Middelalder: den første målingen av lysets hastighet

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

Som ofte er tilfellet i vitenskapen, var beregningen et biprodukt av andre handlinger som ga mye mer praktisk mening. På slutten av middelalderen seiler europeiske skip havet på leting etter nye land og handelsruter. Nyoppdagede øyer må kartlegges, og for dette er det viktig å vite mer eller mindre nøyaktig hvor de er. Det var merkbare problemer med dette.

Geografiske koordinater er to numeriske verdier - breddegrad og lengdegrad. Med breddegrad er alt relativt enkelt: du må måle høyden over horisonten til en kjent stjerne. På den nordlige halvkule vil det mest sannsynlig være Nordstjernen, på den sørlige - en av stjernene i Sørkorset. I løpet av dagen kan breddegraden bestemmes av solen, men feilen er betydelig større - lyset er ganske stort, det er vanskelig å følge det på grunn av lysstyrken, og grensene til den synlige disken er uskarpe under påvirkning av jordens atmosfære. Dette er imidlertid en relativt enkel oppgave.

Hva er klokken nå

Lengdegrad er mye mer intrikat. Jorden roterer rundt sin akse, og du kan finne ut hvor vi er, og vite det nøyaktige klokkeslettet på dette tidspunktet og klokkeslettet et eller annet sted, hvis lengdegrad vi vet. I litteraturen skriver de vanligvis «prime meridian», dette er generelt sett riktig, siden vi snakker om det samme. Hvis alt er ganske enkelt med lokal tid, er det mye mer komplisert med nullmeridianen.

Det fantes ingen klokke som var i stand til å vise det nøyaktige klokkeslettet på stedet hvor de ble tatt bort i tiden med de store geografiske funnene. På den tiden ble et urverk utstyrt med en minuttviser ansett som en høypresisjonsteknikk. De første kronometrene egnet for å bestemme lengdegrad dukket opp på midten av 1700-tallet, og før det måtte sjøfolk klare seg uten dem.

Den eldste teoretisk utarbeidede metoden var måneavstandsmetoden, foreslått av den tyske matematikeren Johann Werner i 1514. Det var basert på det faktum at Månen beveger seg ganske raskt over nattehimmelen, og ved å måle med en spesiell enhet - en tverrgående stang - dens forskyvning i forhold til noen kjente stjerner, kan du stille inn tiden. Den praktiske implementeringen av Werners metode viste seg å være svært vanskelig, og den spilte ikke noen nevneverdig rolle i navigasjonen.

I 1610 oppdaget Galileo Galilei de fire største månene til Jupiter. Dette var en viktig vitenskapelig begivenhet - innenfor evnene til den daværende observasjonsastronomien ble det funnet en til, foruten Jorden, et himmellegeme som dets egne satellitter dreide seg rundt. Men det viktigste for samtidige var at bevegelsen til disse satellittene kunne observeres samtidig og likt fra alle punkter på jorden, der Jupiter er synlig i det øyeblikket.

Galileo Galilei

Allerede i 1612 foreslo Galileo å bestemme det nøyaktige tidspunktet, og derav lengdegraden, ved bevegelsen til Io, en av de fire satellittene til Jupiter. Den har mange bemerkelsesverdige funksjoner som Galileo selvfølgelig ikke visste om, men viktigst av alt er den relativt enkel å observere. Å finne ut når han kom inn i skyggen av planeten, var det mulig å nøyaktig fastslå tiden. Men de aller første forsøkene på å kompilere tabeller over formørkelser av Io (og andre galileiske satellitter) avslørte at denne tiden ble forskjøvet på en uforståelig måte for den epokens vitenskap. Årsakene forble uklare i tre kvart århundre.

Kjøpmanns sønn

Ole Christensen Rømer ble født i en dansk handelsfamilie i 1644. Informasjon om ungdommen hans er fragmentarisk - han fødte ikke, og personlig berømmelse vil komme til ham mye senere. Det er kjent at han ble uteksaminert fra Københavns Universitet, og tilsynelatende var merkbar for intellektet sitt. I 1671 flyttet Roemer til Paris, ble ansatt i Cassini og ble veldig snart valgt inn i Vitenskapsakademiet - da var denne samlingen av lærde mennesker mindre elite enn senere.

Ole Rømer

Mot slutten av århundret vendte han tilbake til Danmark, fortsatte å være en praktiserende astronom og døde der i 1710. Men alt dette kommer senere.

Det er endelig

Og i 1676 foreslo han ukompliserte, for moderne tid, beregninger som udødeliggjorde navnet hans. Sakens kjerne er enkel. Jupiter er omtrent fem ganger lenger unna Solen enn Jorden. Den gjør én omdreining rundt sola på omtrent 12 jordår (vi runder av tallene for enkelhets skyld). Det betyr at om et halvt år vil avstanden fra Jupiter til jorden endres med omtrent en tredjedel. Og dette tilsvarer mer eller mindre den observerte forskjellen i formørkelsestidene til de galileiske satellittene.

Io i dag

Det er nå veldig lett for oss å forstå logikken i dette resonnementet, men på 1600-tallet var det vanlig å tro at lysets hastighet er uendelig. Men Roemer antydet at dette ikke er tilfelle. I følge hans beregninger var lyshastigheten lik rundt 220 tusen kilometer per sekund, som er en fjerdedel lavere enn verdien som er etablert i dag. Men for 1600-tallet var det ikke verst i hvert fall.

Så viser det seg at alt ikke er så enkelt, og etter to århundrer vil Laplace ta hensyn til gravitasjonspåvirkningen fra satellitter på hverandre, men dette er en helt annen historie.

Roemers idé spilte ingen vesentlig rolle i geografiske funn. Å observere Jupiters måner gjennom et teleskop installert om bord på skipet var, på grunn av rullingen, nesten umulig. Og på midten av 1700-tallet ble de første kronometrene utviklet, egnet for å bestemme lengdegrad.