지구가 태양을 중심으로 회전한다는 간단한 실험적 증거

지구가 태양을 중심으로 회전한다는 증거를 제시하는 가장 간단한 실험 또는 계산은 무엇입니까? 그것들을 설명하고 역사를 참조 할 수 있습니까? 두 별의 상대적인 위치가 지구에서 관측된다는 것과 같은이 인용 결과와 같은 많은 간단한 설명 은 매일 밤마다 달라집니다. 그러나 관측은 별이 지구를 공전하지만 다른 속도로 그렇게하는 반면 지구는 여전히 태양을 공전하는 모델과 일치하지 않습니까? 간단한 설명이 도움이 될 것입니다.

답은 아이러니하다 : 좋은 도구 가 없으면 증거가 없다 . 태양이 지구를 돌아 다닌다고 생각한 사람들은 실제 증거가 1700 년대 초와 1800 년대 중반까지 지구가 움직 였음을 보여주는 두 줄의 증거가 열릴 때까지 완벽하게 정확했습니다.

별빛의 수차

Wikipedia에는 정확하지만 복잡한 설명이 있습니다. 가장 쉽게 생각할 수있는 방법은 비가 내리는 차의 정지 신호에서 자신을 상상하는 것입니다. 비는 곧장 떨어지고 있습니다. 움직이기 시작하면 비의 명백한 가을 방향이 바뀌어 앞쪽에서 떨어지고 자신쪽으로 기울어지는 것처럼 보입니다. 수차입니다.

1700 년대 초반, 별들은 변하는 위치로 밝혀졌으며, 1727 년 제임스 브래들리는 태양 주위의 지구 운동으로 인해 별빛의 쇠약으로 올바르게 식별했습니다. (황도의 어떤 별이든, 지구는 일년 중 어느 시점에 그것을 향해 움직이고 있으며 6 개월 후에는 그것을 떠나고 있습니다.)

시차

시차에 관한 Wikipedia의 기사 가 더 좋으며 자세한 내용은 참조하십시오. 기본적으로, 손가락을 앞쪽으로 들고 왼쪽 눈을 감은 상태에서 오른쪽 눈을 감은 상태에서 보면 벽 너머 또는 외부의 나무 등 배경과 관련하여 점프하는 것처럼 보입니다. 눈을 빠르게 앞뒤로 전환하여 선명하게 볼 수 있습니다.

지구가 태양 주위를 돌면서, 근처의 별들도 더 먼 별들과 관련하여 그들의 위치를 ​​이동시키는 것처럼 보입니다. 여기서 중요한 점은 별이 태양보다 훨씬 작다고 가정해야 할 과학적인 이유가 있다는 것입니다. 망원경을 통해 볼 때 별은 디스크를 보여 주었고 태양과 같으면 디스크에서 거리를 추론 할 수있었습니다. 그리고 지구가 실제로 태양 주위를 돌아 다니면 시차가 관찰 될 정도로 충분히 가까웠습니다. 그러나 그것은 아니었고 눈에 띄는 시차의 부족은 헬리오 중심 이론에 대한 강력한 경험적 주장이었습니다.

실제로 시차가 존재하지만 모든 별의 시차는 작습니다. 왜냐하면 그들은 별에서 추정 한 것보다 훨씬 더 멀리 있기 때문입니다. (눈에 보이는 디스크는 실제로 회절 디스크 였으며 실제 디스크는 아니었지만 거의 1 세기 후에는 회절이 이해되기 시작했습니다.) Friedrich Bessel은 1838 년에 별의 실제 시차를 측정했습니다.

지구가 태양 대신 궤도를 도는 것이 아니라 그 반대가 아니라는 것을 증명할 수는 없습니다. 왜냐하면 모든 참조 프레임의 입자가 똑같이 유효하기 때문입니다 (그러나 일부는 다른 것보다 훨씬 더 의미가 있습니다). 예를 들어, 날씨 나 조석을 모델링 할 때 비 회전 지오 중심, 헬리오 중심, 바리 중심 또는 은하 중심 관점보다는 지구 중심의 지구 고정 관점을 사용하는 것이 훨씬 더 합리적입니다. 예를 들어 지구의 날씨를 모델링하기 위해 헬리오 센 트릭 또는 갤럭 토센 트릭 관점을 사용할 수 있지만 그렇게하는 것은 어리석은 일이 아닙니다.

