الفلك

الدقة في قياس المسافة إلى الشمس

الدقة في قياس المسافة إلى الشمس


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ما مدى دقة قياس المسافة إلى الشمس؟ تقول ويكيبيديا أن المسافة إلى القمر يمكن قياسها بدقة تصل إلى ملليمتر. لكن مقالة ويكيبيديا عن المسافة إلى الشمس تقول فقط عن الوحدة الفلكية ولا شيء عن دقة قياس المسافة إلى الشمس. أنا أدرك بالتأكيد أننا نستخدم الآن الرادار لقياس المسافة إلى الشمس ، وأتذكر أنني قرأت الدقة في قياسه في مكان ما على الإنترنت ، لكنني لم أعد أجده. عندما أحاول العثور على المعلومات ذات الصلة على الإنترنت ، كل ما أجده هو مقالات تثقيفية حول أشياء مثل اختلاف المنظر ، الذي تحل محله بالتأكيد قياسات الرادار ، أو مقالات عن مسافة القمر ، والتي لا أبحث عنها. المراجع ذات الصلة ستكون محل تقدير كبير.

تحرير: اكتشفت للتو على الإنترنت أننا نقيس المسافة إلى الشمس من خلال المسافة إلى كوكب الزهرة أو عطارد. على أي حال ، أريد أن أعرف الدقة أو الأخطاء في هذه القياسات ...


هذه إجابة جزئية طويلة جدًا للتعليق ، ولكنها قد تساعد في جعل الكرة تتدحرج ...

بدءًا من هذه الإجابة ، يمكننا أن نرى أن معلمة الجاذبية القياسية للشمس التي يستخدمها JLP في تطويرها ephemerides هي1.32712440040944E + 20. في حين أن هذا لا يعني أننا نعلم أن مدار الأرض جزء واحد فيه $10^{14}$ إنه يلمح إلى أنه من المثير للدهشة أنه معروف جيدًا!

من المحتمل أن شيئًا كهذا قد يلقي بعض الضوء على الموضوع ، لكن ليس من السهل الإجابة عن هذا السؤال. التقويم الكوكبي والقمري DE 430 و 431 ، IPN Progress Report 42-196 (February 2014) جزء من المشكلة هو أننا لا نعرف بالضبط مكان مركز barycenter للنظام الشمسي فيما يتعلق بالشمس لأنه قد تكون هناك أجسام بعيدة لم نكتشف بعد. هذا فقط له تأثير ضئيل على مدار الشمس والأرض. إذا كان عليّ أن أخمن ، فسأقول أنه في مكان ما بين متر واحد و 100 متر من عدم اليقين بين الأرض و المركز من الشمس. حيث تسقط حافة الشمس حصان من لون مختلف!


عدم اليقين في المسافة بين الشمس والكواكب الأخرى

لقد قرأت عن مسافات المدار بين الشمس والكواكب وعرفت على سبيل المثال: تبعد الأرض حوالي 150 مليون كيلومتر عن الشمس.

ومع ذلك ، فقد رأيت أن قيمة tht ليست سوى نصف قطر متوسط ​​للمدار.

ومع ذلك ، لا يمكنني العثور على عدم اليقين في هذا القياس.

لقد فكرت في غرابة الكواكب وفكرت في استخدامها لتحديد عدم اليقين.

إذن ، سأحصل على: المسافة بين الأرض والشمس = $ (150 times10 ^ 6 pm 2.5 times 10 ^ 6) km $. نظرًا لأن الانحراف اللامركزي للأرض يبلغ حوالي 0.017

لذا فإنني أتساءل عما إذا كانت هذه هي الطريقة الصحيحة لتحديد عدم اليقين في نصف قطر مسافة المدار.


النظام المتري

أحد الموروثات الدائمة لعصر الإمبراطور الفرنسي نابليون هو إنشاء النظام المتري من الوحدات التي تم اعتمادها رسميًا في فرنسا عام 1799 وتستخدم الآن في معظم البلدان حول العالم. الوحدة المترية الأساسية للطول هي متر، التي تم تعريفها في الأصل على أنها جزء من عشرة ملايين من المسافة على طول سطح الأرض من خط الاستواء إلى القطب. كان علماء الفلك الفرنسيون في القرنين السابع عشر والثامن عشر روادًا في تحديد أبعاد الأرض ، لذلك كان من المنطقي استخدام معلوماتهم كأساس للنظام الجديد.

توجد مشاكل عملية مع تعريف يتم التعبير عنه من حيث حجم الأرض ، حيث إن أي شخص يرغب في تحديد المسافة من مكان إلى آخر لا يتوقع منه أن يخرج ويعيد قياس الكوكب. لذلك ، تم إنشاء مقياس قياسي وسيط يتكون من قضيب من معدن البلاتين الإيريديوم في باريس. في عام 1889 ، بموجب اتفاقية دولية ، تم تحديد هذا الشريط ليكون طوله مترًا واحدًا بالضبط ، وتم عمل نسخ دقيقة من شريط العداد الأصلي لتكون بمثابة معايير للدول الأخرى.

وحدات الطول الأخرى مشتقة من متر. وهكذا ، فإن الكيلومتر الواحد يساوي 1000 متر ، والسنتيمتر (سم) يساوي 1/100 متر ، وهكذا. حتى الوحدات البريطانية والأمريكية القديمة ، مثل البوصة والميل ، تم تعريفها الآن من حيث النظام المتري.


