Semplice prova sperimentale che la Terra ruota attorno al Sole

Quali sono i più semplici esperimenti o calcoli che dimostrano che la terra gira intorno al sole? Puoi per favore spiegarli e fare riferimento alla storia? Molte semplici spiegazioni come questa citano osservazioni come quella relativa posizione di due stelle osservate dalla terra variano ogni notte - il che non sarebbe vero se le stelle orbitassero attorno alla terra. Ma l'osservazione non è coerente anche con un modello in cui le stelle orbitano attorno alla terra ma lo fanno a velocità diverse, mentre la terra orbita ancora attorno al sole? Spiegazioni semplici sarebbero utili.

La risposta è ironica: senza buoni strumenti, non ci sono prove . Le persone che pensavano che il Sole girasse attorno alla Terra erano perfettamente corrette per quanto riguarda le prove reali fino agli inizi del 1700 e alla metà del 1800 quando si aprirono due linee di prova che mostravano che la Terra si muoveva.

Aberrazione di Starlight

Wikipedia ha una spiegazione corretta ma troppo complicata . Il modo più semplice di pensarci è immaginarti a un segnale di stop in una macchina sotto la pioggia, e la pioggia sta cadendo dritta. Quando inizi a muoverti, la direzione apparente di caduta della pioggia cambia in modo che sembri cadere di fronte a te e inclinarsi verso di te. Questa è aberrazione.

All'inizio del 1700, si scoprì che le stelle stavano cambiando posizione e, nel 1727, James Bradley la identificò correttamente come abberazione della luce delle stelle a causa del movimento della Terra attorno al Sole. (Per ogni stella nell'eclittica, la Terra si sta muovendo verso di essa in qualche momento dell'anno e lontano da essa sei mesi dopo.)

Parallasse

L'articolo di Wikipedia sulla parallasse è migliore e vi rimando per i dettagli. Fondamentalmente, se tieni il dito davanti a te e lo guardi con l'occhio sinistro chiuso, e poi con l'occhio destro chiuso, sembra saltare rispetto allo sfondo: il muro oltre o gli alberi all'esterno o altro. Passa rapidamente avanti e indietro tra gli occhi per vederlo chiaramente.

Mentre la Terra gira intorno al Sole, anche le stelle vicine sembrano spostare la loro posizione rispetto alle stelle più distanti. Un punto chiave qui è che c'erano buone ragioni scientifiche per supporre che le stelle fossero molto più piccole del Sole. Viste attraverso un telescopio, le stelle mostravano i dischi e se fossero come il Sole, la loro distanza poteva essere dedotta da quei dischi. Ed erano abbastanza vicini che se la Terra avesse davvero aggirato il Sole, avrebbe dovuto essere osservata la parallasse. Ma non lo era e la mancanza di una notevole parallasse era una forte argomentazione empirica contro le teorie eliocentriche.

In realtà, naturalmente, esiste la parallasse, ma la parallasse di tutte le stelle è piccola, perché sono molto più lontane di quanto stimato dai loro dischi. (I dischi visibili erano in realtà dischi di diffrazione e non veri dischi - ma non fu fino a quasi un secolo dopo che la diffrazione cominciò a essere compresa.) Friedrich Bessel misurò per prima la vera parallasse di una stella nel 1838.

Non puoi provare che la Terra orbita attorno al Sole piuttosto che viceversa perché questo va molto contro la granulosità di tutti i quadri di riferimento essendo ugualmente validi (ma alcuni hanno molto più senso di altri). Ad esempio, ha molto più senso usare un punto di vista centrato sulla Terra e fisso sulla Terra piuttosto che un punto di vista geocentrico, eliocentrico, baricentrico o galattocentrico non rotante quando si modella il tempo o le maree. Si potrebbe, ad esempio, usare un punto di vista eliocentrico o addirittura galattocentrico per modellare il tempo terrestre, ma farlo sarebbe al di là dello stupido.

D'altro canto, quando si modella il comportamento del sistema solare, è molto più sensato utilizzare un punto di vista baricentrico eliocentrico o, meglio ancora, un sistema solare. Si potrebbe tuttavia usare un punto di vista centrato sulla Terra e fisso sulla Terra perché tutti i quadri di riferimento sono ugualmente validi (in teoria). In questo modo, ovviamente, le equazioni del moto sarebbero piuttosto brutte e più brutte nel cercare di rendere relativisticamente corrette quelle equazioni del moto. Tuttavia, un punto di vista geocentrico rimane teoricamente valido, anche per modellare il comportamento della Via Lattea.

