เส้นผ่านศูนย์กลางดวงอาทิตย์เป็นกิโลเมตร ชาวกรีกโบราณคำนวณขนาดของโลก ดวงจันทร์ ดวงอาทิตย์ และระยะทางอย่างไร
ภารกิจที่ 2การกำหนดเวลาของกิจกรรมสุริยะสูงสุดและต่ำสุด
วิเคราะห์ข้อมูลในตารางที่ 1P เปรียบเทียบตัวเลขของ Wolf สำหรับปี 2543-2554 (ควรทำโดยการสร้างความสัมพันธ์ใน EXCEL จะดีกว่า)
ภารกิจที่ 3การกำหนดขนาดของจุดบอดแดด
กำหนดขนาดเชิงมุมและเส้นตรงของจุดดับดวงอาทิตย์ (ดูรูปที่ A3) เปรียบเทียบขนาดของจุดนี้กับขนาดของโลก
ตารางที่ 2
ภารกิจที่ 4การกำหนดอุณหภูมิของโฟโตสเฟียร์ในพื้นที่จุด
ศึกษารัศมีสว่างรอบจุดดับดวงอาทิตย์ในภาพ SOHO ของพื้นผิวดวงอาทิตย์ สรุปอุณหภูมิจุดดับดวงอาทิตย์ อุณหภูมิรัศมีสว่าง และ อุณหภูมิเฉลี่ยโฟโตสเฟียร์
ตารางที่ 3
สรุปความแตกต่างของภาพในภาพถ่ายและค่าอุณหภูมิ
ภารกิจที่ 5ศึกษาความโดดเด่น
ความโดดเด่น(เยอรมัน) โปรตูเบอรานเซน, จาก lat. โปรทูเบโร- บวม) - การควบแน่นหนาแน่นของสสารที่ค่อนข้างเย็น (เมื่อเปรียบเทียบกับโคโรนาสุริยะ) ที่เพิ่มขึ้นและยึดไว้เหนือพื้นผิวดวงอาทิตย์ด้วยสนามแม่เหล็ก
มีการจำแนกประเภทความโดดเด่นดังต่อไปนี้ โดยคำนึงถึงธรรมชาติของการเคลื่อนที่ของสสารในนั้นและรูปร่างของพวกมัน ซึ่งพัฒนาขึ้นที่หอดูดาวฟิสิกส์ดาราศาสตร์ไครเมีย:
· Type I (หายาก) มีรูปแบบเป็นเมฆหรือควัน การพัฒนาเริ่มต้นจากรากฐาน สสารเพิ่มขึ้นเป็นเกลียว ระดับความสูง. ความเร็วของสสารสามารถสูงถึง 700 กม./วินาที ที่ระดับความสูงประมาณ 100,000 กม. ชิ้นส่วนจะแยกออกจากความโดดเด่น จากนั้นถอยกลับไปตามวิถีที่คล้ายกับเส้นสนามแม่เหล็ก
· Type II มีรูปร่างเป็นไอพ่นโค้งที่เริ่มต้นและสิ้นสุดบนพื้นผิวดวงอาทิตย์ นอตและเจ็ตส์เคลื่อนที่ราวกับเป็นแม่เหล็ก สายไฟ. ความเร็วของการเคลื่อนที่ของก้อนอยู่ระหว่างหลายสิบถึง 100 กม./วินาที ที่ระดับความสูงหลายแสนกิโลเมตร ไอพ่นและก้อนเมฆจางหายไป
· Type III มีรูปทรงของพุ่มไม้หรือต้นไม้ ถึงมาก ขนาดใหญ่. การเคลื่อนไหวของกลุ่มก้อน (สูงถึงหลายสิบกิโลเมตร/วินาที) ไม่เป็นระเบียบ
ประเภทที่ 1 | ประเภทที่สอง | ประเภทที่สาม |
ข้าว. สิบเอ็ด |
ใช้ภาพถ่ายในรูปที่ 12 เพื่อศึกษาความโดดเด่น สรุปขนาดประมาณอุณหภูมิโดยประมาณ พยายามจัดประเภทให้เป็นหนึ่งในสามประเภทที่คุณรู้จัก
ภารกิจที่ 6การศึกษาการดีดตัวของโคโรนาแสงอาทิตย์
การดีดตัวของมวลชโรนัล(การดีดมวลโคโรนาลหรือ CME) คือมวลมหาศาลของสสารสุริยะที่ถูกผลักออกสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์จากชั้นบรรยากาศสุริยะ อันเป็นผลจากกระบวนการแอคทีฟที่เกิดขึ้นในนั้น เห็นได้ชัดว่ามันเป็นเรื่องของการปล่อยโคโรนามาถึงโลกนั่นเอง เหตุผลหลักการปรากฏตัวของแสงออโรร่าและพายุแม่เหล็ก
หลุมชเวียน– เหล่านี้คือบริเวณของโคโรนาสุริยะที่มีความส่องสว่างลดลง พวกมันถูกค้นพบหลังจากการเริ่มการศึกษารังสีเอกซ์ของดวงอาทิตย์โดยใช้ยานอวกาศจากนอกชั้นบรรยากาศของโลก ปัจจุบันเชื่อกันว่าลมสุริยะมีต้นกำเนิดมาจากรูโคโรนาล รูโคโรนัลเป็นแหล่งของลมสุริยะที่มีอุณหภูมิต่ำ ดังนั้นจึงปรากฏมืดในภาพดวงอาทิตย์
ภารกิจที่ 7การศึกษาดาวหางครอยตซ์
ดาวหางเซอร์คัมโซลาร์ครอยทซ์(ภาษาอังกฤษ) ครูทซ์ ซันกราเซอร์ส) เป็นวงศ์ของดาวหางวงโคจรที่ตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน ไฮน์ริช ครูตซ์ (พ.ศ. 2397-2450) ซึ่งแสดงความสัมพันธ์เป็นครั้งแรก เชื่อกันว่าพวกมันล้วนเป็นส่วนหนึ่งของดาวหางขนาดใหญ่ดวงเดียวที่พังทลายลงเมื่อหลายศตวรรษก่อน
ดาวหางครอยทซ์สามารถสังเกตได้ทั้งในระบบ Lasco C2 และ LascoC3 การสังเกตอย่างสม่ำเสมอทำให้สามารถตรวจจับดาวหางใหม่และกำหนดความเร็วโดยประมาณได้
เพื่อกำหนดความเร็วของดาวหางลำดับภาพได้อย่างแม่นยำ เวลาที่รู้ข้อสังเกตของแต่ละคน จากนั้นพิกัดของดาวหางจะถูกกำหนดจากภาพ และตามสมมติฐานของพวกเขา การเคลื่อนไหวสม่ำเสมอความเร็วของพวกมันจะถูกคำนวณ
ผู้คนรู้มานานแล้วว่าโลกไม่แบน นักเดินเรือโบราณสังเกตว่าภาพท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาวเปลี่ยนไปอย่างไร: กลุ่มดาวใหม่ปรากฏให้เห็นในขณะที่กลุ่มอื่น ๆ ออกไปนอกขอบฟ้า เรือที่แล่นไปในระยะไกล "ลงไปในน้ำ" ยอดเสากระโดงเรือเป็นสิ่งสุดท้ายที่จะหายไปจากสายตา ไม่มีใครรู้ว่าใครเป็นคนแสดงความคิดที่ว่าโลกมีทรงกลมเป็นคนแรก เป็นไปได้มากว่า - ชาวพีทาโกรัสซึ่งถือว่าลูกบอลเป็นตัวเลขที่สมบูรณ์แบบที่สุด หนึ่งศตวรรษครึ่งต่อมา อริสโตเติลให้ข้อพิสูจน์หลายประการว่าโลกเป็นทรงกลม หลัก: ระหว่าง จันทรุปราคาเงาของโลกมองเห็นได้ชัดเจนบนพื้นผิวดวงจันทร์ และเงานี้เป็นทรงกลม! ตั้งแต่นั้นมา ก็มีความพยายามอย่างต่อเนื่องในการวัดรัศมี โลก. สอง วิธีง่ายๆนำเสนอในแบบฝึกหัดที่ 1 และ 2 อย่างไรก็ตาม การวัดกลับกลายเป็นว่าไม่ถูกต้อง ตัวอย่างเช่น อริสโตเติลถูกเข้าใจผิดมากกว่าหนึ่งครั้งครึ่ง เชื่อกันว่าบุคคลแรกที่ทำเช่นนี้ด้วยความแม่นยำสูงคือ Eratosthenes นักคณิตศาสตร์ชาวกรีกแห่ง Cyrene (276-194 ปีก่อนคริสตกาล) ตอนนี้ชื่อของเขาเป็นที่รู้จักของทุกคนแล้วขอบคุณ ตะแกรง Eratosthenes -วิธีการหา จำนวนเฉพาะ(รูปที่ 1)
ข้าว. 1 |
