Viduramžiai: pirmasis šviesos greičio matavimas

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Kaip dažnai nutinka moksle, jo apskaičiavimas buvo kitų veiksmų, turinčių daug praktiškesnę prasmę, šalutinis produktas. Viduramžių pabaiga Europos laivai plaukioja vandenynais ieškodami naujų žemių ir prekybos kelių. Naujai atrastas salas reikia kartografuoti, o tam svarbu daugiau ar mažiau tiksliai žinoti, kur jos yra. Dėl to buvo pastebimų problemų.

Geografinės koordinatės yra dvi skaitinės reikšmės - platuma ir ilguma. Kalbant apie platumą, viskas yra gana paprasta: reikia išmatuoti aukštį virš kokios nors žinomos žvaigždės horizonto. Šiauriniame pusrutulyje tai greičiausiai bus Šiaurinė žvaigždė, pietiniame – viena iš Pietų kryžiaus žvaigždžių. Dienos metu platumą gali nustatyti Saulė, tačiau paklaida žymiai didesnė - šviestuvas gana didelis, jį sunku sekti dėl jo ryškumo, o jo matomo disko ribos neryškios veikiant žemės atmosfera. Tačiau tai gana paprasta užduotis.

Kiek dabar valandų

Ilguma yra daug sudėtingesnė. Žemė sukasi apie savo ašį, ir jūs galite sužinoti, kur mes esame, žinodami tikslų laiką šiuo metu ir laiką kažkurioje vietoje, kurios ilgumą žinome. Literatūroje jie dažniausiai rašo „pirminis dienovidinis“, tai apskritai yra teisinga, nes mes kalbame apie tą patį. Jei vietiniu laiku viskas gana paprasta, tai su nuliniu dienovidiniu daug sudėtingiau.

Didžiųjų geografinių atradimų laikais nebuvo laikrodžio, galinčio parodyti tikslų vietos, iš kurios jie buvo paimti, laiką. Tuo metu laikrodžio mechanizmas su minutine rodykle buvo laikomas didelio tikslumo technika. Pirmieji ilgumai nustatyti tinkami chronometrai pasirodė XVIII amžiaus viduryje, o prieš tai jūrininkams teko apsieiti be jų.

Seniausias teoriškai sukurtas metodas buvo Mėnulio atstumo metodas, kurį 1514 m. pasiūlė vokiečių matematikas Johannas Werneris. Jis buvo pagrįstas tuo, kad Mėnulis gana greitai slenka naktiniu dangumi ir specialiu prietaisu – skersiniu strypu išmatavus jo poslinkį kai kurių žinomų žvaigždžių atžvilgiu, galima nustatyti laiką. Praktinis Vernerio metodo įgyvendinimas pasirodė labai sunkus, o navigacijoje jis nevaidino pastebimo vaidmens.

1610 m. Galilėjus Galilėjus atrado keturis didžiausius Jupiterio palydovus. Tai buvo svarbus mokslinis įvykis – pagal tuometinės stebėjimo astronomijos galimybes, be Žemės, buvo rastas dar vienas dangaus kūnas, aplink kurį sukasi savi palydovai. Tačiau amžininkams svarbiausia buvo tai, kad šių palydovų judėjimą būtų galima vienu metu ir vienodai stebėti iš visų Žemės taškų, kur tuo momentu matomas Jupiteris.

Galilėjus Galilėjus

Jau 1612 m. Galilėjus pasiūlė nustatyti tikslų laiką, taigi ir ilgumą, pagal Io, vieno iš keturių Jupiterio palydovų, judėjimą. Jis turi daug nuostabių savybių, apie kurias „Galileo“, žinoma, nežinojo, bet, svarbiausia, tai gana lengva pastebėti. Sužinojus, kada jis pateko į planetos šešėlį, buvo galima tiksliai nustatyti laiką. Tačiau jau pirmieji bandymai sudaryti Io (ir kitų Galilėjos palydovų) užtemimų lenteles atskleidė, kad šis laikas to laikmečio mokslui buvo pakeistas nesuprantamu būdu. Priežastys liko neaiškios tris ketvirčius amžiaus.

Pirklio sūnus

Ole Christensen Rømer gimė danų pirklio šeimoje 1644 m. Informacija apie jo jaunystę yra fragmentiška – jis negimdė, o asmeninė šlovė jį aplankys daug vėliau. Yra žinoma, kad jis baigė Kopenhagos universitetą ir, matyt, buvo pastebimas savo intelektu. 1671 m. Roemeris persikėlė į Paryžių, tapo Cassini darbuotoju ir labai greitai buvo išrinktas į Mokslų akademiją – tada ši išsilavinusių žmonių kolekcija buvo mažiau elito nei vėliau.

Ole Roemeris

Amžiaus pabaigoje jis grįžo į Daniją, toliau dirbo praktikuojančiu astronomu ir ten mirė 1710 m. Bet visa tai ateis vėliau.

Tai yra baigtinė

O 1676 m. jis pasiūlė nesudėtingus, šiuolaikiniams laikams, skaičiavimus, kurie įamžino jo vardą. Klausimo esmė paprasta. Jupiteris yra maždaug penkis kartus toliau nuo Saulės nei Žemė. Jis vieną apsisukimą aplink Saulę padaro maždaug per 12 Žemės metų (paprastumo dėlei skaičius apvaliname). Tai reiškia, kad per pusmetį atstumas nuo Jupiterio iki Žemės pasikeis maždaug trečdaliu. Ir tai daugiau ar mažiau atitinka pastebėtą Galilėjos palydovų užtemimo laikų skirtumą.

O šiandien

Dabar mums labai lengva suprasti šio samprotavimo logiką, tačiau XVII amžiuje buvo įprasta manyti, kad šviesos greitis yra begalinis. Tačiau Roemeris pasiūlė, kad taip nėra. Jo skaičiavimais, šviesos greitis buvo lygus maždaug 220 tūkstančių kilometrų per sekundę, o tai ketvirtadaliu mažesnis nei šiandien nustatyta reikšmė. Tačiau XVII amžiuje tai nebuvo blogai.

Tada paaiškėja, kad viskas nėra taip paprasta, ir po dviejų šimtmečių Laplasas atsižvelgs į palydovų gravitacinę įtaką vienas kitam, tačiau tai yra visiškai kita istorija.

Roemerio idėja geografiniuose atradimuose reikšmingo vaidmens neturėjo. Stebėti Jupiterio palydovus per laive įrengtą teleskopą dėl riedėjimo buvo beveik neįmanoma. O XVIII amžiaus viduryje buvo sukurti pirmieji chronometrai, tinkami ilgumai nustatyti.