Μεσαίωνας: η πρώτη μέτρηση της ταχύτητας του φωτός

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Όπως συμβαίνει συχνά στην επιστήμη, ο υπολογισμός του ήταν υποπροϊόν άλλων ενεργειών που είχαν πολύ πιο πρακτικό νόημα. Στο τέλος του Μεσαίωνα, τα ευρωπαϊκά πλοία πλέουν στους ωκεανούς αναζητώντας νέα εδάφη και εμπορικούς δρόμους. Τα νησιά που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα πρέπει να χαρτογραφηθούν και για αυτό είναι σημαντικό να γνωρίζουμε λίγο πολύ πού ακριβώς βρίσκονται. Υπήρχαν αισθητά προβλήματα με αυτό.

Οι γεωγραφικές συντεταγμένες είναι δύο αριθμητικές τιμές - γεωγραφικό πλάτος και γεωγραφικό μήκος. Με το γεωγραφικό πλάτος, όλα είναι σχετικά απλά: πρέπει να μετρήσετε το ύψος πάνω από τον ορίζοντα κάποιου γνωστού αστεριού. Στο βόρειο ημισφαίριο, πιθανότατα θα είναι ο Βόρειος Αστέρας, στο Νότιο - ένα από τα αστέρια του Σταυρού του Νότου. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, το γεωγραφικό πλάτος μπορεί να προσδιοριστεί από τον Ήλιο, αλλά το σφάλμα είναι σημαντικά μεγαλύτερο - το φωτιστικό είναι αρκετά μεγάλο, είναι δύσκολο να το ακολουθήσετε λόγω της φωτεινότητάς του και τα όρια του ορατού δίσκου του είναι θολά υπό την επίδραση του ατμόσφαιρα της γης. Ωστόσο, αυτό είναι ένα σχετικά απλό έργο.

Τι ώρα είναι τώρα

Το γεωγραφικό μήκος είναι πολύ πιο περίπλοκο. Η Γη περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της και μπορείτε να μάθετε πού βρισκόμαστε, γνωρίζοντας την ακριβή ώρα σε αυτό το σημείο και την ώρα σε κάποιο μέρος, το γεωγραφικό μήκος του οποίου γνωρίζουμε. Στη βιβλιογραφία συνήθως γράφουν «πρώτος μεσημβρινός», αυτό είναι σε γενικές γραμμές σωστό μιας και μιλάμε για το ίδιο πράγμα. Αν με την τοπική ώρα όλα είναι αρκετά απλά, τότε με τον μηδενικό μεσημβρινό είναι πολύ πιο περίπλοκα.

Δεν υπήρχε ρολόι ικανό να δείξει την ακριβή ώρα του τόπου από όπου τα είχαν αφαιρέσει την εποχή των μεγάλων γεωγραφικών ανακαλύψεων. Εκείνη την εποχή, μια κίνηση ρολογιού εξοπλισμένη με λεπτοδείκτη θεωρούνταν τεχνική υψηλής ακρίβειας. Τα πρώτα χρονόμετρα κατάλληλα για τον προσδιορισμό του γεωγραφικού μήκους εμφανίστηκαν στα μέσα του 18ου αιώνα και πριν από αυτό, οι ναυτικοί έπρεπε να τα κάνουν χωρίς αυτά.

Η παλαιότερη θεωρητικά επεξεργασμένη μέθοδος ήταν η μέθοδος της σεληνιακής απόστασης, που προτάθηκε από τον Γερμανό μαθηματικό Johann Werner το 1514. Βασίστηκε στο γεγονός ότι η Σελήνη κινείται αρκετά γρήγορα στον νυχτερινό ουρανό και μετρώντας με μια ειδική συσκευή - μια εγκάρσια ράβδο - τη μετατόπισή της σε σχέση με ορισμένα γνωστά αστέρια, μπορείτε να ρυθμίσετε την ώρα. Η πρακτική εφαρμογή της μεθόδου του Βέρνερ αποδείχθηκε πολύ δύσκολη και δεν έπαιξε αξιοσημείωτο ρόλο στην πλοήγηση.

Το 1610, ο Galileo Galilei ανακάλυψε τα τέσσερα μεγαλύτερα φεγγάρια του Δία. Αυτό ήταν ένα σημαντικό επιστημονικό γεγονός - στα πλαίσια των δυνατοτήτων της τότε παρατηρητικής αστρονομίας, ένα ακόμη, εκτός από τη Γη, βρέθηκε ένα ουράνιο σώμα, γύρω από το οποίο περιστρέφονταν οι δικοί του δορυφόροι. Αλλά το πιο σημαντικό πράγμα για τους σύγχρονους ήταν ότι η κίνηση αυτών των δορυφόρων μπορούσε να παρατηρηθεί ταυτόχρονα και εξίσου από όλα τα σημεία της Γης, όπου ο Δίας είναι ορατός εκείνη τη στιγμή.