หากคุณขีดฆ่าตัวใดตัวหนึ่งออกจากอนุกรมธรรมชาติ ให้ขีดฆ่าเลขคู่ทั้งหมดยกเว้นตัวแรก (เลข 2 เอง) จากนั้นขีดฆ่าตัวเลขทั้งหมดที่เป็นผลคูณของสาม ยกเว้นตัวแรก (เลข 3) เป็นต้น แล้วผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นเฉพาะจำนวนเฉพาะเท่านั้น ในบรรดาผู้ร่วมสมัยของเขา Eratosthenes มีชื่อเสียงในฐานะนักสารานุกรมรายใหญ่ที่ไม่เพียงแต่ศึกษาคณิตศาสตร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงภูมิศาสตร์ การทำแผนที่ และดาราศาสตร์ด้วย เขา เป็นเวลานานเป็นหัวหน้าห้องสมุดอเล็กซานเดรียซึ่งเป็นศูนย์กลางของวิทยาศาสตร์โลกในขณะนั้น ในขณะที่กำลังรวบรวมแผนที่โลกชุดแรกของโลก (แน่นอนว่าเรากำลังพูดถึงส่วนที่ทราบในเวลานั้น) เขาจึงตัดสินใจทำการวัดโลกอย่างแม่นยำ ความคิดคือสิ่งนี้ ในอเล็กซานเดรีย ทุกคนรู้ดีว่าทางตอนใต้ในเมืองเซียนา (อัสวานสมัยใหม่) ปีละครั้งตอนเที่ยง ดวงอาทิตย์จะถึงจุดสูงสุด เงาจากเสาแนวตั้งหายไป และก้นบ่อก็สว่างขึ้นไม่กี่นาที สิ่งนี้เกิดขึ้นในวันครีษมายัน 22 มิถุนายน - วันที่ดวงอาทิตย์อยู่ในตำแหน่งสูงสุดบนท้องฟ้า Eratosthenes ส่งผู้ช่วยของเขาไปที่ Syena และพวกเขาก็ยืนยันสิ่งนั้นตอนเที่ยงพอดี (ตาม นาฬิกาแดด) ดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสุดยอดพอดี ในเวลาเดียวกัน (ตามที่เขียนไว้ในต้นฉบับ: “ในเวลาเดียวกัน”) กล่าวคือ ในเวลาเที่ยงตามนาฬิกาแดด เอราทอสเธเนสจะวัดความยาวของเงาจากเสาแนวตั้งในเมืองอเล็กซานเดรีย ผลลัพธ์ที่ได้คือรูปสามเหลี่ยม เอบีซี (เครื่องปรับอากาศ- เสา, เอบี- เงาข้าว 2).
ดังนั้น, แสงตะวันในเซียนา ( เอ็น) ตั้งฉากกับพื้นผิวโลก ซึ่งหมายความว่ามันเคลื่อนผ่านจุดศูนย์กลาง - จุดนั้น ซี. ลำแสงขนานไปกับมันในอเล็กซานเดรีย ( ก) ทำให้มุม γ = เอซีบีด้วยแนวตั้ง จากการใช้ความเท่าเทียมกันของมุมขวางสำหรับมุมขนาน เราก็สรุปได้ว่า อาซเอ็น= γ ถ้าเราแสดงโดย ลเส้นรอบวงและผ่าน เอ็กซ์ความยาวของส่วนโค้ง หนึ่งแล้วเราจะได้สัดส่วน มุม γ ในรูปสามเหลี่ยม เอบีซีเอราทอสเทนีสวัดได้และพบว่าอยู่ที่ 7.2° ขนาด เอ็กซ์ -ไม่น้อยไปกว่าความยาวของเส้นทางจากอเล็กซานเดรียถึงเซียนาประมาณ 800 กม. Eratosthenes คำนวณอย่างระมัดระวังโดยอิงตามเวลาเดินทางเฉลี่ยของคาราวานอูฐที่เดินทางเป็นประจำระหว่างสองเมือง รวมถึงการใช้ข้อมูล พวกบีเมติสต์ -ผู้มีอาชีพพิเศษที่วัดระยะทางเป็นก้าว ตอนนี้ยังคงต้องแก้สัดส่วนเพื่อให้ได้เส้นรอบวง (เช่นความยาวของเส้นเมอริเดียนของโลก) ล= 40000 กม. แล้วรัศมีของโลก รเท่ากับ ล/(2π), เป็นระยะทางประมาณ 6400 กม. ความจริงที่ว่าความยาวของเส้นลมปราณของโลกแสดงเป็นจำนวนรอบ 40,000 กม. นั้นไม่น่าแปลกใจถ้าเราจำได้ว่ามีการนำหน่วยความยาว 1 เมตร (ในฝรั่งเศสเมื่อปลายศตวรรษที่ 18) มาเป็นหนึ่งในสี่สิบล้าน ของเส้นรอบวงของโลก (ตามคำจำกัดความ!) แน่นอนว่าเอราทอสเธนีสใช้หน่วยวัดที่แตกต่างกัน ขั้นตอน(ประมาณ 200 ม.) มีหลายขั้นตอน: อียิปต์ กรีก บาบิโลน และขั้นตอนใดที่ Eratosthenes ใช้ไม่เป็นที่รู้จัก ดังนั้นจึงเป็นการยากที่จะตัดสินว่าการวัดมีความแม่นยำเพียงใด นอกจากนี้ข้อผิดพลาดที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ก็เกิดขึ้นเนื่องจาก ที่ตั้งทางภูมิศาสตร์สองเมือง เอราทอสเธนีสให้เหตุผลดังนี้ หากเมืองต่างๆ อยู่บนเส้นลมปราณเดียวกัน (เช่น อเล็กซานเดรียตั้งอยู่ทางเหนือของไซเนพอดี) เวลาเที่ยงก็จะเกิดขึ้นในเวลาเดียวกัน ดังนั้นการวัดตำแหน่งดวงอาทิตย์สูงสุดในแต่ละเมืองจึงน่าจะได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง แต่ในความเป็นจริง อเล็กซานเดรียและเซียนาอยู่ห่างไกลจากเส้นลมปราณเดียวกัน ตอนนี้มันง่ายที่จะตรวจสอบสิ่งนี้โดยดูแผนที่ แต่ Eratosthenes ไม่มีโอกาสเช่นนั้น เขาแค่กำลังวาดแผนที่แรก ๆ ดังนั้นวิธีการของเขา (ถูกต้องอย่างแน่นอน!) ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการกำหนดรัศมีของโลก อย่างไรก็ตาม นักวิจัยหลายคนมั่นใจว่าความแม่นยำในการวัดของ Eratosthenes นั้นสูงและคลาดเคลื่อนไปน้อยกว่า 2% มนุษยชาติสามารถปรับปรุงผลลัพธ์นี้ได้เพียง 2 พันปีต่อมาในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ในฝรั่งเศสและคณะสำรวจของ V. Ya. Struve ในรัสเซียทำงานเกี่ยวกับเรื่องนี้ แม้จะอยู่ในยุคที่ยิ่งใหญ่ก็ตาม การค้นพบทางภูมิศาสตร์ในศตวรรษที่ 16 ผู้คนไม่สามารถบรรลุผลของ Eratosthenes ได้ และใช้ค่าเส้นรอบวงโลก 37,000 กม. ที่ไม่ถูกต้อง ทั้งโคลัมบัสและมาเจลลันไม่ทราบขนาดที่แท้จริงของโลกและระยะทางที่พวกเขาจะต้องเดินทาง พวกเขาเชื่อว่าความยาวของเส้นศูนย์สูตรนั้นน้อยกว่าความเป็นจริงถึง 3,000 กม. หากพวกเขารู้บางทีพวกเขาคงไม่ได้ล่องเรือไป
อะไรคือสาเหตุของวิธีการของ Eratosthenes ที่มีความแม่นยำสูงเช่นนี้ (แน่นอนถ้าเขาใช้อย่างถูกต้อง เวที)? ตรงหน้าเขาวัดอยู่ ท้องถิ่น,บน ระยะทางที่มองเห็นได้ด้วยตามนุษย์ เช่น ไม่เกิน 100 กม. ตัวอย่างเช่นวิธีการในแบบฝึกหัดที่ 1 และ 2 ในกรณีนี้ ข้อผิดพลาดเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เนื่องจากภูมิประเทศ ปรากฏการณ์บรรยากาศฯลฯ เพื่อให้ได้รับความแม่นยำมากขึ้น คุณจะต้องทำการวัด ทั่วโลกในระยะทางเทียบได้กับรัศมีของโลก ระยะทาง 800 กม. ระหว่างอเล็กซานเดรียและเซียนาก็เพียงพอแล้ว
วิธีวัดดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ Aristarchus สามขั้นตอน
