Középkor: a fénysebesség első mérése

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

Ahogy az a tudományban lenni szokott, számítása más, sokkal gyakorlatiasabb értelmű cselekvések mellékterméke volt. A középkor végén az európai hajók az óceánokon hajóznak új földeket és kereskedelmi útvonalakat keresve. Az újonnan felfedezett szigeteket fel kell térképezni, ehhez pedig fontos tudni, hogy többé-kevésbé pontosan hol vannak. Ezzel észrevehető problémák adódtak.

A földrajzi koordináták két numerikus érték - szélesség és hosszúság. A szélességi körrel minden viszonylag egyszerű: meg kell mérni egy ismert csillag horizontja feletti magasságát. Az északi féltekén nagy valószínűséggel a Sarkcsillag lesz, a délen - a Déli Kereszt egyik csillaga. Napközben a szélességi fokot a Nap meghatározhatja, de a hiba lényegesen nagyobb - a lámpatest elég nagy, fényessége miatt nehezen követhető, látható korongjának határai pedig elmosódnak a fény hatására. a föld légkörét. Ez azonban viszonylag egyszerű feladat.

Mennyi az idő most

A hosszúság sokkal bonyolultabb. A Föld forog a tengelye körül, és megtudhatja, hol vagyunk, ha ismeri a pontos időt ezen a ponton, és egy olyan helyen, amelynek hosszúsági fokát ismerjük. A szakirodalomban általában "elsőmeridiánt" írnak, ez általában helyes, hiszen ugyanarról beszélünk. Ha a helyi idő szerint minden nagyon egyszerű, akkor a nulla meridiánnal sokkal bonyolultabb.

A nagy földrajzi felfedezések korában nem volt olyan óra, amely a hely pontos idejét mutatta volna, ahonnan elvitték. Abban az időben a percmutatóval felszerelt óraszerkezet nagy pontosságú technikának számított. Az első hosszúság meghatározására alkalmas kronométerek a 18. század közepén jelentek meg, ezt megelőzően a tengerészeknek nélkülözniük kellett.

A legrégebbi elméletileg kidolgozott módszer a holdtávolság-módszer volt, amelyet Johann Werner német matematikus javasolt 1514-ben. Ennek alapja az volt, hogy a Hold meglehetősen gyorsan mozog az éjszakai égbolton, és egy speciális eszközzel - egy keresztirányú rúddal - megmérve az elmozdulását néhány ismert csillaghoz képest, beállítható az idő. A Werner-féle módszer gyakorlati megvalósítása nagyon nehéznek bizonyult, a navigációban nem játszott észrevehető szerepet.

1610-ben Galileo Galilei felfedezte a Jupiter négy legnagyobb holdját. Ez fontos tudományos esemény volt - az akkori megfigyelőcsillagászat lehetőségein belül a Földön kívül még egy égitestet találtak, amely körül saját műholdak keringtek. A kortársak számára azonban az volt a legfontosabb, hogy ezeknek a műholdaknak a mozgását egyidejűleg és egyformán megfigyelhessék a Föld minden pontjáról, ahol abban a pillanatban a Jupiter látható.

Galileo Galilei

Galilei már 1612-ben azt javasolta, hogy a Jupiter négy műholdjának egyike, az Io mozgása alapján határozzák meg a pontos időt, és így a hosszúságot is. Számos figyelemre méltó tulajdonsága van, amelyekről Galileo természetesen nem tudott, de ami a legfontosabb, viszonylag könnyen megfigyelhető. Megtudva, mikor lépett be a bolygó árnyékába, pontosan meg lehetett állapítani az időt. Ám az Io (és más galileai műholdak) fogyatkozási táblázatainak összeállítására tett legelső kísérletek felfedték, hogy ez az idő a korszak tudománya számára érthetetlen módon tolódott el. Az okok háromnegyed évszázadig tisztázatlanok maradtak.

Kereskedő fia

Ole Christensen Rømer dán kereskedő családban született 1644-ben. A fiatalságára vonatkozó információk töredékesek - nem szült, és a személyes hírnév sokkal később érkezik meg. Ismeretes, hogy a Koppenhágai Egyetemen végzett, és láthatóan észrevehető volt intellektusa miatt. 1671-ben Roemer Párizsba költözött, a Cassini alkalmazottja lett, és hamarosan beválasztották a Tudományos Akadémiára - akkor ez a tudósok gyűjteménye kevésbé volt elit, mint később.

Ole Roemer

A század vége felé visszatért Dániába, továbbra is gyakorló csillagász volt, és ott halt meg 1710-ben. De mindez később jön.

Ez véges

1676-ban pedig egyszerű, a modern időkre való számításokat javasolt, amelyek megörökítették nevét. A dolog lényege egyszerű. A Jupiter körülbelül ötször távolabb van a Naptól, mint a Föld. Körülbelül 12 földi év alatt tesz meg egy fordulatot a Nap körül (az egyszerűség kedvéért kerekítjük a számokat). Ez azt jelenti, hogy fél év alatt a Jupiter és a Föld közötti távolság körülbelül harmadával változik. Ez pedig többé-kevésbé megfelel a galileai műholdak fogyatkozási idejének megfigyelt különbségének.

Io ma

Ma már nagyon könnyen megérthetjük ennek az érvelésnek a logikáját, de a 17. században szokás volt azt gondolni, hogy a fénysebesség végtelen. De Roemer azt javasolta, hogy ez nem így van. Számításai szerint a fénysebesség körülbelül 220 ezer kilométer/másodpercnek felelt meg, ami negyedével alacsonyabb a ma megállapított értéknél. De a 17. században ez nem volt rossz.

Aztán kiderül, hogy nem minden olyan egyszerű, és két évszázad után Laplace figyelembe veszi a műholdak egymásra gyakorolt gravitációs hatását, de ez egy teljesen más történet.

Roemer ötlete nem játszott jelentős szerepet a földrajzi felfedezésekben. A Jupiter holdjait a hajó fedélzetére szerelt teleszkópon keresztül megfigyelni a gurulás miatt szinte lehetetlen volt. A 18. század közepén pedig kidolgozták az első kronométereket, amelyek alkalmasak a hosszúság meghatározására.