Astronomia

Prima osservazione che il Sole e Giove (e amici) si muovono attorno a un baricentro comune?

Prima osservazione che il Sole e Giove (e amici) si muovono attorno a un baricentro comune?

Risposte alla domanda In che modo Keplero determinò il periodo orbitale di Marte? descrivere attente osservazioni secoli fa mi ha fatto pensare.

Qual è stata la prima analisi delle osservazioni che ha dimostrato direttamente che il Sole e i pianeti giganti esterni si muovevano attorno a un baricentro comune piuttosto che tutti i pianeti che ruotavano attorno a un Sole fisso?

Non sono sicuro se Prima osservazione che il movimento di un pianeta o di un asteroide nella sua orbita sia stato influenzato da un altro pianeta? è una domanda completamente separata, o se questa conferma è avvenuta tutta in una volta, ma attualmente l'ho posta separatamente.


Questa idea sarebbe una riduzione diretta dalle leggi del moto di Newton. Nei suoi Principia afferma "Quindi il comune centro di gravità della terra, del sole e di tutti i pianeti, è da stimare il centro del mondo". Quindi questa sarebbe la prima prova del movimento del Sole al di fuori di un universo geocentrico. Ovviamente non avrebbe saputo di Urano e Nettuno in quel momento.


Astronomia in un semplice sistema solare

Sì. Poiché la Terra avanza un po' nella sua orbita, il Sole non è esattamente nello stesso posto nel cielo di oggi come era alla stessa ora di ieri. Google "siderial day".

Non ti aiuta, però, poiché la stessa cosa accadrebbe se il Sole girasse intorno alla Terra.

Il punto sulle fasi dei pianeti interni è che orbitano attorno al sole e talvolta sono "lato oscuro" verso di noi e talvolta "lato chiaro" verso di noi. Ma i pianeti esterni sono sempre dalla parte della luce verso di noi perché non sono mai tra noi e il sole.

Non è spiegato da questo modello?

Non è necessario invocare le stelle fisse: la cornice ovvia da utilizzare è quella in cui il centro di massa del sistema solare è a riposo. Questo è baricentrico (supponendo che possiamo usare il baricentro per riferirci al centro orbitale congiunto di più di due corpi - potrei abusare del linguaggio). Hai ragione sul fatto che possiamo scegliere una cornice centrata sulla Terra, ma le cosiddette forze fittizie emergono dalla matematica per rendere la tua vita una miseria se lo fai. Non tutti i frame sono uguali! Ma hai ragione sul fatto che, per essere pedanti, dovremmo dire che un sistema di riferimento inerziale dice che la Terra orbita attorno al Sole.

Ma è importante distinguere una peculiare scelta di frame per descrivere un modello eliocentrico da un modello geocentrico. I pianeti non orbitano attorno alla Terra nella tua cornice: seguono il Sole, anche se in una strana orbita cicloide. In un vero modello geocentrico tutto gira intorno alla Terra.

Un effetto del Sole (e della Luna) che vediamo sulla Terra sono le maree.

Ci sarebbe qualche differenza misurabile nelle maree tra i modelli eliocentrico e geocentrico?

Non è necessario invocare le stelle fisse: la cornice ovvia da utilizzare è quella in cui il centro di massa del sistema solare è a riposo. Questo è baricentrico (supponendo che possiamo usare il baricentro per riferirci al centro orbitale congiunto di più di due corpi - potrei abusare del linguaggio). Hai ragione sul fatto che possiamo scegliere una cornice centrata sulla Terra, ma le cosiddette forze fittizie emergono dalla matematica per rendere la tua vita una miseria se lo fai. Non tutti i frame sono uguali! Ma hai ragione sul fatto che, per essere pedanti, dovremmo dire che un sistema di riferimento inerziale dice che la Terra orbita attorno al Sole.

Ma è importante distinguere una peculiare scelta di frame per descrivere un modello eliocentrico da un modello geocentrico. I pianeti non orbitano attorno alla Terra nella tua cornice: seguono il Sole, anche se in una strana orbita cicloide. In un vero modello geocentrico tutto gira intorno alla Terra.

Sì, sono d'accordo e capisco tutto ciò, ed è la "scelta ovvia" ma questo è ancora un esempio di una scelta particolare motivata dalla semplicità delle equazioni del moto, ovvero il punto che sto facendo. La teoria porta ad essere la "scelta ovvia" e non l'osservazione cruda.

Keplero scoprì che poteva semplificare le cose basandosi sulla sua teoria secondo cui i pianeti si muovevano in eclissi con il Sole al centro, quindi Newton lo spiegò in termini di gravità.

Alla domanda dei PO la pura osservazione non può dimostrare che la terra orbita intorno al sole. Devi avere una teoria concordata per interpretarli.

Presumo che tu ti riferisca a qualsiasi osservazione che faccio dalla Terra. Se lanciassi un razzo per dire l'orbita di Giove (senza guardare Giove stesso e le sue lune) e guardassi indietro verso la Terra per un anno. Non vedrei chiaramente la Terra completare un'orbita intorno al Sole?

È un'"osservazione" complessa ma non ho bisogno di invocare alcuna teoria, vero?

Presumo che tu ti riferisca a qualsiasi osservazione che faccio dalla Terra. Se lanciassi un razzo per dire l'orbita di Giove (senza guardare Giove stesso e le sue lune) e guardassi indietro verso la Terra per un anno. Non vedrei chiaramente la Terra completare un'orbita intorno al Sole?

È un'"osservazione" complessa ma non ho bisogno di invocare alcuna teoria, vero?

Dipende cosa intendi. Nel complesso frame non inerziale che sta usando @andrew s 1905, il tuo razzo e il Sole sono sotto l'influenza delle "forze fittizie" che ho menzionato in modo che entrambi si muovano in circoli identici. Questo annulla esattamente il moto del Sole nelle tue osservazioni.

È molto più facile usare un sistema inerziale in cui il tuo razzo galleggia a velocità costante quando il motore è spento, e la maggior parte della fisica è molto più semplice quando lo fai. Ma se sei disposto a pagare il caro prezzo matematico di farlo, puoi trasformarti in una cornice in cui la Terra è a riposo.

Nota che questo modello è ancora eliocentrico: nulla è in orbita attorno alla Terra tranne la Luna. Ha solo accumulato uno strato di complessità sopra di esso per mascherarlo.

Lo hai ripetuto più volte ma non lo capisco. In un modello centrato sulla Terra, tutti i corpi del sistema solare orbitano attorno alla terra nel senso che eseguono circuiti. Sì, sono molto complessi, ma lo è anche il movimento della luna intorno al Sole, non è una semplice ellisse.

Non fraintendetemi, non sto cercando di sostenere che l'eliocentrico non sia il migliore, lo è certamente. Sono d'accordo che il centraggio sulla Terra è un complesso non necessario ecc

Normalmente descriviamo la Luna come orbita attorno alla Terra, sebbene segua un percorso attorno al Sole del tipo di cui parli qui. Quindi direi che certamente Venere e Mercurio orbitano attorno al Sole e il Sole orbita attorno alla Terra. Non sono sicuro di come siano le orbite dei pianeti esterni, ora ci penso.

Il punto che stavo tentando di fare (un po' inesattamente) è che questa trasformazione delle coordinate non trasforma il modello eliocentrico nel post #28.

Il cerchio giallo è il percorso del Sole
Il grigio che si sovrappone è il percorso di Mercurio
La sovrapposizione arancione che è il percorso di Venere
La Terra non è marcata al centro
Il rosso è il percorso di Marte
Il marrone all'esterno è il percorso di Giove

Nota che i percorsi non si chiudono, motivo per cui i percorsi dei pianeti interni sono un tale casino. Non ho disegnato il resto dei pianeti esterni perché la scala rende minuscole le orbite dei pianeti interni. Il resto dei pianeti non aggiungerebbe comunque molto al quadro - i loro percorsi sembrano solo varianti su Giove.

Quando dico "grezzo" - il modello ha semplicemente tutti i pianeti che iniziano in congiunzione e si muovono (nella cornice eliocentrica) in cerchi centrati sul Sole sullo stesso piano. Raggi orbitali e periodi copiati e incollati dalle prime due colonne della tabella qui. Quindi è praticamente in scala, ma le orbite sono semplificate e probabilmente ognuna ha diversi offset di fase errati.

Qualcosa di molto più facile e molto più importante.

Le stelle passano da sinistra a destra del Sole stazionario come si vede da un tracciamento satellitare con la Terra intorno al Sole. Il time-lapse della telecamera C3 ha il Sole centrale/stazionario come riferimento in primo piano per il cambiamento di posizione delle stelle meno qualsiasi influenza rotazionale giornaliera che inonda le osservazioni del moto orbitale della Terra usando le stelle -


Parallax è per coloro che sono fuori dal mondo.

Non esiste un modello geocentrico e sono stati fatti molti danni assegnando le osservazioni di Marte di Keplero su un periodo di 16 anni come geocentriche quando rappresentano osservazioni viste dal movimento orbitale della Terra -

"Copernico, attribuendo alla terra un solo moto annuale, libera completamente i pianeti da queste spirali estremamente intricate, conducendo i singoli pianeti nelle loro rispettive orbite, del tutto nude e quasi circolari. Nel periodo di tempo mostrato nel diagramma, Marte percorre una stessa orbita tante volte quante le 'ghirlande' che vedete avvolte verso il centro, con una in più, facendo nove volte, mentre allo stesso tempo la Terra ripete il suo giro sedici volte " Kepler Astronomia Nova 1609

Il riferimento per il movimento orbitale dei pianeti in movimento più lento e solo dei pianeti in movimento più lento era il campo stazionario delle stelle sullo sfondo (da cui le costellazioni sul bordo del diagramma) in modo che i loro movimenti circolari o diretti/retrogradi potessero essere spiegati muovere la Terra sorpassandoli così facendoli rimanere indietro in vista come si vedono fare Giove e Saturno nel seguente lasso di tempo -

Per tenere conto dei movimenti diretti/retrogradi di Venere e Mercurio che si muovono più velocemente, è necessaria una struttura completamente diversa che è ora disponibile attraverso il monitoraggio satellitare SOHO con la Terra intorno al Sole dove le stelle passano da sinistra a destra mentre il Sole è stazionario e centrale .

Quel cambiamento di posizione delle stelle sullo sfondo rispetto al Sole centrale in primo piano rappresenta una dimostrazione del movimento orbitale della Terra.


Perché tutti i pianeti si muovono intorno al Sole?

La massa del Sole, è molto molto grande, nel sistema solare. in altre parole, si può dire che il Sole ha il 99% del sistema di massa solare. E il resto 1%, di massa è per altri pianeti.

A causa della massa pesante del Sole. la sua forza gravitazionale, l'attrazione è molto molto grande. Quindi tutti gli altri pianeti si stanno muovendo attorno al Sole. Tutti i pianeti sono delimitati. con energia negativa al Sole. Ora puoi chiedere, a causa della grande attrazione della forza gravitazionale, del Sole, tutti i pianeti dovrebbero essere attratti verso il Sole. E crollare con il Sole. Ma questo non accade.

La forza centripeta è responsabile della rotazione dei pianeti

Ebbene questo non accade. A causa della forza centripeta, bilanciata dall'attrazione della forza gravitazionale. Proprio come, la luna non cade sulla Terra. In realtà la luna cade, verso la Terra. Ma a causa dell'attrazione della forza centripeta. E il movimento della Terra, la Luna va in movimento circolare. Intorno alla Terra. per il concetto nascosto di orbitale satellitare. Puoi fare riferimento, post precedente velocità orbitale del satellite

Perché tutti i pianeti si muovono in un percorso ellittico diverso?

Il motivo del percorso ellittico, dipende principalmente da tre fattori. Massa, velocità e distanza. Quindi viene determinata l'influenza gravitazionale. prendi un esempio, per il Sole e la Terra. poiché la massa del Sole, è molto molto grande. rispetto alla massa della Terra.

Quindi il centro di massa comune. per questi due corpi, si chiama baricentro. Che sarà vicino, alla massa pesante. Ed entrambi i corpi si muoveranno attorno a questo baricentro, come un punto centrale.

L'orbita ellittica è dovuta al baricentro

La velocità di movimento della Terra e del Sole è diversa. Quindi, a volte, l'influenza gravitazionale, tra questi due corpi, sarà maggiore. a causa della diversa velocità, allora la Terra si avvicinerà, al baricentro. Quello è vicino al Sole.

A volte l'influenza gravitazionale sarà minore, quindi la Terra sarà lontana, dal baricentro. Quindi qui il baricentro, è la distanza per questi due corpi. che sta cambiando, secondo i cambiamenti del tempo, e quindi ogni pianeta, si muove in un percorso ellittico.

Se entrambi gli oggetti, massa e velocità, diventano uguali. poi si muoverà in un cerchio. piuttosto che percorso ellittico.

Ogni pianeta ha un percorso diverso. A causa del diverso baricentro, per tutti i pianeti. nel sistema solare, e ogni pianeta si muoverà, il proprio baricentro. Quindi ogni pianeta, ha un percorso ellittico diverso. Nel sistema solare.

Intorno a cosa ruota il Sole?

Questo è molto interessante, nel sistema solare. Tutti i pianeti si muovono intorno al Sole. Ma lo sai. intorno a cosa ruota il Sole? Beh, lo saprai, questa domanda risponde. in questo argomento. vedere l'immagine qui sotto.

Per prima cosa dovresti sapere, dove è stabile il Sole, in questo universo. vedere l'immagine sopra, la galassia in movimento, si sviluppa a una distanza di un anno luce lakh.

E il Sole è, a circa 30mila anni luce, dal buco nero supermassiccio. centro della Galassia. come mostrato nell'immagine, in questa posizione. il Sole è stabile.

Buco super massiccio del sistema solare

Buco nero super massiccio, è il più grande buco nero. è in ogni Galassia. la sua massa è molto molto enorme. milioni di volte del sistema solare. Tutto l'elemento presente, nella Galassia, compreso il Sole, le stelle si muove, attorno al buco nero supermassiccio.

E un giorno, ogni elemento della Galassia, sarà consumato. da questo buco nero super massiccio. e sarà compresso, tutto l'elemento in questo buco. Ma ci vorranno miliardi di anni.

