Dünyanın Güneş etrafında döndüğünü gösteren basit deneysel kanıtlar

Dünyanın güneş etrafında döndüğünü gösteren en basit deneyler veya hesaplamalar nelerdir? Lütfen bunları açıklar ve tarihe referans verebilir misiniz? İki yıldızın göreceli konumunun dünyadan gözlendiği gibi bu tür gözlemler gibi birçok basit açıklama , her gece değişir - eğer yıldızları dünyaya çevirdiğinde doğru olmaz. Ancak, gözlem aynı zamanda yıldızların dünyayı yörüngede yöründiği, ancak bunu farklı hızlarda yapan bir model ile tutarlı değil mi? Basit açıklamalar yardımcı olacaktır.

Cevap ironik: İyi araçlar olmadan, kanıt yok . Güneş'in Dünya'nın etrafında döndüğünü düşünen insanlar, gerçek kanıtların 1700'lerin başlarına ve 1800'lerin ortalarına kadar, Dünya'nın hareket ettiğini gösteren iki kanıt dizisi açılıncaya kadar, kusursuz olarak doğru olduğunu söyledi.

Starlight Sapması

Vikipedi'nin doğru ancak fazla karmaşık bir açıklaması var . Bunu düşünmenin en kolay yolu, kendinizi yağmurda bir arabanın içinde bir dur işareti olarak hayal etmek ve yağmurun düştüğünü görmektir. Hareket etmeye başladığınızda, yağmur yağmının belirgin düşme yönü değişir, böylece önünüzden düşüyor ve size doğru eğilir. Bu sapma.

1700'lerin başında, yıldızların yer değiştirdiği keşfedildi ve 1727'de James Bradley, onu Dünya'nın Güneş'in etrafındaki hareketinden dolayı yıldız ışığının azaltılması olarak doğru bir şekilde tanımladı. (Güneş tutulması içindeki herhangi bir yıldız için, Dünya yılın bir zamanında ona doğru ilerliyor ve altı ay sonra uzaklaşıyor.)

Paralaks

Vikipedi'nin paralaksla ilgili makalesi daha iyi ve ayrıntılar için sizi buna yönlendiririm. Temel olarak, parmağınızı sizden önce tutarsanız ve sol gözünüz kapalıyken ona bakarsanız ve ardından sağ gözünüz kapalıysa, arka plana göre - duvarın ötesinde veya dışarıdaki ağaçların veya her neyse, atlıyormuşsunuz gibi görünür. Net bir şekilde görebilmeniz için gözleriniz arasında hızlıca ileri geri geçiş yapın.

Dünya Güneş etrafında dönerken, yakın yıldızlar da daha uzak yıldızlara göre konumlarını değiştiriyor gibi görünmektedir. Buradaki en önemli nokta, yıldızların Güneş'ten çok daha küçük olduğunu varsaymak için iyi bilimsel nedenler olduğudur. Teleskoptan bakıldığında yıldızlar diskleri gösterdi ve Güneş gibiyse, uzaklıkları bu disklerden çıkarılabilirdi. Ve eğer Dünya gerçekten Güneş'in etrafında dönerse, paralaksın gözlemlenmesi gerektiği kadar yakındılar. Fakat öyle değildi ve göze çarpan bir paralaks eksikliği, Heliocentric teorilerine karşı güçlü bir ampirik argümandı.

Gerçekte elbette paralaks var, ama bütün yıldızların paralaksları küçük çünkü disklerinden tahmin edilenden çok daha uzaktalar. (Görünür diskler aslında kırınım diskleriydi ve hiç gerçek diskler değildi - ancak neredeyse bir yüzyıl sonra kırınıkların anlaşılmaya başlaması değildi.) Friedrich Bessel ilk olarak 1838'de bir yıldızın gerçek paralaksını ölçüyordu.