لم يكن هناك قياس مباشر للمسافة بين الأرض والشمس. أفضل ما يمكننا فعله هو قياس المسافة بين الأرض والكواكب الأخرى ، ومن ذلك استنتاج المسافة بين الأرض والشمس.

لا تستند تقديرات اليوم إلى أصوات الرادار القادمة من كوكب الزهرة. هذا هو ذلك الألفية الماضية! أوائل الستينيات ، على وجه الدقة. ومع ذلك ، فإن تقديرات الوحدة الفلكية التي أتاحتها قياسات الرادار تلك للمسافة بين الأرض والزهرة في الستينيات كانت أكثر دقة بكثير من التقديرات السابقة القائمة على اختلاف المنظر ، مما قلل من عدم اليقين في الوحدة الفلكية من 16000 كم إلى أقل من 1000 كم. .

في أكثر من 50 عامًا منذ ذلك الوقت ، أرسلت وكالات الفضاء مركبات فضائية إلى جميع الكواكب السبعة الأخرى في النظام الشمسي (بخلاف الأرض بالطبع) ، بالإضافة إلى بلوتو ، بالإضافة إلى بعض الكويكبات ، بالإضافة إلى بعض الكواكب التي تدور حول الشمس. إن القياس عن بعد من تلك المركبات الفضائية ، المعزز بقياس التداخل الأساسي الطويل جدًا (VLBI) ، جعل تلك القياسات من الستينيات تبدو غير دقيقة إلى حد ما. كان آخر عمل في عام 2009 من قبل Pitjeva و Standish ، اللذان صرحا أن عدم اليقين في الوحدة الفلكية يبلغ 3 أمتار. منذ ذلك الحين لم يتم إجراء أي عمل على قياس الاتحاد الأفريقي لأن الوحدة الفلكية هي الآن كمية محددة ، بالضبط 149597870700 متر (القيمة التي ذكرها Pitjeva و Standish).


قياس مسافة الشمس من الأرض *

المسافة بين الشمس والأرض ، أو إذا تحدثنا بشكل صحيح - لأن المسافة بالطبع متغيرة - فإن المحور شبه الرئيسي لمدار الأرض هو أهم ثابت في علم الفلك. إنه يحدد مقياس ليس فقط النظام الشمسي ولكن أيضًا للكون بأسره. إنه يدخل تقريبًا في أي حساب للمسافات والكتل ، والأحجام والكثافة ، سواء للكواكب أو الأقمار الصناعية أو النجوم. أي خطأ في تحديده يتضاعف ويتكرر بعدة طرق مختلفة. لذلك ، فإن قياس مسافة الشمس بأعلى دقة يمكن بلوغها له أهمية كبيرة في علم الفلك ، وليس من المستغرب أن يخصص علماء الفلك كميات هائلة من الوقت والجهد على مدى قرون.


بعد مئات السنين ، وافق علماء الفلك أخيرًا: هذه هي المسافة من الأرض إلى الشمس

كم تبعد الشمس عن الأرض؟ ليس فقط ، كما تعلمون ، بعيد جدا جدا، ولكن من حيث المسافة الفعلية القابلة للقياس؟ عندما تقوم بالحساب ، كيف تقرر أي موقع على الأرض تقيس منه؟ كيف تقرر أي بقعة على مسار مدار الأرض ستكون بمثابة نقطة محورية للقياس؟ كيف تفسر الحجم الهائل للشمس ، وطول مدى وصول أبخرتها وألسنة اللهب إليها؟

كانت المسافة المتوسطة القابلة للقياس - والمعروفة أيضًا باسم الرقم الفلكي - موضوعًا للنقاش بين علماء الفلك منذ القرن السابع عشر. أول قياس دقيق لفاصل الأرض / الشمس ، طبيعة ملاحظات ، قام بها عالم الفلك والمهندس جيوفاني كاسيني عام 1672. كاسيني ، من باريس ، قارن قياساته للمريخ بالملاحظات التي سجلها زميله جان ريتشر ، الذي يعمل من غيانا الفرنسية. بدمج حساباتهم ، تمكن علماء الفلك من تحديد قياس ثالث: المسافة بين الأرض والشمس. قدر الزوجان امتداد 87 مليون ميل - وهو في الواقع قريب جدًا من القيمة التي يفترضها علماء الفلك اليوم.

لكن قياسهم في الواقع لم يكن رقمًا. لقد كان قياس اختلاف المنظر ، وهو مزيج من الثوابت المستخدمة لتحويل القياسات الزاوية إلى مسافة. حتى النصف الثاني من القرن العشرين - إلى أن أعطتنا الابتكارات مثل المركبات الفضائية والرادار والليزر الأدوات اللازمة لمواكبة طموحنا - كان هذا النهج في قياس الكون هو أفضل ما لدينا. حتى وقت قريب جدًا ، إذا سألت عالم فلك ، "ما هي المسافة بين الأرض والشمس؟" سيضطر عالم الفلك للرد: ​​"أوه ، إنه نصف قطر مدار دائري غير مضطرب ، يدور جسم عديم الكتلة حول الشمس في 2 * (pi) / k يوم (أي 365.2568983. يوم) ، حيث يتم تعريف k على أنه ثابت غاوسي يساوي بالضبط 0.01720209895. "

لكن علم الصواريخ أصبح أكثر وضوحًا. مع القليل من الضجة ، طبيعة وفقًا للتقارير ، أعاد الاتحاد الفلكي الدولي تحديد الرقم الفلكي ، مرة واحدة وإلى الأبد - أو على الأقل مرة واحدة وإلى الآن. وفقًا لتصويت الاتحاد بالإجماع ، توجد هنا مسافة الأرض الرسمية والعلمية والثابتة عن الشمس: 149.597.870.700 متر. ما يقرب من 93،000،000 ميلا.