Quindi il Sole si sta muovendo, attorno al buco nero super massiccio. è importante sapere che non solo il Sole, ma l'intero sistema solare. si muove intorno al buco nero super massiccio.

Il Sole ruota, attorno al proprio asse, in 25 giorni, rispetto alla Terra. significa un giorno al Sole, sarà pari a 25 giorni della Terra.


61 Sette pianeti dell'antica astronomia Zodiaci e oroscopi

Nell'astronomia odierna ci sono i nove maggiori pianeti noti per girare intorno al Sole: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno e Plutone, tra i quali i primi cinque erano stati visibili in cielo ad occhio nudo Da tempi antichi. Nei tempi antichi Urano, Nettuno e Plutone erano sconosciuti. Urano fu scoperto nel 1781 dall'astronomo inglese William Herschel. Nettuno è l'unico pianeta gassoso gigante che non è visibile senza un telescopio. Fu scoperto nel 1846 da John C. Adams e Urbain-Jean-Joseph Le Verrier. Plutone è stato scoperto nel 1930 da Clyde Tombaugh.

Nell'astronomia primitiva, il termine pianeta veniva applicato ai sette corpi celesti che si osservavano muoversi in modo apprezzabile sullo sfondo delle stelle apparentemente fisse. Questi includevano il Sole e la Luna, così come i cinque veri pianeti (Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno). Spieghiamo che fino a quando non fu stabilita la teoria eliocentrica di Copernico nel XVI secolo, anche il Sole e la Luna erano considerati pianeti. Prima di allora, era credenza comune che tutti i corpi celesti ruotassero attorno alla Terra. Per un osservatore sulla Terra, la traiettoria del Sole o della Luna sembrava la stessa delle traiettorie dei pianeti reali ed erano anche trattate allo stesso modo.

Probabilmente, nelle prime fasi della conoscenza astronomica si pensava che la Terra fosse circondata da una sfera gigantesca, che oggi chiamiamo sfera celeste, ricoperta da stelle immobili. Su questa sfera erano visibili anche le luci in movimento del Sole, della Luna, di Giove, di Saturno, di Mercurio, di Marte e di Venere. Dopo lunghe osservazioni gli antichi astronomi si sono resi conto che tutte queste luci si muovono sulla sfera celeste seguendo lo stesso percorso immaginario in prossimità di un grande cerchio. Avevano l'impressione che questo percorso rimanesse sempre immutato. In realtà, questo non è vero, ma i cambiamenti che avvengono sono così lenti che è impossibile osservarli solo ad occhio nudo. Questo percorso tra le stelle, sulla sfera celeste, è chiamato cintura eclittica o zodiacale. Le costellazioni di stelle poste lungo l'eclittica sono chiamate costellazioni zodiacali.

In questo modo, i creatori degli zodiaci egizi credevano che sulla sfera piena di stelle immobili, sul percorso lungo la cintura zodiacale, ci fossero sette pianeti che si muovevano lentamente. Queste sette stelle mobili, come venivano chiamate nei tempi antichi, erano il Sole, la Luna, Giove, Saturno, Mercurio, Marte e Venere. Questa pratica per includere tra i pianeti anche il Sole e la Luna, durò molto a lungo. Nella Figura 6.1, mostriamo una pagina di un calendario russo del XVIII secolo, in cui il Sole e la Luna sono ancora elencati tra i pianeti.

Tutti questi pianeti, tranne il Sole e la Luna, possono essere visibili solo di notte, quando è assente la travolgente luminosità del Sole. Il Sole, invece, è visibile solo di giorno, mentre la Luna è visibile di notte, ma a volte anche di giorno. Inoltre, in qualsiasi momento, ciascuno dei sette pianeti dell'antichità si trova in una delle costellazioni zodiacali. La disposizione di questi sette pianeti tra le costellazioni zodiacali è chiamata oroscopo.

Gli zodiaci egiziani sono antiche rappresentazioni egiziane delle costellazioni zodiacali nel cielo, mostrate in forma simbolica. Spesso, accanto alle costellazioni zodiacali, venivano mostrati anche i pianeti, che in tal caso descrivevano un oroscopo. Inoltre, come abbiamo discusso nei capitoli precedenti, su uno zodiaco egizio potrebbero essere inclusi anche altri simboli aggiuntivi. Di solito c'è solo un oroscopo completo su uno zodiaco egiziano, ma a volte ce ne sono più di uno, o nessun oroscopo.

Per tutti i pianeti, ad eccezione del Sole, la loro posizione tra le costellazioni zodiacali può essere generalmente determinata dall'osservazione diretta del cielo. Di notte i pianeti e le stelle sono visibili insieme nel cielo. Solo quei pianeti, che sono troppo vicini al Sole, non possono essere osservati di notte, e ovviamente non sono visibili nemmeno di giorno. Tuttavia, è ancora possibile determinare la loro posizione sulla cintura zodiacale: si trovano semplicemente nello stesso posto del Sole.

Poiché le stelle non sono visibili quando il Sole è nel cielo, ci sono alcuni modi indiretti per determinarne la posizione precisa tra di loro. Ad esempio, subito dopo il tramonto, quando è già abbastanza buio, è possibile riconoscere la costellazione zodiacale che appare nel punto in cui il Sole è stato visto l'ultima volta all'orizzonte. Quindi, stimando in questo momento l'immersione del Sole sotto l'orizzonte, la sua distanza dal Sole può essere approssimata. A tal fine, abbiamo bisogno di conoscere la velocità del Sole nel suo moto apparente nel cielo, che è correlata alla rotazione verso est della Terra sul suo asse. La velocità angolare della Terra non cambia nel tempo (nei limiti della precisione da noi richiesta), quindi il calcolo dell'immersione del Sole è piuttosto semplice, ma dipende comunque da una sorta di dispositivo di misurazione del tempo.

Esiste un altro metodo per determinare in modo abbastanza preciso la posizione del Sole tra le costellazioni, ma questo metodo potrebbe essere applicato solo in giorni specifici, vale a dire al momento della luna piena, e partendo dal presupposto che le lunghezze delle costellazioni zodiacali fossero già misurate e compilato in un catalogo. Con l'aiuto di un tale catalogo, un antico astronomo potrebbe determinare la posizione del Sole in base alla posizione della Luna. Più precisamente, a luna piena la posizione del Sole sull'eclittica è esattamente nel punto opposto al lato lunare della Terra. Pertanto, mediante osservazioni dirette, si potrebbe stabilire la posizione della Luna, e successivamente la posizione del Sole, nel punto opposto dell'eclittica, sulla base dei dati del catalogo. Conoscendo la posizione del Sole nei giorni di luna piena e sfruttando il fatto che si muove sull'eclittica con velocità costante compiendo un giro completo in un anno, è possibile calcolare la posizione del Sole nel cielo in qualsiasi giorno. Chiaramente questo compito poteva essere raggiunto solo con l'ausilio di un dispositivo per misurare il tempo e la capacità di eseguire calcoli con le frazioni, che si realizzavano solo nel medioevo1.

Precisiamo, che indipendentemente dalle osservazioni astronomiche, poiché il Sole e le stelle non potrebbero mai essere osservati insieme allo stesso tempo, la posizione del Sole tra le costellazioni stellari potrebbe essere solo calcolata. Dovremmo anche notare che sugli zodiaci egiziani la posizione del Sole sembra solitamente essere specificata con precisione, il che indica che non potrebbero essere creati basandosi solo sulle osservazioni del cielo, senza alcun calcolo astronomico.


1. Vita e opere

Nicolaus Copernicus nacque il 19 febbraio 1473, il più giovane di quattro figli di Nicolaus Copernicus Sr., un ricco mercante che si era trasferito a Torun da Cracovia, e Barbara Watzenrode, figlia di un'importante famiglia di mercanti di Torun. La città, sul fiume Vistola, era stata un importante porto interno della Lega Anseatica. Tuttavia, i combattimenti tra l'Ordine dei Cavalieri Teutonici e l'Unione Prussiana in alleanza con il Regno di Polonia si conclusero nel 1466 e la Prussia occidentale, che includeva Torun, fu ceduta alla Polonia e Torun fu dichiarata città libera del regno polacco. Quindi il figlio di una famiglia tedesca era un suddito della corona polacca.

Il padre morì nel 1483 e lo zio materno dei figli, Lucas Watzenrode (1447&ndash1512), li prese sotto la sua protezione. Watzenrode fu un chierico di grande successo e sarebbe diventato vescovo di Warmia (Ermland in tedesco) nel 1489 e facilitò l'avanzamento del nipote nella chiesa e diresse la sua educazione. Nel 1491 Copernico si iscrisse all'Università di Cracovia. Non c'è traccia che abbia conseguito una laurea, cosa non insolita all'epoca in quanto non aveva bisogno di una laurea per la sua carriera ecclesiastica e nemmeno per studiare per un grado superiore. Ma l'Università di Cracovia offriva corsi di matematica, astronomia e astrologia (vedi Goddu 25&ndash33 su tutte le offerte universitarie), e l'interesse di Copernico fu suscitato, come attestato dalla sua acquisizione di libri su queste materie mentre era a Cracovia. [1]

Nel 1495 Watzenrode organizzò l'elezione di Copernico a canonico del capitolo di Frombork (Frauenberg in tedesco) del capitolo cattedrale di Warmia, posizione amministrativa appena inferiore a quella del vescovo. Ha assunto l'incarico due anni dopo e la sua situazione finanziaria era sicura per tutta la vita. Nel frattempo, seguendo le orme dello zio, Copernico si recò all'Università di Bologna nel 1496 per studiare diritto canonico (vedi Goddu parte 2 su ciò che Copernico potrebbe aver incontrato in Italia). A Bologna visse con il professore di astronomia Domenico Maria Novara e fece le sue prime osservazioni astronomiche. Inoltre, come ha osservato Rosen (1971, 323), "Stabilendo uno stretto contatto con Novara, Copernico incontrò, forse per la prima volta nella sua vita, una mente che osò sfidare l'autorità di [Tolomeo] il più eminente scrittore antico nel suo campi di studio scelti.&rdquo Copernico tenne anche una conferenza sulla matematica a Roma, che potrebbe essersi concentrata sull'astronomia.

Gli studi di Copernico a Bologna gli fornirono un vantaggio che non aveva a Cracovia, un insegnante di greco. L'umanesimo iniziò ad infiltrarsi nelle università italiane nel XV secolo. Come ha osservato Grendler (510), "Nell'ultimo quarto del secolo, praticamente tutte le università avevano uno o più umanisti, molti dei quali tra i maggiori studiosi". Antonio Cortesi Urceo, detto il Codro, divenne professore a Bologna nel 1482 e aggiunse il greco diversi anni dopo. . Copernico potrebbe aver studiato con lui, poiché Copernico tradusse in latino le lettere dell'autore bizantino del VII secolo Teofilatto Simocatta (MW 27&ndash71) dall'edizione del 1499 di una raccolta di lettere greche prodotta dallo stampatore umanista veneziano Aldo Manuzio. Aldus aveva dedicato la sua edizione a Urceo. Copernico fece stampare la sua traduzione nel 1509, la sua unica pubblicazione prima del Sulle Rivoluzioni (De revolutionibus). È importante notare che l'acquisizione da parte di Copernico di una buona conoscenza della lettura del greco fu fondamentale per i suoi studi di astronomia perché le principali opere di astronomi greci, tra cui Tolomeo, non erano ancora state tradotte in latino, la lingua delle università all'epoca.

Copernico lasciò Bologna per Frombork nel 1501 senza aver conseguito la laurea. Il capitolo ha poi approvato un altro congedo per Copernico per studiare medicina all'Università di Padova. Il curriculum medico non includeva solo medicina, anatomia e simili quando Copernico lo studiava. Siraisi (1990, 16) ha notato che "la ricezione nell'Europa occidentale del XII secolo dell'astronomia tecnica e dell'astrologia greca e islamica ha favorito lo sviluppo dell'astrologia medica e l'effettiva pratica dell'astrologia medica è stata massima in Occidente tra il XIV e il XVI secolo". è stato insegnato nelle scuole di medicina d'Italia. &ldquoL'importanza attribuita allo studio delle stelle nell'educazione medica medievale derivava da una convinzione generale e ampiamente diffusa che i corpi celesti svolgono un ruolo intermedio nella creazione delle cose quaggiù e continuano a influenzarli per tutta la loro esistenza. Gli usi effettivi dell'astrologia nella diagnosi medica e nel trattamento da parte di medici dotti erano molti e vari. "Medicina astrologica" è un termine vago e insoddisfacente che può comprendere uno o tutti i seguenti elementi: primo, prestare attenzione al presunto effetto dei segni o segni astrologici di nascita al momento del concepimento sulla costituzione e sul carattere dei propri pazienti, secondo, variare il trattamento in base varie condizioni celesti&hellipterzo, per collegare la dottrina dei giorni critici nella malattia con caratteristiche astrologiche, solitamente fasi lunari e quarta, per predire o spiegare epidemie con riferimento a congiunzioni planetarie, comparsa di comete, o condizioni meteorologiche&rdquo (Siraisi, 1981, 141&ndash42 ). È vero che l'astrologia richiedeva agli studenti di medicina di acquisire alcune basi in astronomia, tuttavia, è probabile che Copernico abbia studiato astrologia mentre era all'Università di Padova. [2]

Copernico non ha conseguito la laurea in medicina a Padova, la laurea avrebbe richiesto tre anni, e Copernico aveva ottenuto solo due anni di aspettativa dal suo capitolo. Si iscrisse invece all'Università di Ferrara, dalla quale conseguì il dottorato in diritto canonico. Ma non tornò al suo capitolo a Frombork, ma andò a vivere con lo zio nel palazzo episcopale di Lidzbark-Warminski (Heilsberg in tedesco). Sebbene abbia fatto alcune osservazioni astronomiche, era immerso nella politica della chiesa e dopo che il suo anziano zio si ammalò nel 1507, Copernico fu il suo medico curante. Rosen (1971, 334 e 35) ipotizzò ragionevolmente che il vescovo potesse aver sperato che suo nipote sarebbe stato il suo successore, ma Copernico lasciò lo zio perché i suoi doveri a Lidzbark-Warminski interferivano con la sua continua ricerca dei suoi studi in astronomia. Prese residenza nel suo capitolo di Frombork nel 1510 e vi rimase per il resto della sua vita.

