Keskaeg: esimene valguse kiiruse mõõtmine

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Nagu teaduses sageli juhtub, oli selle arvutamine muude tegevuste kõrvalprodukt, millel oli palju praktilisem mõte. Keskaja lõpp, Euroopa laevad seilavad ookeanidel, otsides uusi maid ja kaubateid. Äsjaavastatud saared vajavad kaardistamist ja selleks on oluline teada enam-vähem täpselt, kus need asuvad. Sellega tekkisid märgatavad probleemid.

Geograafilised koordinaadid on kaks arvväärtust - laius- ja pikkuskraad. Laiuskraadiga on kõik suhteliselt lihtne: peate mõõtma mõne teadaoleva tähe kõrgust horisondi kohal. Põhjapoolkeral on see suure tõenäosusega Põhjatäht, lõunas - üks lõunaristi tähte. Päevasel ajal saab laiuskraadi määrata Päike, kuid viga on oluliselt suurem - valgusti on üsna suur, seda on oma heleduse tõttu raske jälgida ning selle nähtava ketta piirid on valguse mõjul hägused. maa atmosfäär. See on aga suhteliselt lihtne ülesanne.

Mis kell on praegu

Pikkuskraad on palju keerulisem. Maa pöörleb ümber oma telje ja te saate teada, kus me asume, teades täpset kellaaega selles punktis ja kellaaega mõnes kohas, mille pikkuskraad on meile teada. Kirjanduses kirjutavad nad tavaliselt "algmeridiaan", see on üldiselt õige, kuna me räägime samast asjast. Kui kohaliku ajaga on kõik üsna lihtne, siis nullmeridiaaniga palju keerulisem.

Suurte geograafiliste avastuste ajastul polnud kella, mis oleks võimeline näitama selle koha täpset aega, kust need ära viidi. Tollal peeti ülitäpseks tehnikaks minutiosutiga varustatud kellamehhanismi. Esimesed pikkuskraadi määramiseks sobivad kronomeetrid ilmusid 18. sajandi keskel ja enne seda pidid meremehed ilma nendeta hakkama saama.

Vanim teoreetiliselt välja töötatud meetod oli kuukauguse meetod, mille pakkus välja saksa matemaatik Johann Werner 1514. aastal. See põhines asjaolul, et Kuu liigub üsna kiiresti üle öötaeva ja mõõtes spetsiaalse seadmega - põikvardaga - selle nihet mõne teadaoleva tähe suhtes, saab kellaaega määrata. Werneri meetodi praktiline rakendamine osutus väga keeruliseks ja see ei mänginud navigeerimisel märgatavat rolli.

1610. aastal avastas Galileo Galilei Jupiteri neli suurimat kuud. See oli oluline teadussündmus – tollase vaatlusastronoomia võimaluste piires leiti peale Maa veel üks taevakeha, mille ümber tiirlesid oma satelliidid. Kaasaegsete jaoks oli aga kõige olulisem see, et nende satelliitide liikumist saaks üheaegselt ja võrdselt jälgida kõigist Maa punktidest, kus Jupiter sel hetkel nähtav on.

Galileo Galilei

Juba 1612. aastal tegi Galileo ettepaneku määrata täpne aeg ja seega ka pikkuskraad Jupiteri neljast satelliidist ühe Io liikumise järgi. Sellel on palju tähelepanuväärseid omadusi, millest Galileo muidugi ei teadnud, kuid mis kõige tähtsam, seda on suhteliselt lihtne jälgida. Uurides välja, millal ta planeedi varju sisenes, oli võimalik kellaaeg täpselt kindlaks teha. Kuid juba esimesed katsed koostada Io (ja teiste Galilea satelliitide) varjutuste tabeleid näitasid, et see aeg nihkus tolle ajastu teaduse jaoks arusaamatul viisil. Põhjused jäid ebaselgeks kolmveerand sajandit.

Kaupmehe poeg

Ole Christensen Rømer sündis Taani kaupmehe perekonnas 1644. aastal. Teave tema nooruse kohta on katkendlik - ta ei sünnitanud ja isiklik kuulsus jõuab talle palju hiljem. On teada, et ta lõpetas Kopenhaageni ülikooli ja ilmselt oli tema intellekti poolest märgatav. 1671. aastal kolis Roemer Pariisi, sai Cassini töötajaks ja valiti üsna pea Teaduste Akadeemiasse – siis oli see teadlaste kogum vähem eliit kui hiljem.

Ole Roemer

Sajandi lõpupoole naasis ta Taani, jätkas praktiseeriva astronoomina ja suri seal 1710. aastal. Aga see kõik tuleb hiljem.

See on piiratud

Ja 1676. aastal pakkus ta välja tänapäeva jaoks lihtsad arvutused, mis jäädvustasid tema nime. Asja tuum on lihtne. Jupiter on Päikesest umbes viis korda kaugemal kui Maa. See teeb ühe pöörde ümber Päikese umbes 12 Maa aastaga (lihtsuse huvides ümardame arvud). See tähendab, et poole aastaga muutub kaugus Jupiterist Maani umbes kolmandiku võrra. Ja see vastab enam-vähem täheldatud erinevusele Galilea satelliitide varjutusaegades.

Io täna

Praegu on meil selle arutluse loogikast väga lihtne aru saada, kuid 17. sajandil oli tavaks arvata, et valguse kiirus on lõpmatu. Kuid Roemer väitis, et see pole nii. Tema arvutuste kohaselt oli valguse kiirus võrdne umbes 220 tuhande kilomeetriga sekundis, mis on veerandi võrra väiksem kui täna kehtestatud väärtus. Kuid 17. sajandil polnud see vähemalt halb.

Siis selgub, et kõik polegi nii lihtne ja kahe sajandi pärast võtab Laplace arvesse satelliitide gravitatsioonilist mõju üksteisele, kuid see on täiesti erinev lugu.

Roemeri idee ei mänginud geograafilistes avastustes olulist rolli. Jupiteri kuude vaatlemine läbi laeva pardale paigaldatud teleskoobi oli veeremise tõttu peaaegu võimatu. Ja 18. sajandi keskel töötati välja esimesed kronomeetrid, mis sobivad pikkuskraadi määramiseks.