Земля, Марс и Солнце
Проверка расстояния от Земли до Солнца, также от орбиты Земли до орбиты Марса и извлечение данных о скорости света на основании данных о динамике движения спутников Юпитера методами современной астрономии
1. История появления сугубо спортивного интереса к этому вопросу
2. Обзор становления представлений о расстоянии от Земли до Солнца и о скорости света на необходимом уровне подробности
2.1. Обзор становления представлений о расстоянии от Земли до Солнца
2.2. Обзор становления представлений о скорости света
3. Суть предлагаемого проекта
1. История появления сугубо спортивного интереса к этому вопросу
В настоящий момент имеет место организационное оформление российской школы исследования общественных процессов методами естественных наук. За этой школой есть ряд достижений: логистическая история цивилизаций, логический формализм реконструкции истории человечества, разгадка общей схемы становления хронологии древности и средневековья и ряда ее тайн. Разгадка этих тайн была не под силу традиционной российской школе гуманитарных наук. Да и мировой тоже.
По некому стечению обстоятельств, по ходу исследовательского процесса, приведшего к вышеперечисленным результатам, по итогам рассмотрения отдельных закономерностей развития науки пролился некий свет на отдельные вопросы общей физики, связанные с астрономией.
Самым интересным из них оказался вопрос скорости света в вакууме. Этот вопрос вызывал как минимум спортивный интерес со следующих точек зрения:
; по вычислениям Рёмера, проведенных им на основании наблюдений спутников Юпитера и преданных гласности в 1676 году, скорость света оказалась равна 220 000 км/с, что на 26 % ниже современного значения (300 000 км/с) [1]… Это обстоятельство пробуждает как минимум спортивный интерес провести эксперименты по установлению скорости света на основании той же методики, что применил Рёмер, а именно, на основании наблюдений спутников Юпитера, пересмотрев по ходу дела весь ход становления представлений о скорости света. Более подробно об этом чуть ниже
; одной из точек опоры для рассуждений Рёмера служило расстояние от Земли до Солнца. Первую более или менее приемлемую оценку расстояния от Земли до Солнца способом параллакса получили Джованни Доменико Кассини и Жан Рише. В 1672 году, когда Марс находился в великом противостоянии с Землёй, они измерили положение Марса одновременно в Париже и в Кайенне — административном центре Французской Гвианы. Наблюдавшийся параллакс составил 24; [2]. По результатам этих наблюдений было найдено расстояние от Земли до Марса, в момент великого противостояния с Землёй, а заодно и от орбиты Земли до орбиты Марса, которое затем на основании третьего закона Кеплера было пересчитано в расстояние от Земли до Солнца — 140 млн км. Разумеется, о неравномерностях направления вектора g речи не шло, а более подробно об этом ниже
; сама величина скорости света в вакууме 3*108 м/с наличием одной-единственной значащей цифры (в данном случае цифры «3») сама по себе навевала вполне определенные подозрения о следах подгона
; известный факт: когда Рёмер по итогам своей работы в 1676 году предал гласности возможность измерения скорости света на основании наблюдения отдельных небесных тел, то его методика была оспорена со стороны его коллег по работе в обсерватории королевской академии наук в Париже Ж.-Ф. Маральди и Д.Кассини, т.е. тем самым Доменико Кассини, который принял участие в измерении параллакса Марса, на основании опытов 1672 года.
Из приведенных рассуждений ясно видно, что вопрос скорости света тесно связан с вопросом измерения расстояния от Земли до Солнца. А теперь от изложения истории появления сугубо спортивного интереса этому вопросу перейдем к изложению более подробного научного обоснования.
2. Обзор становления представлений о скорости света и расстоянии от Земли до Солнца на необходимом уровне подробности
Идеальный вариант при рассмотрении данного вопроса – дать материал из германоязычной статьи в Википедии. Итак, статья Ole Roemer [1], раздел Lichgeschwindigkeit («Скорость света»).
«Ein Wert f;r die Lichtgeschwindigkeit wurde erstmals 1678 von Christiaan Huygens mit etwa 212.000 km/s in heutigen Einheiten berechnet. Er benutzte die Laufzeitangabe von 22 Minuten (= 1320 s) von R;mer. F;r den halben Erdbahndurchmesser (Astronomische Einheit) setzte er 11.000 Erddurchmesser ein, also f;r den ganzen Erdbahndurchmesser etwa 280 Millionen km in heutigen Einheiten. Damit st;tzte er sich auf eine Angabe der Sonnenparallaxe von 9,5 Bogensekunden, die Cassini 1673 aus einer Marsbeobachtung erhalten hatte (aus C. Huygens Abhandlung vom Licht, erschienen erst 1690). R;mer hat zu diesem Zahlenmaterial sicherlich Zugang gehabt, es aber nicht genutzt».
