ยุคกลาง: การวัดความเร็วแสงครั้งแรก

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

เช่นเดียวกับกรณีทางวิทยาศาสตร์ การคำนวณเป็นผลพลอยได้จากการกระทำอื่นๆ ที่สมเหตุสมผลมากกว่า การสิ้นสุดของยุคกลาง เรือยุโรปแล่นไปในมหาสมุทรเพื่อค้นหาดินแดนใหม่และเส้นทางการค้า จำเป็นต้องมีการทำแผนที่เกาะที่ค้นพบใหม่ และด้วยเหตุนี้ สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าเกาะเหล่านี้อยู่ที่ไหนไม่มากก็น้อย มีปัญหาที่เห็นได้ชัดเจนในเรื่องนี้

พิกัดทางภูมิศาสตร์เป็นค่าตัวเลขสองค่า - ละติจูดและลองจิจูด ด้วยละติจูด ทุกอย่างค่อนข้างง่าย คุณต้องวัดความสูงเหนือขอบฟ้าของดาวฤกษ์บางดวงที่รู้จัก ในซีกโลกเหนือ น่าจะเป็นดาวเหนือ ทางใต้ ซึ่งเป็นดาวดวงหนึ่งของกางเขนใต้ ในระหว่างวันดวงอาทิตย์สามารถกำหนดละติจูดได้ แต่ข้อผิดพลาดนั้นยิ่งใหญ่กว่ามาก - แสงสว่างนั้นค่อนข้างใหญ่ มันยากที่จะติดตามเนื่องจากความสว่างของมัน และขอบเขตของดิสก์ที่มองเห็นได้จะเบลอภายใต้อิทธิพลของ ชั้นบรรยากาศของโลก อย่างไรก็ตาม นี่เป็นงานที่ค่อนข้างตรงไปตรงมา

ตอนนี้กี่โมงแล้ว

ลองจิจูดซับซ้อนกว่ามาก โลกหมุนรอบแกนของมัน และคุณสามารถค้นหาว่าเราอยู่ที่ไหน โดยรู้เวลาที่แน่นอน ณ จุดนี้และเวลาในบางแห่ง ลองจิจูดที่เราทราบ ในวรรณคดีพวกเขามักจะเขียนว่า "prime meridian" โดยทั่วไปแล้วถูกต้องเนื่องจากเรากำลังพูดถึงสิ่งเดียวกัน ถ้าเวลาท้องถิ่นทุกอย่างค่อนข้างง่าย ถ้าด้วยเส้นเมอริเดียนศูนย์จะซับซ้อนกว่ามาก

ไม่มีนาฬิกาเรือนใดที่สามารถแสดงเวลาที่แน่นอนของสถานที่ซึ่งพวกเขาถูกพรากไปในยุคของการค้นพบทางภูมิศาสตร์ครั้งใหญ่ ในขณะนั้น การเคลื่อนไหวของนาฬิกาที่มีเข็มนาทีถือเป็นเทคนิคที่มีความแม่นยำสูง โครโนมิเตอร์ตัวแรกที่เหมาะสำหรับการกำหนดลองจิจูดปรากฏขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 18 และก่อนหน้านั้นนักเดินเรือก็ต้องทำเช่นนั้น

วิธีการทำงานตามทฤษฎีที่เก่าแก่ที่สุดคือวิธีระยะทางตามดวงจันทร์ ซึ่งเสนอโดยนักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมัน Johann Werner ในปี ค.ศ. 1514 มันขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าดวงจันทร์กำลังเคลื่อนที่ค่อนข้างเร็วผ่านท้องฟ้ายามค่ำคืนและด้วยการวัดด้วยอุปกรณ์พิเศษ - แกนตามขวาง - การกระจัดของมันสัมพันธ์กับดาวฤกษ์บางดวงที่รู้จัก คุณสามารถตั้งเวลาได้ การดำเนินการตามวิธีการของเวอร์เนอร์ในทางปฏิบัติกลายเป็นเรื่องยากมาก และไม่มีบทบาทที่เห็นได้ชัดเจนในการนำทาง

ในปี ค.ศ. 1610 กาลิเลโอกาลิเลอีได้ค้นพบดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดสี่ดวงของดาวพฤหัสบดี นี่เป็นเหตุการณ์ทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญ - ภายในความสามารถของดาราศาสตร์เชิงสังเกตการณ์ในขณะนั้น อีกอย่างหนึ่งนอกเหนือจากโลก ยังพบวัตถุท้องฟ้าซึ่งมีดาวเทียมของตัวเองโคจรอยู่รอบ ๆ แต่สิ่งที่สำคัญที่สุดสำหรับผู้ร่วมสมัยคือการเคลื่อนที่ของดาวเทียมเหล่านี้สามารถสังเกตได้พร้อมกันและเท่าเทียมกันจากทุกจุดบนโลกซึ่งดาวพฤหัสบดีสามารถมองเห็นได้ในขณะนั้น

