sobota 19 października 2019 imieniny Piotra i Ziemowita 1984 - Zabójstwo ks. Jerzego Popiełuszki
Do końca roku pozostało: 0 dni
Fizyka i astronomia
Interaktywna mapa szkół
Język polski Historia WOS Sztuka (plastyka i muzyka) Języki obce Religia i etyka
Matematyka Fizyka i astronomia Chemia Biologia Przyroda Geografia Technika Informatyka
Przedmioty zawodowe WF Ścieżki edukacyjne Wychowanie przedszkolne Nauczanie zintegrowane Więcej
Przejście Wenus

Pierwsze pomiary odległości w układzie słonecznym

PIERWSZE POMIARY ODLEGŁOŚCI W UKŁADZIE SŁONECZNYM

Jednostka astronomiczna stanowi podstawowy wzorzec długości przy wszystkich pomiarach odległości ciał kosmicznych, od planet Układu Słonecznego, poprzez pobliskie gwiazdy aż - pośrednio - po najdalsze obiekty obserwowalnego Wszechświata. Prace nad wyznaczeniem długości jednostki astronomicznej trwały z przerwami ponad 2000 lat. Oto kolejne rozdziały tej zadziwiającej historii:



Systematyczne obserwacje nieba gwiaździstego, mające na celu zrozumienie reguł oraz poznanie przyczyn zmian położenia gwiazd, Księżyca i Słońca na firmamencie, podejmowane były przez wszystkie cywilizacje starożytności. Rozwój praktycznej wiedzy astronomicznej zawsze był uzależniony od wzajemnych relacji pomiędzy obowiązującymi ówcześnie zasadami religijnymi i politycznymi a praktycznymi potrzebami ustanowienia rachuby czasu i kalendarza, rozwoju handlu i nawigacji. Pionierzy astronomii dysponowali tylko bardzo prostymi instrumentami, choć niekiedy, jak w Stonehenge, ogromnych rozmiarów, brakowało im także narzędzi do analizy wyników obserwacji, bo inne dziedziny wiedzy, w tym matematyka i fizyka, także dopiero raczkowały. Taka sytuacja sprzyjała rozwojowi astronomii pozycyjnej, tworzeniu kalendarzy i poprawianiu rachuby czasu, natomiast rozważania na temat budowy Wszechświata oraz odległości ciał niebieskich, jeśli w ogóle były podejmowane, bardzo długo miały charakter czysto spekulatywny.

Do IV wieku p.n.e. większość greckich uczonych przyjmowała, że najbliżej Ziemi znajduje się Księżyc, ponieważ spośród wszystkich ciał niebieskich jego obieg po sferze niebieskiej trwa najkrócej. Słońce oraz planety Merkury i Wenus widoczne zawsze w pobliżu Słońca, znajdowały się według astronomów greckich zdecydowanie dalej niż Księżyc, ponieważ Słońce potrzebuje aż roku na dokonanie pełnego obiegu po niebie. Takie samo rozumowanie skłaniało ich do umieszczenia Marsa, Jowisza i Saturna dalej niż Słońce, w stopniowo rosnących odległościach od Ziemi. Poza Saturnem znajdowała się już tylko sfera gwiazd stałych.

Pierwszy istotny krok na drodze do zbudowania zgodnego z rzeczywistością modelu budowy Wszechświata uczynił Arystarch z Samos w IV wieku przed naszą erą. Arystarch wyliczył, na podstawie dokonanych przez siebie pomiarów kąta pomiędzy kierunkami z Ziemi ku Słońcu i ku Księżycowi w kwadrze, że Słońce jest 19 razy bardziej odległe od Ziemi niż Księżyc. Choć wynik uzyskany przez Arystarcha podawał jedynie stosunek odległości tych ciał i był ponad dwadzieścia razy mniejszy to jest w rzeczywistości, to jednak był to pierwszy dowód obserwacyjny, że ciała niebieskie znajdują się w różnych odległościach od Ziemi.

Astronomowie greccy z reguły byli bardzo dobrymi matematykami i geometrami. Już co najmniej od czasów Euklidesa, żyjącego na przełomie IV i III wieku p.n.e., zdawali sobie sprawę, że dla wyznaczania odległości ciał niebieskich przy użyciu szeroko rozumianych metod triangulacyjnych niezbędne jest posiadanie odpowiedniego wzorca długości.

Wygodnym wzorcem długości była z pewnością średnica Ziemi, którą Grecy od dawna uważali za kulę o promieniu co najmniej porównywalnym z odległościami do ciał niebieskich. Długość tego pierwszego astronomicznego wzorca długości została wyznaczona przez greckiego astronoma Eratostenesa z Cyreny w III wieku przed naszą erą. Eratostenes zmierzył średnicę Ziemi stosując nadzwyczaj pomysłową i elegancką metodę geometryczną, do dziś opisywaną we wszystkich podręcznikach podstaw astronomii. Uczony Grek zmierzył mianowicie różnicę kątów padania promieni słonecznych w dniu przesilenia letniego w dwóch miastach leżących mniej więcej na tym samym południku: w Aleksandrii i w Syene (obecnie Assuan w Egipcie), których odległość była mu dobrze znana. Według wyliczeń Eratostenesa średnica Ziemi wynosi 80 000 stadionów egipskich. Choć dokładna długość stadionu egipskiego nie jest nam znana, możemy jednak oszacować, iż błąd wyniku Eratostenesa jest z pewnością mniejszy niż 10%. Dzięki temu znakomitemu pomiarowi, już w III wieku p.n.e. po raz pierwszy wyznaczono rzeczywistą średnicę ciała niebieskiego, wyrażając ją za pomocą powszechnie wówczas używanej, powiedzielibyśmy standardowej, jednostki długości czyli stadionu.

