Keskiaika: ensimmäinen valonnopeuden mittaus

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Kuten tieteessä usein tapahtuu, sen laskeminen oli muiden toimien sivutuote, jotka olivat paljon käytännönläheisempiä. Keskiajan lopussa eurooppalaiset laivat purjehtivat valtamerillä etsiessään uusia maita ja kauppareittejä. Äskettäin löydetyt saaret on kartoitettava, ja tätä varten on tärkeää tietää enemmän tai vähemmän tarkalleen missä ne ovat. Tässä oli havaittavia ongelmia.

Maantieteelliset koordinaatit ovat kaksi numeerista arvoa - leveysaste ja pituusaste. Leveysasteella kaikki on suhteellisen yksinkertaista: sinun on mitattava korkeus jonkin tunnetun tähden horisontin yläpuolella. Pohjoisella pallonpuoliskolla se on todennäköisesti Pohjantähti, eteläisellä - yksi eteläisen ristin tähdistä. Päivän aikana Aurinko voi määrittää leveysasteen, mutta virhe on huomattavasti suurempi - valaisin on melko suuri, sitä on vaikea seurata sen kirkkauden vuoksi ja sen näkyvän kiekon rajat hämärtyvät. maan ilmakehään. Tämä on kuitenkin suhteellisen yksinkertainen tehtävä.

Paljonko kello on nyt

Pituusaste on paljon monimutkaisempi. Maa pyörii akselinsa ympäri, ja voit selvittää missä olemme, kun tiedät tarkan ajan tässä pisteessä ja ajan jossain paikassa, jonka pituuspiirin tiedämme. Kirjallisuudessa he kirjoittavat yleensä "alkumeridiaani", tämä on yleensä oikein, koska puhumme samasta asiasta. Jos paikallisella ajalla kaikki on melko yksinkertaista, niin nollameridiaanilla se on paljon monimutkaisempaa.

Suurten maantieteellisten löytöjen aikakaudella ei ollut kelloa, joka kykenisi näyttämään tarkkaa aikaa paikasta, josta ne vietiin. Tuohon aikaan minuuttiosoittimella varustettua kellokoneistoa pidettiin erittäin tarkana tekniikkana. Ensimmäiset pituuden määrittämiseen sopivat kronometrit ilmestyivät 1700-luvun puolivälissä, ja sitä ennen merenkulkijat joutuivat pärjäämään ilman niitä.

Vanhin teoreettisesti kehitetty menetelmä oli kuun etäisyysmenetelmä, jonka saksalainen matemaatikko Johann Werner ehdotti vuonna 1514. Se perustui siihen, että Kuu liikkuu melko nopeasti yötaivaalla ja mittaamalla erikoislaitteella - poikittaissauvalla - sen siirtymä suhteessa joihinkin tunnettuihin tähtiin, voit asettaa ajan. Wernerin menetelmän käytännön toteutus osoittautui erittäin vaikeaksi, eikä sillä ollut merkittävää roolia navigoinnissa.

Vuonna 1610 Galileo Galilei löysi Jupiterin neljä suurinta kuuta. Tämä oli tärkeä tieteellinen tapahtuma - silloisen havaintoastronomian kykyjen puitteissa löydettiin Maan lisäksi vielä yksi taivaankappale, jonka ympärillä sen omat satelliitit pyörivät. Mutta aikalaisten kannalta tärkeintä oli, että näiden satelliittien liikettä voitiin seurata samanaikaisesti ja tasapuolisesti kaikista maapallon kohdista, joissa Jupiter on sillä hetkellä näkyvissä.

Galileo Galilei

Jo vuonna 1612 Galileo ehdotti tarkan ajan ja siten pituusasteen määrittämistä Ion, yhden Jupiterin neljästä satelliitista, liikkeen perusteella. Siinä on monia merkittäviä piirteitä, joista Galileo ei tietenkään tiennyt, mutta mikä tärkeintä, se on suhteellisen helppo havaita. Kun selvitettiin, milloin hän tuli planeetan varjoon, oli mahdollista määrittää tarkka aika. Mutta aivan ensimmäiset yritykset laatia taulukoita Ion (ja muiden Galilean satelliittien) pimennyksistä paljasti, että tämä aika oli siirretty käsittämättömällä tavalla tuon aikakauden tieteen kannalta. Syyt olivat epäselviä kolme neljäsosaa vuosisataa.

Kauppiaan poika

Ole Christensen Rømer syntyi tanskalaiseen kauppiasperheeseen vuonna 1644. Tiedot hänen nuoruudestaan ovat hajanaisia - hän ei synnyttänyt, ja henkilökohtainen maine tulee hänelle paljon myöhemmin. Tiedetään, että hän valmistui Kööpenhaminan yliopistosta ja ilmeisesti oli havaittavissa älyllään. Vuonna 1671 Roemer muutti Pariisiin, hänestä tuli Cassinin työntekijä ja hänet valittiin pian tiedeakatemiaan - silloin tämä oppineiden ihmisten kokoelma oli vähemmän eliittiä kuin myöhemmin.

Ole Roemer

Vuosisadan lopulla hän palasi Tanskaan, jatkoi harjoittavana tähtitieteilijänä ja kuoli siellä vuonna 1710. Mutta tämä kaikki tulee myöhemmin.

Se on rajallinen

Ja vuonna 1676 hän ehdotti monimutkaisia nykyaikaisia laskelmia, jotka ikuistivat hänen nimensä. Asian ydin on yksinkertainen. Jupiter on noin viisi kertaa kauempana Auringosta kuin Maa. Se tekee yhden kierroksen Auringon ympäri noin 12 maan vuodessa (pyöristämme lukuja yksinkertaisuuden vuoksi). Tämä tarkoittaa, että puolessa vuodessa etäisyys Jupiterista Maahan muuttuu noin kolmanneksella. Ja tämä enemmän tai vähemmän vastaa havaittua eroa Galilean satelliittien pimennysajoissa.

Joo tänään

Meidän on nyt hyvin helppo ymmärtää tämän päättelyn logiikka, mutta 1600-luvulla oli tapana ajatella, että valon nopeus on ääretön. Mutta Roemer ehdotti, että näin ei ole. Hänen laskelmiensa mukaan valon nopeus oli noin 220 tuhatta kilometriä sekunnissa, mikä on neljänneksen pienempi kuin nykyinen arvo. Mutta 1600-luvulla se ei ollut huono ainakaan.

Sitten käy ilmi, että kaikki ei ole niin yksinkertaista, ja kahden vuosisadan kuluttua Laplace ottaa huomioon satelliittien gravitaatiovaikutuksen toisiinsa, mutta tämä on täysin erilainen tarina.

Roemerin idealla ei ollut merkittävää roolia maantieteellisissä löydöissä. Jupiterin kuuiden tarkkailu alukseen asennetun kaukoputken läpi oli vierimisen vuoksi lähes mahdotonta. Ja 1700-luvun puolivälissä kehitettiin ensimmäiset kronometrit, jotka sopivat pituusasteen määrittämiseen.