Stredovek: prvé meranie rýchlosti svetla

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Ako to už vo vede často býva, jeho výpočet bol vedľajším produktom iných akcií, ktoré mali oveľa praktickejší zmysel. Koncom stredoveku sa európske lode plavia po oceánoch a hľadajú nové územia a obchodné cesty. Novoobjavené ostrovy je potrebné zmapovať, a preto je dôležité viac-menej presne vedieť, kde sa nachádzajú. Boli s tým citeľné problémy.

Geografické súradnice sú dve číselné hodnoty - zemepisná šírka a zemepisná dĺžka. So zemepisnou šírkou je všetko pomerne jednoduché: musíte zmerať výšku nad horizontom nejakej známej hviezdy. Na severnej pologuli to bude s najväčšou pravdepodobnosťou Polárka, na južnej - jedna z hviezd južného kríža. Cez deň sa dá zemepisná šírka určiť podľa Slnka, ale chyba je podstatne väčšia - svietidlo je dosť veľké, je ťažké ho sledovať kvôli jasu a hranice jeho viditeľného disku sú rozmazané pod vplyvom zemskú atmosféru. Je to však pomerne jednoduchá úloha.

Koľko je teraz hodín

Zemepisná dĺžka je oveľa zložitejšia. Zem sa otáča okolo svojej osi a vy môžete zistiť, kde sa nachádzame, pretože poznáte presný čas v tomto bode a čas na nejakom mieste, ktorého zemepisnú dĺžku poznáme. V literatúre sa zvyčajne píše "primárny poludník", to je vo všeobecnosti správne, pretože hovoríme o tom istom. Ak je s miestnym časom všetko celkom jednoduché, potom s nultým poludníkom je to oveľa komplikovanejšie.

V ére veľkých geografických objavov neexistovali žiadne hodinky schopné ukázať presný čas miesta, odkiaľ boli odvezené. V tej dobe sa hodinkový strojček vybavený minútovou ručičkou považoval za vysoko presnú techniku. Prvé chronometre vhodné na určovanie zemepisnej dĺžky sa objavili v polovici 18. storočia a predtým sa bez nich museli námorníci zaobísť.

Najstaršou teoreticky vypracovanou metódou bola metóda lunárnej vzdialenosti, ktorú navrhol nemecký matematik Johann Werner v roku 1514. Vychádzalo to z toho, že Mesiac sa po nočnej oblohe pohybuje pomerne rýchlo a meraním pomocou špeciálneho prístroja - priečnej tyče - jeho posunu voči niektorým známym hviezdam sa dá nastaviť čas. Praktická implementácia Wernerovej metódy sa ukázala ako veľmi náročná a v navigácii nehrala výraznejšiu rolu.

V roku 1610 Galileo Galilei objavil štyri najväčšie mesiace Jupitera. Išlo o významnú vedeckú udalosť - v rámci možností vtedajšej pozorovacej astronómie sa okrem Zeme našlo ešte jedno nebeské teleso, okolo ktorého sa točili jeho vlastné satelity. Najdôležitejšie pre súčasníkov však bolo, že pohyb týchto satelitov bolo možné súčasne a rovnako pozorovať zo všetkých bodov na Zemi, kde je v tej chvíli viditeľný Jupiter.

Galileo Galilei

Už v roku 1612 navrhol Galileo určiť presný čas, a teda aj zemepisnú dĺžku, pohybom Io, jedného zo štyroch satelitov Jupitera. Má veľa pozoruhodných čŕt, o ktorých Galileo, samozrejme, nevedel, ale čo je najdôležitejšie, dá sa pomerne ľahko pozorovať. Keď sa zistilo, kedy vstúpil do tieňa planéty, bolo možné presne určiť čas. Ale úplne prvé pokusy zostaviť tabuľky zatmení Io (a iných galilejských satelitov) odhalili, že tento čas bol pre vedu tej doby posunutý nepochopiteľným spôsobom. Dôvody zostali trištvrte storočia nejasné.

Kupcov syn

Ole Christensen Rømer sa narodil v rodine dánskeho obchodníka v roku 1644. Informácie o jeho mladosti sú kusé - nerodil a osobná sláva k nemu príde oveľa neskôr. Je známe, že vyštudoval univerzitu v Kodani a zjavne bol pozoruhodný svojim intelektom. V roku 1671 sa Roemer presťahoval do Paríža, stal sa zamestnancom Cassini a veľmi skoro bol zvolený do Akadémie vied - potom bola táto zbierka učených ľudí menej elitná ako neskôr.

Ole Roemer

Koncom storočia sa vrátil do Dánska, pokračoval ako praktizujúci astronóm a zomrel tam v roku 1710. To všetko však príde neskôr.

Je to konečné

A v roku 1676 navrhol pre modernú dobu nekomplikované výpočty, ktoré zvečnili jeho meno. Podstata veci je jednoduchá. Jupiter je asi päťkrát ďalej od Slnka ako Zem. Urobí jednu revolúciu okolo Slnka za približne 12 pozemských rokov (čísla pre jednoduchosť zaokrúhľujeme). To znamená, že za pol roka sa vzdialenosť Jupitera od Zeme zmení asi o tretinu. A to viac-menej zodpovedá pozorovanému rozdielu v časoch zatmenia galilejských satelitov.

Io dnes

Teraz je pre nás veľmi ľahké pochopiť logiku tohto uvažovania, ale v 17. storočí bolo zvykom myslieť si, že rýchlosť svetla je nekonečná. Ale Roemer naznačil, že to tak nie je. Podľa jeho výpočtov sa rýchlosť svetla rovnala asi 220 tisícom kilometrov za sekundu, čo je o štvrtinu menej ako dnes stanovená hodnota. Ale na 17. storočie to nebolo zlé.

Potom sa ukáže, že všetko nie je také jednoduché a po dvoch storočiach bude Laplace brať do úvahy gravitačný vplyv satelitov na seba, ale toto je úplne iný príbeh.

Roemerova myšlienka nehrala pri geografických objavoch významnú úlohu. Pozorovanie mesiacov Jupitera cez ďalekohľad inštalovaný na palube lode bolo vzhľadom na rolovanie takmer nemožné. A v polovici 18. storočia boli vyvinuté prvé chronometre, vhodné na určovanie zemepisnej dĺžky.