太陽までの距離の測定方法





今日、天文学が学校のカリキュラムに戻ったとき、高校生なら誰でも(理論的には誰でも)知っておくべきです。私たちの惑星から太陽までの距離は約1億4950万キロです。この距離は天文単位とも呼ばれます。

しかし、どういうわけかこの答えを得る必要があり、天文学者は数千年以上にわたって伸びるいくつかのステップを踏んだことは明らかです。以下-各ステップの詳細。



ステップ



1-サモスの無神論者AristarchusとLunaAristarchusは、紀元前3世紀に住んでいて、本当に優れた天文学者でした。コペルニクスのずっと前に、彼は世界の構造のヘリオセントリックモデルを構築しました。 365 +(1/4)+(1/1623)日で1年の長さを非常に正確に決定しました。サンダイヤルを改善しました。彼はまた、地球から太陽と月までの距離を測定しようとしました。 Aristarchusはこれに全論文を捧げました(ちなみに、私たちに届いたこの著者の唯一の書かれた作品)。



月で、彼は正解にかなり近づきました:486,400 km(Aristarchusの計算による)、380,000 km(最新のデータによる平均距離)。ちなみに、100年後、別の古代の天文学者ヒッパルカスがこれらの数字を明らかにしました。しかし、太陽とともに、Aristarchusは病弱なボブルであることが判明しました。



しかし、最初に、古代ギリシャの天文学者はこの距離をどのように測定しましたか。太陽と月を同時に観察できることもあることが知られています。さらに、太陽が月のちょうど半分を照らす場合があります。次に、角度「地球-月-太陽」は直線であり、角度「月-地球-太陽」を三角測量関係を使用して測定することにより、地球-月の距離を知り、地球-太陽の距離を見つけます。







しかし、「紙の上ではスムーズだった」。まず、Aristarchusは月のちょうど半分が照らされた瞬間を捉えなければならず、望遠鏡なしでこれを行うことはほとんど不可能でした。そして第二に、再び、深刻な測定機器なしで、すべてのパラメータを正確に測定します。ギリシャ人が間違っていたのは当然のことであり、彼が得た角度αは3度(実際には10分に等しい)であり、太陽までの距離はわずか750万キロメートルです。この距離に基づいて、Aristarchusは太陽が地球よりはるかに大きいという結論に達しました。これが彼のヘリオセントリズムの主な議論になりました(最大のオブジェクトは宇宙の中心にあるはずです)。



しかし、距離を決定する際のエラーは科学において大きな役割を果たしておらず、Aristarchusの計算は広く知られるようにはなりませんでした(古代都市の人口の教育を受けた部分の間でさえ)。その理由はかなり政治的なものでした。要点は彼のヘリオセントリックな宇宙モデルにあります。それは、当時の科学的コンセンサスが続く地心モデルに反するものでした。そして、彼らが彼を無神論者として裁判にかけようとしたという言及さえあります。しばらくして、最初、ヒッパルカスは彼の見解を批判し、その後、プトレミー(その地心モデルがコペルニクスに首尾よく生き残った)はアリスターカスの結果を完全に無視し、長い間彼らの忘却に貢献した。



ステップ2-金星を見てください(ケプラーとホロックス)



人類がこの次の一歩を踏み出すのに約2000年かかりましたが、公平を期すために、困難な時期であり、他にも多くの問題がありました。



そして、そもそも、計算に依存する別のオブジェクトを選択する必要がありました。 1626年、有名なドイツの天文学者で数学者のヨハネス・ケプラーが金星を候補として提案しました。その時までに、天文学者はすでに1つのかなりまれな天文学的現象について知っていました-太陽の円盤を横切る金星の通過、さらに、それは数年の違いで2回起こり、その後重大な休憩があります。ケプラーが提案した方法は次のとおりです。地球上のさまざまな地点から太陽の円盤を横切る金星の通過時間を測定する必要があります。そして、これらの時間を比較すると、地球から金星、そして太陽までの距離を見つけることができます。







