قرون وسطی: اولین اندازه گیری سرعت نور

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

همانطور که اغلب در علم اتفاق می افتد، محاسبه آن محصول فرعی اقدامات دیگری بود که بسیار کاربردی تر بود. در پایان قرون وسطی، کشتی های اروپایی در اقیانوس ها در جستجوی سرزمین ها و مسیرهای تجاری جدید حرکت می کنند. جزایر تازه کشف شده نیاز به نقشه برداری دارند و برای این مهم است که کم و بیش دقیقا بدانیم کجا هستند. مشکلات محسوسی در این زمینه وجود داشت.

مختصات جغرافیایی دو مقدار عددی هستند - طول و عرض جغرافیایی. با عرض جغرافیایی، همه چیز نسبتاً ساده است: شما باید ارتفاع بالای افق یک ستاره شناخته شده را اندازه گیری کنید. در نیمکره شمالی، به احتمال زیاد ستاره شمالی خواهد بود، در جنوب - یکی از ستاره های صلیب جنوبی. در طول روز، عرض جغرافیایی را می توان توسط خورشید تعیین کرد، اما خطا به طور قابل توجهی بیشتر است - نور بسیار بزرگ است، به دلیل روشنایی آن دنبال کردن آن دشوار است، و مرزهای صفحه قابل مشاهده آن تحت تأثیر نور تار می شود. جو زمین با این حال، این یک کار نسبتا ساده است.

الان ساعت چنده

طول جغرافیایی بسیار پیچیده تر است. زمین حول محور خود می چرخد و شما می توانید با دانستن زمان دقیق در این نقطه و زمان در مکانی که طول جغرافیایی آن را می دانیم، دریابید که ما کجا هستیم. در ادبیات معمولاً "نصف النهار اول" می نویسند ، این به طور کلی صحیح است ، زیرا ما در مورد یک چیز صحبت می کنیم. اگر با زمان محلی همه چیز بسیار ساده است، پس با نصف النهار صفر بسیار پیچیده تر است.

هیچ ساعتی وجود نداشت که بتواند زمان دقیق مکانی را که در دوران اکتشافات بزرگ جغرافیایی از آنجا برده شده بودند نشان دهد. در آن زمان، حرکت ساعت مجهز به عقربه دقیقه یک تکنیک با دقت بالا در نظر گرفته می شد. اولین کرونومترهای مناسب برای تعیین طول جغرافیایی در اواسط قرن 18 ظاهر شدند و قبل از آن، دریانوردان مجبور بودند بدون آنها کار کنند.

قدیمی ترین روشی که به لحاظ نظری کار شده، روش فاصله قمری بود که توسط ریاضیدان آلمانی یوهان ورنر در سال 1514 پیشنهاد شد. بر اساس این واقعیت است که ماه به سرعت در آسمان شب حرکت می کند و با اندازه گیری با یک دستگاه خاص - یک میله عرضی - جابجایی آن نسبت به برخی از ستاره های شناخته شده، می توانید زمان را تنظیم کنید. اجرای عملی روش ورنر بسیار دشوار بود و نقش محسوسی در جهت یابی نداشت.

در سال 1610، گالیله گالیله چهار قمر بزرگ مشتری را کشف کرد. این یک رویداد علمی مهم بود - در چارچوب توانایی های نجوم رصدی آن زمان، یک مورد دیگر، علاوه بر زمین، یک جرم آسمانی پیدا شد که ماهواره های خود به دور آن می چرخیدند. اما مهمترین چیز برای معاصران این بود که حرکت این ماهواره ها را می توان به طور همزمان و به طور یکسان از تمام نقاط زمین که مشتری در آن لحظه قابل مشاهده است مشاهده کرد.

گالیله گالیله

قبلاً در سال 1612، گالیله پیشنهاد کرد که زمان دقیق و در نتیجه طول جغرافیایی را با حرکت Io، یکی از چهار قمر مشتری تعیین کند. دارای بسیاری از ویژگی های قابل توجه است که البته گالیله از آنها اطلاعی نداشت، اما مهمتر از همه، مشاهده آن نسبتاً آسان است. با پیدا کردن زمان ورود او به سایه سیاره، امکان تعیین دقیق زمان وجود داشت. اما اولین تلاش‌ها برای جمع‌آوری جداول کسوف آیو (و دیگر ماهواره‌های گالیله) نشان داد که این زمان به روشی غیرقابل درک برای علم آن دوران تغییر کرده است. دلایل آن برای سه ربع قرن نامشخص بود.

پسر تاجر

اوله کریستنسن رومر در سال 1644 در یک خانواده تاجر دانمارکی به دنیا آمد. اطلاعات در مورد دوران جوانی او تکه تکه است - او به دنیا نیامد و شهرت شخصی بعداً به او خواهد رسید.معلوم است که او از دانشگاه کپنهاگ فارغ التحصیل شد و ظاهراً از نظر عقل خود قابل توجه بود. در سال 1671، رومر به پاریس نقل مکان کرد، کارمند کاسینی شد و خیلی زود به آکادمی علوم انتخاب شد - پس از آن این مجموعه از افراد دانشمند کمتر از بعدها نخبه بودند.

اوله رومر

در اواخر قرن، او به دانمارک بازگشت، همچنان یک ستاره شناس بود و در سال 1710 در آنجا درگذشت. اما همه اینها بعداً خواهد آمد.

متناهی است

و در سال 1676، او محاسبات بدون عارضه ای را برای دوران مدرن پیشنهاد کرد که نام او را جاودانه کرد. اصل موضوع ساده است. مشتری تقریباً پنج برابر دورتر از زمین از خورشید است. در حدود 12 سال زمینی یک دور به دور خورشید می چرخد (برای سادگی اعداد را گرد می کنیم). این بدان معناست که در نیم سال، فاصله مشتری تا زمین حدود یک سوم تغییر می کند. و این کم و بیش با تفاوت مشاهده شده در زمان کسوف ماهواره های گالیله مطابقت دارد.

آیو امروز

اکنون درک منطق این استدلال برای ما بسیار آسان است، اما در قرن هفدهم مرسوم بود که فکر کنیم سرعت نور بی نهایت است. اما رومر پیشنهاد کرد که اینطور نیست. بر اساس محاسبات وی، سرعت نور برابر با 220 هزار کیلومتر بر ثانیه بود که یک چهارم کمتر از مقدار تعیین شده امروزی است. اما برای قرن هفدهم حداقل بد نبود.

سپس معلوم می شود که همه چیز به این سادگی نیست و پس از دو قرن لاپلاس تأثیر گرانشی ماهواره ها بر یکدیگر را در نظر می گیرد، اما این داستان کاملاً متفاوت است.

ایده رومر نقش مهمی در اکتشافات جغرافیایی نداشت. رصد قمرهای مشتری از طریق تلسکوپ نصب شده روی کشتی، به دلیل غلتیدن، تقریبا غیرممکن بود. و در اواسط قرن 18، اولین کرونومترها، مناسب برای تعیین طول جغرافیایی ساخته شدند.