Il problema con un punto di vista geocentrico non è che non è valido (cosa che non lo è). Il problema è che i sostenitori del geocentricismo hanno sostenuto (e purtroppo continuano a sostenere) che questo è l'unico e unico punto di vista valido. Questo argomento non è valido, perché ancora una volta tutti i frame di riferimento sono ugualmente validi.

Nota bene: solo perché i frame inerziali sono speciali in un certo senso non significa che i frame non inerziali non siano validi.

Se inizi con l'idea che i pianeti, il sole, la luna e la terra siano tutti corpi che si muovono nello spazio, escludi le stelle apparentemente fisse e poi vedi quali prove ci sono su come si muovono l'una rispetto all'altra, quindi in quel contesto ci sono alcune prove che si possono trovare nell'astronomia a occhio nudo aiutate da strumenti di navigazione disponibili anche per gli antichi.

I modelli di movimento osservato dei pianeti sono la prova dell'orbita eliocentrica. I pianeti visibili seguono determinati schemi. Primo, Mercurio e Venere:

• Sono sempre visti in prossimità del sole.
• Le separazioni angolari osservate sia di Mercurio che di Venere dal sole hanno uno schema regolare.
• Il mercurio ha una separazione massima molto più vicina di Venere, e la sua separazione angolare cambia a un ritmo molto più veloce.
• Entrambi i pianeti rimangono vicini all'eclittica e non oscillano mai normalmente.
• Le orbite di entrambi i pianeti intorno al sole possono essere documentate e previste con relativa facilità. Questo può essere fatto in modo impreciso anche senza un telescopio, sebbene sia molto più difficile per Mercurio, essendo così vicino al sole.

A partire dalla premessa di corpi che si muovono attraverso i cieli, credo che ci siano prove che Mercurio e Venere abbiano un'orbita eliocentrica. Keplero lo descrisse con precisione, ma gli antichi greci erano in grado di modellare molto bene il loro movimento senza telescopi nel meccanismo di Antikythera in termini geocentrici .

Se un antico astronomo greco avesse voluto modellare con precisione il moto dei pianeti interni in termini eliocentrici , avrebbe potuto. Il modo per farlo è quello di assumere che le stelle fisse siano rigidamente fissate, e misurare le distanze angolari tra loro tutti, e quindi tracciare i movimenti dei pianeti in movimento tra di loro. Sestanti e altri dispositivi furono usati da antichi marinai che erano altamente qualificati anche con quelli primitivi . Quindi questo avrebbe potuto essere fatto per realizzare il "semplice esperimento o calcolo" che stai chiedendo. Se sia mai stato fatto, con questa domanda in mente, è un problema un po 'diverso.

Ora per la terra stessa. Anche nel mondo antico il rapporto tra il giorno siderale e il giorno solare è stato ben compreso . La precessione del sole attorno al piano eclittico è la prova di un'orbita eliocentrica. Uno deve solo modellarlo per chiarire questo. Antichi calcoli relativi al tempo siderale e al ciclo metonico rivelano che il movimento eliocentrico della terra avrebbe potuto essere modellato matematicamente, se concepito e desiderato.

Per quanto riguarda i pianeti esterni, secondo me questo è il meno intuitivo, ma ci sono prove per un'orbita eliocentrica anche per loro, ma solo basandosi sull'idea che la terra e i pianeti interni orbitano attorno al sole. Questo deriva dall'osservare il loro moto retrogrado . Questi pianeti si sposteranno retrogradi contro le "stelle di sfondo fisse" in determinati momenti, e quei tempi possono essere correlati alla loro separazione angolare dal sole. Anche i diversi pianeti si muovono attraverso lo zodiaco a velocità diverse, che sono anche correlate all'ampiezza del movimento retrogrado.

Se simuli tutto questo con un orrery eliocentrico, è chiaramente evidente che su un pianeta interno, più veloce, osserviamo un pianeta esterno, più lento nella sua orbita. Gli antichi greci avevano abbastanza abilità per modellare i movimenti di Marte, Giove e Saturno nel loro meccanismo di Antikythera in termini geocentrici . Quindi ne consegue che un preciso modello matematico di moto eliocentrico per i pianeti esterni era alla loro portata, se mai lo avessero raggiunto.

