Middelalder: den første måling af lysets hastighed

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

Som det ofte er tilfældet i videnskaben, var dens beregning et biprodukt af andre handlinger, der gav meget mere praktisk mening. I slutningen af middelalderen sejler europæiske skibe på verdenshavene på jagt efter nye lande og handelsruter. Nyopdagede øer skal kortlægges, og hertil er det vigtigt at vide mere eller mindre præcist, hvor de er. Der var mærkbare problemer med dette.

Geografiske koordinater er to numeriske værdier - breddegrad og længdegrad. Med breddegrad er alt relativt enkelt: du skal måle højden over horisonten af en kendt stjerne. På den nordlige halvkugle vil det højst sandsynligt være Nordstjernen, på den sydlige - en af Sydkorsets stjerner. I løbet af dagen kan breddegraden bestemmes af Solen, men fejlen er betydeligt større - lyset er ret stort, det er svært at følge det på grund af dets lysstyrke, og grænserne for dets synlige disk er sløret under påvirkning af jordens atmosfære. Dette er dog en forholdsvis ligetil opgave.

Hvad er klokken nu

Længdegrad er meget mere indviklet. Jorden roterer om sin akse, og du kan finde ud af, hvor vi er, ved at kende det nøjagtige tidspunkt på dette tidspunkt og tidspunktet et eller andet sted, hvis længdegrad vi kender. I litteraturen skriver de som regel "prime meridian", det er generelt korrekt, da vi taler om det samme. Hvis alt er ret simpelt med lokal tid, så er det meget mere kompliceret med nulmeridianen.

Der var intet ur, der var i stand til at vise det nøjagtige tidspunkt på det sted, hvorfra de blev taget bort i æraen med de store geografiske opdagelser. På det tidspunkt blev et urværk udstyret med en minutviser betragtet som en højpræcisionsteknik. De første kronometre, der var egnede til at bestemme længdegraden, dukkede op i midten af 1700-tallet, og før det måtte søfolk undvære dem.

Den ældste teoretisk udarbejdede metode var måneafstandsmetoden, foreslået af den tyske matematiker Johann Werner i 1514. Det var baseret på det faktum, at Månen bevæger sig ret hurtigt hen over nattehimlen, og ved at måle med en speciel enhed - en tværgående stang - dens forskydning i forhold til nogle kendte stjerner, kan du indstille tiden. Den praktiske implementering af Werners metode viste sig at være meget vanskelig, og den spillede ikke nogen mærkbar rolle i navigationen.

I 1610 opdagede Galileo Galilei Jupiters fire største måner. Dette var en vigtig videnskabelig begivenhed - inden for den daværende observationsastronomis muligheder blev der, foruden Jorden, fundet et himmellegeme, som dets egne satellitter kredsede om. Men det vigtigste for samtiden var, at disse satellitters bevægelse kunne observeres samtidigt og ligeligt fra alle punkter på Jorden, hvor Jupiter er synlig i det øjeblik.

Galileo Galilei

Allerede i 1612 foreslog Galileo at bestemme det nøjagtige tidspunkt, og dermed længdegraden, ved bevægelsen af Io, en af Jupiters fire satellitter. Det har mange bemærkelsesværdige funktioner, som Galileo selvfølgelig ikke kendte til, men vigtigst af alt er det relativt nemt at observere. At finde ud af, hvornår han trådte ind i skyggen af planeten, var det muligt at præcist fastslå tidspunktet. Men de allerførste forsøg på at kompilere tabeller over formørkelser af Io (og andre galilæiske satellitter) afslørede, at denne tid blev ændret på en uforståelig måde for den tids videnskab. Årsagerne forblev uklare i trekvart århundrede.

Købmands søn

Ole Christensen Rømer blev født i en dansk købmandsfamilie i 1644. Oplysninger om hans ungdom er fragmentariske - han fødte ikke, og personlig berømmelse vil komme til ham meget senere. Det er kendt, at han er uddannet fra Københavns Universitet, og tilsyneladende var bemærkelsesværdig for sit intellekt. I 1671 flyttede Roemer til Paris, blev ansat hos Cassini og blev meget snart valgt til Videnskabsakademiet - så var denne samling af lærde mennesker mindre elite end senere.

Ole Rømer

Mod slutningen af århundredet vendte han tilbage til Danmark, fortsatte med at være praktiserende astronom og døde der i 1710. Men alt dette kommer senere.

Det er endeligt

Og i 1676 foreslog han ukomplicerede, for moderne tid, beregninger, der udødeliggjorde hans navn. Sagens kerne er enkel. Jupiter er omkring fem gange længere fra Solen end Jorden. Den laver én omdrejning omkring Solen på omkring 12 jordår (vi afrunder tallene for nemheds skyld). Det betyder, at om et halvt år vil afstanden fra Jupiter til Jorden ændre sig med omkring en tredjedel. Og dette svarer mere eller mindre til den observerede forskel i de galilæiske satellitters formørkelsestider.

Io i dag

Det er nu meget let for os at forstå logikken i dette ræsonnement, men i det 17. århundrede var det sædvanligt at tro, at lysets hastighed er uendelig. Men Roemer antydede, at det ikke er tilfældet. Ifølge hans beregninger var lysets hastighed lig med omkring 220 tusinde kilometer i sekundet, hvilket er en fjerdedel lavere end den værdi, der er etableret i dag. Men for det 17. århundrede var det i hvert fald ikke dårligt.

Så viser det sig, at alt ikke er så enkelt, og efter to århundreder vil Laplace tage højde for satellitternes gravitationspåvirkning på hinanden, men det er en helt anden historie.

Roemers idé spillede ikke en væsentlig rolle i geografiske opdagelser. At observere Jupiters måner gennem et teleskop installeret om bord på skibet var, på grund af rullen, næsten umuligt. Og i midten af det 18. århundrede blev de første kronometre udviklet, velegnet til at bestemme længdegraden.