Evul Mediu: prima măsurătoare a vitezei luminii

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Așa cum se întâmplă adesea în știință, calculul său a fost un produs secundar al altor acțiuni care aveau un sens mult mai practic. Sfârșitul Evului Mediu, navele europene navighează pe oceane în căutarea de noi pământuri și rute comerciale. Insulele nou descoperite trebuie cartografiate, iar pentru aceasta este important să știm mai mult sau mai puțin exact unde se află. Au fost probleme vizibile cu asta.

Coordonatele geografice sunt două valori numerice - latitudine și longitudine. Cu latitudinea, totul este relativ simplu: trebuie să măsurați înălțimea deasupra orizontului unei stele cunoscute. În emisfera nordică, cel mai probabil va fi Steaua Nordului, în sud - una dintre stelele Crucii Sudului. În timpul zilei, latitudinea poate fi determinată de Soare, dar eroarea este semnificativ mai mare - lumina este destul de mare, este dificil de urmărit din cauza luminozității sale, iar limitele discului său vizibil sunt neclare sub influența atmosfera pământului. Cu toate acestea, aceasta este o sarcină relativ simplă.

Cat e ceasul acum

Longitudinea este mult mai complicată. Pământul se rotește pe axa sa și poți afla unde ne aflăm, știind ora exactă în acest punct și ora dintr-un loc, a cărui longitudine o știm. În literatura de specialitate, se scrie de obicei „meridianul prim”, acest lucru este, în general, corect, întrucât vorbim despre același lucru. Dacă cu ora locală totul este destul de simplu, atunci cu meridianul zero este mult mai complicat.

Nu exista nici un ceas capabil să arate ora exactă a locului de unde au fost luați în epoca marilor descoperiri geografice. La vremea respectivă, o mișcare de ceas echipată cu anunț pentru minute era considerată o tehnică de înaltă precizie. Primele cronometre potrivite pentru determinarea longitudinii au apărut la mijlocul secolului al XVIII-lea, iar înainte de aceasta, marinarii au trebuit să se descurce fără ele.

Cea mai veche metodă elaborată teoretic a fost metoda distanței lunare, propusă de matematicianul german Johann Werner în 1514. S-a bazat pe faptul că Luna se mișcă destul de repede pe cerul nopții și, măsurând cu un dispozitiv special - o tijă transversală - deplasarea ei în raport cu unele stele cunoscute, puteți seta ora. Implementarea practică a metodei lui Werner s-a dovedit a fi foarte dificilă și nu a jucat un rol vizibil în navigație.

În 1610, Galileo Galilei a descoperit cele mai mari patru luni ale lui Jupiter. Acesta a fost un eveniment științific important - în limitele capacităților astronomiei de observație de atunci, mai s-a găsit, pe lângă Pământ, un corp ceresc, în jurul căruia se învârteau proprii sateliți. Dar cel mai important lucru pentru contemporani a fost că mișcarea acestor sateliți putea fi observată simultan și în mod egal din toate punctele de pe Pământ, unde Jupiter este vizibil în acel moment.

Galileo Galilei

Deja în 1612, Galileo a propus să determine ora exactă, și de aici și longitudinea, prin mișcarea lui Io, unul dintre cei patru sateliți ai lui Jupiter. Are multe caracteristici remarcabile despre care Galileo, desigur, nu știa, dar, cel mai important, este relativ ușor de observat. Aflând când a intrat în umbra planetei, a fost posibil să se stabilească cu exactitate ora. Dar primele încercări de a compila tabele cu eclipsele lui Io (și alți sateliți galileeni) au arătat că această dată a fost schimbată într-un mod de neînțeles pentru știința acelei epoci. Motivele au rămas neclare timp de trei sferturi de secol.

fiul comerciantului

Ole Christensen Rømer s-a născut într-o familie de negustori danezi în 1644. Informațiile despre tinerețea sa sunt fragmentare - nu a născut, iar faima personală va veni la el mult mai târziu. Se știe că a absolvit Universitatea din Copenhaga și, se pare, a fost remarcabil pentru intelectul său. În 1671, Roemer s-a mutat la Paris, a devenit angajat al Cassini și foarte curând a fost ales la Academia de Științe - atunci această colecție de oameni învățați a fost mai puțin de elită decât mai târziu.

Ole Roemer

Spre sfârșitul secolului, s-a întors în Danemarca, a continuat să fie un astronom practicant și a murit acolo în 1710. Dar toate acestea vor veni mai târziu.

Este finit

Iar în 1676, el a propus necomplicate, pentru vremurile moderne, calcule care i-au imortalizat numele. Miezul problemei este simplu. Jupiter este de aproximativ cinci ori mai departe de Soare decât Pământ. Face o revoluție în jurul Soarelui în aproximativ 12 ani pământeni (rotunjim numerele pentru simplitate). Aceasta înseamnă că, într-o jumătate de an, distanța de la Jupiter la Pământ se va schimba cu aproximativ o treime. Și aceasta corespunde mai mult sau mai puțin cu diferența observată în timpii de eclipsă ai sateliților galileeni.

Io azi

Acum ne este foarte ușor să înțelegem logica acestui raționament, dar în secolul al XVII-lea era obișnuit să credem că viteza luminii este infinită. Dar Roemer a sugerat că nu este așa. Potrivit calculelor sale, viteza luminii era egală cu aproximativ 220 de mii de kilometri pe secundă, ceea ce este cu un sfert mai mică decât valoarea stabilită astăzi. Dar pentru secolul al XVII-lea cel puțin nu a fost rău.

Apoi se dovedește că totul nu este atât de simplu, iar după două secole Laplace va ține cont de influența gravitațională a sateliților unul asupra celuilalt, dar aceasta este o cu totul altă poveste.

Ideea lui Roemer nu a jucat un rol semnificativ în descoperirile geografice. Observarea lunilor lui Jupiter printr-un telescop instalat la bordul navei a fost, din cauza rostogolirei, aproape imposibilă. Iar la mijlocul secolului al XVIII-lea au fost dezvoltate primele cronometre, potrivite pentru determinarea longitudinii.