بالنسبة لعلماء الفلك ، فإن التغيير من التعقيد إلى الثبات سيعني راحة جديدة عند حساب المسافات (ناهيك عن شرح تلك المسافات للطلاب وعلماء غير الصواريخ). سيعني القدرة على التخلص من الأرقام المخصصة لصالح حسابات أكثر اتساقًا. سيعني قياسًا يفسر بشكل أكثر ملاءمة النظرية العامة للنسبية. (يُعرّف المتر في هذه الحالة بأنه "المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ في 1 / 299،792،458 من الثانية" - وبما أن سرعة الضوء ثابتة ، فلن تعتمد الوحدة الفلكية بعد الآن على موقع المراقب مع النظام الشمسي.) سوف تفسر الوحدة الجديدة أيضًا بشكل أكثر دقة حالة الشمس ، التي تفقد كتلتها ببطء عندما تشع الطاقة. (يعتمد ثابت جاوس على الكتلة الشمسية.)

فلماذا استغرق مجتمع علم الفلك وقتًا طويلاً للاتفاق على قياس معياري؟ لأنه ، من بين أمور أخرى ، نفس سبب ذكر هذه القصة للأمتار والأميال. يمكن أن يكون التقليد قوته القوية ، والاستخدام الواسع النطاق للوحدة القديمة - التي كانت موجودة منذ عام 1976 - يعني أن الوحدة الجديدة ستتطلب تغييرات طفيفة وكاسحة. تستند الحسابات إلى الوحدة القديمة. تعتمد برامج الكمبيوتر على الوحدة القديمة. الاستقامة لا تخلو من مضايقاتها.

لكنها أيضًا لا تخلو من فوائدها. تعمل الوحدة الفلكية كأساس للعديد من المقاييس الأخرى التي يتخذها علماء الفلك أثناء محاولتهم فهم الكون. القمر ، على سبيل المثال ، هو 0.0026 ± 0.0001 AU من الأرض. الزهرة 0.72 ± 0.01 AU من الشمس. يبعد المريخ 1.52 ± 0.04 وحدة فلكية عن نجمنا المضيف. أوصاف من هذا القبيل - خاصة للهواة الذين يرغبون في فهم عالمنا كما يفعل علماء الفلك - أصبحت أكثر سهولة في الفهم. وبالتالي أكثر جدوى من ذلك بقليل.


الدقة في قياس المسافة إلى الشمس - علم الفلك

قياس السرعات الشعاعية
السرعة الشعاعية تقاس من حيث التغير في المسافة من الشمس إلى النجم. إذا كان هذا يتزايد (النجم يبتعد عنا) ، تكون السرعة الشعاعية موجبة إذا كانت تتناقص (النجم يتحرك نحونا) ، فإن السرعة الشعاعية تكون سالبة. لا يمكننا استخدام السرعة الشعاعية لتقرير ما إذا كان النجم يتحرك "حقًا" باتجاه الشمس أو بعيدًا عنها أو العكس بالعكس. نسبيا حركة الشمس والنجم. لقياس نوع من مطلق الحركة في الفضاء علينا تحديد إطار مرجعي يعتمد (على سبيل المثال) على متوسط ​​حركة النجوم في المنطقة المجاورة لنا. سيشمل هذا قدرًا هائلاً من العمل ، وكلما تعلمنا المزيد قد يتبين أنه لم يعد مفيدًا.
تُقاس السرعة الشعاعية للنجم بتأثير دوبلر الذي تنتجه حركته في طيفه ، وعلى عكس السرعة العرضية أو الحركة المناسبة ، والتي قد تستغرق عقودًا أو آلاف السنين للقياس ، يتم تحديدها على الفور تقريبًا عن طريق قياس الأطوال الموجية لخطوط الامتصاص في طيفها. يمكن تحقيق ذلك بغض النظر عن بعد النجم عن الشمس ، بشرط أن يكون ساطعًا بدرجة كافية لرصد طيفه في المقام الأول. الطريقة الوحيدة التي تؤثر بها مسافة النجم على القياس هي أنه كلما كان بعيدًا ، كلما ظهر خافتًا ، وكلما استغرق وقتًا أطول لجمع ما يكفي من الضوء لمراقبة طيفه. بالنسبة للسرعات الشعاعية الصغيرة التي لوحظت للنجوم في مجرتنا ، فإن النسبة المئوية للتغير في الأطوال الموجية المنبعثة من النجم ، مقارنة بأطوالها الموجية العادية ، هي نفسها السرعة الشعاعية للنجم كنسبة مئوية من سرعة الضوء. على سبيل المثال ، إذا كانت الأطوال الموجية أقل بنسبة 1/10 من 1 في المائة من المعتاد ، فإن النجم يتحرك نحونا (أو نتحرك نحوه) بسرعة 1/10 من 1 بالمائة من سرعة الضوء ، أو حوالي 100 كم / ثانية (وهي في الواقع قيمة عالية إلى حد ما) إذا لوحظت نفس النسبة المئوية للتغير ، ولكن بطول موجة أطول من المعتاد ، فإن النجم سيتحرك بعيدًا عنا بهذه السرعة.
على عكس الحركة المناسبة ، التي لا يمكن قياسها إلا للأجسام القريبة ، يمكن قياس السرعات الشعاعية لأي جسم ، حتى أبعد المجرات التي تم رصدها على الإطلاق. بسبب توسع الكون ، قد تنحسر المجرات البعيدة عنا بآلاف أو حتى عشرات الآلاف من الكيلومترات / ثانية. في مثل هذه الحالات ، تكون النسبة المئوية للتغير في الطول الموجي الطبيعي ليس هي نفسها السرعة الانعكاسية الفعلية (مصطلح يستخدم بدلاً من السرعة الشعاعية عندما تكون المسافة كبيرة جدًا بحيث "تنحسر" الأجسام الموجودة على تلك المسافة دائمًا منا) ، ويجب استخدام حسابات نسبية خاصة. على سبيل المثال ، في كتالوجات NGC / IC / PGC على هذا الموقع ، إذا تجاوزت سرعة الانعكاس 7000 كم / ثانية (ما يزيد قليلاً عن 2٪ من سرعة الضوء) أدرج المسافة المحسوبة من النسبة المئوية للتغير في الطول الموجي ، إذن المسافة الأكثر دقة المحسوبة باستخدام التصحيحات النسبية.