Dünyanın tam tersi yerine Güneş'i yudumladığını ispatlayamazsınız, çünkü bu, referans çerçevelerinin tümünün eşit derecede geçerli olmasını engeller (ancak bazıları diğerlerinden daha anlamlı olur). Örneğin, havanın veya gelgitlerin modellenmesinde, dönmeyen bir jeosentrik, heliosentrik, barycentrik veya galaktosantrik bakış açısı yerine Dünya merkezli, Dünya sabitli bir bakış açısı kullanmak daha mantıklıdır. Birisi, örneğin, Dünya'nın havasını modellemek için heliosantrik veya hatta galaktocentrik bir bakış açısı kullanabilir, ancak bunu yapmak aptallığın ötesinde olur.

Diğer taraftan, güneş sistemi davranışını modellerken, bir güneş merkezli, hatta daha iyi bir güneş sistemi barycentrik bakış açısını kullanmak çok daha mantıklıdır. Bununla birlikte, bir kişi Dünya merkezli, Dünya sabitlenmiş bir bakış açısı kullanabilir, çünkü tüm referans çerçeveleri eşit olarak geçerlidir (teoride). Bunu yapmak elbette hareket denklemlerini oldukça çirkin ve çirkin hale getirir, ancak hareket denklemlerini göreceli olarak doğru hale getirmeye çalışır. Yine de jeosantrik bir bakış açısı teorik olarak geçerlidir - Samanyolu davranışını modellemek için bile.

Jeosantrik bir bakış açısına sahip olan sorun, geçersiz (değil) olmasıdır. Sorun şu ki, jeosantrikliğin savunucuları bunun tek ve tek geçerli bakış açısı olduğunu savundu (ve ne yazık ki tartışmaya devam ediyor). Bu argüman geçersiz, çünkü bir kez daha bütün referans çerçeveleri aynı derecede geçerlidir.

İyi not: Atalet çerçevelerinin bir anlamda özel olması, atalet olmayan çerçevelerin geçersiz olduğu anlamına gelmez.

Gezegenlerin, güneşin, ayın ve dünyanın tümünün uzayda hareket eden bedenler olduğu fikrine başlarsanız , görünüşte sabit yıldızları hariç tutar ve sonra birbirlerine göre nasıl hareket ettiklerini gösteren kanıtları görürsünüz. o zaman bu bağlamda çıplak gözle astronomide eskilerin bile kullanabileceği seyrüsefer enstrümanlarının yardımında bazı kanıtlar var.

Gezegenlerin gözlemlenen hareket şekilleri, heliosentrik yörüngenin kanıtıdır. Görünür gezegenler belli kalıpları takip eder. İlk olarak, Merkür ve Venüs:

• Her zaman güneşin çevresinde görülürler.
• Merkür ve Venüs'ün güneşten gözlenen açısal ayrılmaları düzenli bir yapıya sahiptir.
• Merkür, Venüs'ten daha yakın bir ayrılığa sahiptir ve açısal ayrılması çok daha hızlı bir oranda değişmektedir.
• Her iki gezegen de ekliptiğe yakın durur ve asla normalde salınmaz.
• Her iki gezegenin güneş etrafındaki yörüngeleri belgelenebilir ve göreceli kolaylıkla tahmin edilebilir. Bu, teleskop olmadan bile kesin olarak yapılabilir, ancak Merkür'ün güneşe çok yakın olması daha zordur.

Göklerin içinde hareket eden cisimlerin öncülünden başlayarak, kanıtların Merkür ve Venüs için heliosantrik bir yörüngeye sahip olduğuna inanıyorum. Kepler kesin niteleyen, ancak eski Yunanlılar teleskop olmadan çok iyi onların hareketini modellemek başardık Antikitera Mekanizması içinde jeosantrik terimler.