กาลิเลโอ กาลิเลอี

ในปี ค.ศ. 1612 กาลิเลโอเสนอให้กำหนดเวลาที่แน่นอนและด้วยเหตุนี้ลองจิจูดโดยการเคลื่อนที่ของไอโอซึ่งเป็นหนึ่งในดาวเทียมสี่ดวงของดาวพฤหัสบดี มีลักษณะเด่นหลายอย่างที่กาลิเลโอไม่ทราบแน่ชัด แต่ที่สำคัญที่สุดคือสังเกตได้ง่าย เมื่อรู้ว่าเมื่อเขาเข้าไปในเงามืดของดาวเคราะห์ มันจึงเป็นไปได้ที่จะกำหนดเวลาได้อย่างแม่นยำ แต่ความพยายามครั้งแรกในการรวบรวมตารางสุริยุปราคาของไอโอ (และดาวเทียมกาลิลีอื่นๆ) เผยให้เห็นว่าคราวนี้เปลี่ยนไปในทางที่เข้าใจยากสำหรับวิทยาศาสตร์ในยุคนั้น เหตุผลยังคงไม่ชัดเจนเป็นเวลาสามในสี่ของศตวรรษ

ลูกชายพ่อค้า

Ole Christensen Rømer เกิดในครอบครัวพ่อค้าชาวเดนมาร์กในปี 1644 ข้อมูลเกี่ยวกับวัยหนุ่มของเขาไม่แน่นอน - เขาไม่ได้ให้กำเนิดและชื่อเสียงส่วนตัวจะมาหาเขาในภายหลังเป็นที่ทราบกันดีว่าเขาสำเร็จการศึกษาจากมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนและเห็นได้ชัดว่ามีสติปัญญาดี ในปี 1671 Roemer ย้ายไปปารีส กลายเป็นลูกจ้างของ Cassini และในไม่ช้าก็ได้รับเลือกเข้าสู่ Academy of Sciences - จากนั้นกลุ่มคนที่เรียนรู้นี้ก็ยอดเยี่ยมน้อยกว่าในภายหลัง

Ole Roemer

ในช่วงปลายศตวรรษ เขากลับมายังเดนมาร์ก ยังคงเป็นนักดาราศาสตร์ฝึกหัด และเสียชีวิตที่นั่นในปี 1710 แต่ทั้งหมดนี้จะมาในภายหลัง

มันมีขอบเขต

และในปี ค.ศ. 1676 เขาได้เสนอการคำนวณที่ไม่ซับซ้อนสำหรับยุคปัจจุบันซึ่งทำให้ชื่อของเขาเป็นอมตะ ปมของเรื่องนั้นง่าย ดาวพฤหัสบดีอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่าโลกประมาณ 5 เท่า มันทำให้เกิดการปฏิวัติรอบดวงอาทิตย์หนึ่งครั้งในเวลาประมาณ 12 ปีโลก (เรากำลังปัดเศษตัวเลขเพื่อความเรียบง่าย) ซึ่งหมายความว่าในครึ่งปี ระยะทางจากดาวพฤหัสบดีถึงโลกจะเปลี่ยนแปลงประมาณหนึ่งในสาม และสิ่งนี้สอดคล้องกับความแตกต่างที่สังเกตได้ในช่วงเวลาสุริยุปราคาของดาวเทียมกาลิลี

ไอโอวันนี้

ตอนนี้มันง่ายมากสำหรับเราที่จะเข้าใจตรรกะของเหตุผลนี้ แต่ในศตวรรษที่ 17 เป็นเรื่องปกติที่จะคิดว่าความเร็วของแสงนั้นไม่มีที่สิ้นสุด แต่โรเมอร์แนะนำว่าไม่เป็นเช่นนั้น ตามการคำนวณของเขา ความเร็วของแสงเท่ากับประมาณ 220,000 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งต่ำกว่าค่าที่กำหนดไว้ในปัจจุบันหนึ่งในสี่ แต่สำหรับศตวรรษที่ 17 อย่างน้อยก็ไม่เลว

จากนั้นปรากฎว่าทุกอย่างไม่เรียบง่ายและหลังจากสองศตวรรษ Laplace จะคำนึงถึงอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของดาวเทียมซึ่งกันและกัน แต่นี่เป็นเรื่องราวที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

ความคิดของ Roemer ไม่ได้มีบทบาทสำคัญในการค้นพบทางภูมิศาสตร์ การสังเกตดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีผ่านกล้องโทรทรรศน์ที่ติดตั้งบนเรือนั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยเนื่องจากการกลิ้งไปมา และในช่วงกลางศตวรรษที่ 18 ได้มีการพัฒนาโครโนมิเตอร์ตัวแรกขึ้น เหมาะสำหรับการหาลองจิจูด