เกาะซามอสของกรีกในทะเลอีเจียนปัจจุบันเป็นจังหวัดที่ห่างไกล ยาวสี่สิบกิโลเมตร กว้างแปดกิโลเมตร บนเกาะเล็กๆแห่งนี้ เวลาที่แตกต่างกันอัจฉริยะที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสามคนเกิดมา - นักคณิตศาสตร์พีทาโกรัส, นักปรัชญา Epicurus และนักดาราศาสตร์ Aristarchus ไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับชีวิตของ Aristarchus แห่ง Samos วันเดือนปีเกิดเป็นการประมาณ: เกิดประมาณ 310 ปีก่อนคริสตกาล เสียชีวิตประมาณ 230 ปีก่อนคริสตกาล เราไม่รู้ว่าเขาหน้าตาเป็นอย่างไร ไม่มีภาพใดรอดมาได้ (อนุสาวรีย์สมัยใหม่ของ Aristarchus ในเมืองเทสซาโลนิกิของกรีกเป็นเพียงจินตนาการของประติมากร) เขาใช้เวลาหลายปีในอเล็กซานเดรีย ซึ่งเขาทำงานในห้องสมุดและหอดูดาว ความสำเร็จหลักของเขาหนังสือ "On the Magnitudes and Distances of the Sun and the Moon" เป็นผลงานทางวิทยาศาสตร์ที่แท้จริงตามความเห็นที่เป็นเอกฉันท์ของนักประวัติศาสตร์ ในนั้น เขาคำนวณรัศมีของดวงอาทิตย์ รัศมีของดวงจันทร์ และระยะทางจากโลกถึงดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ เขาทำมันเพียงลำพังโดยใช้รูปทรงเรขาคณิตที่เรียบง่ายและทุกอย่าง ผลลัพธ์ที่ทราบการสังเกตดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ Aristarchus ไม่ได้หยุดอยู่แค่นั้น เขาสรุปที่สำคัญหลายประการเกี่ยวกับโครงสร้างของจักรวาลซึ่งล้ำหน้าไปมาก ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่ในเวลาต่อมาเขาถูกเรียกว่า “โคเปอร์นิคัสในสมัยโบราณ”
การคำนวณของ Aristarchus สามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็น 3 ขั้นตอน แต่ละขั้นตอนจะลดลงเหลือเพียงปัญหาทางเรขาคณิตอย่างง่าย สองขั้นตอนแรกนั้นค่อนข้างจะพื้นฐาน ส่วนขั้นตอนที่สามนั้นซับซ้อนกว่าเล็กน้อย ในโครงสร้างทางเรขาคณิตเราจะแสดงโดย ซี, สและ ลศูนย์กลางของโลก ดวงอาทิตย์ และดวงจันทร์ ตามลำดับ และผ่าน ร, อาร์เอสและ อาร์ แอลคือรัศมีของพวกเขา เราจะถือว่าเทห์ฟากฟ้าทั้งหมดเป็นทรงกลม และวงโคจรของพวกมันเป็นวงกลม ดังที่อริสตาร์คัสเองก็เชื่อ (แม้ว่าตอนนี้เรารู้แล้วว่าสิ่งนี้ไม่เป็นความจริงทั้งหมด) เราเริ่มต้นด้วยก้าวแรก และสำหรับสิ่งนี้ เราจะสังเกตดวงจันทร์สักหน่อย
ขั้นตอนที่ 1 ดวงอาทิตย์อยู่ไกลกว่าดวงจันทร์กี่เท่า?
ดังที่คุณทราบ ดวงจันทร์ส่องแสงสะท้อน แสงแดด. หากคุณหยิบลูกบอลและฉายสปอตไลต์ขนาดใหญ่จากด้านข้าง ในตำแหน่งใดก็ตามครึ่งหนึ่งของพื้นผิวของลูกบอลจะสว่างขึ้น ขอบเขตของซีกโลกที่ส่องสว่างนั้นเป็นวงกลมที่วางอยู่ในระนาบที่ตั้งฉากกับรังสีของแสง ดังนั้น ดวงอาทิตย์จึงส่องสว่างครึ่งหนึ่งของพื้นผิวดวงจันทร์เสมอ รูปร่างของดวงจันทร์ที่เราเห็นนั้นขึ้นอยู่กับว่าครึ่งหนึ่งที่ส่องสว่างอยู่ตำแหน่งใด ที่ พระจันทร์ใหม่เมื่อไม่เห็นดวงจันทร์เลยบนท้องฟ้า ดวงอาทิตย์ก็ส่องสว่าง ด้านหลัง. จากนั้นซีกโลกที่ส่องสว่างจะค่อยๆ หันไปทางโลก เราเริ่มเห็นจันทร์เสี้ยวบางๆ ต่อมาเป็นเดือน (“ข้างขึ้น”) ตามด้วยครึ่งวงกลม (ระยะนี้ของดวงจันทร์เรียกว่า “การสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส”) จากนั้นวันแล้ววันเล่า (หรือมากกว่านั้นคืนต่อคืน) ครึ่งวงกลมก็ขยายใหญ่ขึ้น พระจันทร์เต็มดวง. จากนั้นกระบวนการย้อนกลับก็เริ่มต้นขึ้น: ซีกโลกที่สว่างไสวหันเหไปจากเรา ดวงจันทร์ “แก่” ค่อยๆ เปลี่ยนเป็นเดือนโดยหันข้างซ้ายมาหาเราเหมือนตัวอักษร “C” แล้วหายไปในคืนพระจันทร์ใหม่ในที่สุด ระยะเวลาตั้งแต่ข้างขึ้นข้างแรมถึงข้างขึ้นข้างหนึ่งใช้เวลาประมาณสี่สัปดาห์ ในช่วงเวลานี้ ดวงจันทร์จะโคจรรอบโลกอย่างสมบูรณ์ หนึ่งในสี่ของช่วงเวลาผ่านไปจากพระจันทร์ใหม่ถึงพระจันทร์ครึ่งเสี้ยว จึงเป็นที่มาของชื่อ "การสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส"
การคาดเดาที่น่าทึ่งของ Aristarchus ก็คือ เมื่อสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสแล้ว รังสีของดวงอาทิตย์ที่ส่องสว่างครึ่งหนึ่งของดวงจันทร์จะตั้งฉากกับเส้นตรงที่เชื่อมระหว่างดวงจันทร์กับโลก ดังนั้นในรูปสามเหลี่ยม ซลสมุมเอเพ็กซ์ ล—ตรง (รูปที่ 3) ถ้าเราวัดมุมตอนนี้ แอลแซดเขียนแทนด้วย α เราจะได้ว่า = cos α เพื่อความง่าย เราถือว่าผู้สังเกตการณ์อยู่ที่ศูนย์กลางของโลก สิ่งนี้จะไม่ส่งผลกระทบอย่างมากต่อผลลัพธ์ เนื่องจากระยะทางจากโลกถึงดวงจันทร์และดวงอาทิตย์เกินรัศมีของโลกอย่างมาก ดังนั้นเมื่อวัดมุม α ระหว่างรังสีแล้ว ซลและ ซีเอสในระหว่างการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส Aristarchus จะคำนวณอัตราส่วนของระยะทางต่อดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ จะจับพระอาทิตย์และพระจันทร์บนท้องฟ้าพร้อมกันได้อย่างไร? ซึ่งสามารถทำได้ในช่วงเช้า ความยากลำบากเกิดขึ้นจากอีกสาเหตุหนึ่งที่ไม่คาดคิด ในสมัยของ Aristarchus ไม่มีโคไซน์ แนวคิดแรกของตรีโกณมิติปรากฏในภายหลังในงานของ Apollonius และ Archimedes แต่อริสตาร์คัสรู้ว่าสามเหลี่ยมดังกล่าวคืออะไร และนั่นก็เพียงพอแล้ว วาดรูปสามเหลี่ยมมุมฉากเล็กๆ ซี"แอล"ส"เหมือนกัน มุมแหลม α = แอล"ซี"ส"และเมื่อวัดด้านข้างแล้ว เราก็พบว่า และอัตราส่วนนี้มีค่าประมาณเท่ากับ 1/400
ขั้นตอนที่ 2 ดวงอาทิตย์มีขนาดใหญ่กว่าดวงจันทร์กี่ครั้ง?