Non che lasciare lo zio e trasferirsi a Frombork esentasse Copernico dal continuo coinvolgimento in doveri amministrativi e politici. Era responsabile dell'amministrazione di varie partecipazioni, che comprendeva la direzione del fondo di approvvigionamento, la risoluzione delle controversie, la partecipazione alle riunioni e la tenuta della contabilità e dei registri. In risposta al problema riscontrato con la valuta locale, redasse un saggio sulla monetazione (MW 176&ndash215) in cui deplorava la svalutazione della moneta e formulava raccomandazioni per la riforma. I suoi manoscritti furono consultati dai leader sia della Prussia che della Polonia nei loro tentativi di stabilizzare la valuta. Fu un leader per la Prussia occidentale nella guerra contro i Cavalieri Teutonici, che durò dal 1520 al 1525. Era medico del vescovo (suo zio era morto nel 1512) e membri del capitolo, ed era consulente medico per notabili della Prussia orientale e occidentale.

Tuttavia, Copernico iniziò a lavorare sull'astronomia da solo. Tra il 1510 e il 1514 scrisse un saggio che è diventato noto come il Commentariolus (MW 75&ndash126) che introdusse la sua nuova idea cosmologica, l'universo eliocentrico, e ne inviò copie a vari astronomi. Continuò a fare osservazioni astronomiche ogni volta che poteva, ostacolato dalla cattiva posizione per le osservazioni a Frombork e dalle sue numerose e pressanti responsabilità come canonico. Tuttavia, continuò a lavorare al suo manoscritto di Sulle Rivoluzioni. Ha anche scritto quello che è noto come Lettera contro Werner (MW 145&ndash65) nel 1524, una critica alla "Lettera riguardante il moto dell'ottava sfera" di Johann Werner (De motu octavae sphaerae tractatus primus). Copernico sostenne che Werner avesse sbagliato nel calcolo del tempo e nella sua convinzione che prima di Tolomeo il movimento delle stelle fisse fosse uniforme, ma la lettera di Copernico non si riferiva alle sue idee cosmologiche.

Nel 1539 un giovane matematico di nome Georg Joachim Rheticus (1514 e 1574) dell'Università di Wittenberg venne a studiare con Copernico. Retico portò a Copernico libri di matematica, in parte per mostrare a Copernico la qualità di stampa disponibile nelle città di lingua tedesca. Ha pubblicato un'introduzione alle idee di Copernico, la Narrazione prima (Prima Relazione). Soprattutto, convinse Copernico a pubblicare Sulle Rivoluzioni. Retico sovrintese alla maggior parte della stampa del libro e il 24 maggio 1543 Copernico tenne una copia dell'opera finita sul letto di morte.


Qual è il modello eliocentrico dell'universo?

Illustrazione di Andreas Cellarius del sistema copernicano, dall'Harmonia Macrocosmica (1708). Credito: dominio pubblico

La Rivoluzione Scientifica, avvenuta nei secoli XVI e XVII, fu un periodo di apprendimento e scoperta senza precedenti. Durante questo periodo furono gettate le basi della scienza moderna, grazie a scoperte nel campo della fisica, della matematica, della chimica, della biologia e dell'astronomia. E quando si parla di astronomia, lo studioso più influente è stato sicuramente Niccolò Copernico, l'uomo a cui si attribuisce la creazione del modello eliocentrico dell'universo.

Basandosi sulle osservazioni in corso dei moti dei pianeti, nonché sulle precedenti teorie dell'antichità classica e del mondo islamico, Copernico propose un modello dell'universo in cui la Terra, i pianeti e le stelle ruotavano tutti attorno al sole. Così facendo, risolse i problemi matematici e le incongruenze derivanti dal classico modello geocentrico e gettò le basi per l'astronomia moderna.

Mentre Copernico non fu il primo a proporre un modello del sistema solare in cui la Terra e i pianeti ruotavano attorno al sole, il suo modello di universo eliocentrico era sia nuovo che attuale. Per uno, è arrivato in un momento in cui gli astronomi europei stavano lottando per risolvere i problemi matematici e osservativi sorti dal modello tolemaico dell'universo allora accettato, un modello geocentrico proposto nel II secolo d.C.

Inoltre, il modello di Tolomeo fu il primo sistema astronomico che offriva un resoconto completo e dettagliato di come funzionava l'universo. Il suo modello non solo risolveva i problemi derivanti dal sistema tolemaico, ma offriva una visione semplificata dell'universo che eliminava i complicati dispositivi matematici necessari per il funzionamento del modello geocentrico. E con il tempo, il modello ha guadagnato sostenitori influenti che hanno contribuito a farlo diventare la convenzione accettata dell'astronomia.

Il modello tolemaico (geocentrico):

Un'illustrazione del sistema geocentrico tolemaico del cosmografo e cartografo portoghese Bartolomeu Velho, 1568. Credito: Bibliothèque Nationale, Parigi

Il modello geocentrico, in cui il pianeta Terra è il centro dell'universo ed è circondato dal sole e da tutti i pianeti, era stato il modello cosmologico accettato fin dall'antichità. Nella tarda antichità, questo modello era stato formalizzato dagli antichi astronomi greci e romani, come Aristotele (384 – 322 a.C.) – le cui teorie sulla fisica divennero la base per il moto dei pianeti – e Tolomeo (ca. 100 – ca. .?170 dC), che ha proposto le soluzioni matematiche.

Il modello geocentrico si riduceva essenzialmente a due osservazioni comuni. Innanzitutto, agli antichi astronomi, le stelle, il sole e i pianeti sembravano ruotare quotidianamente attorno alla Terra. In secondo luogo, dal punto di vista dell'osservatore legato alla Terra, la Terra non sembrava muoversi, il che la rendeva un punto fisso nello spazio.

La convinzione che la Terra fosse sferica, che divenne un fatto accettato nel III secolo a.C., fu incorporata in questo sistema. Come tale, al tempo di Aristotele, il modello geocentrico dell'universo divenne quello in cui la Terra, il sole e tutti i pianeti erano sfere, e dove il sole, i pianeti e le stelle si muovevano tutti con movimenti circolari perfetti.

Tuttavia, non è stato fino a quando l'astronomo greco-egiziano Claudius Ptolemaeus (alias Tolomeo) ha pubblicato il suo trattato Amalgest nel II secolo aC che i dettagli sono stati standardizzati. Attingendo a secoli di tradizioni astronomiche, che vanno dai tempi babilonesi ai tempi moderni, Tolomeo sosteneva che la Terra fosse al centro dell'universo e che le stelle fossero tutte a una modesta distanza dal centro dell'universo.

Ogni pianeta in questo sistema è anche mosso da un sistema di due sfere: un deferente e un epiciclo. Il deferente è un cerchio il cui punto centrale è rimosso dalla Terra, che è stato utilizzato per tenere conto delle differenze nelle lunghezze delle stagioni. L'epiciclo è incastonato nella sfera deferente, agendo come una sorta di "ruota nella ruota". Lo scopo dell'epiciclo era quello di spiegare il movimento retrogrado, in cui i pianeti nel cielo sembrano rallentare, muoversi all'indietro e poi avanzare di nuovo.

Sfortunatamente, queste spiegazioni non hanno tenuto conto di tutti i comportamenti osservati dei pianeti. Più notevolmente, le dimensioni del ciclo retrogrado di un pianeta (in particolare Marte) erano a volte più piccole e più grandi del previsto. Per alleviare il problema, Tolomeo sviluppò l'equant, un punto vicino al centro dell'orbita di un pianeta. Ad un osservatore che si trovi in ​​questo punto, l'epiciclo di un pianeta sembrerebbe sempre muoversi a velocità uniforme, mentre sembrerebbe muoversi a velocità non uniforme da tutte le altre posizioni.

Un confronto tra i modelli geocentrici ed eliocentrici dell'universo. Credito: history.ucsb.edu

Sebbene questo sistema sia rimasto il modello cosmologico accettato all'interno dei mondi romano, europeo medievale e islamico per oltre mille anni, era ingombrante per gli standard moderni. Nel modello tolemaico, ogni pianeta richiedeva un epiciclo ruotante su un deferente che era compensato da un equant, anch'esso diverso per ogni pianeta.

Tuttavia, è riuscito a prevedere i movimenti planetari con un discreto grado di accuratezza ed è stato utilizzato per preparare carte astrologiche e astronomiche per i successivi 1500 anni. Nel XVI secolo, questo modello fu gradualmente sostituito dal modello eliocentrico dell'universo, come sposato da Copernico, e poi da Galileo e Keplero.

Il modello copernicano (eliocentrico):

Nel XVI secolo, Niccolò Copernico iniziò a elaborare la sua versione del modello eliocentrico. Come altri prima di lui, Copernico si è basato sull'opera dell'astronomo greco Atistarco, oltre a rendere omaggio alla scuola Maragha ea diversi importanti filosofi del mondo islamico (vedi sotto). All'inizio del XVI secolo, Copernico riassunse le sue idee in un breve trattato intitolato Commentariolus ("Piccolo commento").

Nel 1514, Copernico iniziò a far circolare copie tra i suoi amici, molti dei quali erano colleghi astronomi e studiosi. Questo manoscritto di quaranta pagine descriveva le sue idee sull'ipotesi eliocentrica, che si basava su sette principi generali. Questi principi affermavano che:

  • I corpi celesti non ruotano tutti intorno a un unico punto
  • Il centro della Terra è il centro della sfera lunare, l'orbita della luna intorno alla Terra
  • Tutte le sfere ruotano intorno al sole, che è vicino al centro dell'universo
  • La distanza tra la Terra e il sole è una frazione insignificante della distanza tra la Terra e il sole e le stelle, quindi la parallasse non si osserva nelle stelle
  • Le stelle sono immobili: il loro apparente movimento giornaliero è causato dalla rotazione giornaliera della Terra
  • La Terra si muove in una sfera intorno al sole, provocando l'apparente migrazione annuale del sole. La Terra ha più di un movimento
  • Il moto orbitale della Terra intorno al sole provoca l'apparente inversione di direzione dei moti dei pianeti

Da allora in poi continuò a raccogliere dati per un'opera più dettagliata e, nel 1532, si avvicinò al completamento del manoscritto del suo magnum opus - De revolutionibus orbium coelestium (Sulle rivoluzioni delle sfere celesti). In esso, ha avanzato i suoi sette argomenti principali, ma in una forma più dettagliata e con calcoli dettagliati per sostenerli.

Calcoli di Aristarco del III secolo a.C. sulle dimensioni relative, da sinistra, del sole, della Terra e della luna. Credito: Wikipedia Commons

Collocando le orbite di Mercurio e Venere tra la Terra e il sole, Copernico fu in grado di spiegare i cambiamenti nelle loro apparizioni. In breve, quando sono sul lato opposto del sole, rispetto alla Terra, appaiono più piccoli ma pieni. Quando si trovano sullo stesso lato del sole della Terra, appaiono più grandi e "cornuti" (a forma di mezzaluna).

Ha anche spiegato il moto retrogrado di pianeti come Marte e Giove, mostrando che gli astronomi della Terra non hanno un sistema di riferimento fisso ma in movimento.Questo spiegava ulteriormente come Marte e Giove potessero apparire significativamente più grandi in certi momenti che in altri. In sostanza, sono significativamente più vicini alla Terra quando sono in opposizione rispetto a quando sono in congiunzione.

Tuttavia, a causa dei timori che la pubblicazione delle sue teorie avrebbe portato alla condanna da parte della chiesa (così come, forse, per la preoccupazione che la sua teoria presentasse alcuni difetti scientifici) sospese le sue ricerche fino a un anno prima di morire. Fu solo nel 1542, quando era prossimo alla morte, che inviò il suo trattato a Norimberga per essere pubblicato.

Antecedenti storici:

Come già notato, Copernico non fu il primo a sostenere una visione eliocentrica dell'universo e il suo modello si basava sul lavoro di diversi astronomi precedenti. I primi esempi registrati di questo sono fatti risalire all'antichità classica, quando Aristarco di Samo (ca. 310 – 230 aC) pubblicò scritti che contenevano riferimenti citati dai suoi contemporanei (come Archimede).

Nel suo trattato The Sand Reckoner, Archimede descrisse un'altra opera di Aristarco in cui avanzava un'ipotesi alternativa del modello eliocentrico. Come ha spiegato:

Ora sai che 'universo' è il nome dato dalla maggior parte degli astronomi alla sfera il cui centro è il centro della terra e il cui raggio è uguale alla linea retta tra il centro del sole e il centro della terra. Questo è il resoconto comune... come avete sentito dagli astronomi. Ma Aristarco di Samo tirò fuori un libro costituito da alcune ipotesi, in cui le premesse conducono al risultato che l'universo è molte volte più grande di quello ora così chiamato. Le sue ipotesi sono che le stelle fisse e il sole rimangano immobili, che la terra ruoti intorno al sole nella circonferenza di un cerchio, il sole che giace nel mezzo dell'orbita, e che la sfera delle stelle fisse, situata all'incirca nello stesso centro come il sole, è così grande che il cerchio nel quale egli suppone che la terra giri ha una proporzione tale alla distanza delle stelle fisse, come il centro della sfera sta alla sua superficie.

Ciò ha dato origine alla nozione che dovrebbe esserci una parallasse osservabile con le "stelle fisse" (cioè un movimento osservato delle stelle l'una rispetto all'altra mentre la Terra si muoveva intorno al sole). Secondo Archimede, Aristarco sosteneva che le stelle fossero molto più lontane di quanto comunemente si credesse, e questo era il motivo per cui non si vedeva la parallasse.

L'unico altro filosofo dell'antichità i cui scritti sull'eliocentrismo sono sopravvissuti è Seleucide di Seleucia (ca. 190 – 150 aC). Astronomo ellenistico che visse nell'impero seleucide del Vicino Oriente, Seleuco fu un sostenitore del sistema eliocentrico di Aristarco e si dice che abbia dimostrato la teoria eliocentrica.

Secondo fonti contemporanee, Seleuco potrebbe averlo fatto determinando le costanti del modello geocentrico e applicandole a una teoria eliocentrica, nonché calcolando le posizioni dei pianeti (possibilmente utilizzando metodi trigonometrici). In alternativa, la sua spiegazione potrebbe aver coinvolto il fenomeno delle maree, che avrebbe teorizzato essere correlato all'influenza della luna e alla rivoluzione della Terra attorno al "centro di massa" Terra-Luna.