المواضيع التي ستضاف أو ترتبط في وقت لاحق

فيزياء الخلفية: تأثير دوبلر
(مناقشة تأثير دوبلر ، وكيف يمكن استخدامه لقياس السرعات الشعاعية التي تم التلميح إليها فقط أعلاه.)

تحفظات
(مناقشة تصحيح الحركة المدارية للأرض)
(مناقشة تصحيح اضطرابات حركتنا ، على سبيل المثال بسبب القمر)
(مناقشة تصحيح الشكل البيضاوي لمدارنا ، مع إشراف تاريخي ملحوظ)

السرعات الشعاعية في أنظمة النجوم المتعددة
(مناقشة السرعات الشعاعية المتغيرة وأسبابها: يؤدي إلى الثنائيات الطيفية)
(مناقشة استخدام السرعات الشعاعية لتحديد كتل النجوم ومجموعات النجوم والمجرات)

السرعات الشعاعية في الكون
(مناقشة السرعات الشعاعية للمجرات: يؤدي إلى توسع الكون)


المسافة بين الشمس والأرض المذكورة في هانومان تشاليسا

شكل مدار الأرض حول الشمس ليس دائرة بل هو بيضاوي الشكل قليلاً. لذلك ، وفقًا لعلم الفلك الحديث ، تختلف المسافة بين الأرض والشمس على مدار العام.

مصدر

تُعرف أقرب نقطة في مدار الأرض باسم Periapsis (Perihelion) حيث يقع مدار الأرض حول الشمس ، على بعد 147166462 كم من الشمس. عادة ما تحدث حوالي 3 يناير. وتسمى أبعد نقطة في مدار الأرض Apoapsis (Aphelion) عندما تكون الأرض بعيدة عن الشمس في 3 يوليو تقريبًا عندما تكون 152.171.522 كم. وبالتالي ، فإن متوسط ​​المسافة بين الأرض والشمس هو 149.597.870.691 كم.

قام العلماء المعاصرون بقياس المسافة بين الشمس والأرض لأول مرة في عام 1672 بواسطة جان ريتشر وجيوفاني دومينيكو كاسيني. قاموا بقياس المسافة بين الشمس والأرض بـ 22000 مرة من نصف قطر الأرض (المسافة الإجمالية: 220000 × 6371 = 140162000 كم).

مصدر

ومع ذلك ، فإن النصوص الهندوسية مثل الفيدا والأوبنشاد قد وجهت الحضارة الهندية لآلاف السنين. يعتبرون من أركان الهندوسية. "الفيدا" التي ترمز أساسًا إلى "المعرفة" ، هي مجموعة من الملاحظات والمعلومات التي تتجاوز بكثير فهم البشر العاديين. يتكون من معلومات تتعمق في مختلف فروع العلوم مثل علم الفلك والفيزياء والكيمياء وما إلى ذلك. أحد الأمثلة القوية هو حساب المسافة بين الشمس والأرض المذكورة في هانومان تشاليسا.

ربما تكون حقيقة أن المسافة بين الشمس والأرض قد تم قياسها بدقة قبل قرنين من الزمان قبل العلماء الحديثين من أكثر الحقائق المذهلة للهندوسية. هانومان تشاليسا الشهير ، من تأليف جوسوامي تولاسيداس الذي ولد في القرن الخامس عشر. من المعروف أن Hanuman Chalisa قد وفر بدقة المسافة بين الشمس وكوكبنا الأرض. هذه الحقيقة تعني في الأساس أن هذه المعلومات العلمية تم اكتشافها قبل قرنين من علماء القرن السابع عشر.

استنادًا إلى النتائج العلمية ، تكون الأرض أبعد ما تكون عن الشمس في حوالي 3 يوليو عندما تكون على بعد 94555000 ميل (152171.522 كم). هذه النقطة في مدار الأرض تسمى Apoapsis (aphelion). متوسط ​​المسافة من الأرض إلى الشمس هو 92955807 ميلاً (149.597.870.691 كم).