Eski bir Yunan astronomu iç gezegenlerin hareketini heliosantrik terimlerle tam olarak modellemek isterse yapabilirdi. Bunu yapmanın yolu, sabit yıldızların katı bir şekilde sabitlendiğini varsaymak ve aralarındaki açısal mesafeleri ölçmek ve ardından aralarındaki hareketli gezegenlerin hareketlerini çizmektir. Sekstantlar ve diğer aygıtlar , ilkel olanlarla bile çok yetenekli olan eski denizciler tarafından kullanıldı . Yani bu, istediğiniz “basit deneyim veya hesaplamayı” gerçekleştirmek için yapılmış olabilir. Hiç İster edildi yapılır, akılda soru ile, biraz farklı bir konudur.

Şimdi dünyanın kendisi için. Antik dünyada bile, sidereal day ve solar day arasındaki ilişki iyi anlaşılmıştır . Ekliptik düzlem etrafındaki güneşin varlığı, heliosentrik bir yörüngenin kanıtıdır. Biri bunu netleştirmek için onu modellemek zorunda . Sidereal zaman ve Metonik çevrimi ile ilgili eski hesaplamalar , yeryüzünün heliosentrik hareketinin, tasarlanması ve istenmesi halinde matematiksel olarak modellenebileceğini ortaya koymaktadır.

Dış gezegenlere gelince, aklıma göre bu en az sezgiseldir, ancak onlar için de bir heliosentrik yörünge olduğuna dair kanıtlar vardır, ancak yalnızca dünyanın ve iç gezegenlerin güneşin yörüngede döndüğü fikri üzerine inşa ederek. Bu geriye dönük hareketlerini gözlemlemekten gelir . Bu gezegenler belirli zamanlarda "sabit arka plan yıldızlara" karşı retrograd hareket edeceklerdir ve bu zamanlar güneşten açısal olarak ayrılmaları ile ilişkilendirilebilir. Ayrıca farklı gezegenler zodyak boyunca farklı hızlarda hareket eder ve bu da retrograd hareketin genliği ile de ilişkilidir.

Tüm bunları bir heliosantrik yörüngeyle simüle ederseniz, içsel, hızlı bir gezegende yörüngesinde dış, daha yavaş bir gezegen gözlemlediğimiz çok açıktır. Eski Yunanlılar kendi Mars, Jüpiter ve Satürn hareketlerini modellemek için yeterli beceriye sahip olup Antikitera Mekanizması içinde jeosantrik terimler. Böylece, dış gezegenler için kesin, matematiksel bir heliosentrik hareket modelinin, eğer onlar için ulaşmışlarsa, ulaşabilecekleri alandaydı.

En azından bazı eski düşünürler dair bazı kanıtlar da vardır vardı bir güneş merkezli modelin içine tüm bunudeşifre mümkün. Eski Yunan Samos Aristarchus'unun heliosantrik bir modeli vardı. Ancak, Platon ve diğerleri disfavor gibiydi ve bu yeniden yapılanma içinde Antikitera Mekanizması Aristarchus' günün ardından iyi geldiğine inanılan bir özellikleri jeosantrik modelleri geriye doğru, hareketin Planetary orrery. Ve heliosentrik düşünme azınlıkta kaldıbatıda modern çağa kadar. Belki de ayın bariz jant merkezli yörüngesi veya yıldızların sorusu (herhangi bir doğru modele dahil edilip edilmemesi gerektiği) veya evrensel bir yerçekimi teorisinin olmaması bizim için yeterince belirsizdir.

En iyi deneysel kanıt muhtemelen geriye dönük harekettir . Veriler kolayca elde edilemiyor: Toplanması uzun zaman alıyor, bir astronomun her gece durmak zorunda kalacağını söylememek, her nesnenin pozisyonlarının özenli ölçümlerini yapmak zorunda kalacak. Fakat yapılabilir (eski Yunanlılar bunun farkındaydı) ve modern dünyada Stellarium gibi bir simülatör kullanabilirsiniz .

Stellarium'u indirin, başlatın ve yerel konumunuza gidin. Ardından simülasyonu çalışır duruma getirin ve birçok kez hızlandırın. Güneşi görmelisin ki yıldızlar senin etrafında dönüyor. Ardından zemini kapatın (böylece Dünya'da görebilirsiniz), atmosferi kapatın (böylece gün boyunca yıldızları görebilirsiniz), ekvator dağına geçin (Ctrl + M; burası gökyüzünün çoğunun bulunduğu yer durağan) ve Güneş, Ay ve tüm gezegenlerin bir daire içinde hareket ettiği görülünceye kadar uzaklaştırın.