しかし、それは単純に聞こえます。少なくとも、この現象を待つ必要がありました。それは、ケプラーと連絡を取り、彼の方法を知っていた英国の天文学者ジェレミー・ホロックスによって引き継がれました。最初に、ブリトン人はこの現象の頻度を特定しました。「二重」は、1世紀半ごとに8年の差で発生します。そして次は1639年に行われることになっていた。 Horrocksはイベントの準備をし、プレストン近くのマッハホールにある自宅から空を眺め、彼の友人はマンチェスター近くのサルフォードから同じことをしました。その日は曇りがひどかったので、最初は運が悪かったように見えましたが、日没の30分前に雲が切れ、数人の天文学者がなんとか計画を実行しました。観察に基づいて、Horrocksは私たちの惑星が太陽から9,560万km離れていると計算しました。これはすでに真実にはるかに近いものでしたが、それでも正しくありませんでした。



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次の金星の「二重」まで、1世紀半待つ必要があり、時間が経つ間、天文学者はそれを使って、望ましい距離を計算する他の方法を探しました。そして、イタリア出身のフランスの天文学者ジョバンニ・ドメニコ・カッシーニが成功しました。彼は一般的に天文学で才能のあるオブザーバーとして注目されていました(たとえば、彼は木星のグレートレッドスポットを最初に見た人でした)。その時までに、天文学者は、離れた場所から同じ物体を同時に観察することで得られる可能性をすでに認識していました。 1672年、カッシーニは別のフランスの天文学者ジャン・リシェと一緒にそのようなプロジェクトを実施しました。最初はパリに残り、2番目はフランスが独自の植民地を持っていた南アフリカに行きました。彼らは同時に火星を観察し、視差を計算して、地球からの距離を決定しました。パララックス、誰かが知らないなら、これは、2つの異なる視線で見たオブジェクトの見かけの位置のずれまたは差です。さて、彼らは長い間視差を使って物体までの距離を計算する方法を知っていました。







そして、太陽と惑星の間のさまざまな距離の相対的な比率は幾何学からすでにわかっていたので、火星までの視差距離を計算することによって、カッシーニは太陽に対して同じことをすることができました。その結果(1億4600万km)は、すでに現代の推定値に非常に近いものでした。興味深いことに、カッシーニがこれらの計算を行ったとき、彼は地心システムの支持者でした。つまり、正しい距離に近い距離を受け取りましたが、地球を中心として、昔ながらの方法で太陽系の地図を作成しました。彼は後にコペルニクスが正しいことを認めたが、その範囲は限られていた。



ステップ4-再び世界中の金星と天文学者



その間、別の金星の「ダブル」が近づいており(1761年と1769年)、天文学者はこのイベントから最大のものを絞り出そうとしていました。気象条件に依存せず、地球上のさまざまな場所からデータを収集するために、フランス科学アカデミーの後援の下で大規模な国際プロジェクトが組織されました(これは歴史上ほぼ最初と考えられています)。観測地への科学探検隊は事前に準備され、送られた。すべてが順調に終わったわけではありません。ニューギニアに送られた遠征隊はジャングルで行方不明になりました。



しかし、全体として、プロジェクトは成功しました。



ちなみにロシアも積極的に参加しました。私たちの国では、彼は並外れた才能とエネルギーを持った男、ミハイロ・ロモノソフ(ちなみに、金星の雰囲気を発見したのは彼でした)に率いられていました。



Lomonosovは、なんとか皇后キャサリンIIの聴衆を獲得し、科学と国家の名声の両方にとってこの仕事の重要性を彼女に納得させました。財務省の支援を受けて、ロモノーソフはロシア帝国の領土に40の観測所を配備することができました。キャサリン自身がサンクトペテルブルク近くの彼らの一人にやって来て、望遠鏡を通して興味を持って見ました。

世界中の天文学者のこの素晴らしい仕事の結果として、今日の教科書に含まれている数が得られました。しかし、完璧に制限はありません。さらに150年後、1874年12月8日と1882年12月6日、太陽の円盤を横切る金星の次の通過が、世界中の科学探検隊によって再び観察され、得られたデータが洗練されました。そして2004年と2012年に再び。しかし、これらの観察の過程で、他の有用なデータが得られましたが、これは別のトピックです。



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