เพื่อหาอัตราส่วนของรัศมีของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ Aristarchus ใช้สุริยุปราคา (รูปที่ 4) เกิดขึ้นเมื่อดวงจันทร์บังดวงอาทิตย์ ด้วยบางส่วนหรือตามที่นักดาราศาสตร์กล่าวว่า ส่วนตัวในระหว่างคราส ดวงจันทร์จะเคลื่อนผ่านจานดวงอาทิตย์เท่านั้นโดยไม่ได้บดบังจนหมด บางครั้งไม่สามารถมองเห็นคราสด้วยตาเปล่าได้ดวงอาทิตย์ส่องแสงเหมือนวันธรรมดา ผ่านความมืดมิดที่รุนแรงเช่นกระจกรมควันเท่านั้นที่จะเห็นได้ว่าส่วนหนึ่งของแผ่นสุริยะถูกปกคลุมไปด้วยวงกลมสีดำอย่างไร เกิดขึ้นไม่บ่อยนัก คราสเต็มดวงเมื่อดวงจันทร์ปกคลุมแผ่นสุริยะอย่างสมบูรณ์เป็นเวลาหลายนาที
ในเวลานี้เริ่มมืดและมีดวงดาวปรากฏขึ้นบนท้องฟ้า สุริยุปราคาทำให้คนโบราณหวาดกลัวและถือเป็นผู้ก่อเหตุโศกนาฏกรรม สุริยุปราคาสังเกตได้แตกต่างกัน ส่วนต่างๆโลก. ในระหว่างสุริยุปราคาเต็มดวง เงาจากดวงจันทร์จะปรากฏขึ้นบนพื้นผิวโลก ซึ่งเป็นวงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 270 กม. เฉพาะในพื้นที่เหล่านั้นของโลกที่เงานี้ผ่านไปเท่านั้นที่สามารถสังเกตสุริยุปราคาเต็มดวงได้ ดังนั้นสุริยุปราคาเต็มดวงจึงเกิดขึ้นน้อยมากในสถานที่เดียวกัน โดยเฉลี่ยทุกๆ 200-300 ปี Aristarchus โชคดี - เขาสามารถสังเกตสุริยุปราคาเต็มดวงด้วยตาของเขาเอง ในท้องฟ้าที่ไม่มีเมฆ ดวงอาทิตย์ค่อยๆ มืดลงและมีขนาดลดลง และพลบค่ำก็มาเยือน สักพักพระอาทิตย์ก็หายไป จากนั้นแสงแรกก็ปรากฏขึ้น แผ่นสุริยะก็เริ่มเติบโต และในไม่ช้า ดวงอาทิตย์ก็ฉายแสงเต็มกำลัง เหตุใดคราสจึงยาวนานนัก? เวลาอันสั้น? อริสตาร์คัสตอบ: เหตุผลก็คือดวงจันทร์มีมิติปรากฏบนท้องฟ้าเหมือนกันกับดวงอาทิตย์ มันหมายความว่าอะไร? มาวาดเครื่องบินผ่านศูนย์กลางของโลก ดวงอาทิตย์ และดวงจันทร์กัน หน้าตัดที่ได้จะแสดงในรูปที่ 5 ก. มุมระหว่างแทนเจนต์ที่ลากจากจุดหนึ่ง ซีถึงเส้นรอบวงของดวงจันทร์เรียกว่า ขนาดเชิงมุมพระจันทร์หรือเธอ. เส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุมขนาดเชิงมุมของดวงอาทิตย์ก็ถูกกำหนดเช่นกัน หากเส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุมของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ตรงกัน แสดงว่าทั้งสองมีขนาดปรากฏเท่ากันบนท้องฟ้า และในระหว่างเกิดสุริยุปราคา ดวงจันทร์บังดวงอาทิตย์โดยสิ้นเชิง (รูปที่ 5 ข) แต่เพียงชั่วขณะหนึ่งเท่านั้นที่รังสีมาบรรจบกัน ซลและ ซีเอส. ภาพถ่ายแสดงให้เห็นเต็ม สุริยุปราคา(ดูรูปที่ 4) เห็นความเท่าเทียมกันของมิติได้ชัดเจน
ข้อสรุปของ Aristarchus มีความแม่นยำอย่างน่าอัศจรรย์! ในความเป็นจริง เส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุมเฉลี่ยของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์แตกต่างกันเพียง 1.5% เท่านั้น เราถูกบังคับให้พูดถึงเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเพราะมันเปลี่ยนแปลงตลอดทั้งปี เนื่องจากดาวเคราะห์ไม่ได้เคลื่อนที่เป็นวงกลม แต่เป็นรูปวงรี
เชื่อมต่อศูนย์กลางของโลก ซีกับศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ สและดวงจันทร์ ลรวมถึงจุดสัมผัสด้วย รและ ถามเราจะได้สามเหลี่ยมมุมฉากสองอัน สสสและ ZLQ(ดูรูปที่ 5 ก). พวกมันคล้ายกันเพราะมีมุมแหลมเท่ากันคู่หนึ่ง β/2 เพราะฉะนั้น, . ดังนั้น, อัตราส่วนรัศมีของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ เท่ากับอัตราส่วนของระยะทางจากศูนย์กลางถึงศูนย์กลางของโลก. ดังนั้น, อาร์เอส/อาร์ แอล= κ = 400 แม้ว่าขนาดที่ปรากฏจะเท่ากัน แต่ดวงอาทิตย์กลับกลายเป็นว่าใหญ่กว่าดวงจันทร์ถึง 400 เท่า!
ความเท่าเทียมกันของขนาดเชิงมุมของดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ถือเป็นเรื่องบังเอิญที่น่ายินดี มันไม่เป็นไปตามกฎของกลศาสตร์ ดาวเคราะห์หลายดวง ระบบสุริยะมีดาวเทียมอยู่: ดาวอังคารมี 2 ดวง ดาวพฤหัสบดีมี 4 ดวง (และดวงเล็กอีกหลายสิบดวง) และทั้งหมดมีขนาดเชิงมุมที่แตกต่างกันซึ่งไม่ตรงกับดวงสุริยะ
ตอนนี้เรามาถึงขั้นตอนที่เด็ดขาดและยากที่สุด
ขั้นตอนที่ 3 คำนวณขนาดของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์และระยะทาง
ดังนั้นเราจึงรู้อัตราส่วนของขนาดของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์และอัตราส่วนของระยะทางถึงโลก ข้อมูลเหล่านี้ ญาติ: ฟื้นภาพโลกรอบข้างให้เหลือเพียงจุดคล้ายคลึงกัน คุณสามารถลบดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ออกจากโลกได้ 10 ครั้ง โดยเพิ่มขนาดของมันด้วยปริมาณที่เท่ากัน และภาพที่มองเห็นจากโลกจะยังคงเหมือนเดิม เพื่อหาขนาดจริง เทห์ฟากฟ้าเราต้องเชื่อมโยงพวกมันกับบางอย่าง ขนาดที่ทราบ. แต่ในบรรดาปริมาณทางดาราศาสตร์ทั้งหมด Aristarchus ยังคงรู้เพียงรัศมีของโลกเท่านั้น ร= 6400 กม. สิ่งนี้จะช่วยได้ไหม? รัศมีของโลกปรากฏในปรากฏการณ์ใด ๆ ที่มองเห็นได้ซึ่งเกิดขึ้นในท้องฟ้าหรือไม่? ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่พวกเขาพูดว่า "สวรรค์และโลก" ซึ่งหมายถึงสองสิ่งที่เข้ากันไม่ได้ และยังมีปรากฏการณ์ดังกล่าวอยู่ นี่คือจันทรุปราคา ด้วยความช่วยเหลือโดยใช้โครงสร้างทางเรขาคณิตที่ค่อนข้างชาญฉลาด Aristarchus คำนวณอัตราส่วนของรัศมีของดวงอาทิตย์ต่อรัศมีของโลกและวงจรปิด: ตอนนี้เราค้นหารัศมีของดวงจันทร์ไปพร้อม ๆ กัน รัศมีของดวงอาทิตย์ และในขณะเดียวกันก็เป็นระยะทางจากดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ถึงโลกด้วย
เมื่อเปรียบเทียบเส้นรอบวงเงาโลกบนดวงจันทร์ในช่วงจันทรุปราคา Aristarchus พบตัวเลขดังกล่าวที= 8/3 - อัตราส่วนของรัศมีของเงาโลกต่อรัศมีของดวงจันทร์ นอกจากนี้ เขาได้คำนวณ κ = 400 แล้ว (อัตราส่วนของรัศมีของดวงอาทิตย์ต่อรัศมีของดวงจันทร์ ซึ่งเกือบจะเท่ากับอัตราส่วนของระยะห่างระหว่างดวงอาทิตย์-โลกต่อระยะห่างของดวงจันทร์-โลก) หลังจากการสร้างทางเรขาคณิตที่ค่อนข้างไม่ซับซ้อน Aristarchus พบว่าอัตราส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์และโลกเท่ากัน และอัตราส่วนของดวงจันทร์และโลกก็เท่ากัน แทนที่ค่าที่ทราบ κ = 400 และ ที= 8/3 เราพบว่าดวงจันทร์มีค่าประมาณ 3.66 เท่า เล็กกว่าโลกและดวงอาทิตย์อยู่ที่ 109 เท่า มากกว่าโลก. เนื่องจากรัศมีของโลก รเรารู้ว่าเราหารัศมีของดวงจันทร์ได้ อาร์ แอล= ร/3.66 และรัศมีของดวงอาทิตย์ อาร์เอส= 109ร.