تذكر صلاة هانومان تشاليسا عن المسافة بين الشمس والأرض:

& # 8216 "जुग सहस्र जोजन पर भानू। लील्यो ताहि मधुर फल जानू॥ १८॥ "

& # 8211 Juga Sahastra Yojana Para Bhanu ، Leelyo Thaahi Madhur Phala Jaanu

مما يعني ،

تقع الشمس على مسافة ساهاسترا (ألف) يوجان (وحدة فلكية للمسافة).

تنص الأدبيات الهندوسية الفيدية على قيم المتغيرات مثل:

1 يوجا = 12000 سنة سماوية ،
1 ساهاسترا = 1000 أمبير
1 يوجانا = 8 أميال

Yuga x Sahastra x Yojana = Para Bhanu
12.000 × 1000 × 8 أميال = 96.000.000 ميل
1 ميل = 1.6 كم
96.000.000 × 1.6 كم = 153.600.000 كيلومتر من الشمس.

بعد أن قام بعض المفكرين بفك شفرة هذا الخط الشهير من هانومان تشاليسا بواسطة تولسيداس ، تمكنوا من إيجاد مسافة الأرض ، وجدوا أنها بالضبط نفس تلك التي اكتشفها العلماء لاحقًا. ومع ذلك ، سيكون للأرض اختلافات طفيفة في المسافة إلى الشمس بناءً على الفصول المختلفة لأنها تتحرك حول الشمس بطريقة إهليلجية.

من المثير للاهتمام كيف يتم ذكر ذلك عندما كان هانومان صغيرًا جدًا ، طار من الأرض إلى السماء في اتجاه الشمس لأكلها ، على افتراض أنها ثمرة ناضجة وفاتنة. Tulsidas أثناء ذكر هذا الحادث في Chalisa بلغات بسيطة يعطي المسافة بين الأرض والشمس.


إعادة تعريف قياس المسافة بين الأرض والشمس

حصلت إحدى الوحدات القوية في علم الفلك على تجديد. صوّت الاتحاد الفلكي الدولي ، سلطة الثوابت الفلكية ، بالإجماع على إعادة تعريف الوحدة الفلكية ، وهي الوحدة التقليدية للطول بناءً على المسافة بين الأرض والشمس.

"التعريف الجديد أبسط بكثير من التعريف القديم" ، كما يقول سيرجي كليونر من جامعة دريسدن التقنية في ألمانيا ، وهو أحد مجموعة العلماء الذين عملوا عقودًا من أجل التغيير ، والذي دخل حيز التنفيذ الشهر الماضي خلال اجتماع IAU

بموجب التعريف الجديد ، الوحدة الفلكية (أو AU) القياس المستخدم للمسافة بين الأرض والشمس - لم يعد دائمًا متغيرًا ، اعتمادًا على طول اليوم وعوامل متغيرة أخرى. وهو الآن رقم ثابت: 149.597.870.700 متر ، أي ما يعادل 92.956 مليون ميل تقريبًا.

أوضح كليونر أن التعريف الأبسط مفيد ، على سبيل المثال ، للعلماء الذين يصوغون التقويم الفلكي - الجداول التي تعطي الموقع الدقيق للأجسام الفلكية في السماء. يستخدمون الوحدة الفلكية لحساب حركة الأجسام في النظام الشمسي. [شرح النظام الشمسي من الداخل إلى الخارج (إنفوجرافيك)]

"المجتمع الأوسع لعلماء الفلك قادر الآن على فهم ما يفعله زملاؤهم - علماء الفلك الخبراء في الكواكب الفلكية - وكيف ينتجون نظريات عالية الدقة للحركة في النظام الشمسي ، بجهود أقل ،" قال لـ SPACE .com عن طريق البريد الإلكتروني.

وأشار كليونر وزميلته نيكول كابيتين ، من مرصد باريس ، إلى أن المراجعة تجعل الوحدة أسهل على المهندسين ومصممي البرمجيات والطلاب للفهم.

في الوقت نفسه ، يمكن أن تخدم إعادة التعريف ضريحًا للعصر القديم عندما اعتمد العلماء المرتبطون بالأرض على زوايا الرؤية لحساب المسافات السماوية.

وحدة قائمة

اعتمد علماء الفلك الأوائل بشكل كبير على الزوايا لحساب حجم الكون بسبب عدم وجود أجهزة دقيقة. من خلال دراسة المريخ من نقطتين منفصلتين على الأرض ، تمكن عالم الفلك الإيطالي جيوفاني كاسيني من القرن السابع عشر من استخدام علم المثلثات لحساب المسافة من الأرض إلى الشمس مع خطأ بنسبة 6 في المائة فقط.

قال كابيتين لموقع ProfoundSpace.org عبر البريد الإلكتروني: "إن التعبير عن المسافات في الوحدة الفلكية سمح لعلماء الفلك بالتغلب على صعوبة قياس المسافات في بعض الوحدات المادية". "كانت هذه الممارسة مفيدة لسنوات عديدة ، لأن علماء الفلك لم يكونوا قادرين على إجراء قياسات المسافة في النظام الشمسي بالدقة التي يستطيعون بها قياس الزوايا."