«Значение скорости света впервые было рассчитано 1678 году Христианом Гюйгенсом, по его версии около 212.000 км/с в современных единицах. Он использовал данные Рёмера о задержке спутников Юпитера в 22 минуты (= 1320 s). В качестве радиуса (в оригинале буквально: половины диаметра) Орбиты земли (астрономической единицы*) от принял 11.000 диаметров Земли*, так что для всего диаметра Орбиты около 280 млн км. в современных единицах. При этом он опирался на значение параллакса Солнца 9,5 в угловых секунд, полученных Кассини в 1673 г. на основании наблюдения Марса (согласно работе Гюйгенса «Трактат о свете», («Abhandlung vom Licht») появившейся в 1690 году). Рёмер, несомненно, имел к цифровой части этого материала доступ, но не использовал ее».
* ; несколько нестандартная трактовка понятия астрономической единицы. Как правило, это не диаметр земной орбиты, а ее радиус
** ; на каком основании? пока не очень понятно
Итак, зафиксируем совокупность начальных данных:
; расстояние от Земли до Солнца согласно Гюйгенсу – 140 000 000 км
; скорость света в вакууме ; 212.000 км/с
Взглянем на дальнейшее развитие представлений об этих параметрах.
2.1. Обзор становления представлений о расстоянии от Земли до Солнца
Дальнейшие представления о расстоянии от Земли до Солнца развивались на основании данных о параллаксе Венеры. Рассказ – согласно статье англоязычной Википедии «Астрономическая единица» (Astronomical unit, [2]).
«A better method for observing Venus transits was devised by James Gregory and published in his Optica Promata (1663). It was strongly advocated by Edmond Halley[44] and was applied to the transits of Venus observed in 1761 and 1769, and then again in 1874 and 1882. Transits of Venus occur in pairs, but less than one pair every century, and observing the transits in 1761 and 1769 was an unprecedented international scientific operation. Despite the Seven Years’ War, dozens of astronomers were dispatched to observing points around the world at great expense and personal danger: several of them died in the endeavour.[45] The various results were collated by J;r;me Lalande to give a figure for the solar parallax of 8.6;.
Date Method A/Gm Uncertainty
1895 aberration 149.25 0.12
1941 parallax 149.674 0.016
1964 radar 149.5981 0.001
1976 telemetry 149.597;870 0.000;001
2009 telemetry 149.597;870;700 0.000;000;003
Another method involved determining the constant of aberration. Simon Newcomb gave great weight to this method when deriving his widely accepted value of 8.80; for the solar parallax (close to the modern value of 8.794143;), although Newcomb also used data from the transits of Venus. Newcomb also collaborated with A. A. Michelson to measure the speed of light with Earth-based equipment; combined with the constant of aberration (which is related to the light time per unit distance), this gave the first direct measurement of the Earth–Sun distance in kilometres. Newcomb’s value for the solar parallax (and for the constant of aberration and the Gaussian gravitational constant) were incorporated into the first international system of astronomical constants in 1896,[46] which remained in place for the calculation of ephemerides until 1964.[47] The name «astronomical unit» appears first to have been used in 1903».
Итак, данные параллаксов Марса и Венеры дают разные данные об астрономической единице. Кроме того, приведенная таблица содержит абсолютно неясные строки «1941» и «1964», что за ними стоит – непонятно.
2.2. Обзор становления представлений о скорости света
На первом этапе мы его можем ограничить воспоминаниями об опытах Бредли 1721 года, основанных на абберации света. Этот метод давал неплохую привязку скорости света к скорости движении Земли по орбите, давая в первую очередь отношение v/c.
3. Суть предлагаемого проекта
Суть предлагаемого проекта ясно следует из вышеизложенного. Наблюдаемое расхождение между расстоянием от Земли до Солнца, измеренном на основании параллакса Меркурия (150 000 000 км), и этим же параметром, измеренном на основании параллакса Марса (140 000 000 км), не совпадают. Чем это объяснить? Может быть, достаточно большим эксцентриситетом орбиты Марса?
Эксцентриситет орбиты Марса равен 0,093 , Меркурия – 0, 206 … Идут освоения солнечной системы, и человечество отнюдь не застраховано от сенсаций. Может быть, часть из них удастся решить путем провозглашения столь нестандартного научного проекта? В любом случае, им должны заниматься не только специалисты по механике небесных тел…
Можно также уделить достойное внимание движению спутников Юпитера и выяснить вопрос о скорости света, измеренной в лоб по методике Ремера.
Можно ли поставить вопрос о проверке основных планетарных характеристик таких планет солнечной системы, как Меркурий, Марс, Земля? Можно ли сказать, что генеральный спонсор этого проекта мог бы претендовать на звание Короля Солнца и Марса, подобно тому, как Людовик XIV благодаря неравнодушию к проектам по измерению расстояния от Земли до Солнца вполне заслуженно заслужил негласный титул Короля Солнце.
Источник
Сколько свет летит до Марса от Земли и Солнца
Сведения о нашем ближайшем космическом окружении становятся общедоступны: рядовые пользователи могут, не выходя из дома, подсчитать расстояния до соседних планет и время пути к ним. Интересуясь вопросом об удалённости Марса от Солнца, стоит ознакомиться с основами измерения космических дистанций.