Şimdi tüm gezegenlerin hareketlerine dikkatlice bakın. Ay'ın (ve Güneşin) yavaşlamadan çevrelere girdiğini görmelisin. Dünyayı dolasalardı beklediğiniz şey bu. Ancak Mercury bu hareketi takip etmiyor - Güneş etrafında gözle görülür şekilde yok oluyor. Mars da farklı davranışlar sergiliyor: yuvarlak ve yuvarlak, sonra duruyor, geriye gidiyor ve sonra tekrar ve tekrar dönüyor. Bu son davranışa geriye dönük hareket denir ve açıklaması birçok eski astronomiyi işgal etti. Eski Yunanlılar, gezegenlerin Dünyayı dolaşıp mükemmel çevreler içinde dolaştığı göz önüne alındığında, açıklamak için karmaşık bir epiksik teorisi ortaya çıkardılar (bunların hiçbiri modern bilgi için doğru değil).

Bununla birlikte, Mars Dünya'nın etrafında gitmediyse, bunun yerine Güneş'in etrafında gittiğinde geriye dönük hareketler kolayca açıklanabilir. Bu sadece Mars'ın yörüngesinde solladığımız zaman geriye dönük olduğu anlamına gelir. Buna ek olarak, bu aynı zamanda Mars’ın her ne zaman geri döndürüldüğünü, en parlak olduğunu ve güneşe göre gökyüzünün karşı tarafında olduğunu açıklıyor. Ayrıca Merkür'ün neden döngüleri Güneş çevresinde yaptığını da açıklar.

Bu, jeosantrik modelin aynı gözlemleri hesaba katamayacağı anlamına gelmez, ancak çok daha basittir. Heliosentrik modelde, her gezegen güneşin etrafında basit bir yolla, bir elipsle gider. Jeosantrik modelde, her gezegen Dünya'nın etrafında ilerler, ancak epicycle sonrası epicycle. İşte o zaman Occam's Razor'u uyguluyoruz ve daha basit bir açıklamanın doğru olduğu sonucuna varıyoruz.

Şey ... mevsimsel döngü Dünya ve Güneş'in birbirinin etrafında döndüğü için yeterli kanıt. A'nın B ya da B'nin yörüngesinde olup olmadığı A'nın nispi kütle hakkındaki bir argümanıdır. Diğer tüm gezegenlerin hareketinin, Güneşi yörüngesine sokan ama Dünya'yı değil, onlarla tutarlı olduğunu tespit ederseniz, Güneş kütlesinin muazzam olduğu ve bu nedenle Dünya'nın çekmesinden zar zor etkilendiği sonucuna varabilirsiniz.

Gökyüzündeki herhangi bir yıldızın ayrıntılı gözlemleri, Dünya'nın yaklaşık 30 km / s hızla eliptik bir yörüngede hareket ettiğini ortaya koymaktadır.

Yıldızların görüş hattı hızları Doppler efekti kullanılarak ölçüldüğünde, Dünya'nın hareketi için düzeltilmeleri gerekir. Olmazlarsa, o zaman biri 1 yıl periyotta ve Dünya-Güneş yörüngesine göre yıldızın yönüne bağlı olarak değişecek olan 30 km / s'ye kadar olan bir genlik ile açıklanamayan bir modülasyon görür. uçak.

Aynı şekilde, bir jeosantrik model, Dünya'daki bir gözlemcinin neden gökyüzündeki yıldızların pozisyonlarını gökteki periyodik elipsleri, gökyüzünde ne kadar uzak oldukları ile ters ilişkide olduğu ortaya çıkarılan genliklerle (yani trigonometrik paralaks) yürütürken gördüğünü açıklayamıyor. hepsi bir yıllık bir süre ile.

