Srednji vijek: prvo mjerenje brzine svjetlosti

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Kao što je to često slučaj u znanosti, njegovo izračunavanje bilo je nusproizvod drugih radnji koje su imale mnogo praktičnijeg smisla. Krajem srednjeg vijeka, europski brodovi plove oceanima u potrazi za novim zemljama i trgovačkim putovima. Novootkrivene otoke potrebno je kartirati, a za to je bitno znati koliko-toliko točno gdje se nalaze. S tim su bili vidljivi problemi.

Geografske koordinate su dvije numeričke vrijednosti - zemljopisna širina i dužina. Sa zemljopisnom širinom sve je relativno jednostavno: trebate izmjeriti visinu iznad horizonta neke poznate zvijezde. Na sjevernoj hemisferi to će najvjerojatnije biti Sjevernjača, na južnoj - jedna od zvijezda Južnog križa. Danju zemljopisnu širinu može odrediti Sunce, ali je pogreška znatno veća - svjetiljka je prilično velika, teško ju je pratiti zbog svjetline, a granice njenog vidljivog diska su zamagljene pod utjecajem zemljina atmosfera. Međutim, ovo je relativno jednostavan zadatak.

Koliko je sati

Geografska dužina je mnogo složenija. Zemlja se okreće oko svoje osi, a vi možete saznati gdje se nalazimo, znajući točno vrijeme u ovoj točki i vrijeme na nekom mjestu, čiju geografsku dužinu znamo. U literaturi obično pišu "početni meridijan", to je, općenito, točno, budući da govorimo o istoj stvari. Ako je s lokalnim vremenom sve prilično jednostavno, onda je s nultim meridijanom puno kompliciranije.

Nije postojao sat koji bi mogao pokazati točno vrijeme mjesta odakle su odvedeni u doba velikih geografskih otkrića. U to vrijeme, mehanizam sata opremljen minutnom kazaljkom smatrao se visokopreciznom tehnikom. Prvi kronometri prikladni za određivanje zemljopisne dužine pojavili su se sredinom 18. stoljeća, a prije toga su pomorci morali bez njih.

Najstarija teorijski razrađena metoda bila je metoda lunarne udaljenosti koju je predložio njemački matematičar Johann Werner 1514. godine. Temeljilo se na činjenici da se Mjesec prilično brzo kreće po noćnom nebu i mjerenjem posebnim uređajem - poprečnom šipkom - njegov pomak u odnosu na neke poznate zvijezde, možete postaviti vrijeme. Praktična provedba Wernerove metode pokazala se vrlo teškom, a nije imala zamjetnu ulogu u navigaciji.

Godine 1610. Galileo Galilei je otkrio četiri najveća Jupiterova mjeseca. Bio je to važan znanstveni događaj - u okviru mogućnosti tadašnje promatračke astronomije pronađeno je još jedno, osim Zemlje, nebesko tijelo oko kojeg su se vrtjeli vlastiti sateliti. Ali najvažnije za suvremenike bilo je da se kretanje tih satelita moglo istovremeno i jednako promatrati sa svih točaka na Zemlji, gdje je Jupiter u tom trenutku vidljiv.

Galileo Galilei

Već 1612. Galileo je predložio da se točno vrijeme, a time i zemljopisna dužina, odredi kretanjem Ia, jednog od četiri Jupiterova satelita. Ima mnoge izvanredne značajke za koje Galileo, naravno, nije znao, ali, što je najvažnije, relativno ga je lako promatrati. Saznavši kada je ušao u sjenu planeta, bilo je moguće točno utvrditi vrijeme. Ali prvi pokušaji sastavljanja tablica pomrčina Ia (i drugih Galilejevih satelita) otkrili su da je ovo vrijeme pomaknuto na neshvatljiv način za znanost tog doba. Razlozi su ostali nejasni tri četvrt stoljeća.

Trgovački sin

Ole Christensen Rømer rođen je u danskoj trgovačkoj obitelji 1644. godine. Podaci o njegovoj mladosti su fragmentarni - nije rodio, a osobna slava doći će mu mnogo kasnije. Poznato je da je diplomirao na Sveučilištu u Kopenhagenu i, očito, bio zapažen po svom intelektu. Godine 1671. Roemer se preselio u Pariz, postao Cassinijev zaposlenik i vrlo brzo izabran u Akademiju znanosti - tada je ova zbirka učenih ljudi bila manje elitna nego kasnije.

Ole Roemer

Potkraj stoljeća vratio se u Dansku, nastavio biti praktičarski astronom i tamo umro 1710. Ali sve će to doći kasnije.

Konačno je

A 1676. predložio je nekomplicirane, za moderno doba, izračune koji su ovjekovječili njegovo ime. Suština stvari je jednostavna. Jupiter je oko pet puta udaljeniji od Sunca od Zemlje. Napravi jednu revoluciju oko Sunca u otprilike 12 zemaljskih godina (zaokružujemo brojke radi jednostavnosti). To znači da će se za pola godine udaljenost od Jupitera do Zemlje promijeniti za oko trećinu. A to manje-više odgovara opaženoj razlici u vremenima pomrčine Galilejevih satelita.

Io danas

Sada nam je vrlo lako razumjeti logiku ovog razmišljanja, ali u 17. stoljeću bilo je uobičajeno misliti da je brzina svjetlosti beskonačna. Ali Roemer je sugerirao da to nije tako. Prema njegovim izračunima, brzina svjetlosti bila je jednaka oko 220 tisuća kilometara u sekundi, što je za četvrtinu niže od današnje utvrđene vrijednosti. Ali za 17. stoljeće barem nije bilo loše.

Tada se ispostavi da sve nije tako jednostavno, i nakon dva stoljeća Laplace će uzeti u obzir gravitacijski utjecaj satelita jednih na druge, ali ovo je sasvim druga priča.

Roemerova ideja nije igrala značajniju ulogu u geografskim otkrićima. Promatranje Jupiterovih mjeseci kroz teleskop instaliran na brodu bilo je, zbog kotrljanja, gotovo nemoguće. A sredinom 18. stoljeća razvijeni su prvi kronometri, prikladni za određivanje zemljopisne dužine.