, съответстват на същите ъглови отстояния от Слънцето, на които Галилей е наблюдавал Венера и е направил своите рисунки на фазите (наредени на неговата рисунка от дясно на ляво). Разбира се ние правим предположение за тези ъглови отстояния, изхождайки от нашето разбиране за строежа за Слънчевата система, но Галилей е разполагал с информацията за времето и обстоятелствата на наблюденията, с която ние не разполагаме. Виждаме, че първите две фази в геоцентричния модел не съответстват на това, което Галилей е наблюдавал на небето.

Подобни разсъждения, както и откриването на слънчевите петна и наклона на оста на Слънцето, а също така на системата от спътници на Юпитер, са довели Галилей до вътрешното убеждение, че хелиоцентричният модел на Коперник е много по-добър и по-съответстващ на наблюденията, отколкото геоцентричния модел  на Слънчевата система. Всъщност много учени от древни времена са мислели по подобен начин. Още Аристотел, върху чийто авторитет се е крепял геоцентризмът, е разсъждавал за предполагаемото движение на Земята около Слънцето. Той, обаче, е настоявал за наблюдателни доказателства за това. Най-вече за паралактично отместване на звездите, което следва от орбиталното движение на Земята. От това, че не се наблюдава паралактично отместване на звездите, Аристотел (а след него и много други учени) е направил извод за неподвижността  на Земята. Никой не е очаквал, че звездите са толкова далеч, че за да се наблюдава паралактичното отместване, са нужни изключително съвършени и точни инструменти. Неправилните представи за мащабите във Вселената са довели до две хиляди години заблуждения относно строежа на Слънчевата система и мястото на Земята в нея.

Сириус и Процион. Звездите Сириус и Процион са сред най-ярките на небето. Те са и едни от най-близките до нас звезди.

• Наблюдавайте звездното небе в късните вечерни часове. След съзвездието Орион изгряват Сириус и Процион. Опитайте се да ги откриете с помощта на звездна карта.
• Вашата педя, проектирана върху небето при протегната ръка, съответства на ъглово разстояние около 20°. На рисунката по-долу са дадени и други приблизителни ъглови мерки, които също се прилагат с протегната ръка. Като използвате това, определете приблизително ъгловото разстояние между Сириус и Процион.

• Намерете информация за разстоянията от нас до Сириус и до Процион в светлинни години.С помощта на линийка и транспортир начертайте разположението на двете звезди и Слънцето в пространството при подходящ мащаб. Измерете и определете графично какво е разстоянието в светлинни години от Процион до Сириус.

Решение:

За да наблюдаваме двете звезди достатъчно високо над хоризонта, трябва да изчакаме до около 22:30 – 23 часа. Измерваме приблизително видимото ъглово разстояние между тях и получаваме d ≈ 26°. Разстоянието от нас до Сириус  светлинни години, а до Процион  светлинни години. В различни източници на информация могат да се намерят леко различаващи се стойности, но нашата задача се ограничава само до приблизителни пресмятания. Начертаваме схема на пространственото разположение на двете звезди спрямо нас. Най-удобно е да работим в мащаб 1 см = 1 светлинна година. Ъгъла между направленията от нас към Сириус и към Процион построяваме с транспортир.

Измерваме разстоянието между Сириус и Процион. То е приблизително равно на 4.4 см. Следователно истинското разстояние между двете звезди е около 4.4 светлинни години.