Nel V secolo d.C., il filosofo romano Marziano Capella di Cartagine espresse l'opinione che i pianeti Venere e Mercurio ruotassero attorno al sole, come un modo per spiegare le discrepanze nelle loro apparizioni. Il modello di Capella fu discusso nell'Alto Medioevo da vari commentatori anonimi del IX secolo e Copernico lo cita come un'influenza sulla sua stessa opera.

Durante il tardo medioevo, il vescovo Nicole Oresme (ca. 1320-1325-1382 d.C.) discusse la possibilità che la Terra ruotasse sul proprio asse. Nel suo trattato del 1440 De Docta Ignorantia (Sull'ignoranza dotta) il cardinale Nicola da Cusa (1401-1464 d.C.) chiese se ci fosse qualche ragione per affermare che il sole (o qualsiasi altro punto) fosse il centro dell'universo.

Astronomi e cosmologi indiani hanno anche suggerito la possibilità di un universo eliocentrico durante la tarda antichità e il Medioevo. Nel 499 d.C., l'astronomo indiano Aaryabhata pubblicò il suo magnum opus Aryabhatiya, in cui proponeva un modello in cui la Terra ruotava sul proprio asse e i periodi dei pianeti erano dati rispetto al sole. Ha anche calcolato accuratamente i periodi dei pianeti, i tempi delle eclissi solari e lunari e il movimento della luna.

Nel XV secolo, Nilakantha Somayaji pubblicò l'Aryabhatiyabhasya, che era un commento all'Aryabhatiya di Aryabhata. In esso, ha sviluppato un sistema di calcolo per un modello planetario parzialmente eliocentrico, in cui i pianeti orbitano attorno al sole, che a sua volta orbita attorno alla Terra. Nel Tantrasangraha (1500), ha rivisto ulteriormente la matematica del suo sistema planetario e ha incorporato la rotazione della Terra sul suo asse.

Il modello di Ibn al-Shatir per le apparizioni di Mercurio, che mostra la moltiplicazione degli epicicli utilizzando la coppia Tusi, eliminando così gli eccentrici e gli equant tolemaici. Credito: Wikipedia Commons

Inoltre, il modello eliocentrico dell'universo aveva sostenitori nel mondo islamico medievale, molti dei quali avrebbero ispirato Copernico. Prima del X secolo, il modello tolemaico dell'universo era lo standard accettato dagli astronomi dell'Asia occidentale e centrale. Tuttavia, con il tempo, cominciarono ad apparire manoscritti che mettevano in discussione molti dei suoi precetti.

Ad esempio, l'astronomo iraniano del X secolo Abu Sa'id al-Sijzi contraddiceva il modello tolemaico affermando che la Terra ruotava attorno al proprio asse, spiegando così l'apparente ciclo diurno e la rotazione delle stelle rispetto alla Terra. All'inizio dell'XI secolo, l'astronomo arabo-egiziano Alhazen scrisse una critica intitolata Dubbi su Tolomeo (ca. 1028) in cui criticava molti aspetti del suo modello.

Nello stesso periodo, il filosofo iraniano Abu Rayhan Biruni 973-1048) ha discusso la possibilità che la Terra ruoti attorno al proprio asse e attorno al sole, anche se considerava questo un problema filosofico e non matematico. Al Maragha e all'Osservatorio di Ulugh Beg (alias Samarcanda), la rotazione della Terra è stata discussa da diverse generazioni di astronomi tra il XIII e il XV secolo e molti degli argomenti e delle prove avanzate assomigliavano a quelli usati da Copernico.

Impatto del modello eliocentrico:

Nonostante i suoi timori per le sue argomentazioni che producevano disprezzo e polemiche, la pubblicazione delle teorie di Copernico risultò solo in una mite condanna da parte delle autorità religiose. Nel corso del tempo, molti studiosi religiosi hanno cercato di argomentare contro il suo modello. Ma nel giro di poche generazioni, la teoria di Copernico divenne più diffusa e accettata, e nel frattempo guadagnò molti influenti difensori.

Questi includevano Galileo Galilei (1564-1642), le cui indagini sui cieli usando il telescopio gli permisero di risolvere quelli che erano visti come difetti nel modello eliocentrico, oltre a scoprire aspetti dei cieli che supportavano l'eliocentrismo. Ad esempio, Galileo ha scoperto le lune in orbita attorno a Giove, le macchie solari e le imperfezioni sulla superficie lunare, il che ha contribuito a minare l'idea che i pianeti fossero globi perfetti, piuttosto che pianeti simili alla Terra. Mentre la difesa delle teorie di Copernico da parte di Galileo ha portato ai suoi arresti domiciliari, presto ne sono seguite altre.

Anche il matematico e astronomo tedesco Johannes Kepler (1571-1630) contribuì a perfezionare il modello eliocentrico con la sua introduzione delle orbite ellittiche. Prima di questo, il modello eliocentrico faceva ancora uso di orbite circolari, il che non spiegava perché i pianeti orbitano attorno al sole a velocità diverse in momenti diversi. Mostrando come il pianeta ha accelerato in certi punti delle sue orbite e rallentato in altri, Kepler ha risolto questo problema.

Inoltre, la teoria di Copernico sulla capacità della Terra di muoversi avrebbe ispirato un ripensamento dell'intero campo della fisica. Mentre le precedenti idee di movimento dipendevano da una forza esterna per istigarla e mantenerla (cioè il vento che spinge una vela), le teorie di Copernico hanno contribuito a ispirare i concetti di gravità e inerzia. Queste idee sarebbero articolate da Sir Isaac Newton, i cui Principia hanno costituito la base della fisica e dell'astronomia moderne.

Sebbene il suo progresso fosse lento, il modello eliocentrico alla fine sostituì il modello geocentrico. Alla fine, l'impatto della sua introduzione fu a dir poco rivoluzionario. Da quel momento in poi, la comprensione dell'universo da parte dell'umanità e il nostro posto in esso sarebbero cambiati per sempre.


Critica di un nuovo articolo di Zharkova et al. (2019)

Fonti sottostanti, la maggior parte ad accesso libero. Una buona introduzione alla variabilità solare e al clima è Gray et al. (2010). Zharkova et al. (2019) hanno un nuovo documento, pubblicato il 24 giugno, con alcune affermazioni audaci. Quindi cerchiamo di approfondire un po'. Innanzitutto, un po' di background. Popova et al. (2017) hanno sviluppato un modello controverso per l'attività solare. Usoskin (2018) ha scritto un articolo critico nei confronti di Popova et al. (2017). Zharkova et al. (2018) ha pubblicato una risposta. È tutto abbastanza tecnico, non entrerò qui.

Quindi, ora Zharkova et al. (2019) rivisitano il loro modello, con una svolta ora affermano che esiste un ciclo solare "super-grande" con un periodo di

2000 anni, a causa delle variazioni del moto inerziale solare (SIM). Di per sé, questa non è un'affermazione così stravagante, altri articoli hanno esaminato come la SIM potrebbe modulare la variabilità solare, ad esempio Charvatova (2009). La parte controversa è questa:

"Dal momento che il Sole si muove attorno al baricentro del sistema solare, ciò implica che si sposti anche attorno al fuoco principale dell'orbita terrestre essendo più vicino al suo perielio o al suo afelio. Se la Terra ruota attorno al Sole indisturbata dal movimento inerziale, le distanze dal suo perielio saranno 1,47 × 108 km e dall'afelio 1,52 × 108 km. Il moto d'inerzia solare significa per la Terra che la distanza tra il Sole e la Terra deve variare significativamente (fino a 0,02 di au) nelle posizioni estreme di SIM, così come l'irraggiamento solare medio, che è inversamente proporzionale al quadrato distanza tra il Sole e la Terra."

"È risaputo che il sole si muove attorno al baricentro del sistema solare a causa dell'influenza degli altri corpi del sistema solare, principalmente Giove", ha detto. "Ciò non significa, come sostiene il giornale, che questo porti poi a cambiamenti nella distanza tra il Sole e la Terra."

Penso che questo documento avrà bisogno almeno di una correzione solo per questo motivo.

C'è anche il problema delle prestazioni del loro modello solare. Guarda la parte superiore della figura 1. Tieni presente che questo modello solare è stato costruito utilizzando l'attività solare storica, quindi avrà una certa correlazione. Tuttavia, l'attività solare del modello (linea blu) non corrisponde molto bene al record osservativo (linea rossa). Funziona particolarmente male con il minimo Sporer intorno al 1460-1550, il modello non lo riproduce affatto. Zharkova et al. (2017) lo spiegano dicendo che la supernova Vela Junior rende errate le date al radiocarbonio per il periodo, e il minimo Sporer è in realtà circa 200 anni prima, ed è stato causato dalla supernova Vela Junior! Questa sembra una spiegazione post hoc per un fallimento nel loro modello per replicare il minimo Sporer. Se questo è vero, avrebbe profonde implicazioni, non solo per la climatologia, ma per le date al radiocarbonio generalmente nel periodo medievale e prima. Non hanno davvero fatto il lavoro di gambe per dimostrarlo. Poi c'è il problema di quando la supernova avrebbe colpito la Terra, stime più attuali collocano l'età intorno ai 1700-4300 anni fa (Katsuda 2008, Abdalla 2018).

Infine, parlerò della correlazione che fanno con le temperature successive al minimo di Maunder. Citano Akasofu (2010), che fornisce una stima approssimativa del riscaldamento di 0,5 gradi Celsius per il periodo 1900-2000 utilizzando il record di temperatura della Japan Meteorological Society (JMS). Tuttavia, in realtà non hanno guardato l'andamento di una linea di regressione o altro, a quanto pare l'hanno solo guardato a occhi aperti e hanno tracciato una linea attraverso i dati. Diamo un'occhiata alla tendenza del secolo direttamente dalla fonte, hmm?

0,73 gradi Celsius per secolo. Quindi, una scelta strana per citare l'andamento della temperatura lungo il secolo. La situazione peggiora. Akasofu (2010) stima che le temperature globali fossero di 1 grado Celsius più basse a 1800 ed estrapola la tendenza di 0,5 gradi Celsius in modo lineare fino a 1800. Zharkova et al. (2019) prendi questo e corri con esso:

"Nell'attuale millennio dal minimo di Maunder abbiamo l'aumento del campo magnetico di base e dell'irradianza solare per altri 580 anni. Questo aumento porta all'aumento della temperatura terrestre come notato da Akasofu26 negli ultimi duecento anni. Sulla base del tasso di crescita di 0,5 C per 100 anni26 per la temperatura terrestre dal minimo di Maunder, si può anticipare che l'aumento del campo magnetico di base solare previsto fino a 2600 a causa della SIM porterà, a sua volta, all'aumento di la temperatura di riferimento terrestre dal MM di 1,3 °C (nel 2100) e, almeno, di 2,5–3,0 °C (nel 2600)."

Tuttavia, nel loro stesso articolo, affermano che il minimo di Maunder è stato tra il 1645-1715, quindi le date non corrispondono. Dicono che la SIM sta causando un aumento lineare di 0,5 gradi Celsius per decennio dal minimo di Maunder, ma non corrisponde alle ricostruzioni della temperatura che mostrano l'aumento delle temperature globali alla fine del XIX secolo ( https://www.nap.edu/ risorsa/11676/Surface_Temps_final.pdf).

Ovviamente, stanno anche assumendo che l'intero trend lineare delle temperature globali sia dovuto alla SIM. Stanno assumendo la conclusione. Segui anche le loro conclusioni: la SIM ha un

Periodo di 2000 anni, provoca un riscaldamento globale lineare di 0,5 gradi Celsius per secolo. Quindi nel record della paleotemperatura dovremmo avere variazioni di temperatura globali di 5 gradi Celsius ogni 1000 anni! Ovviamente, nel verbale non si vede nulla di simile. Supponendo che questa sciatta tendenza di 0,5 gradi per Celsius dal 1900-2000 sia interamente dovuta alla SIM, e supponendo che questa tendenza lineare continui fino alla fine del loro ciclo solare "super-grande" nel 2600, la SIM causerà un aumento della temperatura di 2,5-3,0 gradi Celsius entro il 2600.

Aggiungo che il picco di attività solare è diminuito dalla fine degli anni '50, quindi ogni semplice spiegazione del recente riscaldamento globale dovuto alla STI va in pezzi solo per questo motivo. https://www.spaceweatherlive.com/it/attività-solare/ciclo-solare/cicli-storici-solare

Sono abbastanza sicuro che qualcuno alla fine affronterà questo problema nella letteratura sottoposta a revisione paritaria e sono interessato a vedere se abbiamo gli stessi problemi con il documento.

Abdalla, H., Abramowski, A., Aharonian, F., Benkhali, F. A., Akhperjanian, A. G., Angüner, E. O., . & Balzer, A. (2018). Osservazioni HESS più approfondite di Vela Junior (RX J0852. 0- 4622): Studi morfologici e spettroscopia risolta. Astronomia e astrofisica, 612, A7.

Akasofu, S.I. (2010). Sulla ripresa dalla piccola era glaciale. Scienze naturali, 2(11), 1211-1224.

Charvatová, I. (2009). Valutazioni predittive a lungo termine delle attività solari e geomagnetiche effettuate sulla base della stretta somiglianza tra i moti inerziali solari negli intervalli 1840-1905 e 1980-2045. Nuova astronomia, 14(1), 25-30.

Katsuda, S., Tsunemi, H., & Mori, K. (2008). La lenta espansione a raggi X del bordo nordoccidentale del residuo di supernova RX J0852. 0–4622. Le Lettere del Giornale Astrofisico, 678(1), L35.

Gray, L. J., Beer, J., Geller, M., Haigh, J. D., Lockwood, M., Matthes, K., . & Luterbacher, J. (2010). Influenze solari sul clima. Recensioni di Geofisica, 48(4).

Popova, E., Zharkova, V., Shepherd, S., & Zharkov, S. (2018). Su un ruolo della componente quadrupla del campo magnetico nella definizione dell'attività solare nei grandi cicli. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 176, 61-68.

Zharkova, V. V., Shepherd, S. J., Popova, E. e Zharkov, S. I. (2017). Rafforzamento di un modello a doppia dinamo con attività solare-terrestre negli ultimi tre millenni. Atti dell'Unione Astronomica Internazionale, 13(S335), 211-215.