다른 한편으로, 행동 태양계를 모델링 할 때는 태양계 무게 중심 관점을 헬리오 센 트릭 또는 더 나은 방식으로 사용하는 것이 훨씬 더 합리적입니다. 그러나 모든 기준 프레임이 이론적으로 동일 하기 때문에 지구 중심의 지구 고정 관점을 사용할 수 있습니다 . 그렇게하는 것은 물론 운동 방정식을 아주 못 생기게 만들고, 그 운동 방정식을 상대적으로 정확하게 만들기 위해 노력하는 것은 더 나쁘다. 그럼에도 불구하고 은하계의 행동을 모델링하는 경우에도 지구 중심적 관점은 이론적으로 유효합니다.

지구 중심의 관점에서 문제는 그것이 유효하지 않다는 것이 아닙니다. 문제는 지구 중심주의를 옹호하는 사람들이 이것이 유일하고 유효한 관점이라고 주장했다 (그리고 슬프게도 계속 주장한다). 이 인수는 유효하지 않습니다. 다시 한 번 모든 참조 프레임이 동일하게 유효하기 때문입니다.

참고 : 관성 프레임이 어떤 의미에서 특별하다고해서 비관 성 프레임이 유효하지 않다는 것은 아닙니다.

행성, 태양, 달 및 지구 가 모두 우주를 통해 움직이는 모든 몸이라는 생각으로 시작한다면 , 분명히 고정 된 별을 배제하고 그들이 어떻게 서로 상대적인 움직임 에 관한 증거가 있는지 , 그런 맥락에서, 고대인들도 이용할 수있는 항법 도구들에 의해 육안 천문학에서 발견 될 증거가있다.

행성의 관측 된 움직임의 패턴은 헬리오 센 트릭 궤도의 증거입니다. 보이는 행성은 특정 패턴을 따릅니다. 먼저 수성과 금성 :

• 그들은 항상 태양 근처에서 볼 수 있습니다.
• 태양으로부터 수은과 금성의 각도 분리는 규칙적인 패턴을 가지고 있습니다.
• 수은은 금성보다 최대 간격이 훨씬 가깝고 각 분리는 훨씬 빠른 속도로 변화합니다.
• 두 행성 모두 황도에 가깝게 유지되며 절대로 진동하지 않습니다.
• 태양 주위의 두 행성의 궤도는 상대적으로 쉽게 기록되고 예측 될 수 있습니다. 망원경 없이도 태양에 가까이 있어도 수은이 훨씬 더 힘들지만,이 방법은 정확하지 않습니다.

하늘을 통과하는 몸의 전제에서 시작하여, 수은과 금성에 헬로 중심 궤도를 가진 증거가 있다고 생각합니다. 케플러는이를 정확하게 설명했지만 고대 그리스인들은 안티 키 테라 메커니즘 에서 망원경없이 지 중심 적인 용어로 그들의 움직임을 아주 잘 모델링 할 수있었습니다 .

고대 그리스 천문학자가 내 행성의 움직임을 헬로 중심 으로 정확하게 모델링하기를 원했다면 가능 했을 것입니다. 이를 수행하는 방법은 고정 별이 단단히 고정되어 있다고 가정하고 별들 사이의 각 거리를 측정 한 다음 움직이는 행성의 움직임을 그 사이에 플롯하는 것입니다. 육분의 일과 다른 장치 는 원시인들 조차도 매우 숙련 된 고대 선원들에 의해 사용되었습니다 . 그래서 이것은 당신이 요구하는 "간단한 실험 또는 계산"을 실현하기 위해 수행되었을 수 있습니다. 이제까지 여부 되었다 수행, 마음에 그 질문에, 조금 다른 문제입니다.

이제 지구 자체를 위해. 고대 세계에서도 비현실적인 날 과 태양의 날 사이의 관계는 잘 알려져 있습니다. 황도면 주위의 태양의 세차 운동은 헬리오 센 트릭 궤도의 증거입니다. 하나는 그냥하는 이 모델 이 명확하게 할 수 있습니다. 부실 시간과 메 토닉주기에 관한 고대 계산 은 지구의 헬리오 센 트릭 모션이 상상되고 원하는 경우 수학적으로 모델링되었을 수 있음을 보여줍니다.

외계 행성에 관해서는, 이것은 내 생각에 가장 직관적이지 않지만, 지구와 내 행성이 태양을 공전한다는 생각에 기초하여 그들에 대한 헬로 중심 궤도에 대한 증거가 있습니다. 이것은 역행적인 움직임 을 관찰함으로써 나온다 . 이 행성들은 특정 시간에 "고정 된 배경 별"에 대해 역행하며 그 시간은 태양으로부터의 각 분리와 상관 될 수 있습니다. 또한 다른 행성들은 다른 속도로 조디악을 통해 움직이며 역행 운동의 진폭과 관련이 있습니다.

