العصور الوسطى: أول قياس لسرعة الضوء

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

كما هو الحال غالبًا في العلم ، كان حسابه نتيجة ثانوية لأفعال أخرى كان لها معنى عملي أكثر. في نهاية العصور الوسطى ، أبحرت السفن الأوروبية في المحيطات بحثًا عن أراض وطرق تجارية جديدة. تحتاج الجزر المكتشفة حديثًا إلى خرائط ، ولهذا من المهم معرفة مكانها بدقة أو أكثر. كانت هناك مشاكل ملحوظة مع هذا.

الإحداثيات الجغرافية عبارة عن قيمتين رقميتين - خط الطول وخط العرض. مع خط العرض ، كل شيء بسيط نسبيًا: تحتاج إلى قياس الارتفاع فوق أفق بعض النجوم المعروفة. في النصف الشمالي من الكرة الأرضية ، سيكون على الأرجح النجم الشمالي ، في الجنوب - أحد نجوم الصليب الجنوبي. خلال النهار ، يمكن تحديد خط العرض بواسطة الشمس ، لكن الخطأ أكبر بكثير - النجم كبير جدًا ، ومن الصعب متابعته بسبب سطوعه ، وحدود قرصه المرئي غير واضحة تحت تأثير الغلاف الجوي للأرض. ومع ذلك ، فهذه مهمة مباشرة نسبيًا.

كم الوقت الان

خط الطول أكثر تعقيدًا. تدور الأرض حول محورها ، ويمكنك معرفة أين نحن ، ومعرفة الوقت المحدد في هذه النقطة والوقت في مكان ما ، وخط الطول الذي نعرفه. في الأدبيات ، يكتبون عادة "خط الطول الرئيسي" ، وهذا صحيح بشكل عام ، لأننا نتحدث عن نفس الشيء. إذا كان كل شيء بالتوقيت المحلي بسيطًا جدًا ، فعندئذٍ يكون الأمر أكثر تعقيدًا مع خط الزوال الصفري.

لم تكن هناك ساعة قادرة على إظهار الوقت الدقيق للمكان الذي تم نقلهم منه في عصر الاكتشافات الجغرافية العظيمة. في ذلك الوقت ، كانت حركة الساعة المزودة بعقرب دقائق تعتبر تقنية عالية الدقة. ظهر الكرونومتر الأول المناسب لتحديد خط الطول في منتصف القرن الثامن عشر ، وقبل ذلك ، كان على البحارة الاستغناء عنها.

كانت أقدم طريقة تم وضعها نظريًا هي طريقة المسافة القمرية ، التي اقترحها عالم الرياضيات الألماني يوهان فيرنر في عام 1514. كان يعتمد على حقيقة أن القمر يتحرك بسرعة إلى حد ما عبر سماء الليل ، ومن خلال القياس بجهاز خاص - قضيب عرضي - إزاحته بالنسبة لبعض النجوم المعروفة ، يمكنك ضبط الوقت. تبين أن التطبيق العملي لطريقة ويرنر صعبة للغاية ، ولم تلعب دورًا ملحوظًا في الملاحة.

في عام 1610 ، اكتشف جاليليو جاليلي أكبر أربعة أقمار لكوكب المشتري. كان هذا حدثًا علميًا مهمًا - ضمن قدرات علم الفلك الرصدي آنذاك ، تم العثور على جرم سماوي ، بالإضافة إلى الأرض ، تدور حوله أقمار صناعية خاصة به. لكن الشيء الأكثر أهمية بالنسبة للمعاصرين هو أن حركة هذه الأقمار الصناعية يمكن ملاحظتها في وقت واحد وبشكل متساوٍ من جميع النقاط على الأرض ، حيث يكون كوكب المشتري مرئيًا في تلك اللحظة.

جاليليو جاليلي

في عام 1612 ، اقترح جاليليو تحديد الوقت الدقيق ، ومن ثم خط الطول ، من خلال حركة Io ، أحد الأقمار الصناعية الأربعة لكوكب المشتري. إنه يحتوي على العديد من الميزات الرائعة التي لم يكن غاليليو يعرف عنها بالطبع ، ولكن الأهم من ذلك أنه من السهل نسبياً ملاحظتها. اكتشف عندما دخل ظل الكوكب ، كان من الممكن تحديد الوقت بدقة. لكن المحاولات الأولى لتجميع جداول خسوف Io (والأقمار الصناعية الأخرى في جاليليو) كشفت أن هذه المرة تم تغييرها بطريقة غير مفهومة لعلم تلك الحقبة. ظلت الأسباب غير واضحة لثلاثة أرباع القرن.

ابن التاجر

ولد Ole Christensen Rømer في عائلة تجارية دنماركية في عام 1644. المعلومات حول شبابه مجزأة - لم يلد ، وستأتيه الشهرة الشخصية بعد ذلك بكثير.من المعروف أنه تخرج من جامعة كوبنهاغن ، ويبدو أنه كان ملحوظًا لفكره. في عام 1671 ، انتقل رومر إلى باريس ، وأصبح موظفًا في كاسيني وسرعان ما تم انتخابه لأكاديمية العلوم - ثم كانت هذه المجموعة من الأشخاص المتعلمين أقل نخبًا من وقت لاحق.

أولي رومر

قرب نهاية القرن ، عاد إلى الدنمارك ، واستمر في ممارسة علم الفلك ، وتوفي هناك عام 1710. لكن كل هذا سيأتي لاحقًا.

إنه محدود

وفي عام 1676 ، اقترح حسابات غير معقدة في العصر الحديث خلدت اسمه. جوهر الأمر بسيط. كوكب المشتري يبعد عن الشمس بحوالي خمس مرات عن الأرض. يحدث ثورة واحدة حول الشمس في حوالي 12 سنة أرضية (نحن نقرب الأرقام من أجل البساطة). هذا يعني أنه في غضون نصف عام ، ستتغير المسافة من كوكب المشتري إلى الأرض بنحو الثلث. وهذا يتوافق إلى حد ما مع الاختلاف الملحوظ في أوقات الكسوف للأقمار الصناعية الجليل.

آيو اليوم

من السهل جدًا الآن علينا فهم منطق هذا المنطق ، ولكن في القرن السابع عشر كان من المعتاد الاعتقاد بأن سرعة الضوء لا نهائية. لكن رومر أشار إلى أن الأمر ليس كذلك. وبحسب حساباته ، فإن سرعة الضوء كانت تساوي حوالي 220 ألف كيلومتر في الثانية ، وهو أقل بمقدار ربع من القيمة المحددة اليوم. لكن بالنسبة للقرن السابع عشر لم يكن الأمر سيئًا على الأقل.

ثم اتضح أن كل شيء ليس بهذه البساطة ، وبعد قرنين من الزمان ، سيأخذ لابلاس في الاعتبار تأثير جاذبية الأقمار الصناعية على بعضها البعض ، لكن هذه قصة مختلفة تمامًا.

لم تلعب فكرة رومر دورًا مهمًا في الاكتشافات الجغرافية. كانت مراقبة أقمار المشتري من خلال تلسكوب مثبت على متن السفينة ، بسبب التدحرج ، شبه مستحيل. وفي منتصف القرن الثامن عشر ، تم تطوير أول كرونومتر مناسب لتحديد خط الطول.