Zharkova, V. V., Shepherd, S. J., Popova, E. e Zharkov, S. I. (2017). Rafforzamento di un modello a doppia dinamo con attività solare-terrestre negli ultimi tre millenni. Atti dell'Unione Astronomica Internazionale, 13(S335), 211-215.

Usoskin, I.G. (2018). Commento all'articolo di Popova et al. “Su un ruolo della quadrupla componente del campo magnetico nella definizione dell'attività solare nei grandi cicli”. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 176, 69-71.

Zharkova, V., Popova, E., Shepherd, S., & Zharkov, S. (2018). Rispondi al commento sull'articolo "su un ruolo della componente quadrupla del campo magnetico nella definizione dell'attività solare nei grandi cicli" di Usoskin (2017). Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 176, 72-82.

Zharkova, V. V., Shepherd, S. J., Zharkov, S. I. e Popova, E. (2019). Oscillazioni della linea di base del campo magnetico solare e dell'irradianza solare su una scala temporale millenaria. Rapporti scientifici, 9(1), 9197. https://www.nature.com/articles/s41598-019-45584-3

Modifica tardiva: una serie dettagliata di argomenti tra Zharkova e altri ricercatori:


ARGOMENTI GIORNALIERI

  • 20 agosto: Panoramica del programma: stelle e galassie, proprietà stellari ed evoluzione. nessuna connessione provata tra astrologia e astronomia poiché anche le stelle si muovono, la posizione del Sole rispetto alle 12 Costellazioni dello Zodiaco cambia nel corso dei secoli ed è diversa dalle date riportate nella sezione 'oroscopo' dei giornali. Il sistema metrico è normalmente utilizzato nella scienza e in tutti i paesi eccetto le potenze di dieci statunitensi negli esponenti dell'astronomia terrestre e spaziale - necessitano di osservazioni spaziali per coprire tutti i tipi di radiazioni, come raggi X, UV, ecc. Che vengono assorbite dall'atmosfera delle Scienze della Terra e della religione: fede vs. indagine astronomia antica uso della Geometria da parte dei Greci, credenza nel sistema geocentrico (Aristotele, Tolomeo), modello geocentrico (Tolomeo) vs. modello eliocentrico (Copernico).
  • 22 agosto: La scala delle distanze, le dimensioni lineari e angolari, La Terra si muove di circa 1 grado nella sua orbita attorno al Sole ogni giorno costanti fondamentali di base come la velocità della luce, 1 AU = (ES) distanza, ecc. La Sfera Celeste - stelle 'fissa' nel cielo come un globo la scala delle distanze distanze e dimensioni fisiche e angolari le misure di distanza in astronomia sono l'AU e l'anno luce (LY) un'altra unità di distanza si basa sul metodo della parallasse - l'apparente cambiamento di posizione angolare dovuto al moto definire 1parsec (pc) = 1/alpha(arcseconds), dove alpha è l'angolo solitamente misurato rispetto all'orbita dell'orbita ES.Eclittica - percorso del Sole nel Cielo Equatore Celeste - estensione dell'equatore terrestre alla sfera celeste Equinozi di primavera e d'autunno e solstizi d'estate e d'inverno, legati alle stagioni. "longitudine" celeste - Ascensione retta, "latitudine" celeste - Declinazione, consentono la posizione di un oggetto nel cielo.
  • 27 agosto: Tolomeo, Aristotele - Tutti gli oggetti celesti ruotano intorno alla Terra, con i pianeti che descrivono anche gli epicicli che spiegano il moto retrogrado osservato dei pianeti esterni (Superiori) MODELLO ELIOCENTRICO (COPERNICUS) - Il Sole è al centro con tutti i pianeti che ruotano attorno it in orbite circolari (non proprio corrette, ma fondamentalmente giuste) Pianeti Inferiori (Mercurio, Venere) - orbite all'interno dell'orbita terrestre (congiunzione inferiore e superiore), Pianeti Superiori (Marte, Giove, ecc.) con orbite all'esterno (opposizione e superiore congiunzione). Periodi sinodico (apparente) e siderale (w.r.t. stelle) di rivoluzione dei pianeti intorno al Sole, ad es. Il periodo sinodico di Giove è di 399 giorni, ma il suo periodo siderale è di 11,9 anni il Sistema Copernicano - determinazione delle distanze relative dei pianeti dal Sole dall'angolo di massimo allungamento orientale e occidentale (la massima separazione angolare del pianeta dal Sole come si vede dalla Terra).
  • 29 agosto: TYCHO - il più famoso astronomo pre-telescopico ha effettuato attente osservazioni dell'orbita di Marte. LEGGI DI KEPLER: Prima Legge - le orbite planetarie sono ellittiche con il Sole ad un fuoco `eccentricità' (ellitticità) e = distanza dal centro a un fuoco/semiasse maggiore. Leggi di Keplero (Segue): Seconda legge - i pianeti tracciano triangoli di area uguale in tempo uguale ("legge dei triangoli uguali") Terza legge - P-quadrato = a-cubo, o P*P = a*a*a, dove P è il periodo in anni e a è il semiasse maggiore dell'orbita in AU. La Terra e la Luna (o due oggetti che orbitano sotto gravità) ruotano attorno a un comune centro di massa chiamato baricentro che si trova a 1700 km all'interno della Terra. GALILEO: difese il sistema eliocentrico copernicano il primo ad utilizzare il telescopio fece molte scoperte a sostegno del modello eliocentrico - fasi di Venere, lune di Giove, macchie solari scoprì anche montagne sulla Luna, scoprì che la Via Lattea è fatta di stelle, ecc Galileo ha fatto esperimenti pionieristici sulla gravità - "tutte le cose cadono alla stessa velocità indipendentemente dal peso o dalla massa".
  • Set 3: Legge di GRAVITAZIONE di Newton - F (grav) = G * (m1*m2)/(r*r), ovvero la forza di gravità tra due masse è direttamente proporzionale al loro prodotto, ed inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro il tuo peso è la forza di gravità tra te e la Terra, cioè F = G * m(tu) * M(Terra) / R(Terra) al quadrato la costante G è conosciuta come la costante di gravitazione universale ed è la lo stesso per tutte le masse dell'Universo. LEGGI DEL MOTO di Newton (i) Inerzia e massa, (ii) F = ma, (iii) azione = accelerazione di reazione a = velocità / tempo la velocità è la velocità in una data direzione richiede forza per cambiare velocità o direzione Accelerazione a = velocità / la velocità temporale è la velocità in una data direzione richiede la forza per cambiare la velocità o la direzione momemtum è massa x velocità (mv), che si conserva prima e dopo una conservazione uniforme di momemtum (m*v) e la terza legge del moto. Legge di GRAVITAZIONE di Newton - F (grav) = G * (m1*m2)/(r*r), ovvero la forza di gravità tra due masse è direttamente proporzionale al loro prodotto, ed inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro il tuo peso è la forza di gravità tra te e la Terra, cioè F = G * m(tu) * M(Terra) / R(Terra) al quadrato la costante G è conosciuta come la costante di gravitazione universale ed è la stessa per tutti masse nell'Universo. Il peso è la forza di gravità sulla massa m accelerazione dovuta all'applicazione della gravità di (i) e (ii) e la legge di gravitazione dà W (peso) = mg, dove g è il grav. accelerazione g = 9,8 m/sec-quadrato (m/sec/sec) = 32 ft/sec/sec costante per tutte le masse in caduta (da cui l'osservazione di Galileo che 'tutte le cose cadono alla stessa velocità') infatti Galileo usava piani inclinati per rallentare l'accelerazione e misurare accuratamente i tempi, invece di fare affidamento su oggetti in caduta libera con poca differenza percettibile all'occhio umano La velocità di fuga è la velocità necessaria per sfuggire alla gravità della Terra = 11 Km/sec.
  • 5 settembre: Gli oggetti in orbita "cadono" continuamente, come la Luna che cade continuamente verso la Terra, che si allontana da essa alla stessa velocità. Velocità di fuga, energia cinetica e potenziale, orbite, momento angolare. Come l'acqua che scende dallo scarico di una vasca da bagno, tutti gli oggetti rotanti o rotanti hanno un momento angolare (rotazionale) L = mxvxr (massa per velocità per distanza dal centro o asse di rotazione) L si conserva, o rimane costante quindi se r diminuisce allora v deve aumentare, e viceversa è per questo che un pattinatore sul ghiaccio accelera mentre gira quando tira le braccia verso l'interno Altri esempi includono rotore di elicottero, trottola, ecc. l'asse di una trottola "traballa" o "precede" lentamente in un cerchio se è inclinato durante la rotazione, invece di cadere la precessione dell'asse terrestre è un altro esempio L agisce come una quantità stabilizzante, ad es. un giroscopio (fondamentalmente una ruota che gira) all'interno di un satellite o di un veicolo spaziale agisce per stabilizzarlo e puntare in una certa direzione (diciamo verso una stella). Rivedere il quiz 1.
  • 10 settembre, martedì: Esame intermedio 1
  • 13 settembre, giovedì: cap. 5 - Luce e materia, spettroscopia, colore (lunghezza d'onda), spettro elettromagnetico - Raggi gamma a onde radio in lunghezza d'onda crescente Spettro visibile: 4000 - 7000 Angstrom continui, spettri di emissione e assorbimento LUCE - energia elettromagnetica. Spettro della luce visibile, onde da blu a rosse e lunghezza d'onda. La luce non richiede un mezzo per propagarsi (a differenza dell'acqua o delle onde sonore) le particelle di energia o quanti sono chiamati fotoni c = lunghezza d'onda x frequenza il colore dipende dalla lunghezza d'onda. La luce blu ha una frequenza più alta, quindi una lunghezza d'onda più corta, rispetto alla luce rossa e.m. lo spettro si estende dai raggi gamma (frequenza più alta) alle onde radio (lunghezze d'onda più lunghe) la luce visibile è una piccola parte dello spettro, dal blu (4000 A) al rosso (7000 A), dove A è l'unità Angstrom = 100 milionesimo di cm più un oggetto è caldo, più energica ("più blu") è la sua luce, e viceversa. Atomi e luce: i fotoni hanno energia E = h * nu, dove nu è la frequenza = c/lunghezza d'onda (h è chiamata la costante di Planck) ogni fotone ha una lunghezza d'onda definita e quindi "colore".
  • Martedì 17 settembre: ATOMI e SPETTRI - Teoria quantistica: ATOMI e SPETTRI - Teoria quantistica: Il nucleo con carica positiva è circondato da elettroni con carica negativa disposti in orbite energetiche definite e discrete. Gli elettroni possono assorbire o emettere fotoni a determinate energie Gli elettroni possono assorbire o emettere fotoni a energie definite (lunghezze d'onda) uguali alla differenza di energia tra le orbite, ad es. L'atomo di H ha un elettrone e un protone. Un elettrone nell'atomo di H emette un fotone alla lunghezza d'onda 6563 Angstrom (colore rosso!) quando salta dalla terza alla seconda orbita. Lo SPETTRO di una sorgente (es. il Sole) è la sua luce risolta secondo linee a lunghezze d'onda caratteristiche. Lo spettro di emissione è costituito da linee "colorate" luminose, ovvero la luce emessa dagli atomi a determinate lunghezze d'onda e lo spettro di assorbimento è costituito da linee scure, ovvero l'energia rimossa dagli atomi alle corrispondenti lunghezze d'onda. Dimostrazione: Spettri di emissione da tubi fluorescenti con H, He, Ne, Hg, H2O, CO2, Ar. Gli spettri continui, di assorbimento e di emissione degli oggetti astronomici, gli spettri al di fuori dell'intervallo visibile (diciamo i raggi X) non sono visti dall'occhio umano, ma possono essere comunque presenti. ydrogen - Lyman (UV), Balmer (visibile), Paschen (IR) serie di linee Linea rossa di H - 6562 Angstroms. Il Sole ha una temperatura superficiale di 5600 K ed emette la sua luce di picco di colore giallo.
  • 19 settembre, giovedì: la luminosità (luminosità) aumenta con la temperatura alla quarta potenza. La luminosità di una sorgente diminuisce all'inverso della distanza Inverse Square Law dovuta alla geometria: l'area di una sfera aumenta al quadrato di 4*pi*raggio. Effetto DOPPLER e spostamento verso il rosso e il blu. TEMPERATURA: La temperatura ambiente delle scale di temperatura Kelvin e Celsius è di circa 300 K. Temperatura T dei "corpi neri" - radiatori e assorbitori perfetti a una T, con radiazione di picco a una lunghezza d'onda. Legge di Hubble: v = H_o d --> la velocità aumenta con la distanza delle galassie implica l'espansione dell'Universo H_o è la costante di Hubble 1/H_o è l'età dell'Universo (incertezza dovuta alla misurazione di grandi distanze) indica un'espansione uniforme e isotropa tuttavia, recente i risultati mostrano un'espansione accelerata -> Dark Energy? Le curve di rotazione delle galassie sono piatte, invece di diminuire con il raggio -> Materia oscura? Quiz 1 Grado di distribuzione Curva +5%.
  • 24 settembre, Martedì: Teoria della RELATIVITÀ di Einstein: Primo Postulato - la velocità della luce 'c' è una costante universale indipendente dalla velocità della sorgente o dell'osservatore Secondo Postulato - Tutte le leggi fisiche hanno la stessa forma ovunque nell'Universo E = m *c-quadrato, cioè massa ed energia sono equivalenti massa (inerzia) aumenta con la velocità ci vuole una quantità infinita di energia per accelerare qualsiasi massa a 'c' - quindi impossibile per un oggetto (es astronave) viaggiare alla velocità della luce La Teoria Speciale si occupa della velocità La Teoria della Relatività Generale si occupa dell'accelerazione Principio di Equivalenza - accelerazione e gravitazione sono equivalenti Gli astronauti sono senza peso perché stanno cadendo alla stessa velocità del pavimento della navetta in orbita il tempo "scorre" più lentamente per un movimento oggetto (gli astronauti vivono un po' più a lungo!).
  • 26 settembre, giovedì: Stelle - Proprietà e struttura del Sole Stato della materia: il 99,9% della materia nell'Universo è allo stato di plasma (elettroni, protoni e ioni liberi) il 90% della materia è H, il 7,8% è He e il resto degli elementi della tavola periodica comprende solo il 2% di energia stellare da fusione termonucleare di H -> He struttura stellare: nucleo, zona radiativa e zona di convezione fotosfera: strato visibile del Sole aspetto perfetto del disco e oscuramento del lembo - strati esterni sono più fredde ed emettono meno energia delle regioni centrali H- opacità: lo strato di ioni idrogeno negativo assorbe la radiazione infrarossa visibile rispetto alla cromosfera, alla regione di transizione e ai bagliori della corona e alle espulsioni di massa guidate dall'attività magnetica.
  • Martedì 1 ottobre: ​​Classificazione stellare - le stelle sono classificate in base al colore e alla temperatura. Diagramma di Hertzsprung-Russell (HR) della luminosità L rispetto alla temperatura T schema di classificazione stellare: O,B,F,G,K,M,L - che vanno in T

FILE DI CONFERENZE POWERPOINT

Si prega di notare che questo materiale è pubblicato come ausilio e non come sostituto delle lezioni in aula. Eventuali domande dovrebbero essere preferibilmente affrontate in classe (non tramite e-mail).