ตอนนี้ระยะทางจากโลกถึงดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ได้รับการคำนวณในขั้นตอนเดียว ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้เส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุม เส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุม β ของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์อยู่ที่ประมาณครึ่งองศา (ถ้าให้แม่นยำ 0.53°) นักดาราศาสตร์โบราณวัดได้อย่างไรจะมีการหารือในภายหลัง ปล่อยแทนเจนต์ ZQบนเส้นรอบวงของดวงจันทร์ เราจะได้สามเหลี่ยมมุมฉาก ZLQด้วยมุมแหลม β/2 (รูปที่ 10)
จากนั้นเราพบว่ามันมีค่าประมาณเท่ากับ 215 อาร์ แอลหรือ 62 ร. ในทำนองเดียวกัน ระยะห่างจากดวงอาทิตย์คือ 215 อาร์เอส = 23 455ร.
ทั้งหมด. พบขนาดของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์และระยะทางแล้ว
เกี่ยวกับประโยชน์ของความผิดพลาด
ที่จริงแล้วทุกอย่างค่อนข้างซับซ้อนกว่านั้น เรขาคณิตเพิ่งถูกสร้างขึ้น และหลายสิ่งหลายอย่างที่เราคุ้นเคยตั้งแต่ชั้นประถมศึกษาปีที่ 8 ยังไม่ชัดเจนในเวลานั้น Aristarchus ต้องใช้หนังสือทั้งเล่มเพื่อถ่ายทอดสิ่งที่เราสรุปไว้เป็นสามหน้า และด้วยการวัดเชิงทดลอง ทุกอย่างก็ไม่ใช่เรื่องง่ายเช่นกัน ประการแรก Aristarchus ทำผิดพลาดในการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของเงาของโลกในช่วงจันทรุปราคา โดยได้อัตราส่วน ที= 2 แทน . นอกจากนี้ ดูเหมือนว่าเขาจะดำเนินการจากค่ามุม β ซึ่งเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุมของดวงอาทิตย์ที่ไม่ถูกต้อง เมื่อพิจารณาว่ามุมนั้นเท่ากับ 2° แต่เวอร์ชันนี้มีข้อโต้แย้ง อาร์คิมิดีสในบทความของเขาเรื่อง "Psammit" เขียนว่า ในทางกลับกัน อาริสตาร์คัสใช้ค่าเกือบถูกต้องที่ 0.5° อย่างไรก็ตามข้อผิดพลาดที่เลวร้ายที่สุดเกิดขึ้นในขั้นตอนแรกเมื่อคำนวณพารามิเตอร์ κ - อัตราส่วนของระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ แทนที่จะเป็น κ = 400 Aristarchus ได้ κ = 19 มันจะผิดมากกว่า 20 ครั้งได้อย่างไร ให้เรากลับมาที่ขั้นตอนที่ 1 รูปที่ 3 อีกครั้ง เพื่อหาอัตราส่วน κ = ซีเอส/ซล, Aristarchus วัดมุม α = สซลแล้ว κ = 1/cos α ตัวอย่างเช่น หากมุม α เป็น 60° เราจะได้ κ = 2 และดวงอาทิตย์จะอยู่ห่างจากโลกเป็น 2 เท่าของดวงจันทร์ แต่ผลการวัดไม่คาดคิด มุม α เกือบจะเป็นเส้นตรง นั่นหมายความว่าขา ซีเอสดีกว่าหลายเท่า ซล. Aristarchus มี α = 87° แล้ว cos α =1/19 (จำไว้ว่าการคำนวณทั้งหมดของเราเป็นเพียงค่าโดยประมาณ) ค่าที่แท้จริงของมุมคือ และ cos α =1/400 ดังนั้นข้อผิดพลาดในการวัดที่น้อยกว่า 3° ทำให้เกิดข้อผิดพลาดถึง 20 ครั้ง! เมื่อคำนวณเสร็จแล้ว Aristarchus ได้ข้อสรุปว่ารัศมีของดวงอาทิตย์คือ 6.5 รัศมีของโลก (แทนที่จะเป็น 109)
ข้อผิดพลาดเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ เนื่องจากเครื่องมือวัดที่ไม่สมบูรณ์ในยุคนั้น สิ่งที่สำคัญกว่านั้นคือวิธีการนั้นถูกต้อง ในไม่ช้า (ตามมาตรฐานทางประวัติศาสตร์เช่นหลังจากผ่านไปประมาณ 100 ปี) นักดาราศาสตร์ที่โดดเด่นในสมัยโบราณ Hipparchus (190 - แคลิฟอร์เนีย 120 ปีก่อนคริสตกาล) จะกำจัดความไม่ถูกต้องทั้งหมดและคำนวณขนาดที่ถูกต้องของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ตามวิธีของ Aristarchus บางทีความผิดพลาดของ Aristarchus อาจมีประโยชน์ในที่สุด ความเห็นที่แพร่หลายต่อหน้าเขาคือดวงอาทิตย์และดวงจันทร์มีมิติเท่ากัน (ตามที่ผู้สังเกตการณ์ทางโลกดูเหมือน) หรือแตกต่างกันเพียงเล็กน้อยเท่านั้น แม้แต่ความแตกต่าง 19 เท่าก็ยังทำให้คนรุ่นเดียวกันประหลาดใจ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ว่าหาก Aristarchus พบอัตราส่วนที่ถูกต้อง κ = 400 ก็ไม่มีใครเชื่อ และบางทีนักวิทยาศาสตร์เองก็อาจละทิ้งวิธีการของเขาไป เมื่อพิจารณาถึงผลลัพธ์ที่ไร้สาระ .. 17 ศตวรรษก่อนโคเปอร์นิคัส เขาตระหนักว่าใจกลางโลกไม่ใช่โลก แต่เป็นดวงอาทิตย์ นี่คือวิธีที่แบบจำลองเฮลิโอเซนตริกและแนวคิดของระบบสุริยะปรากฏขึ้นครั้งแรก
อะไรอยู่ตรงกลาง?