يمكن أن تأتي الأدوات الحديثة في نطاق بضعة أمتار من مسافات محددة بدقة تقارب 150 مليار متر (150 مليون كيلومتر) ، أو حوالي 93 مليون ميل.

تم تعريف الوحدة الفلكية في النهاية من خلال تعبير رياضي يتضمن كتلة الشمس وطول اليوم ورقم ثابت يُعرف باسم ثابت الجاذبية الغاوسي. نظرًا لأن الأرض تدور حول نجمها في شكل بيضاوي بدلاً من دائرة ، فإن طول اليوم يتغير على مدار عام. في الوقت نفسه ، تعمل الشمس باستمرار على تحويل الكتلة إلى طاقة.

في القرن العشرين ، أضاف العالم الشهير ألبرت أينشتاين النسبية العامة إلى هذا المزيج. وفقًا للنظرية الشهيرة ، فإن الزمكان نسبي اعتمادًا على الإطار المرجعي للفرد.

قال كليونر إن الرقم الثابت الجديد هو أفضل تقدير للتعبير الأصلي.

وأوضح "إذا قررنا الاستمرار في التعريف القديم ، فسيتعين علينا إضافة العديد من الاصطلاحات الإضافية لجعل هذا الأخير ذا مغزى في إطار النسبية العامة". "كانت الطريقة الأفضل هي تغيير التعريف بالكامل - وهذا ما نجحنا في القيام به."

قال كابيتين ، "إن تغيير تعريف الوحدة الفلكية يتعلق بشكل أساسي بتلك الموجودة في مجال ديناميكيات النظام الشمسي عالية الدقة."

لا تتأثر الأقمار الصناعية والحرف الأخرى التي تسافر في الفضاء ، لأنها تعتمد على مسافات محددة.

وقال كليونر: "يجب قياس المسافة بين الأرض والشمس ، كأي مسافة مادية ، ولا يمكن تحديدها بأي نوع من الدقة".

الأوقات التي هي تغيير

يعد Capitaine و Klioner من بين العديد من العلماء الذين عملوا خلال العقدين الماضيين على مراجعة الوحدة الفلكية. قالت كابيتين إنها شاركت لأول مرة عندما قدمت عرضًا تقديميًا في عام 1994 مع برنارد جينوت ، أيضًا من مرصد باريس. على مدار 10 سنوات ، ناقشت العديد من الأوراق المنشورة من قبل علماء مختلفين تداعيات تغيير الوحدة القوية. قدم العلماء الثلاثة القضية إلى المجتمع الفلكي في عدد من المناسبات المختلفة.

ساعد علماء فلك آخرون في إثبات جدوى التغيير قبل أن يهبط على طاولة إحدى مجموعات العمل التابعة للاتحاد الفلكي الدولي. تمت إعادة صياغة القرار عدة مرات قبل أن يتم إقراره بالإجماع.

وقال كليونر "التغيير كما حصل الآن هو في الحقيقة نتاج عمل جماعي".

ومضى ليضيف ، "أعتقد أن الطاقة والالتزام والسمعة العلمية العالمية لنيكول كابيتين كانت حاسمة لتحقيق هذا التغيير من خلال."

قد يبدو التحول من قيمة متغيرة باستمرار إلى رقم ثابت خيارًا سهلاً ، لكن المجموعة واجهت بعض المقاومة. يعتقد البعض أن الإصلاح الشامل سيكون من الصعب جدًا تنفيذه باستخدام البرامج الحاسمة ، بينما كان البعض الآخر قلقًا من احتمال إدخال تناقضات في العمل السابق. لا يزال آخرون غير مرتاحين لتغيير مثل هذا التعريف التاريخي. في النهاية ، تمت تلبية جميع المخاوف على ما يبدو.
وقال كليونر "خلال العامين الماضيين ، لم أسمع أي اعتراض على التغيير نفسه".

ملاحظة المحرر: تم تصحيح هذه القصة لإصلاح خطأ الوحدات في الفقرة العاشرة التي نصت بشكل خاطئ على أن المسافة بين الأرض والشمس كانت قرابة 150 مليون متر. تبلغ مساحتها حوالي 150 مليار متر.


إعادة تعريف قياس المسافة بين الأرض والشمس

حصلت إحدى الوحدات القوية في علم الفلك على تجديد. صوّت الاتحاد الفلكي الدولي ، سلطة الثوابت الفلكية ، بالإجماع على إعادة تعريف الوحدة الفلكية ، وهي الوحدة التقليدية للطول بناءً على المسافة بين الأرض والشمس.

"التعريف الجديد أبسط بكثير من التعريف القديم" ، كما يقول سيرجي كليونر من جامعة دريسدن التقنية في ألمانيا ، وهو أحد مجموعة العلماء الذين عملوا عقودًا من أجل التغيير ، والذي دخل حيز التنفيذ الشهر الماضي خلال اجتماع IAU

بموجب التعريف الجديد ، الوحدة الفلكية (أو AU) القياس المستخدم للمسافة بين الأرض والشمس - لم يعد دائمًا متغيرًا ، اعتمادًا على طول اليوم وعوامل متغيرة أخرى. وهو الآن رقم ثابت: 149.597.870.700 متر ، أي ما يعادل 92.956 مليون ميل تقريبًا.