E la sfida alla scienza del clima

Durante la Guerra Fredda, uno di quei misteriosi scienziati conosciuti in Gran Bretagna come "boffins" era D.G. King-Hele, che si trova presso i laboratori di ricerca della Royal Air Force a Farnborough. I suoi primi lavori sono stati, sfortunatamente, sepolti sotto etichette di sicurezza, ma negli ultimi decenni il coperchio è stato sollevato (in qualche modo) e nel 1975 ha pubblicato un delizioso saggio nel volume di Keplero di Vistas in Astronomy (Vol. 18), intitolato Dall'armonia celeste di Keplero alle moderne armoniche terrene

In precedenza, nel 1966, si era bloccato (in Nature, Vol. 209) con un breve articolo intitolato "Previsione delle date e dell'intensità dei prossimi due minimi di macchie solari". Come diavolo è stato affrontato questo? Guardando i pianeti «non gli effetti terrestri, e non, sorprendentemente, il Sole.

Il moto dei pianeti e il loro studio ci riportano ai tempi di Keplero e Galileo. Poi, nella seconda metà del XX secolo, è arrivata la missilistica e la possibilità di esplorazione spaziale. Ciò richiedeva una formulazione avanzata e abilità computazionali. Qui, la NASA e il Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, in California, entrano in scena. I russi, naturalmente, fecero la stessa cosa, e alcuni di loro riuscirono (tramite i cechi) a tenersi in contatto con gli americani.

Ogni pianeta richiede il proprio orario e la propria geografia spaziale. Le sfide computazionali erano sbalorditive, ma sono state vinte. Armati delle nuove effemeridi così create (l'orario planetario), due professori di geologia in pensione della Columbia University, John Sanders e questo scrittore, furono in grado di preparare un quadro planetario per la spiegazione del clima terrestre. È stato presentato in un volume intitolato Climate: History, Periodicity, and Predictability, a cura di Michael R. Rampino (New York: Van Nostrand, 1987).


L'autore Rhodes W. Fairbridge nel giorno del suo 80° compleanno, 21 maggio 1994.

La struttura planetaria non sembrava completamente formata, come la Venere sulla metà [Pecten] di Botticelli sulla costa di Cipro (un tempio segna il punto). Molti famosi astronomi avevano dedicato molto tempo e pensiero all'argomento. Nel 1801, l'Astronomo Reale in Gran Bretagna, Sir William Herschel, discusse la natura delle macchie solari, la loro variabilità, il loro effetto sul clima e la posizione dei pianeti come possibili forze causali. Sebbene questo lavoro sia stato pubblicato dalla Royal Society, era "in anticipo sui tempi". Qualche secolo e mezzo dopo, c'erano molte più informazioni, ma non molta più luce.

Questo scrittore organizzò una conferenza internazionale alla New York Academy of Sciences nel 1961 (Annals of the NYAS, Vol. 95, ed. R.W. Fairbridge). Almeno la metà del pubblico non è rimasta colpita dall'evidenza. Ma uno di loro era un astronomo dilettante, un ex venditore di macchine da cucire Singer, Clyde Stacey, che viveva in pensione a Porto Rico. Ha lavorato a lungo, senza l'ausilio di un computer, e nemmeno di una calcolatrice tascabile, usando l'analogia meccanica dei sistemi di ingranaggi per descrivere i cicli planetari. Stacey non aveva titoli accademici e trovò i suoi scritti respinti sia da Nature che da Science. Si è avvicinato a noi dopo il seminario ed è stato invitato nei quartieri alti alla Columbia University. Per ore, ha spiegato i suoi concetti. Fu quindi disposto che la New York Academy of Sciences li pubblicasse (Annals of the NYAS, Vol. 105, No. 7, 1963), e pochi anni dopo, alcuni estratti furono inclusi nell'Encyclopedia of Atmospheric Sciences and Astrogeology (ed. Fairbridge, 1967).

La foto a sinistra mostra una tacca intercotidale attualmente in erosione nell'isola di Kapapa., Oahu. Quello a destra mostra una formazione sottomarina di forma simile, 24 metri sotto la superficie lungo la costa di Kaneohe, Hawaii. Questo è un esempio dei molti tipi di prove che raccontano ai geologi del cambiamento climatico a lungo termine. In questo caso, gli indizi suggeriscono il rapido innalzamento del livello del mare, prodotto durante lo scioglimento glaciale iniziato alla fine dell'ultima era glaciale, circa 18.000 anni fa.

Stacey ci ha fatto notare che un pianeta che ruota intorno al Sole nella sua orbita ellittica "kepleriana" non ha prodotto scosse energetiche alla fotosfera del Sole, come potrebbe spiegare la crescita episodica delle macchie solari. Ma quando sono coinvolti due pianeti, poiché il più veloce passa il più lento, c'è brevemente un effetto gravitazionale combinato che viene percepito da ciascuno dei pianeti e, cosa più importante, dal Sole stesso. Questa non è una marea (che è minuscola), ma una coppia. Gli strati gassosi esterni di quella stella hanno una bassa viscosità che è suscettibile a qualsiasi cambiamento nel momento angolare, proprio come l'atmosfera terrestre (in contrasto con la sua idrosfera e litosfera).

Si dovrebbe tenere a mente che sono coinvolti due tipi di momento angolare: uno relativo alla rotazione di un corpo rotante e l'altro al suo movimento orbitale. Secondo Theodor Landscheidt, uno dei contributori al volume Climatic di Rampino (1987, notato sopra), il "divertimento" inizia quando l'asse di rotazione del Sole è sovrapposto all'asse di rivoluzione dei pianeti. Per dirla in altro modo, il baricentro (centro di massa) del Sole normalmente non corrisponde al baricentro del sistema solare totale. Il baricentro del Sistema Solare nel suo insieme varia, mentre il pianeta ruota e le loro masse si accumulano da un lato o dall'altro (Figura 1).

Figura 1

RAPPORTO TRA IL SOLE E IL BARICENTRO DEL SISTEMA SOLARE

La rivoluzione dei pianeti attorno al Sole può far sì che il centro di massa (baricentro) del Sistema Solare si sposti da una posizione all'interno del corpo del Sole ad un punto al di fuori di esso. Il movimento di Giove, il pianeta più pesante, provoca il maggiore spostamento. Nella cornice superiore, quando Giove e gli altri pianeti pesanti (Saturno, Urano e Nettuno) sono tutti su un lato del Sole, il baricentro (contrassegnato con B) si trova all'esterno. Nella cornice inferiore, quando Giove è dall'altra parte, il baricentro cadrà all'interno del Sole. Si ipotizza che i conseguenti cambiamenti nella velocità angolare orbitale del Sole provocheranno variazioni nella produzione solare, influenzando il clima sulla Terra.

Il baricentro dell'intero sistema può essere maggiore di un diametro solare al di fuori del Sole, o può trovarsi al centro del Sole. Uno ha due assi rilevanti da considerare: il baricentro, che è l'asse di rivoluzione del sistema planetario nel suo insieme, e l'asse di rotazione del Sole.

Giove e le macchie solari

Il fenomeno creato dal passaggio di un corpo celeste in movimento più veloce oltre uno più lento, è una nuova periodicità nota come frequenza di battimento (BF). Il suo valore può essere facilmente calcolato utilizzando una formula ideata alla fine del XIX secolo da un professore berlinese che studiava acustica, Hermann von Helmholz. Questa formula di Helmholz funziona così:

BF = (Po x Pi) / (Po Pi)

Dove Po è il periodo orbitale del corpo esterno (più lento), e Pi è quello del corpo interno (e più veloce). Come con qualsiasi forma d'onda, la lunghezza d'onda è l'inverso della frequenza.

Se prendiamo i periodi dei due pianeti più grandi, Giove e Saturno, la frequenza del battito = 19,8593 (+ 0,6) anni. Per Urano e Saturno è 45,392 (+ 0,4) anni. Per la Terra e Venere, sono solo 1,5987 anni. Ma questa è un'approssimazione, perché le orbite ellittiche di tutti i pianeti variano, sebbene entro limiti abbastanza prevedibili. Questi valori furono calcolati per la prima volta in dettaglio da un matematico francese, Pierre Simon Laplace (1749-1827), figlio di un piccolo agricoltore, e sopravvisse felicemente all'intrattenimento da capogiro della Rivoluzione. Più tardi fu onorato come un aristocratico, Le Marquis de Laplace, nel 1835, che ci fornì un'Exposition de Système de Monde, che alla fine apparve nel vol. 6 della sesta edizione della sua raccolta di opere, pubblicata a Parigi nel 1884. Fu in grado di dimostrare nientemeno che la stabilità ultima del sistema solare.

Una delle molte osservazioni utili di Laplace, dal nostro punto di vista, erano i semplici rapporti interi che esistono tra le varie periodicità orbitali, 2:3, 5:9 e così via. Questi rapporti si applicano non solo alle orbite, ma ai fenomeni che dipendono da esse. Quindi, il periodo di Giove (11,8626 anni) e quello del Ciclo medio delle macchie solari (11.1212 anni) è precisamente nel rapporto 15:16.

King-Hele e la progressione della simmetria orbitale

Questo saggio inizia con una menzione del lavoro di King-Hele. King-Hele è stato in grado di identificare un processo ciclico riferito agli allineamenti di ritorno di Giove, centro del Sole, e centro di gravità del Sistema Solare (il baricentro). Questo ciclo di King-Hele è di 177,9394 anni. Ora, troviamo che 1/15 di questo ciclo dà il periodo di Giove, e 1/16 dà il ciclo medio delle macchie solari.

Le macchie solari sono state osservate telescopicamente fin dai tempi di Galileo (1610). Mediante l'uso di proxy e prove documentali, un antiquario e maestro di scuola inglese, Derek Justin Schove, è stato in grado di risalire a più di 2.300 anni fa. Gli articoli raccolti da Schove furono pubblicati nel 1983 e nel 1961 fu uno degli invitati alla riunione dell'Accademia delle scienze di New York. Come accennato in precedenza, non tutti erano assolutamente favorevoli ai suoi risultati. Tuttavia, ora possono essere confrontati con le effemeridi dei Jet Propulsion Labs, e corrispondono.

Seguendo un suggerimento di chi scrive, un ingegnere svedese, Hans Jelbring ha effettuato un'analisi dello spettro di potenza dell'intero record di macchie solari (proxy) Schove, che è stato precisamente confermato e pubblicato nel mio volume per l'ottantesimo compleanno, edito da Charles Finkl ( Journal of Ricerca costiera, numero speciale, Vol. 17, 1995). Oltre alla periodicità media, Jelbring ha anche mostrato che c'erano cicli a lungo termine che si sovrapponevano.

In quel volume dell'80° compleanno (1995) era inclusa anche una grande sintesi preparata da altri due investigatori svedesi, Goran Windelius e Nils Carlborg (il primo, ahimè, deceduto il secondo all'Osservatorio di Stoccolma). La questione del momento angolare è stata esaminata da vicino e illustrata in affascinanti vignette di un artista inglese, Peter Tucker. Una caratteristica degli allineamenti Saturno-Giove (che chiamiamo "giri" come nel gergo delle corse, quindi SJL in breve) è il loro ritorno alla stessa posizione celeste, all'incirca ogni 178.7337 anni (9 x SJL). Corrisponde alla simmetria orbitale (Fairbridge e Sanders, 1987), quindi la chiamiamo OSP, o progressione della simmetria orbitale (vedi Figura 2).

figura 2
PROGRESSIONE DELLA SIMMETRIA ORBITALE
Negli anni '80, Fairbridge e Sanders hanno lavorato con un'effemeridi dell'orbita del Sole attorno al baricentro del sistema solare generate in laboratorio dalla NASA/Jet Propulsion. Hanno identificato otto schemi orbitali caratteristici per il Sole, principalmente determinati dalla posizione del pianeta più massiccio, Giove, rispetto al secondo pianeta più massiccio, Saturno, e modulati dalle posizioni relative degli altri pianeti. Il "giro" Saturno-Giove di circa 19,8 anni è quindi considerato il fattore chiave nei modelli climatici guidati dal sole.

Per comodità, tracciano una linea tangente all'orbita solare a forma di cuore e un asse di simmetria (AXSYM) perpendicolare su di essa. Le sottili linee tratteggiate sono tracciate attraverso le posizioni del Sole più vicine al baricentro (peribac). Gli otto schemi orbitali (A-H) sono caratterizzati dalla quantità di rotazione angolare dell'asse di simmetria rispetto alle posizioni peribacche. I modelli A-H qui mostrati, corrispondono agli anni (A.D.):

A = 1416-1533 B = 1733-1751 C = 1712-1733 D = 1573-1593
E = 1671-1694 F = 1929-1951 G = 1616-1632 H = 800-816

La progressione della simmetria orbitale e i valori del ciclo di King-Hele (178,7337 e 177,9394 anni) hanno un denominatore comune a 40.036 anni, quando il loro rapporto è 225,224. Un certo numero di altre periodicità planetarie si conformano a questo valore, come il Giro Giove-Venere a 1,5987 anni (x 1371). Per ottenere un allineamento planetario completo, bisogna andare a 1.101.000 anni (6160 x progressione di simmetria orbitale). Ciò che è piuttosto notevole di questo valore è che è un numero tondo preciso negli anni terrestri (anomalistici). Questo vale anche per i vari valori di frequenza del battito, quindi, i giri Saturno-Giove di 19.8593 anni sono esattamente 55.440.0 in 1.101 milioni di anni.