Galileo Galilei

Ήδη το 1612, ο Γαλιλαίος πρότεινε να προσδιοριστεί ο ακριβής χρόνος, και ως εκ τούτου το γεωγραφικό μήκος, με την κίνηση της Ιώ, ενός από τους τέσσερις δορυφόρους του Δία. Έχει πολλά αξιοσημείωτα χαρακτηριστικά για τα οποία ο Galileo, φυσικά, δεν γνώριζε, αλλά, το πιο σημαντικό, είναι σχετικά εύκολο να παρατηρηθεί. Ανακαλύπτοντας πότε μπήκε στη σκιά του πλανήτη, ήταν δυνατό να καθοριστεί με ακρίβεια η ώρα. Όμως, οι πρώτες απόπειρες για τη σύνταξη πινάκων εκλείψεων της Ιώ (και άλλων δορυφόρων του Γαλιλαίου) αποκάλυψαν ότι αυτή η εποχή μετατοπίστηκε με έναν ακατανόητο τρόπο για την επιστήμη εκείνης της εποχής. Οι λόγοι παρέμεναν ασαφείς για τρία τέταρτα του αιώνα.

γιος του εμπόρου

Ο Ole Christensen Rømer γεννήθηκε σε μια οικογένεια Δανών εμπόρων το 1644. Οι πληροφορίες για τη νεολαία του είναι αποσπασματικές - δεν γέννησε και η προσωπική φήμη θα του έρθει πολύ αργότερα. Είναι γνωστό ότι αποφοίτησε από το Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης και, προφανώς, ήταν αξιοσημείωτος για τη διάνοιά του. Το 1671, ο Roemer μετακόμισε στο Παρίσι, έγινε υπάλληλος του Cassini και πολύ σύντομα εξελέγη στην Ακαδημία Επιστημών - τότε αυτή η συλλογή λόγιων ανθρώπων ήταν λιγότερο ελίτ από ό,τι αργότερα.

Όλε Ρόμερ

Προς το τέλος του αιώνα, επέστρεψε στη Δανία, συνέχισε να είναι ασκούμενος αστρονόμος και πέθανε εκεί το 1710. Όλα αυτά όμως θα έρθουν αργότερα.

Είναι πεπερασμένο

Και το 1676, πρότεινε απλούς, για τη σύγχρονη εποχή, υπολογισμούς που απαθανάτισαν το όνομά του. Η ουσία του θέματος είναι απλή. Ο Δίας είναι περίπου πέντε φορές πιο μακριά από τον Ήλιο από τη Γη. Κάνει μια περιστροφή γύρω από τον Ήλιο σε περίπου 12 γήινα χρόνια (στρογγυλοποιούμε τους αριθμούς για απλότητα). Αυτό σημαίνει ότι σε μισό χρόνο, η απόσταση από τον Δία στη Γη θα αλλάξει κατά περίπου το ένα τρίτο. Και αυτό αντιστοιχεί λίγο πολύ στην παρατηρούμενη διαφορά στους χρόνους έκλειψης των δορυφόρων του Γαλιλαίου.

Io σήμερα

Τώρα είναι πολύ εύκολο για μας να κατανοήσουμε τη λογική αυτού του συλλογισμού, αλλά τον 17ο αιώνα συνηθιζόταν να πιστεύουμε ότι η ταχύτητα του φωτός είναι άπειρη. Αλλά ο Roemer πρότεινε ότι αυτό δεν είναι έτσι. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς του, η ταχύτητα του φωτός ήταν ίση με περίπου 220 χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, που είναι ένα τέταρτο χαμηλότερη από την τιμή που καθορίζεται σήμερα. Αλλά για τον 17ο αιώνα δεν ήταν τουλάχιστον κακό.

Τότε αποδεικνύεται ότι όλα δεν είναι τόσο απλά και μετά από δύο αιώνες ο Laplace θα λάβει υπόψη τη βαρυτική επίδραση των δορυφόρων ο ένας στον άλλο, αλλά αυτή είναι μια εντελώς διαφορετική ιστορία.

Η ιδέα του Roemer δεν έπαιξε σημαντικό ρόλο στις γεωγραφικές ανακαλύψεις. Η παρατήρηση των φεγγαριών του Δία μέσω ενός τηλεσκοπίου που ήταν εγκατεστημένο στο πλοίο ήταν, λόγω της κύλισης, σχεδόν αδύνατη. Και στα μέσα του 18ου αιώνα, αναπτύχθηκαν τα πρώτα χρονόμετρα, κατάλληλα για τον προσδιορισμό του γεωγραφικού μήκους.