أوضح كليونر أن التعريف الأبسط مفيد ، على سبيل المثال ، للعلماء الذين يصوغون التقويم الفلكي - الجداول التي تعطي الموقع الدقيق للأجسام الفلكية في السماء. يستخدمون الوحدة الفلكية لحساب حركة الأجسام في النظام الشمسي. [شرح النظام الشمسي من الداخل إلى الخارج (إنفوجرافيك)]

"المجتمع الأوسع لعلماء الفلك قادر الآن على فهم ما يفعله زملاؤهم - علماء الفلك الخبراء في الكواكب الفلكية - وكيف ينتجون نظريات الحركة عالية الدقة في النظام الشمسي بشكل أفضل وبجهود أقل". .com عن طريق البريد الإلكتروني.

وأشار كليونر وزميلته نيكول كابيتين ، من مرصد باريس ، إلى أن المراجعة تجعل الوحدة أسهل على المهندسين ومصممي البرمجيات والطلاب للفهم.

في الوقت نفسه ، يمكن أن تخدم إعادة التعريف ضريحًا للعصر القديم عندما اعتمد العلماء المرتبطون بالأرض على زوايا الرؤية لحساب المسافات السماوية.

وحدة قائمة

اعتمد علماء الفلك الأوائل بشكل كبير على الزوايا لحساب حجم الكون بسبب عدم وجود أجهزة دقيقة. من خلال دراسة المريخ من نقطتين منفصلتين على الأرض ، تمكن عالم الفلك الإيطالي جيوفاني كاسيني من القرن السابع عشر من استخدام علم المثلثات لحساب المسافة من الأرض إلى الشمس مع خطأ بنسبة 6 في المائة فقط.

قال كابيتين لموقع ProfoundSpace.org عبر البريد الإلكتروني: "إن التعبير عن المسافات في الوحدة الفلكية سمح لعلماء الفلك بالتغلب على صعوبة قياس المسافات في بعض الوحدات المادية". "كانت هذه الممارسة مفيدة لسنوات عديدة ، لأن علماء الفلك لم يكونوا قادرين على إجراء قياسات المسافة في النظام الشمسي بالدقة التي يستطيعون بها قياس الزوايا."

يمكن أن تأتي الأدوات الحديثة في نطاق بضعة أمتار من مسافات محددة بدقة تزيد عن 150 مليون متر ، أو حوالي 93000 ميل.

تم تعريف الوحدة الفلكية في النهاية من خلال تعبير رياضي يتضمن كتلة الشمس وطول اليوم ورقم ثابت يُعرف باسم ثابت الجاذبية الغاوسي. نظرًا لأن الأرض تدور حول نجمها في شكل بيضاوي بدلاً من دائرة ، فإن طول اليوم يتغير على مدار عام. في الوقت نفسه ، تعمل الشمس باستمرار على تحويل الكتلة إلى طاقة.

في القرن العشرين ، أضاف العالم الشهير ألبرت أينشتاين النسبية العامة إلى هذا المزيج. وفقًا للنظرية الشهيرة ، فإن الزمكان نسبي اعتمادًا على الإطار المرجعي للفرد.

قال كليونر إن الرقم الثابت الجديد هو أفضل تقدير للتعبير الأصلي.

وأوضح "إذا قررنا الاستمرار في التعريف القديم ، فسيتعين علينا إضافة العديد من الاصطلاحات الإضافية لجعل هذا الأخير ذا مغزى في إطار النسبية العامة". "كانت الطريقة الأفضل هي تغيير التعريف بالكامل - وهذا ما نجحنا في القيام به."

قال كابيتين ، "إن تغيير تعريف الوحدة الفلكية يتعلق بشكل أساسي بتلك الموجودة في مجال ديناميكيات النظام الشمسي عالية الدقة."

لا تتأثر الأقمار الصناعية والحرف الأخرى التي تسافر في الفضاء ، لأنها تعتمد على مسافات محددة.

وقال كليونر: "يجب قياس المسافة بين الأرض والشمس ، كأي مسافة مادية ، ولا يمكن تحديدها بأي نوع من الدقة".

الأوقات التي هي تغيير

يعد Capitaine و Klioner من بين العديد من العلماء الذين عملوا خلال العقدين الماضيين على مراجعة الوحدة الفلكية. قالت كابيتين إنها شاركت لأول مرة عندما قدمت عرضًا تقديميًا في عام 1994 مع برنارد جينوت ، أيضًا من مرصد باريس. على مدار 10 سنوات ، ناقشت العديد من الأوراق المنشورة من قبل علماء مختلفين تداعيات تغيير الوحدة القوية. قدم العلماء الثلاثة القضية إلى المجتمع الفلكي في عدد من المناسبات المختلفة.

ساعد علماء فلك آخرون في إثبات جدوى التغيير قبل أن يهبط على طاولة إحدى مجموعات العمل التابعة للاتحاد الفلكي الدولي. تمت إعادة صياغة القرار عدة مرات قبل أن يتم إقراره بالإجماع.

وقال كليونر "التغيير كما حصل الآن هو في الحقيقة نتاج عمل جماعي".

ومضى ليضيف ، "أعتقد أن الطاقة والالتزام والسمعة العلمية العالمية لنيكول كابيتين كانت حاسمة لتحقيق هذا التغيير من خلال."