이 모든 것을 헬리오 중심의 orrery로 시뮬레이션한다면, 더 빠른 행성의 내부에서 우리는 궤도에서 바깥의 느린 행성을 관찰 할 수 있습니다. 고대 그리스인들은 화성, 목성과 토성의 움직임을 지구 중심적 용어로 Antikythera Mechanism 에서 모델링 할 수있는 충분한 기술을 가지고있었습니다 . 따라서 외부 행성에 대한 헬리오 중심 운동의 정확하고 수학적 모델이 도달했을 경우 도달 할 수있었습니다.

적어도 고대 사상가가 몇 가지 증거도있다 있었다 태양 중심 모델로이 모든 것을 디코딩 할 수는. 사모 스 의 고대 그리스 아리아 스타 커스는 헬리오 중심 모델을 가지고있었습니다. 그러나 플라톤과 다른 사람들은 그것을 좋아하지 않는 것처럼 보 였으며 , 아리아 스타 추스 시대에 잘 알려진 것으로 여겨지 는 안티 키 테라 메커니즘의 재구성 은 행성 역행 운동을 모델링 하는 지구 중심의 오레를 특징으로합니다 . 그리고 헬리오 센 트릭 사고는 소수에 머물렀다현대에 이르기까지 서쪽에서. 아마도 달의 명백한 지구 중심 궤도, 또는 별에 대한 질문 (올바른 모델에 포함되어야하는지 여부) 또는 보편적 중력 이론이 부족하여 우리에게 무엇을 분명하게 모호하게 만들었을지 모릅니다.

가장 좋은 실험 증거는 아마도 역행 운동 일 것입니다 . 데이터는 쉽게 수집 할 수 없습니다. 천문학자는 각 물체의 위치를 ​​힘들게 측정하면서 매일 밤 체재해야한다는 것은 말할 것도없이 수집하는 데 오랜 시간이 걸립니다. 그러나 그것은 가능합니다 (고대 그리스인들은 그것을 알고있었습니다) 그리고 현대 세계에서는 단순히 Stellarium 과 같은 시뮬레이터를 사용할 수 있습니다 .

스텔라 리움을 다운로드하고 시작한 다음 현지 위치로 이동하십시오. 그런 다음 시뮬레이션 실행을 설정하고 여러 번 가속화하십시오. 태양과 별이 주위를 회전하는 것을 볼 수 있습니다. 그런 다음 땅을 끄고 (지구를 통해 볼 수 있음) 대기를 끄십시오 (낮에는 별을 볼 수 있음), 적도 마운트로 전환하십시오 (Ctrl + M; 이것은 대부분의 하늘이있는 마운트입니다 정지)하고 태양, 달 및 모든 행성이 원으로 움직이는 것처럼 보일 때까지 축소합니다.

이제 모든 행성의 움직임을주의 깊게보십시오. 달과 태양이 느려지지 않고 원을 그리며 볼 수 있습니다. 이것이 그들이 지구를 돌아 다니면 기대할 것입니다. 그러나 수성은이 동작을 따르지 않습니다. 태양 주위에서 눈에 띄게 사라집니다. 화성은 다르게 동작합니다. 이 마지막 행동을 역행 운동이라고하며 그 설명은 많은 고대 천문학을 차지했습니다. 고대 그리스인들은 행성이 지구를 공전하고 완벽한 원으로 움직 였다는 점을 감안할 때 그것을 설명하기 위해 복잡한주기의 이론을 생각해 냈습니다.

그러나 화성이 지구를 돌아 다니지 않고 대신 태양 주위를 돌아 다니면 역행 운동을 쉽게 설명 할 수 있습니다. 이것은 단순히 우리가 궤도를 돌면서 화성이 역행한다는 것을 의미합니다. 또한, 이것은 화성이 역행 할 때마다 가장 밝고, 태양을 기준으로 하늘의 반대편에있는 방법을 설명합니다. 또한 Mercury가 왜 태양 주위에서 루프를 수행하는지 설명합니다.

그렇다고 지오 센 트릭 모델이 동일한 관측치를 설명 할 수는 없지만 매우 간단합니다. 헬리오 센 트릭 모델에서 모든 행성은 간단한 경로 인 타원으로 태양 주위를 돌고 있습니다. 지구 중심 모델에서 모든 행성은 지구를 맴돌지만 에피 사이클 후 에피 사이클입니다. 우리가 Occam 's Razor를 적용하고 더 간단한 설명이 정확하다고 결론을 내릴 때입니다.

음 ... 계절별주기는 지구와 태양이 서로 공전하고 있다는 증거입니다. A 궤도 B 또는 B 궤도 A인지 여부는 상대 질량에 대한 인수입니다. 다른 모든 행성의 움직임이 지구 궤도가 아닌 태양을 공전하는 행성과 일치하는 것을 발견하면, 태양의 질량이 엄청 나서 지구의 끌어 당김에 거의 영향을받지 않는다는 결론을 내릴 수 있습니다.