La sfida del secolo presente

Quando si tratta del clima della Terra, va riconosciuto che nel recente passato geologico sono state misurate fluttuazioni molto maggiori del "riscaldamento globale" attribuito all'attività umana. Le eruzioni vulcaniche, come quelle del 1883, 1815 e 535 d.C., o risalenti a molti millenni fa a Mazama (circa 8.000 anni fa), o Toba (74.000), crearono tutte episodi di raffreddamento. Tuttavia, se limitiamo la discussione solo ai cicli più caldi, troviamo che, in effetti, questi sono grandi quanto i cicli freddi, ma semplicemente in senso positivo. Sembra che debbano derivare da relazioni solari. Le emissioni del Sole sono decisamente fluttuanti. Negli ultimi 10.000 anni circa, ci vengono fornite diverse "serie temporali" che quantificano tali eventi, o intervalli (alcuni della durata di diversi secoli).

Le "serie temporali" climatiche che abbracciano più millenni sono poche, ma persuasive, perché la maggior parte delle "piccole oscillazioni" sembrano andare nella stessa direzione. Il criterio essenziale per una serie temporale è che venga stabilita una misura temporale corrispondente alle unità annuali, come negli anelli degli alberi, nelle carote di ghiaccio o negli strati di sedimenti varve (depositi geologici). Questi possono poi essere confrontati con moti e periodicità astronomicamente determinati tra i pianeti, che include anche la nostra Terra e la sua Luna. Successivamente, le serie temporali possono essere sottoposte a varie forme di analisi di Fourier per stabilire uno spettro di periodicità di potenza. Nell'ultimo decennio, questa procedura ha dato risultati lusinghieri. Ad esempio, un recente numero della rivista The Holocene (Vol. 12, pt. 6, 2002) conteneva numerosi esempi basati sugli anelli degli alberi.

L'ultima fonte del clima è, ovviamente, il sole. La fluttuazione climatica può essere derivata da (a) emissioni solari, cioè radiazioni in varie lunghezze d'onda elettromagnetiche. Trasmissione ultravioletta, ottica, infrarossa e di particelle, come nel vento solare. Da (b) fattori orbitali che influenzano la distanza della Terra dal Sole, che cambia costantemente con le fasi della Luna, così come le disposizioni geometriche dei pianeti. E infine, da (c) fattori terrestri, che includono latitudine, topografia, scambi aria-mare, correnti oceaniche, circolazione atmosferica e chimica. Le relazioni Sole-Terra sono a volte paragonate al gioco del baseball, hai il lanciatore (il Sole), il battitore (la Terra) e, non ultimo, la folla (tutti i fattori ambientali).

La bellezza della misurazione del tempo con materiale sostanziale, come ghiaccio, fango o legno, è che queste cose, oltre all'analisi matematica, possono anche essere sottoposte a varie forme di analisi geochimica. Gli isotopi dell'ossigeno forniscono misure di temperatura e la velocità di flusso del carbonio-14 (nel legno degli anelli degli alberi) fornisce un segnale inverso delle emissioni solari. Entrambi questi record risalgono a più di 10.000 anni e possono essere confrontati direttamente con l'astrocronologia. Questa è l'ultima svolta per il 21° secolo che fornisce il potenziale per prevedere non solo il comportamento delle macchie solari, ma anche l'aspettativa di El Niò e vari sistemi di tempesta.

Le tempeste sul pianeta Terra sono prevalentemente di due categorie: quelle originate vicino all'Equatore e quelle originate a latitudini subpolari. Il primo di questi introduce il ruolo della Luna, che ha un importante ciclo di declinazione (18,6134 anni). La declinazione durante l'emiciclo sposta la posizione zenitale della Luna di circa 1.200 km da nord a sud su ciascun emisfero, il che ha l'effetto di accelerare le correnti geostrofiche come la Corrente del Golfo e Kuo Shio. Una corrente del Golfo più forte riscalda la corrente di Murmansk a nord della Russia e respinge il ghiaccio marino polare creando una lunga stagione di acque aperte, che aumenta le nevicate sulla Siberia e sull'Asia centrale.

Le prove storiche (proxy) delle temperature artiche suggeriscono un ruolo approssimativamente uguale per il ciclo di declinazione della Luna e il ciclo delle macchie solari (11/12 anni), nel rapporto di 3:5. Ma ad alte latitudini, il doppio ciclo delle macchie solari o inversione magnetica solare (a 22,24 anni), è più importante, quindi il rapporto sarebbe 6:10, creando una ben nota periodicità di 111 anni. Un legame interessante con i cicli planetari esiste in una cifra di triplo rapporto: 317.749 anni (7 giri Urano-Saturno / 16 giri Saturno-Giove / 17 cicli di declinazione lunare). Un record di tempeste in forma geomorfica (cioè fisica) è conservato in una "scala" di 184 linee di spiaggia isostaticamente sollevate sulla Baia di Hudson (Fairbridge e Hillaire-Marcel 1977, Nature. Vol. 268), che risalgono a più di 8.000 anni. La loro straordinaria regolarità è duplicata in altre parti dell'Artico, il che nega qualsiasi teoria di casualità nei cicli di tempesta. La loro periodicità media è di circa 45 anni, ma la modulazione secondaria appare a 111 anni, 317 anni e intervalli più lunghi.

L'effetto di trascinamento delle maree a El Ni o

Nelle regioni tropicali, il sistema di tempeste più importante riguarda il monsone asiatico. Da più di un secolo è noto che le nevicate extra in Himalaya erano spesso precursori di siccità e carestie in India. Il ciclo lunare di 17,6 anni è stato a lungo riconosciuto, ma c'è un altro fattore che ora è legato al fenomeno di El Nino, che si sposta dal Pacifico occidentale all'Oceano Indiano.

Esiste un collegamento dinamico tra il Pacifico e l'Oceano Indiano attraverso l'azione delle maree. Mentre il globo ruota verso est, il rigonfiamento della marea si sposta verso ovest. Tuttavia, nella fascia tropicale questo innalzamento diurno del livello del mare è parzialmente bloccato da una serie di costrizioni fisiche, e da un abbassamento del fondo marino nelle due più grandi piattaforme continentali del mondo (Sunda e Sahul) che si trovano simmetricamente a nord e a sud dell'equatore. Dallo stretto della Sonda a ovest allo stretto di Torres a est, la corrente oceanica è quasi sempre verso l'Oceano Indiano, accelerata con l'aumento della marea e amplificata durante i cicli lunari.

L'acqua con ogni marea in aumento porta un impulso freddo nell'atmosfera inferiore, una sequenza di tale ingresso freddo corrispondente ai cicli di marea. Questi sono modulati su una varietà di intervalli temporali: quindicinali stagionalmente (con i monsoni) annuali con i periodi perigeo/sizigici (4 e 8 anni) e con la declinazione (18,6 anni). Una risonanza approssimativa di 16:15 si verifica tra il periodo lunare di 18,6 anni e il battito di Saturno-Giove. Inoltre, ci sono cicli lunari amplificati a 31, 62, 93, 111, 186 e 558 anni.

Con complessità crescente, questi periodi e le loro armoniche interagiscono con quelli delle emissioni solari. Gli effetti più importanti sono l'El Nino e il relativo ENSO (El Nino/Southern Oscillation), probabilmente forzato da feedback atmosferici dalla regione indonesiana/Nuova Guinea "choke". ENSO si verifica irregolarmente, a intervalli da 2 a 9 anni, e rivela forzanti potenziali sia lunari che solari. Le forzanti sono per lo più frazioni della serie in quadratura planetaria di 4.448 anni. Questi appaiono al 154° della quadratura, 69,50575 anni, e tre volte a 208,522 anni di forzanti che sono prominenti nel flusso di carbonio-14 degli anelli degli alberi.

Per concludere, vorrei sottolineare che l'intero campo della dinamica planetario-lunare-solare deve essere studiato in relazione ai climi terrestri. L'assunto fatto da alcuni scienziati che il campo del clima sia isolato in una nebbia, limitato solo da pochi secoli di dati è controproducente. Con migliaia di anni di materiale in attesa di essere analizzato, alcune meravigliose sfide richiamano l'attenzione del 21° secolo.


Prima osservazione che il Sole e Giove (e amici) si muovono attorno a un baricentro comune? - Astronomia

È qui che entrano in vigore alcune delle pesanti leggi della natura

Tanta matematica e fisica

Queste dovrebbero essere le due settimane più dure del corso

Sopravvivi a questo e probabilmente ce la farai!

In gran parte prima chiaramente definito da Sir Issac Newton (1642-1727)

"Principia" nel 1686

Lo raggiungeremo abbastanza presto

Ma prima un po' di background.

Materia: la materia della realtà

Massa: quanta roba c'è in un oggetto

Non cambia con un cambio di posizione

Volume: quanto spazio occupa una massa

DIGRESS TO: La natura ama le sfere

Densità: un concetto molto importante (quindi attenzione)

Secondo me: una delle forze trainanti fondamentali della natura

Definito come: Densità = massa / volume (unità: g/cm 3 )

ESEMPI: Vedi tabella 3:1 pag. 50

Panning per l'oro: oro in un deposito di placer

Olio, acqua, antigelo e mercurio

Aria calda contro aria fredda

Coda di cometa: 10 -16 g/cm 3

Stella di neutroni: 10 15 g/cm 3

Le differenze di densità sono responsabili della struttura interna della terra

Massa = Quanto

Volume = Quanto è grande

Densità = quanto strettamente imballato a livello atomico

Stella contro pianeta contro luna (torce elettriche contro specchi)

Fare clic qui per un riassunto di alcuni altri concetti di fisica e chimica

Primo pensiero astronomico

Gli Antichi - molto più avanzati dell'Europa prima del Rinascimento

I cinesi - per 5000 anni o più.

Europa - Stonehenge (pag. 12) in Inghilterra

Gli originali americani (Maya, Aztechi, Inca)

Queste culture comprendevano chiaramente parte della realtà dei moti celesti

Avevano grandi calendari

Polinesia ("Hawaii" di Michenor)

Cacciato per motivi religiosi

Naviga verso nord: la navigazione è sempre un problema

Polare (fig. 1.2, pag. 13)

I Greci (alias gli Ioni)

Cultura molto acuta

Primi "atomi" postulati

Radice per il termine "

Pitagora - usiamo ancora le formule che portano il suo nome

Terra e Luna entrambe le sfere

Orbite in cerchi perfetti e uniformi (fig. 1.13, pag. 22)

Necessari "epicicli" per spiegare sottili variazioni

Accreditato con il primo modello eliocentrico (sole al centro)

Ipparco (lavorò dal 160 al 127 a.C.)

Osservazioni eccellenti e sottili

Magnitudini stellari - usiamo ancora la sua scala originale

Identificata la precessione dell'asse terrestre (ciclo di circa 22.000 anni)

DEMO: giroscopio

Modello geocentrico supportato

Pubblicato "Almagest" - accettato in Europa da oltre 1000 anni

Iniziò anche lo studio formale dell'astrologia

Non è successo molto di più durante i secoli bui

Semmai, le culture europee si sono ritirate nell'ignoranza

Ma c'erano alcuni che tenevano un filo di conoscenza riguardo al cielo

La fede nell'astrologia è sopravvissuta definitivamente

Richiede una conoscenza rudimentale degli eventi celesti

Maghi ed eclissi ("Ascolta, re.")

Lo sviluppo dell'astronomia "moderna" (la versione europea)

Concordato con Aristotele - moto circolare uniforme (con epicicli)

Concordò anche con Aristarco e fece risorgere il modello eliocentrico

Ha detto che la terra (e gli altri pianeti) erano in orbita intorno al sole

Schema di base descritto del sistema solare (fig. 2.3, pag. 31)

Pianeta superiore contro pianeta inferiore

Opposizione vs congiunzione

quadratura

Allungamento

Distanze relative calcolate per i pianeti

Era straordinariamente accurato (tabella 2.1, pag. 32)

Redshift - Tour ("Sistema solare" 20/5)

Era il matematico di corte a Praga

"Arrogante e stravagante"

Non ha accettato il modello eliocentrico

Era, tuttavia, un eccellente osservatore e prendeva ottimi appunti

Prova del valore di prendere appunti: puoi essere un bozo e ottenere comunque un cratere sulla luna che porta il tuo nome se prendi buoni appunti

Il suo lavoro fu poi utilizzato come supporto del modello eliocentrico copernicano

Succeduto a Tycho come matematico di corte a Praga

Ha utilizzato le osservazioni di Tycho per elaborare le 3 "leggi" fondamentali del moto planetario che prendono il nome da lui

Pubblicò le prime due delle sue leggi nel 1609 e la terza legge quasi un decennio dopo, nel 1618.

Un pianeta descrive un'ellisse nella sua orbita attorno al Sole, con il Sole in un fuoco

Alcuni termini appropriati:

Ellisse: sostanzialmente un cerchio appiattito (fig. 2.9, pag. 35)

Asse maggiore - il diametro massimo dell'ellisse (attraverso i fuochi)

Semiasse maggiore -metà dell'asse maggiore

Comunemente usato come "distanza dal pianeta al sole"

Eccentricità - la forma dell'ellisse (fig. 2.10, pag. 36)

Un cerchio ha eccentricità zero (0)

Seconda legge di Keplero (legge delle aree uguali)

Un raggio diretto dal Sole a un pianeta spazza aree uguali in tempi uguali

Vedi fig. 2.11, pag. 36

Ciò significa che la velocità di un pianeta cambia mentre si muove intorno al sole

Più veloce quando si avvicina, più lento quando si allontana

Terza legge di Keplero (l'armonia dei mondi)

Keppler cercò di trovare un'armonia di fondo con la natura che potesse essere definita matematicamente

Ha pubblicato L'armonia dei mondi nel 1619

Il quadrato del periodo dell'orbita di un pianeta è proporzionale al cubo del suo semiasse maggiore (p 2 = a 3 )

Questa proporzionalità è la stessa per tutti i pianeti (tabella 2.2, pag. 37)

E i satelliti artificiali?