Już w drugim wieku przed naszą erą Hipparch (ok. 190-125 p.n.e.) bardzo dokładnie wyznaczył odległość Księżyca od Ziemi. Na podstawie analizy wyników obserwacji zaćmień Słońca stwierdził, że odległość do Księżyca wynosi 59 promieni Ziemi. Jak łatwo policzyć, odległość wyznaczona przez niego różni się zaledwie o 2% od współcześnie przyjmowanej średniej odległości Księżyca. Posługując się dokonanym przez Arystarcha błędnym oszacowaniem stosunku odległości Księżyca i Słońca, Hipparch wyliczył także, że odległość do Słońca jest 1200 razy większa od długości promienia Ziemi, czyli w przeliczeniu na nasze współczesne jednostki długości, wynosi 7.6 milionów km. Podane przez Hipparcha błędne oszacowanie odległości Słońca było powszechnie akceptowane aż do XVI wieku naszej ery.

Astronomowie greccy wiedzieli również, że dla wyznaczenia odległości do Słońca wystarczy zmierzyć kąt pod jakim widoczny byłby promień Ziemi ze środka Słońca. Kąt ten nazywany jest paralaksą Słońca i wynosi około 8,8''.

Paralaksę Słońca można w zasadzie określić na podstawie jednoczesnych pomiarów jego położenia, dokonanych z dwóch odległych punktów na powierzchni Ziemi. Niestety, wszystkie podejmowane wówczas próby zmierzenia odległości ciał niebieskich poprzez pomiary ich paralaks były z góry skazane na porażkę. Aż do XVII wieku astronomowie posługiwali się wyłącznie przeziernikowymi instrumentami pomiarowymi. Takie instrumenty w epoce hellenistycznej umożliwiały pomiary kątów z dokładnością nie przekraczającą kilku minut łuku, a jeszcze niemal dwa tysiące lat później dokładność pomiarów pozycyjnych dokonywanych przez najznakomitszego obserwatora epoki przed-teleskopowej, Tycho de Brahe'go, wzrosła do zaledwie 1'. Znacząca poprawa dokładności pomiarów kątów na sferze niebieskiej możliwa była dopiero po wprowadzeniu w XVII wieku instrumentów wyposażonych w lunety.



Dorobek astronomów greckich przetrwał upadek świata hellenistycznego i został przyswojony przez średniowieczna naukę europejską dzięki przekładom ich dzieł najpierw na język arabski, a następnie, w XII i XIII wieku, dzięki kolejnemu przekładowi, tym razem na łacinę. Z całego dorobku astronomii helleńskiej niewątpliwie największy wpływ na rozwój nowożytnej nauki i cywilizacji europejskiej miał wyrafinowany model geocentrycznej budowy Wszechświata, szczegółowo przedstawiony w Almageście przez Ptolemeusza Klaudiusza, żyjącego w II wieku naszej ery. W jego modelu ruch każdej planety odbywał się w przypisanej jej sferze i opisany był poprzez skomplikowany układ kół zwanych epicyklami i deferentami. Ponieważ kolejne sfery planet stykały się ze sobą, a ich grubości względne określone były przez zakres zmian odległości planety od centrum układu, Ptolemeusz przyjął, że Słońce znajduje się w średniej odległości 1210 promieni ziemskich od Ziemi, Saturn (najbardziej odległa z ówcześnie znanych planet) w odległości 19 865 promieni ziemskich, a sfera gwiazd stałych odległa jest od Ziemi o 20 000 jej promieni.




Komentarze + Dodaj komentarz
Zapraszamy do wyrażania opinii, redakcja portalu Interklasa.
 
Nasi partnerzy:
MEN SchoolNet eTwinning Związek Powiatów Polskich PCSS
Cisco OFEK Przyjazna Szkoła Fundacja Junior FIO CEO
Parafiada net PR Orange IMAX Cinema City WSP TWP
IMAGE PPI-ETC ArcaVir Master Solution Device


Projekt Polski Portal Edukacyjny Interkl@sa
powstał i był realizowany w latach 2000-2011 dzięki wsparciu
Polsko-Amerykańskiej Fundacji Wolności.

W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej "Polityce Prywatności".


Pytania i uwagi: portal@interklasa.pl

Regulamin portalu /  Polityka prywatności /  Ochrona własności intelektualnej /  Zasady korzystania / 
Wyłączenie odpowiedzialności /  Biuro prasowe /  Zasady współpracy /  Redakcja /  Kontakt

Przejdź na stronę ucznia Przejdź na stronę nauczyciela Przejdź na stronę rodzica Certyfikat sieciaki.pl Przyjazna strona kidprotect.pl