Средновековие: първото измерване на скоростта на светлината

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

Както често се случва в науката, нейното изчисление е страничен продукт от други действия, които имат много по-практически смисъл. В края на Средновековието европейските кораби плават по океаните в търсене на нови земи и търговски пътища. Новооткритите острови трябва да бъдат картографирани и за това е важно да се знае повече или по-малко точно къде се намират. Имаше забележими проблеми с това.

Географските координати са две числови стойности - географска ширина и дължина. С географската ширина всичко е сравнително просто: трябва да измерите височината над хоризонта на известна звезда. В Северното полукълбо най-вероятно ще бъде Полярната звезда, в Южното - една от звездите на Южния кръст. През деня географската ширина може да се определи от Слънцето, но грешката е значително по-голяма - светилото е доста голямо, трудно го следва поради яркостта му, а границите на видимия му диск са размити под въздействието на земната атмосфера. Това обаче е сравнително лесна задача.

Колко е часът

Географската дължина е много по-сложна. Земята се върти около оста си и вие можете да разберете къде се намираме, като знаете точното време в тази точка и времето на някое място, чиято дължина знаем. В литературата обикновено пишат "първи меридиан", като цяло това е правилно, тъй като говорим за едно и също нещо. Ако с местното време всичко е съвсем просто, то с нулевия меридиан е много по-сложно.

Нямаше часовник, който да показва точното време на мястото, откъдето са изнесени в ерата на големите географски открития. По това време часовниковият механизъм, оборудван с минутна стрелка, се смяташе за техника с висока точност. Първите хронометри, подходящи за определяне на географската дължина, се появяват в средата на 18 век, а преди това моряците трябваше да се справят без тях.

Най-старият теоретично разработен метод е методът на лунното разстояние, предложен от немския математик Йохан Вернер през 1514 г. Тя се основаваше на факта, че Луната се движи доста бързо по нощното небе и като измерите със специален уред - напречен прът - нейното изместване спрямо някои известни звезди, можете да настроите времето. Практическото прилагане на метода на Вернер се оказва много трудно и не играе забележима роля в навигацията.

През 1610 г. Галилео Галилей открива четирите най-големи спътника на Юпитер. Това беше важно научно събитие - в рамките на възможностите на тогавашната наблюдателна астрономия е открито още едно, освен Земята, небесно тяло, около което се въртят собствени спътници. Но най-важното за съвременниците е, че движението на тези спътници може да се наблюдава едновременно и еднакво от всички точки на Земята, където в този момент се вижда Юпитер.

Галилео Галилей

Още през 1612 г. Галилей предлага да се определи точното време, а оттам и дължината, чрез движението на Йо, един от четирите спътника на Юпитер. Той има много забележителни характеристики, за които Галилей, разбира се, не е знаел, но най-важното е, че е относително лесен за наблюдение. Откривайки кога е влязъл в сянката на планетата, е възможно да се установи точно времето. Но първите опити за съставяне на таблици на затъмненията на Йо (и други галилееви спътници) разкриха, че това време е изместено по непонятен начин за науката от онази епоха. Причините остават неясни в продължение на три четвърти век.

Син на търговец

Оле Кристенсен Рьомер е роден в датско търговско семейство през 1644 г. Информацията за младостта му е фрагментарна - той не е раждал, а личната слава ще дойде при него много по-късно. Известно е, че той е завършил университета в Копенхаген и очевидно е бил забележим със своя интелект. През 1671 г. Рьомер се премества в Париж, става служител на Касини и много скоро е избран в Академията на науките - тогава тази колекция от учени хора е по-малко елитна, отколкото по-късно.

Оле Рьомер

Към края на века той се завръща в Дания, продължава да бъде практикуващ астроном и умира там през 1710 г. Но всичко това ще дойде по-късно.

Краен е

И през 1676 г. той предлага несложни за съвременните времена изчисления, които увековечават името му. Същността на въпроса е проста. Юпитер е около пет пъти по-далеч от Слънцето, отколкото Земята. Той прави един оборот около Слънцето за около 12 земни години (закръглиме числата за простота). Това означава, че след половин година разстоянието от Юпитер до Земята ще се промени с около една трета. И това повече или по-малко съответства на наблюдаваната разлика във времената на затъмнение на галилеевите спътници.

Йо днес

Сега ни е много лесно да разберем логиката на това разсъждение, но през 17 век беше прието да се смята, че скоростта на светлината е безкрайна. Но Рьомер предположи, че това не е така. Според неговите изчисления скоростта на светлината е била равна на около 220 хиляди километра в секунда, което е с една четвърт по-ниско от установената днес стойност. Но поне за 17-ти век не беше лошо.

Тогава се оказва, че всичко не е толкова просто и след два века Лаплас ще вземе предвид гравитационното влияние на спътниците един върху друг, но това е съвсем различна история.

Идеята на Рьомер не играе съществена роля в географските открития. Наблюдението на луните на Юпитер през телескоп, инсталиран на борда на кораба, беше почти невъзможно поради търкалянето. И в средата на 18 век са разработени първите хронометри, подходящи за определяне на дължина.