มีชัยใน โลกโบราณแนวความคิดเกี่ยวกับโครงสร้างของจักรวาลที่เราคุ้นเคยจากบทเรียนประวัติศาสตร์ก็คือว่าในใจกลางของโลกมีโลกที่ไม่เคลื่อนไหว มีดาวเคราะห์ 7 ดวงโคจรรอบมันเป็นวงโคจรเป็นวงกลม รวมถึงดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ (ซึ่งก็คือ ก็ถือเป็นดาวเคราะห์เช่นกัน) ทุกสิ่งจบลงด้วยทรงกลมท้องฟ้าที่มีดวงดาวติดอยู่ ทรงกลมหมุนรอบโลก ทำให้เกิดการปฏิวัติเต็มรูปแบบใน 24 ชั่วโมง เมื่อเวลาผ่านไป มีการแก้ไขโมเดลนี้หลายครั้ง ดังนั้นพวกเขาจึงเริ่มเชื่อว่าทรงกลมท้องฟ้าไม่มีการเคลื่อนไหว และโลกหมุนรอบแกนของมัน จากนั้นพวกเขาก็เริ่มแก้ไขวิถีโคจรของดาวเคราะห์: วงกลมถูกแทนที่ด้วยไซโคลลอยด์นั่นคือเส้นที่อธิบายจุดของวงกลมในขณะที่มันเคลื่อนที่ไปตามวงกลมอื่น (คุณสามารถอ่านเกี่ยวกับเส้นมหัศจรรย์เหล่านี้ได้ในหนังสือของ G. N. Berman “Cycloid ”, A. I. Markushevich“ เส้นโค้งที่โดดเด่น” เช่นเดียวกับใน“ Quantum”: บทความโดย S. Verov“ ความลับของ Cycloid” หมายเลข 8, 1975 และบทความโดย S. G. Gindikin“ Stellar Age of the Cycloid”, หมายเลข 6 , 1985) ไซโคลิดสอดคล้องกับผลลัพธ์ของการสังเกตที่ดีกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกมันอธิบายการเคลื่อนที่ "ถอยหลังเข้าคลอง" ของดาวเคราะห์ นี้ - ศูนย์กลางทางภูมิศาสตร์ระบบของโลก ซึ่งใจกลางคือโลก (“ไกอา”) ในศตวรรษที่ 2 หนังสือนี้อยู่ในรูปแบบสุดท้ายในหนังสือ “Almagest” โดยคลอดิอุส ปโตเลมี (87-165) นักดาราศาสตร์ชาวกรีกผู้มีชื่อเสียงซึ่งมีชื่อเดียวกับกษัตริย์อียิปต์ เมื่อเวลาผ่านไป ไซโคลิดบางชนิดมีความซับซ้อนมากขึ้น และมีวงกลมตรงกลางเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ แต่โดยทั่วไปแล้ว ระบบปโตเลมีครอบงำมาประมาณหนึ่งพันปีครึ่ง จนกระทั่งถึงศตวรรษที่ 16 ก่อนการค้นพบโคเปอร์นิคัสและเคปเลอร์ ในตอนแรก Aristarchus ยังปฏิบัติตามแบบจำลองจุดศูนย์กลางโลกด้วย อย่างไรก็ตาม เมื่อคำนวณว่ารัศมีของดวงอาทิตย์เป็น 6.5 เท่าของรัศมีของโลก เขาถามคำถามง่ายๆ ว่าทำไมดวงอาทิตย์ขนาดใหญ่เช่นนี้จึงหมุนรอบโลกขนาดเล็กเช่นนี้ ท้ายที่สุดหากรัศมีของดวงอาทิตย์มากกว่า 6.5 เท่า ปริมาตรของมันจะมากกว่านั้นเกือบ 275 เท่า! ซึ่งหมายความว่าดวงอาทิตย์จะต้องอยู่ในใจกลางโลก มีดาวเคราะห์ 6 ดวงโคจรรอบมัน รวมทั้งโลกด้วย และดาวเคราะห์ดวงที่ 7 ดวงจันทร์ โคจรรอบโลก ปรากฏเช่นนี้ เฮลิโอเซนตริกระบบของโลก (“helios” - ดวงอาทิตย์) Aristarchus เองตั้งข้อสังเกตว่าแบบจำลองดังกล่าวสามารถอธิบายการเคลื่อนที่ที่ชัดเจนของดาวเคราะห์ในวงโคจรเป็นวงกลมได้ดีกว่า และสอดคล้องกับผลการสังเกตที่ดีกว่า แต่ทั้งนักวิทยาศาสตร์และเจ้าหน้าที่ทางการไม่ยอมรับสิ่งนี้ Aristarchus ถูกกล่าวหาว่าไม่มีพระเจ้าและถูกข่มเหง ในบรรดานักดาราศาสตร์ในสมัยโบราณ มีเพียงเซลิวคัสเท่านั้นที่สนับสนุนโมเดลใหม่ ไม่มีใครยอมรับเรื่องนี้ อย่างน้อยนักประวัติศาสตร์ก็ไม่มีข้อมูลที่แน่ชัดเกี่ยวกับเรื่องนี้ แม้แต่อาร์คิมิดีสและฮิปปาร์คัสซึ่งนับถืออริสตาร์คัสและพัฒนาแนวคิดมากมายของเขา ก็ไม่กล้าที่จะให้ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของโลก ทำไม
ทำไมโลกถึงไม่ยอมรับระบบเฮลิโอเซนตริก?
เกิดขึ้นได้อย่างไรที่นักวิทยาศาสตร์ไม่ยอมรับระบบที่เรียบง่ายและสมเหตุสมผลของโลกที่เสนอโดย Aristarchus เป็นเวลา 17 ศตวรรษ? และแม้ว่าระบบศูนย์กลางทางภูมิศาสตร์ที่ได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการของปโตเลมีมักจะล้มเหลวซึ่งไม่สอดคล้องกับผลลัพธ์ของการสังเกตดาวเคราะห์และดวงดาว เราต้องเพิ่มแวดวงใหม่มากขึ้นเรื่อย ๆ (ที่เรียกว่า ลูปซ้อนกัน)สำหรับคำอธิบายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ที่ “ถูกต้อง” ปโตเลมีเองก็ไม่กลัวความยากลำบาก เขาเขียนว่า: "ทำไมต้องประหลาดใจกับการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อนของเทห์ฟากฟ้าถ้าเราไม่รู้จักแก่นแท้ของพวกมัน" อย่างไรก็ตาม โดย ศตวรรษที่สิบสามมี 75 แวดวงเหล่านี้! แบบจำลองนี้ยุ่งยากมากจนได้ยินเสียงคัดค้านอย่างระมัดระวัง: โลกซับซ้อนขนาดนั้นจริงหรือ? กรณีของกษัตริย์อัลฟองโซที่ 10 (1226-1284) กษัตริย์แห่งแคว้นคาสตีลและเลออน ซึ่งเป็นรัฐที่ครอบครองส่วนหนึ่งของสเปนยุคใหม่ เป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวาง เขาผู้อุปถัมภ์วิทยาศาสตร์และศิลปะซึ่งรวบรวมนักดาราศาสตร์ที่ดีที่สุดในโลกห้าสิบคนที่ศาลของเขากล่าวในการสนทนาทางวิทยาศาสตร์ครั้งหนึ่งว่า “หากพระเจ้าทรงให้เกียรติฉันและขอคำแนะนำจากฉันในการทรงสร้างโลก หลายสิ่งหลายอย่างจะถูกจัดเรียงให้ง่ายขึ้น” ความอวดดีดังกล่าวไม่ได้รับการอภัยแม้แต่กับกษัตริย์: อัลฟองส์ถูกปลดและถูกส่งไปที่อาราม แต่ยังคงมีข้อสงสัยอยู่ บางส่วนสามารถแก้ไขได้โดยการวางดวงอาทิตย์ไว้ที่ใจกลางจักรวาลและใช้ระบบอริสตาร์คัส ผลงานของเขาเป็นที่รู้จักกันดี อย่างไรก็ตาม เป็นเวลาหลายศตวรรษแล้วที่ไม่มีนักวิทยาศาสตร์คนใดกล้าทำตามขั้นตอนดังกล่าว เหตุผลไม่เพียงแต่กลัวเจ้าหน้าที่และคริสตจักรอย่างเป็นทางการเท่านั้น ซึ่งถือว่าทฤษฎีของปโตเลมีเป็นเพียงทฤษฎีเดียวที่ถูกต้อง และไม่เพียงแต่ในความเฉื่อยของความคิดของมนุษย์เท่านั้น มันไม่ง่ายเลยที่จะยอมรับว่าโลกของเราไม่ได้เป็นศูนย์กลางของโลก แต่เป็นเพียงดาวเคราะห์ธรรมดา อย่างไรก็ตาม สำหรับนักวิทยาศาสตร์ตัวจริงแล้ว ทั้งความกลัวและการเหมารวมไม่ใช่อุปสรรคบนเส้นทางสู่ความจริง ระบบเฮลิโอเซนตริกถูกปฏิเสธเนื่องจากเป็นวิทยาศาสตร์อย่างสมบูรณ์ บางคนอาจพูดถึงเหตุผลทางเรขาคณิตด้วยซ้ำ หากเราสมมติว่าโลกหมุนรอบดวงอาทิตย์ วิถีโคจรของมันจะเป็นวงกลมที่มีรัศมีเท่ากับระยะห่างจากโลกถึงดวงอาทิตย์ อย่างที่เราทราบ ระยะทางนี้เท่ากับ 23,455 รัศมีโลก หรือมากกว่า 150 ล้านกิโลเมตร ซึ่งหมายความว่าโลกเคลื่อนที่ไป 300 ล้านกิโลเมตรภายในหกเดือน ขนาดยักษ์! แต่ภาพท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาวสำหรับ ผู้สังเกตการณ์ทางโลกแต่ยังคงเหมือนเดิม โลกสลับกันเข้าใกล้และเคลื่อนตัวออกจากดวงดาวเป็นระยะทาง 300 ล้านกิโลเมตร แต่ระยะห่างที่ชัดเจนระหว่างดวงดาว (เช่น รูปร่างของกลุ่มดาว) และความสว่างของพวกมันไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งหมายความว่าระยะห่างจากดวงดาวควรจะมากกว่าหลายพันเท่า เช่น ทรงกลมท้องฟ้าควรมีมิติที่ไม่อาจจินตนาการได้โดยสิ้นเชิง! Aristarchus เองก็ตระหนักเรื่องนี้ซึ่งเขียนไว้ในหนังสือของเขา:“ ปริมาตรของทรงกลมของดาวฤกษ์คงที่นั้นมากกว่าปริมาตรของทรงกลมที่มีรัศมีของโลก - ดวงอาทิตย์หลายเท่า ปริมาตรของอันหลังนั้นมากกว่าปริมาตรของโลก” เช่นตามข้อมูลของ Aristarchus ปรากฎว่าระยะห่างจากดวงดาวคือ (23,455) 2 รนั่นคือมากกว่า 3.5 ล้านล้านกิโลเมตร ในความเป็นจริง ระยะห่างจากดวงอาทิตย์ถึงดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดยังคงมากกว่าประมาณ 11 เท่า (ในแบบจำลองที่เรานำเสนอในตอนเริ่มต้น เมื่อระยะห่างจากโลกถึงดวงอาทิตย์คือ 10 ม. ระยะทางไปยังดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดคือ ... 2,700 กิโลเมตร!) แทนที่จะเป็นโลกที่กะทัดรัดและสะดวกสบายซึ่งโลก อยู่ตรงกลางและมีขนาดค่อนข้างเล็กพอดี ทรงกลมท้องฟ้า Aristarchus ดึงเหว และเหวนี้ทำให้ทุกคนกลัว
ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากสำหรับคนธรรมดาที่จะประมาณขนาดและรูปร่างของดวงอาทิตย์ ขณะเดียวกันนักดาราศาสตร์ก็ได้พิสูจน์ว่าดวงอาทิตย์เป็นลูกบอลที่มีเกือบ แบบฟอร์มที่ถูกต้อง. ดังนั้น ในการประมาณขนาดของดวงอาทิตย์ คุณสามารถใช้ตัวชี้วัดมาตรฐานที่ใช้ในการวัดขนาดของวงกลมได้
ดังนั้น เส้นผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์คือ 1.392 ล้านกิโลเมตร สำหรับการเปรียบเทียบ เส้นผ่านศูนย์กลางของโลกอยู่ที่เพียง 12,742 กิโลเมตร ดังนั้น จากตัวบ่งชี้นี้ ขนาดของดวงอาทิตย์จึงมีขนาดเป็น 109 เท่าของขนาดดาวเคราะห์ของเรา นอกจากนี้เส้นรอบวงของดวงอาทิตย์ที่เส้นศูนย์สูตรยังสูงถึง 4.37 ล้านกิโลเมตร ในขณะที่โลกนั้นมีเพียง 40,000 กิโลเมตรเท่านั้น ในมิตินี้ ขนาดของดวงอาทิตย์กลับกลายเป็นว่าใหญ่กว่าขนาดดาวเคราะห์ของเราด้วยซ้ำ จำนวน.
ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากอุณหภูมิอันมหาศาลบนพื้นผิวดวงอาทิตย์ซึ่งสูงถึงเกือบ 6,000 องศา ขนาดของมันจึงค่อยๆ ลดลง นักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการวิจัยเกี่ยวกับกิจกรรมแสงอาทิตย์อ้างว่าดวงอาทิตย์มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กลง 1 เมตรทุกๆ ชั่วโมง ดังนั้น พวกเขาแนะนำว่าเมื่อร้อยปีก่อน เส้นผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ใหญ่กว่าปัจจุบันประมาณ 870 กิโลเมตร
มวลดวงอาทิตย์
มวลของดวงอาทิตย์แตกต่างจากมวลของดาวเคราะห์โลกมากยิ่งขึ้นไปอีก ตามที่นักดาราศาสตร์กล่าวไว้ ช่วงเวลานี้มวลของดวงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณ 1.9891*10^30 กิโลกรัม ในเวลาเดียวกัน มวลของโลกมีเพียง 5.9726 * 10^24 กิโลกรัม ดังนั้นดวงอาทิตย์จึงหนักกว่าโลกเกือบ 333,000 เท่าขณะเดียวกันก็ขอขอบคุณ อุณหภูมิสูงบนพื้นผิวดวงอาทิตย์ สสารที่เป็นส่วนประกอบส่วนใหญ่อยู่ในสถานะก๊าซ ซึ่งหมายความว่าพวกมันมีความหนาแน่นค่อนข้างต่ำ ดังนั้น 73% ขององค์ประกอบของดาวดวงนี้คือไฮโดรเจน และส่วนที่เหลือคือฮีเลียมซึ่งครอบครององค์ประกอบประมาณ 1/4 และก๊าซอื่นๆ ดังนั้นแม้ว่าปริมาตรของดวงอาทิตย์จะเกินกว่าตัวเลขที่สอดคล้องกันของโลกมากกว่า 1.3 ล้านเท่า แต่ความหนาแน่นของดาวดวงนี้ยังคงต่ำกว่าความหนาแน่นของโลกของเรา ดังนั้น ความหนาแน่นของโลกอยู่ที่ประมาณ 5.5 ก./ซม.³ ในขณะที่ความหนาแน่นของดวงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณ 1.4 ก./ซม.³ ดังนั้น ตัวบ่งชี้เหล่านี้จึงแตกต่างกันประมาณ 4 เท่า
นิวตันเรียกมวลว่าเป็นปริมาณของสสาร ตอนนี้มันถูกกำหนดให้เป็นหน่วยวัดความเฉื่อยของร่างกาย: ยิ่งวัตถุหนักมากเท่าไร ความเร่งก็จะยิ่งยากขึ้นเท่านั้น เพื่อค้นหาความเฉื่อย มวลร่างกาย เปรียบเทียบแรงกดที่กระทำบนพื้นผิวของส่วนรองรับกับมาตรฐาน และแนะนำสเกลการวัด ในการคำนวณมวลของเทห์ฟากฟ้า จะใช้วิธีกราวิเมตริก
คำแนะนำ
มีคนไม่กี่คนที่คิดว่าดาวดวงนี้อยู่ห่างจากเราแค่ไหนและมีขนาดเท่าไร และตัวเลขอาจทำให้ประหลาดใจได้ ดังนั้น ระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์คือ 149.6 ล้านกิโลเมตร ยิ่งไปกว่านั้น รังสีดวงอาทิตย์แต่ละดวงจะส่องถึงพื้นผิวโลกของเราในเวลา 8.31 นาที ไม่น่าเป็นไปได้ที่ในอนาคตอันใกล้นี้ผู้คนจะเรียนรู้ที่จะบินด้วยความเร็วแสง จากนั้นจะสามารถไปถึงพื้นผิวดาวฤกษ์ได้ภายในเวลากว่าแปดนาที
มิติของดวงอาทิตย์
ทุกสิ่งมีความสัมพันธ์กัน หากเราเอาดาวเคราะห์ของเรามาเปรียบเทียบขนาดกับดวงอาทิตย์ มันจะพอดีกับพื้นผิวของมัน 109 เท่า รัศมีของดาวฤกษ์อยู่ที่ 695,990 กม. ยิ่งไปกว่านั้น มวลของดวงอาทิตย์ยังมากกว่ามวลโลกถึง 333,000 เท่า! ยิ่งไปกว่านั้น ในหนึ่งวินาที มันจะให้พลังงานเทียบเท่ากับการสูญเสียมวล 4.26 ล้านตัน ซึ่งก็คือ 3.84x10 ยกกำลัง 26 ของ J
มนุษย์โลกคนไหนที่สามารถอวดได้ว่าเขาได้เดินไปตามเส้นศูนย์สูตรของโลกทั้งใบ? อาจมีนักเดินทางที่เดินทางข้ามโลกด้วยเรือและยานพาหนะอื่นๆ การดำเนินการนี้ใช้เวลานานมาก พวกมันจะใช้เวลานานกว่ามากในการโคจรรอบดวงอาทิตย์ ซึ่งจะใช้เวลาอย่างน้อย 109 ครั้ง ความแข็งแกร่งมากขึ้นและปี