В чем измеряют расстояние до звезд и что такое световой год
Единицы расстояний в космосе особые, выведенные из международной системы измерения в отдельную графу.
А.е. – это мера расстояния в астрономии, показывающая дальность среднего расположения третьей планеты – Земли – от Солнца.
А.е.– единица измерения расстояний в астрономии, равная 149 597 870 км
Также можно назвать эту единицу радиусом орбиты нашей планеты.
АЕ — это расстояние между центрами, Земли и ее орбиты
В астрономических единицах можно измерять дистанции между объектами внутри одной звёздной системы, подобной Солнечной. Для масштабов Вселенной а.е. – очень малая единица. Поэтому между звёздами и галактиками расстояние выражается в световых годах.
В физике свет долгое время был эталоном самого быстрого явления в мире, но в космических, не объемлемых масштабах даже свет не перемещается мгновенно. По пути из одного уголка Вселенной к другому свет замедляется, рассеивается, меняет свой спектр, встречает материальные препятствия.
Световой год – это звёздное расстояние, которое успевает за один земной год преодолеть свет 9 460 730 472 580 800 м
Дистанция одного светового года равняется произведению скорости света на один земной год. Юлианский год нужно перед умножением перевести в секунды, так как скорость света тоже выражается в секундах.
Юлианский год (a) — единица измерения времени в астрономии равная 365,25 юлианским дням
Опираясь на астрономические единицы можно выполнят более сложные расчеты .
Световая скорость
То, что подразумевается под лучами видимого света, представляет собой поток не атомных частиц фотонов, название которых происходит от греческого термина «фотос» – «свет».
Для землянина один световой год – непреодолимо большое расстояние. Среднестатистический человек своими силами в условиях гравитации Земли может развивать скорость порядка 20 км/ч. Фотоны перемещаются в 60 миллионов раз быстрее и пролетают 300 тысяч километров каждую секунду. Это максимальная скорость, достигаемая видимым светом в вакууме.
Скорость света в вакууме равна 299 792 458 м/с
В сопротивлении воздушной или водной среды, например, в атмосфере или океанах Земли соответственно, свет теряет в скорости не более 25% и преодолевает 225 тыс. км в секунду.
Из этих данных следуют и все прочие расчёты, позволяющие оценить возможность перелётов по Солнечной системе и между звёздами. За одну минуту свет преодолевает 18 миллионов километров космического пространства.
Чем больше человек приблизится к техническому прогрессу, достигающему световую скорость, тем меньшее время нужно будет затрачивать на космические путешествия.
Сколько световых лет до Марса
Как преодолеть огромное расстояние и сколько лететь к Марсу нам давно известно на практических примерах.
Сколько лететь на красную планету астронавтам-землянам – это уравнение с переменным значением, потому что наша планета и Марс постоянно находятся в движении. Каждая планета устремлена по своей орбите вокруг Солнца. Планеты могут приближаться друг к другу или находиться по разные стороны звезды на предельном удалении.
Разумеется, наиболее экономичным для землян решением будет предпринять полёт к Марсу, когда планеты находятся на минимальной дистанции.
Расстояние, которое свет проходит за один год равно 9460,73 миллиардов километров. Минимальное возможное расстояние между Землей и Марсом равно 54,55 млн. км.
0.0000057 световых лет от Земли до Марса
Имея такие данных можно заключить, что минимальное расстояние между двумя планетами – равняется 181 световым секундам, или 3-м световым минутам. Иными словами, между Марсом и Землёй 0.00000570776255707763 световых лет.
Сколько свет летит до Марса
Несмотря на физическую недосягаемость, возможен точный расчёт того, сколько в среднем времени идет от Солнца до Марса звёздный свет.
Полёт до Марса от центральной звезды Солнечной системы может быть совершён фотоном – световой частицей – без учёта препятствий и помех за 12,01 минут. Расчёты получаются из постоянной скорости света в вакууме – 300 тыс. километров в секунду – и средней дистанцией красной планеты от звезды, равной 228 млн. км.
228 000 тыс. км / 300 тыс. км/с = 760 с = 12 минут 1 секунда – время, нужное на перелёт с Солнца на Марс или обратно со скоростью света. Дистанцию когда Марс находится в афелии свет пройдет за 13,01 минут, в перигелии за 11 минуты.
Сколько лететь по времени до Марса со скоростью света
Время гипотетического полёта до Марса просто вычислить на основе вышеизложенных знаний. Имеется точно подсчитанная траектория полёта, возможности и минимальное расстояние от Земли до Марса. Оно составляет свыше 54 млн. км, это 3 минуты для светового потока. Только если перемещаться со скоростью света, лететь до Марса придётся не сколько-то несчётных месяцев, а почти мгновения. Три минуты между Марсом и Землей со световой скоростью трудно сравнить с любым земным транспортом.
Красная планета будет в досягаемости, если человечество достигнет прогресса, позволяющего летать на световой скорости. С текущими темпами развития науки открытие новых футуристических видов транспорта – лишь вопрос времени.
Источник