Fisica sperimentale e astronomia

Fisica

Inerzia

La proprietà della materia che resiste a qualsiasi cambiamento in movimento, sia in movimento che a riposo

La mancanza di movimento non è più naturale del movimento

Corpi di dimensioni diverse cadono alla stessa velocità (fig. 2.14, pag. 38)

Modello eliocentrico supportato

Gli è costato caro più tardi nella vita

Nel 1616 la chiesa affermò che il modello eliocentrico era "falso e assurdo"

Galileo fu costretto ad abiurare sotto pena di tortura e scomunica

Definita la Via Lattea

Scoperto tante altre novità

Quattro delle lune di Giove

Le fasi di Venere

I "mari" della luna

Macchie solari (e prove della rotazione del sole)

Newton e le leggi classiche del moto

Sir Isaac Newton (1642-1727)

La prima legge del moto di Newton: l'inerzia

"Un corpo continuerà in uno stato di quiete, o in moto uniforme in linea retta, a meno che non sia agito da una forza esterna netta"

Inerzia: una proprietà della materia che richiede una forza per causare l'accelerazione

NOTA: l'accelerazione è un vettore: sia modulo che direzione

Riesci a tenere in mano un'inerzia?

Momentum: una misura dell'inerzia o stato di moto di un corpo

Momento = massa X velocità

Esempi:

Cambiamento di massa: investita da una VW contro un dumper

Cambio di velocità: velocizza la VW

Entrambi insieme: proiettile contro palla medica

DIGRESS TO: un cecchino usa proiettili di piccolo calibro

Bassa massa e resistenza, ma velocità molto elevata

Seconda legge del moto di Newton: variazioni della quantità di moto

"Quando una forza sbilanciata agisce su un corpo, il corpo sarà accelerato nella direzione della forza maggiore"

ESEMPIO: Tiro alla fune (usa l'aggiunta di vettori)

Definisce la forza: Forza = massa X accelerazione

Fare riferimento al video clip

Terza legge del moto di Newton: legge di azione e reazione

"Ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria"

Una sola forza non può esistere o non ci sarebbe mai equilibrio

Ogni forza DEVE essere accompagnata da una forza uguale e contraria

Quando spingo sul muro, il muro deve essere spinto indietro

Rinculo di un fucile: la massa del tiratore è di gran lunga maggiore del proiettile

Rockets: funzionano meglio nel vuoto

Pertanto, è chiaro che non è necessario che la forza spinga contro qualcosa

Relatività e spazio-tempo

Le leggi classiche della fisica funzionano bene per la maggior parte di ciò con cui abbiamo a che fare

Inizia a crollare quando diventiamo troppo grandi o piccoli

Oppure superare l'inerzia e iniziare a muoversi velocemente

DIGRESSO A: Velocità relativistiche

Per quanto riguarda i professori Einstein e Hawking.

Non sono qualificato per discutere del loro lavoro, ma ci proverò

Albert Einstein: inizi del 1900 1900

Realtà spaziale e tempo - pensiamo di gestirli abbastanza bene

Definiamo la nostra realtà rispetto a ciò che ci circonda

Tutti i punti nello spazio definiti rispetto a un altro punto

ESPANDI A: Dov'è il punto di riferimento fisso?

I concetti di passato, presente e futuro sono tutti relativi

C'è un punto di riferimento fisso per il tempo?

Per la maggior parte di quello che facciamo, questo non ha importanza

Nella nostra vita quotidiana non notiamo nulla di strano

Ma ci sono alcune stranezze.

PER ESEMPIO: Come misuriamo velocità, distanza e tempo?

Tutti pensiamo che queste possano essere definite come quantità assolute e specifiche

Abbiamo anche delle formule (con segni di uguale) per metterli in relazione tra loro

Tasso = Distanza / Tempo (riorganizza e risolvi per ciascuno)

Sono tutti correlati e interdipendenti

Se uno di questi 3 non è assoluto, allora nessuno può essere assoluto

Partiamo dalla distanza e facciamo qualche tiro libero in palestra

(o giocare a palla, o calciare una porta di calcio, o lanciare un passaggio da touchdown, o lanciare un pompon in aria e prenderlo)

Conosciamo la distanza esatta dal canestro e se riusciamo a controllare la traiettoria della palla possiamo farcela tutto il giorno

Ma cosa succede se l'incubo di Shaq diventa realtà e l'NBA introduce il "cesto mobile" nel 2003?

Improvvisamente la nostra "distanza assoluta" è andata e abbiamo un problema

Che ne dici di una nave in mare?

Il canestro non è in movimento adesso?

Sì, ma lo siamo anche noi

Quindi, siamo immobili l'uno rispetto all'altro

E, grazie all'inerzia, può ancora fare il tiro

Ma il canestro in palestra è immobile?

La palestra è attaccata alla terra e la terra è in movimento

(FARE RIFERIMENTO A: "A che velocità ci stiamo muovendo" discussione)

Quindi, se la distanza viene misurata tra 2 punti, ed entrambi sono in movimento.

Come possiamo ottenere un valore assoluto per la distanza?

Non ci possono essere distanze assolute

L'importante è il moto relativo dei 2 punti

Possiamo solo definire le distanze relative tra due punti (che sono in movimento)

La distanza costante solo se sono in moto uniforme

Quindi immobili l'uno rispetto all'altro

VIDEO: scena "Ritorno al futuro" con 2 orologi sincronizzati

Lo hanno fatto con orologi precisi e aerei a reazione

Il tempo cambia man mano che acceleri! (ops)

Quindi, se la distanza e il tempo sono entrambi variabili, allora deve essere il tasso

Come possiamo tentare di definire la realtà spaziale assoluta?

Possiamo solo definire un senso relativo di posizione meccanica e movimento

E l'elettromagnetismo? La relatività vale anche qui?

Sia le radio che i computer funzionano a velocità elevate

Quindi il principio di relatività deve funzionare anche per le onde elettromagnetiche

Velocità della luce: ecco dove diventa davvero strano

Ci piace la velocità della luce

Basiamo un po 'di "verità" scientifica su quanto velocemente va

E che è un valore costante (assoluto) (2.998 X 10 8 metri al secondo)

Ma la relatività afferma che anch'essa deve dipendere dal moto dell'osservatore

Ma ecco che arriva la parte strana.

Esempio di velocità della luce/treno proiettile (DESCRIVERE)

Est-ovest attraverso il Kansas all'alba e al tramonto

Nessun cambiamento misurabile nella velocità della luce

Se la velocità della luce è un valore assoluto, come può esserlo?

Deve essere diverso per ogni osservatore

Oppure il treno cambia di lunghezza e scombina la nostra misurazione

Il tempo e la distanza sono entrambi relativi e cambiano man mano che acceleri! (ops) 2

Quindi, come possiamo definire con successo la nostra realtà?

Tutto ciò che vediamo è solo ciò che è relativo a tutto il resto

E se tutto ciò che vediamo è relativo a tutto ciò che vediamo, probabilmente anche noi siamo relativi

Mi viene il mal di testa (ma è solo relativo)

Chiaramente ci sono cose qui che ancora non comprendiamo appieno

Einstein disse anche che a velocità sufficiente materia ed energia sono intercambiabili (E = MC 2 )

Stephen Hawking: gravemente handicappato (fisicamente) ma ancora vivo e funzionante

Spera di unificare la meccanica classica, la relatività e la meccanica quantistica

Molto confuso per gli astrofisici moderni

Per non parlare di noi comuni mortali

Ricordi Keplero e L'armonia dei mondi?

Hawking è convinto che ci sia un GUT

Combina tutto in un'unica espressione matematica

Momento angolare e gravità

Una misura della quantità di moto di un corpo mentre ruota attorno a un punto fisso

Momento angolare = massa X velocità X raggio

Il momento angolare si conserva

ESEMPIO: un pattinatore su ghiaccio rotante

DIMOSTRAZIONE: sedia girevole, uno studente e 2 libri

Questo è un concetto importante a cui faremo riferimento in seguito

Ad esempio: formazione del sistema solare

Quando le nebulose si condensano, devono accelerare la loro rotazione per conservare il momento angolare

Li fa appiattire e gonfiare al centro

Porta alla formazione planetaria

Legge di gravitazione "universale" di Newton: G=M1M2/D 2

Ci deve essere qualcosa che attiri due corpi

Diverse osservazioni indicano questo

1) Le orbite dei pianeti:

La prima legge dice che andranno in linea retta a meno che non agiscano da una forza esterna netta

ESEMPIO: palla su una corda

Giralo intorno alla tua testa e lascia andare

Vola via in linea retta

Chiedi a Golia di questo!

Poiché i pianeti non orbitano in linea retta, deve esserci una forza esterna che li "attacchi" alla stella

2) Torna alla definizione di massa: non cambia con un cambio di posizione

Astronauti sulla luna: rimbalzati come Roger Rabbit

Perché: la massa è la stessa, cosa era diverso?

Peso: massa sotto l'influenza di una forza esterna (e invisibile)

Questo diventa ancora più strano

Astronauti nello spazio: senza peso

Sembra che un oggetto abbia "peso" solo se è associato a un secondo oggetto

Ora sappiamo che esiste una forza di attrazione reciproca tra tutti gli oggetti

Legge di gravitazione "universale" di Newton

Definito come: Fg = G X M1 X M2 / RE 2

Dove:

M1 = massa di un oggetto (in chilogrammi)

M2 = massa di un oggetto (in chilogrammi)

D = distanza tra gli oggetti (in metri)

G = costante gravitazionale (6,67 X 10 -11 N m 2 /kg 2 sulla terra)

Qualsiasi 2 persone sono vincolate da questa forza

Anche le persone che non ti piacciono!

Vicino alla terra, la sua massa maggiore produce una forza sufficiente per mascherare le altre forze di attrazione

Potenti implicazioni in questo

Tira fuori i pianeti dalla loro traiettoria in linea retta e li mette in orbita

Chiamata forza centripeta e risultati in accelerazione centripeta

La forza gravitazionale è proporzionale alla quantità di massa

Con una massa maggiore che esercita una forza gravitazionale maggiore

Pertanto, poiché la luna ha una massa inferiore alla terra, possiamo tutti giocare a Roger Rabbit lì

Inoltre, la dieta più veloce del mondo

La forza gravitazionale è inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra i corpi

Man mano che si allontanano, la forza diminuisce per il quadrato della distanza

DIGRESSO A: Qual è il risultato netto della costante gravitazionale

Questo rende la gravità una forza MOLTO debole

Anche il bambino più piccolo e debole può sconfiggere la gravità

Il problema è che la gravità non si ferma mai

Come applicarlo a un oggetto sferico (come il sole o un pianeta)

Matematica piuttosto complessa: Newton ha inventato il calcolo per risolverlo

Al di là dello scopo di questa classe (fortunatamente!)

Cosa trovò Newton (vedi fig. 3.6 pag. 52)

"Una massa sferica agisce gravitazionalmente come se tutta la sua massa fosse concentrata in un punto al suo centro"

Chiamato il "Centro di Massa"

Permette di considerare tutti i corpi celesti come "punti" rispetto alle loro forze gravitazionali

Pertanto, il peso di un oggetto è definito come la forza gravitazionale tra l'oggetto e la terra

Peso di un oggetto sulla terra = G X M1 X M2 / r 2 dove

r = raggio della terra in metri (6,4 X 10 6 metri)

M1 = massa della terra in chilogrammi (6 X 10 24 kg)

M2 = massa di qualsiasi oggetto (come una mela o me)

Proviamone uno: l'attrazione tra la terra e una pallina di marmellata di 65 kg

g = 6,67 X 10 -11 N m 2 /kg 2 X ((6 X 10 24 kg) X 65 kg) / (6,4 X 10 6 metri) 2

= 635 Newton

Da questo possiamo calcolare l'accelerazione gravitazionale

Sulla terra questo è 9,8 m/s 2

Un oggetto cadrà verso la terra a questa velocità

Sezione 3.2(d) pag. 52 dettagli la dimostrazione matematica di questo

Meccanica orbitale

Gli antichi pensavano che il percorso naturale di un oggetto fosse un cerchio perfetto

La prima legge di Newton dice che è una linea retta

Le leggi del moto ci permettono di prevedere i moti di 2 corpi sotto l'influenza della loro mutua attrazione gravitazionale

Rivedere il centro di massa

Newton dice "Una massa sferica agisce gravitazionalmente come se tutta la sua massa fosse concentrata in un punto al suo centro"

Che ne dici di 2 corpi sferici?

Hanno anche un centro di massa comune

Chiamato "baricentro" (il vero centro di massa in un sistema a due corpi)

Deve giacere sul piano tra i centri di massa dei 2 corpi

La distanza di ciascun corpo dal baricentro sarà inversamente proporzionale alla sua massa.

Significa che il baricentro sarà più vicino all'oggetto più massiccio

Come 2 bambini su un'altalena

In che modo questo influisce sulle orbite dei pianeti?

Entrambi gli oggetti si muovono attorno al baricentro

ESEMPIO: terra e luna

La luna orbita intorno alla terra?

Sì, ma il centro della terra non è il centro dell'orbita

Entrambi in realtà orbitano l'un l'altro attorno al baricentro

VIDEODISC: Sistema Terra-Luna (clip baricentro)

Mettendo insieme tutto questo, possiamo spiegare l'orbita della luna

Vedi 3.4 pag. 54 e figura 3.9 pag. 55

Un oggetto caduto a terra cadrà a 9,8 m/s 2

La velocità media durante il primo secondo è di 4,9 m/s, quindi scende così lontano

Che ne dici dell'orbita della luna?

In 1 secondo la luna percorre 1 km in orizzontale, e vuole proseguire in linea retta (Legge d'inerzia)

Che lo porterebbe nello spazio e lontano dalla terra

Tuttavia, la terra esercita un'attrazione gravitazionale sulla luna

Ma la luna è a 400.000 km dalla terra, quindi la forza è minore

L'attrazione della terra sulla luna è di 1/3600 così forte, quindi "cade" solo 1,4 mm nello stesso 1 secondo (non 4,9 metri)

Fortunatamente, a causa della curvatura della terra, il suolo si allontana dalla luna alla stessa velocità, quindi non si avvicina più

La luna in realtà "cade" intorno alla terra senza mai avvicinarsi

Le orbite dei pianeti intorno al sole possono essere spiegate allo stesso modo

Spiega anche qualsiasi satellite in orbita attorno a qualsiasi corpo spaziale