ดวงอาทิตย์สามารถเปลี่ยนขนาดได้ด้วยสายตา บางครั้งก็ดูใหญ่กว่าปกติหลายเท่า บางครั้งก็กลับลดลง ทุกอย่างขึ้นอยู่กับสถานะของชั้นบรรยากาศของโลก
ดวงอาทิตย์คืออะไร
ดวงอาทิตย์ไม่มีมวลหนาแน่นเท่ากับดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ ดาวฤกษ์สามารถเปรียบได้กับประกายไฟที่ปล่อยความร้อนออกสู่อวกาศโดยรอบอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้การระเบิดและการแยกพลาสมาเกิดขึ้นเป็นระยะ ๆ บนพื้นผิวดวงอาทิตย์ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อความเป็นอยู่ของผู้คน
อุณหภูมิบนพื้นผิวดาวฤกษ์อยู่ที่ 5,770 K ในใจกลาง - 15,600,000 K โดยที่อายุ 4.57 พันล้านปี ดวงอาทิตย์สามารถคงสภาพดาวฤกษ์ที่สว่างได้ตราบเท่าที่ตลอดชีวิตเมื่อเทียบกับชีวิตมนุษย์
งานที่ 7 การกำหนดเชิงมุมและ มิติเชิงเส้นพระอาทิตย์ (หรือดวงจันทร์)
I. การใช้กล้องสำรวจ1. หลังจากติดตั้งอุปกรณ์และใส่ฟิลเตอร์กรองแสงเข้าไปในช่องมองภาพของหลอดแล้ว ให้จัดแนวศูนย์อัลลิเดดกับศูนย์แขนแนวนอน ยึดอะลิเดดให้แน่น และถอดแขนออกแล้ว ชี้ท่อไปที่ดวงอาทิตย์ เพื่อให้ด้ายแนวตั้งสัมผัสกับขอบด้านขวาของจานดวงอาทิตย์ (ทำได้โดยใช้สกรูไมโครมิเตอร์ของแขนขา) จากนั้น โดยการหมุนสกรูไมโครมิเตอร์แบบ alidade อย่างรวดเร็ว ให้เลื่อนเกลียวแนวตั้งไปที่ขอบด้านซ้ายของภาพดวงอาทิตย์ เมื่ออ่านจากแขนขาแนวนอน จะได้เส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุมของดวงอาทิตย์
2. คำนวณรัศมีของดวงอาทิตย์โดยใช้สูตร:
R = D ∙ บาป
โดยที่ r คือรัศมีเชิงมุมของดวงอาทิตย์ D คือระยะห่างจากดวงอาทิตย์
3. หากต้องการคำนวณขนาดเชิงเส้นของดวงอาทิตย์ คุณสามารถใช้สูตรอื่นได้ เป็นที่ทราบกันว่ารัศมีของดวงอาทิตย์และโลกสัมพันธ์กับระยะห่างจากดวงอาทิตย์โดยความสัมพันธ์:
R = D ∙บาป r,
R 0 = D ∙บาป พี
โดยที่ r คือรัศมีเชิงมุมของดวงอาทิตย์ และ p คือพารัลแลกซ์
เมื่อหารความเท่าเทียมกันเหล่านี้ทีละเทอม เราจะได้:
เนื่องจากมุมมีขนาดเล็ก อัตราส่วนของไซน์จึงถูกแทนที่ด้วยอัตราส่วนของอาร์กิวเมนต์
แล้ว
ค่าของพารัลแลกซ์ p และรัศมีของโลกถูกนำมาจากตาราง
ตัวอย่างการคำนวณ
R0 = 6378 กม. | |
ร = 16" | |
พี = 8",8 |
ทัศนคติ , เช่น. รัศมีของดวงอาทิตย์คือ 109 เท่าของรัศมีของโลก
ขนาดของดวงจันทร์ก็ถูกกำหนดเช่นเดียวกัน
ครั้งที่สอง อิงตามเวลาที่จานเรืองแสงเคลื่อนผ่านเส้นใยแนวตั้งของท่อนำแสง
หากคุณดูดวงอาทิตย์ (หรือดวงจันทร์) ผ่านกล้องโทรทรรศน์ที่อยู่นิ่ง เนื่องจากโลกหมุนในแต่ละวัน ดาวฤกษ์จะเคลื่อนออกจากขอบเขตการมองเห็นของกล้องโทรทรรศน์อยู่ตลอดเวลา ในการกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุมของดวงอาทิตย์โดยใช้นาฬิกาจับเวลา ให้วัดเวลาที่จานของมันเคลื่อนผ่านเกลียวแนวตั้งของเลนส์ใกล้ตา และคูณเวลาที่พบด้วย cos d โดยที่ d คือความเบี่ยงของแสงสว่าง จากนั้นเวลาจะถูกแปลงเป็นหน่วยเชิงมุม โดยจำไว้ว่าใน 1 นาที โลกหมุน 15 นิ้ว และใน 1 วินาที 15 นิ้ว เส้นผ่านศูนย์กลางเชิงเส้น D ถูกกำหนดจากความสัมพันธ์:
โดยที่ R คือระยะห่างถึงดาวฤกษ์ a คือเส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุมแสดงเป็นองศา
หากเราใช้เส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุมซึ่งแสดงเป็นหน่วยเวลา (เช่น วินาที) แล้ว
โดยที่ t คือเวลาที่ดิสก์ใช้ในการผ่านเธรดแนวตั้ง แสดงเป็นวินาที
ตัวอย่างการคำนวณ:
วันที่สังเกต - 28 ตุลาคม 2502
เวลาที่ดิสก์เคลื่อนผ่านเกลียวช่องมองภาพคือ t = 131 วินาที
การเอียงของดวงอาทิตย์ในวันที่ 28 ตุลาคม d = - 13њ
เส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุมของดวงอาทิตย์ a = 131∙ cos 13њ = 131∙0.9744 = 128 วินาที หรือในหน่วยเชิงมุม a = 32 = 0.533њ
บันทึกระเบียบวิธี
1. จากทั้งสองวิธี วิธีที่สองเข้าถึงได้ง่ายกว่า เป็นเทคนิคที่ง่ายกว่าและไม่ต้องมีการฝึกอบรมเบื้องต้น
2. ในการวัดเช่นนี้ เป็นเรื่องน่าสนใจที่จะสังเกตความแตกต่างของเส้นผ่านศูนย์กลางปรากฏของดวงอาทิตย์เมื่ออยู่ที่ขอบดวงอาทิตย์และจุดสุดยอด ความแตกต่างนี้ประมาณ 1 นิ้วหรือในเวลา - 4 วินาที
เส้นผ่านศูนย์กลางปรากฏของดวงจันทร์แปรผันภายในขอบเขตที่ใหญ่กว่ามาก (ตั้งแต่ 33 นิ้ว, 4 ถึง 29 นิ้ว, 4) เห็นได้ชัดเจนจากรูปนี้ 55. ที่นี่มีเวลาต่างกันอยู่แล้ว - ประมาณ 16 วินาที
ข้าว. 55. ขนาดที่ใหญ่ที่สุดและเล็กที่สุดที่มองเห็นได้ของจานดวงจันทร์ ซึ่งอยู่ในศูนย์กลาง (ซ้าย) นอกรีต (ขวา)
การสังเกตการณ์ดังกล่าวจะทำให้นักเรียนโน้มน้าวด้วยสายตาของตนเองว่าวงโคจรของโลกและดวงจันทร์ไม่กลม แต่เป็นวงรี (ภาพประกอบจากกฎของเคปเลอร์)
3. เมื่อใช้วิธีที่สอง คุณสามารถกำหนดขนาดของการก่อตัวของดวงจันทร์ ความยาวของเงาจากภูเขา ฯลฯ
1 การปฏิเสธนำมาจากปฏิทินดาราศาสตร์
<< Предыдущая |
สิ่งพิมพ์ที่มีคำสำคัญ:วิทยานิพนธ์ - การเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ - การเคลื่อนที่ของดวงจันทร์ - การเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ - จุดดับดวงอาทิตย์ - เสกแทนต์ - เครื่องมือโกนิโอเมตริก - แอกติโนมิเตอร์ - สเปกโตรสโคป - กล้องสำรวจ - กล้องสำรวจ - กล้องส่องทางไกล - การสาธิต - แผนที่โรงเรียน - การสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลข - ท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาว - แผนที่ดาว - งานห้องปฏิบัติการ - งานภาคปฏิบัติ - หลักสูตรดาราศาสตร์ - การสอนดาราศาสตร์ - วิธีการสอน สิ่งพิมพ์ที่มีคำพูด: |