Belki de bunlar, düşündüğünüz "basit" deneyler değildir, ama evren, çıplak gözle ve sağduyuyla görülebilen şeyle her zaman anlaşılamaz.

Bu işleri basitleştirebilir ama işte benim adım:

• Düz bir yüzey oluşturun (düz durduğu sürece daha büyük), örneğin bir tahtayı sabit bir su yüzeyine yerleştirerek.
• Öğlen saatlerinde dikey olarak uzun bir direğe koyun (ne kadar uzun olursa o kadar iyi).
• Tamamen düz bir yüzeyde olması gereken gölgesini (yön ve uzunluk) ölçün.
• Birisinin aynı (özellikle aynı kutup uzunluğunu) aynı anda kuzeye (diğerinden daha iyi) yapmasını sağlayın.
• Güneyde tam olarak aynı ölçümlerin üçte birini alın.

Ölçümlerin değerlendirilmesi şunları sağlamalıdır:

• Dünya'nın yüzeyi kabaca küreseldir (aslında dünya bir oblate elipsoittir, ancak bunu doğrulamak için 3'ten fazla ölçüme ihtiyacınız vardır)
• Toprak çapı bildirilen değerler arasında (ölçüm hatası için +/- beklenen sapma ve sadece çok kaba bir tahmin ölçtünüz)
• Üçgenleme ile dünya-güneş mesafesinin kaba tahmini

İğne deliği kamerasını kullanarak artık görünen çapı ve yukarıdan uzaklık tahminiyle güneşin gerçek çapının kaba bir tahminini elde edebilirsiniz. Tüm ölçüm hatalarını biriktirse bile, güneş ile dünya arasındaki boyut farkı, büyüklük dereceleri olmalıdır.

İki bilyeyi bir çubuğun zıt uçlarına takın (çubuk, bilyelere kıyasla ne kadar hafif olursa). Topların yukarıda belirtilen ölçümlerin kaba yaklaşımları olması gerekir (örneğin güneşin saf hidrojen olduğunu ve kütle tahmini elde etmek için dünya saf demir olduğunu tahmin edebilirsiniz). Çubuğa bir ip takın ve denge noktasını bulun. Büyük olasılıkla güneşi temsil eden topun yolu olacaktır (çubuğun ağırlığına uymanız gerekir).

Şimdi ipten sarkarken iki topun birbirini daire içine almasını sağlayabilirsiniz.

Hangisi diğerinin etrafında döner?

Nispeten basit ekipmanla, Jüpiter'in uydularının davranışını gözlemlemek mümkündür. Jüpiter'in ve tüm gezegenlerin Dünya etrafında döndüğü hipotezi varsayarak, uyduların Jüpiter tarafından kapatılmasının oldukça düzenli olacağı beklenmelidir. Ancak gördüğümüz olay, Jüpiter'in yörüngesinin Dünyadaki basit bir epicycle olmadığını ispatlayan, hatta çok kesin olmasa da, Dünyaya bağlı saatlere göre farklı zamanlarda gerçekleşen olaydır. Ayrıca, Dünya'yı doğrudan yörüngede olmayan herhangi bir uydunun gözlemlenmesi, Dünya merkezli görüş üzerinde şüphe yaratıyor.

Çok basit: göreceli hareket nedeniyle, kanıt yoktur. Karşılaştığınız herhangi bir durum, ince bir jeosantrik modül ile açıklanabilir. Albert Einstein, "Dünyanın hareketinin herhangi bir optik deney tarafından tespit edilemeyeceğine inanmaya başladım" derken de aynı sonuca ulaştı. ve "... Dünya'nın uzaydaki hareketinin karasal deneylerde anlaşılabilir hale getirilip getirilemeyeceği sorusuna. Bu doğanın tüm girişimlerinin olumsuz sonuçlara yol açtığını çoktan dile getirmiştik. Görelilik teorisinden önce ortaya atıldı, bu olumsuz sonuca razı olmak zordu. ”