قد يبدو التحول من قيمة متغيرة باستمرار إلى رقم ثابت خيارًا سهلاً ، لكن المجموعة واجهت بعض المقاومة. يعتقد البعض أن الإصلاح الشامل سيكون من الصعب جدًا تنفيذه باستخدام البرامج الحاسمة ، بينما كان البعض الآخر قلقًا من احتمال إدخال تناقضات في العمل السابق. لا يزال آخرون غير مرتاحين لتغيير مثل هذا التعريف التاريخي. في النهاية ، تمت تلبية جميع المخاوف على ما يبدو.
وقال كليونر "خلال العامين الماضيين ، لم أسمع أي اعتراض على التغيير نفسه".


قياس قطر الشمس نشاط علمي

نظرة عامة: الأرض على بعد حوالي 150.000.000 كم من الشمس. تختلف هذه المسافة إلى حد ما مع الفصول بسبب مدار الأرض الإهليلجي. ومع ذلك ، يمكن إنشاء أداة بسيطة توفر بيانات قياس تسمح بقياس دقيق نسبيًا لقطر الشمس.

العلاقة التي سيتم استخدامها هي:

من هذه العلاقة يمكننا اشتقاق صيغة:

صندوقان صغيران من الورق المقوى - الحجم ليس حرجًا ولكن يجب أن يكونا ممتلئين بما يكفي للحفاظ على شكلهما جيدًا

قطعتان من الورق المقوى القاسي 10 سم × 20 سم (ربما من علبة أحذية)

شفرة حلاقة ذات حافة واحدة أو سكين حاد

قطعة صغيرة من رقائق الألومنيوم

الأنشطة والإجراءات:

1. ألصق أغطية الصناديق بإحكام. قطع الشقوق في جوانب متقابلة من كل مربع ، مباشرة مقابل بعضها البعض. اجعل كل شق على شكل كابيتول "I" وبحجم يلائم عصا العداد بإحكام عندما يتم دفع الصندوق إلى عصا العداد. إذا تم إجراء القياسات والقطع بعناية ، فسيكون وجه الصندوق عموديًا على عصا العداد. هذا مهم. ألصق أحد الصناديق بإحكام بالقرب من أحد طرفي عصا القياس ولكن اترك الصندوق الآخر حرًا للانزلاق.

2. قم بقطع فتحة 5 سم × 5 سم بالقرب من أحد طرفي قطعة واحدة من الورق المقوى وتغطيتها بورق الألمنيوم. ألصق الرقاقة في مكانها. قم بعمل ثقب صغير جدًا بالقرب من مركز الرقاقة باستخدام قلم رصاص حاد أو دبوس.

3. ألصق هذه البطاقة بالصندوق الذي تم تثبيته على عصا العداد.

4. ارسم خطين متوازيين على مسافة 8.0 مم تمامًا بالقرب من مركز الورق المقوى المتبقي.

5. Tape the card with the parallel lines to the face of the sliding box. Note: Be certain both cards are as nearly perpendicular to the meter stick as is reasonably possible. The lines are perpendicular to the meter stick.

6. Point the end of the meter stick that holds the foil-covered card toward the sun. CAUTION: Do not look at the sun! Move the meter stick around until the shadow of the foil-covered card falls on the other card. A bright image of the sun will appear on the sliding card. Move the sliding card until the bright image of the sun exactly fills the distance between the parallel lines. Measure the distance between the cards on the meter stick. Distance between the two cards = mm.

7. Use the formula from the theory section to calculate the diameter of the sun. Use 150,000,000 km as the distance from Earth to the sun.

8. Find the percent difference between your measurement of the sun's diameter and the accepted actual diameter of the sun which is 1,391,000 km.

List factors which could account for the difference between your measurement and the accepted diameter of the sun.

The calculation you made in step 8 was a test of measurement ACCURACY. What could you do to test the PRECISION of your meter stick instrument?

FOR FURTHER STUDY: The actual distance between the earth and sun varies from a minimum of 147,097,000 km to a maximum of 152,086,000 km.

1. Recalculate the diameter of the sun using your distance between cards measurement and the minimum distance between the earth and sun in the formula.

2. Again, recalculate the diameter of the sun using your distance between cards measurement and the maximum distance between the earth and sun in the formula.

3. Does the accepted actual diameter of the sun fall between your calculations B and C?

How do calculations B and C affect your estimation of the accuracy of your measurement as opposed to the percent difference you calculated in step B above?

Refer to the relationships described in the theory of this lab and derive a formula for calculation the distance from the earth to the sun. Use the measurements you can obtain from your meter stick instrument to calculate this distance. Obtain an astronomy reference which gives the actual distance between the earth and sun on a given day or week to check the accuracy of your instrument.

What changes or refinements would you make in your meter stick instrument if you were to plan to chart the earth-sun distance through the remainder of the school year? How could you present the results of such a charting project in a meaningful way?


شاهد الفيديو: ليه بنحس إننا مرينا بالموقف ده قبل كده (سبتمبر 2022).


تعليقات:

  1. Kazil

    في مكانك ، نناشد المساعدة في محركات البحث.

  2. Cheston

    أتفق معك تمامًا. يبدو لي فكرة جيدة بالنسبة لي. أنا أتفق معك.

  3. Norvel

    أعتقد أنك مخطئ.

  4. Vuramar

    لا أستطيع أن أتحدث كثيرا عن هذا الموضوع.

  5. Bob

    وأنا أتفق تماما معك. هناك شيء حول ذلك ، وأعتقد أنها فكرة جيدة.



اكتب رسالة