하늘의 별을 자세히 관찰하면 지구가 약 30km / s의 속도로 타원형 궤도에서 움직이는 것으로 나타났습니다.

도플러 효과를 사용하여 별의 시선 속도를 측정 할 때는 지구의 움직임에 맞게 수정해야합니다. 만약 그렇지 않다면, 지구-태양 궤도에 대한 별의 방향에 따라 1 년의 기간과 최대 30km / s의 진폭으로 설명 할 수없는 속도의 변조를 볼 수 있습니다. 평면.

마찬가지로, 지구 중심의 관측자가 왜 하늘에서 별의 위치가 하늘에서 주기적으로 타원을 실행하여 진폭 (일명 삼각 시차)이 멀리 떨어져 있는지와 상관 관계가있는 것으로 보이는 이유를 설명하지 못합니다. 모든 기간은 1 년입니다.

아마도 이것들은 여러분이 생각하고있는 "간단한"실험이 아니지만, 육안으로 볼 수있는 것과 상식으로 우주를 항상 이해할 수있는 것은 아닙니다.

이것은 일을 지나치게 단순화 할 수는 있지만 여기에 있습니다.

• 평평한 표면을 만듭니다 (예 : 물이 고른 표면에 보드를 놓음).
• 정오에 그 표면에 세로로 긴 기둥 (길이가 길수록 좋음)을 세우십시오.
• 완전히 평평한 표면에 있어야하는 그림자 (방향 및 길이)를 측정하십시오.
• 누군가 북쪽에서 같은 시간에 같은 길이 (같은 길이의 극)를하도록하십시오 (더 좋을수록 좋습니다).
• 남쪽에서 똑같은 측정 값의 1/3을 얻습니다.

측정 평가는 다음을 확립해야합니다.

• 지구 표면은 대략 구형입니다 (실제로 지구는 편원 타원체이지만이를 확인하려면 3 회 이상의 측정이 필요합니다)
• 지구 직경이보고 된 값 내에 있습니다 (측정 오류에 대한 +/- 예상 편차 및 매우 대략적인 추정 만 측정 한 사실)
• 삼각 측량을 통한 지구-태양 거리 추정

핀홀 카메라를 사용하면 겉보기 직경과 위의 거리 추정으로 태양의 실제 직경을 대략적으로 추정 할 수 있습니다. 모든 측정 오차를 누적하더라도 태양과 지구의 크기 차이는 몇 배나 커야합니다.

2 개의 볼을로드의 반대쪽 끝에 부착하십시오 (볼에 비해로드가 가벼울수록 좋습니다). 공은 위에 설정된 측정 값의 대략적인 근사값이어야합니다 (예 : 태양이 순수한 수소이고 지구가 질량의 추정치를 달성하기 위해 순수한 철이라고 추측 할 수 있음). 막대에 끈을 연결하고 균형점을 찾으십시오. 아마도 태양을 나타내는 공이 될 것입니다 (로드의 무게를 수용해야합니다).

이제 줄에 매달려있는 동안 두 개의 볼을 서로 원으로 만들 수 있습니다.

어느 쪽이 다른 쪽을 돌고 있습니까?

비교적 간단한 장비로 목성의 위성의 거동을 관찰 할 수 있습니다. 목성과 모든 행성이 지구 주위를 회전한다는 가설을 가정 할 때 목성이 위성을 폐색하는 것은 매우 규칙적으로 일어날 것으로 예상됩니다. 그러나 우리가 보는 것은 매우 정확한 시계조차도 지구에 얽매이지 않은 시계와 관련하여 다른 시간에 발생하는 사건으로, 목성의 궤도가 지구 주위의 단순한주기가 아니라는 것을 증명합니다. 또한 지구를 직접 공전하지 않는 위성의 관측은 지구 중심의 견해에 의문을 제기합니다.

간단히 말해서 상대 운동으로 인해 증거가 없습니다. 발생하는 모든 상황은 조정 된 지오 센 트릭 모듈로 설명 할 수 있습니다. 알버트 아인슈타인 (Albert Einstein)은 "지구의 움직임이 어떤 광학 실험으로도 감지 될 수 없다고 믿게되었다"고 말했다. "... 지구 실험에서 지구의 운동이 지각 될 수 있는지의 여부에 대한 의문에 대해. 우리는 이미이 특성의 모든 시도가 부정적인 결과를 가져 왔다고 언급했다. 상대성 이론 이전 "이 부정적인 결과에 화해하기가 어려웠습니다."