Vi sono anche alcune prove che almeno alcuni antichi pensatori furono in grado di decodificare tutto questo in un modello eliocentrico. L'antico Aristarco greco di Samo aveva un modello eliocentrico. Tuttavia, Platone e altri sembravano sfuggire a questo, e questa ricostruzione del meccanismo di Antikythera che si ritiene arrivi bene dopo il giorno di Aristarco presenta un orrery geocentrico che modella il moto planetario retrogrado. E il pensiero eliocentrico rimase all'interno della minoranzanell'ovest fino all'età moderna. Forse l'ovvia orbita geocentrica della luna, o la questione delle stelle (se dovrebbero essere incluse in qualsiasi modello corretto o meno), o la mancanza di una teoria universale della gravità, oscurò sufficientemente per loro che cosa per noi è chiaro.

La migliore prova sperimentale è probabilmente il movimento retrogrado . I dati non sono facilmente acquisibili: ci vuole molto tempo per raccoglierlo, per non parlare di un astronomo che dovrebbe stare sveglio ogni notte mantenendo meticolose misurazioni delle posizioni di ciascun oggetto. Ma può essere fatto (gli antichi greci ne erano a conoscenza) e nel mondo moderno puoi semplicemente usare un simulatore come Stellarium .

Scarica Stellarium, avvialo e naviga verso la tua posizione locale. Quindi impostare la simulazione in esecuzione e accelerarla più volte. Dovresti vedere il sole e le stelle ruotare intorno a te. Quindi spegni il terreno (in modo da poter vedere attraverso la Terra), disattiva l'atmosfera (in modo da poter vedere le stelle durante il giorno), passa alla montatura equatoriale (Ctrl + M; questa è la montatura dove si trova la maggior parte del cielo stazionario) e rimpicciolisci fino a quando il Sole, la Luna e tutti i pianeti sembrano muoversi in un cerchio.

Ora guarda attentamente i movimenti di tutti i pianeti. Dovresti vedere che la Luna (e il Sole) va in cerchio senza mai rallentare. Questo è quello che ti aspetteresti se andassero in giro per la Terra. Tuttavia Mercurio non segue questo movimento - scompare visibilmente attorno al Sole. Anche Marte si comporta diversamente: gira e rigira, quindi si ferma, va indietro e poi gira e rigira di nuovo. Quest'ultimo comportamento si chiama moto retrogrado e la sua spiegazione occupava molta antica astronomia. Gli antichi Greci inventarono una complicata teoria degli epicicli per spiegarlo, dato che i pianeti orbitavano attorno alla Terra e si muovevano in cerchi perfetti (nessuno di questi è vero nella conoscenza moderna).

Tuttavia, il movimento retrogrado può essere facilmente spiegato se Marte non ha fatto il giro della Terra, ma ha fatto il giro del Sole. Ciò significherebbe semplicemente che Marte diventa retrogrado quando lo superiamo sulla sua orbita. Inoltre, questo spiega anche come ogni volta che Marte diventa retrogrado, sia al suo massimo splendore, inoltre si trova sul lato opposto del cielo rispetto al Sole. Spiega anche perché Mercurio fa i suoi anelli attorno al Sole.

Ciò non significa che il modello geocentrico non sia in grado di rendere conto delle stesse osservazioni, ma è drasticamente più semplice. Nel modello eliocentrico, ogni pianeta gira intorno al Sole su un semplice percorso, un'ellisse. Nel modello geocentrico, ogni pianeta gira intorno alla Terra, ma su epiciclo dopo epiciclo. Questo è quando applichiamo Occam's Razor e concludiamo che la spiegazione più semplice è corretta.

Bene ... il ciclo stagionale è una prova sufficiente che la Terra e il Sole si stanno orbitando a vicenda. Se A orbita B o B orbita A è un argomento sulla massa relativa. Se scopri che il movimento di tutti gli altri pianeti è coerente con loro in orbita attorno al Sole ma non alla Terra, puoi concludere che la massa del Sole è enorme e quindi a malapena influenzata dall'attrazione della Terra.

Osservazioni dettagliate di qualsiasi stella nel cielo rivelano che la Terra si muove in un'orbita ellittica con una velocità di circa 30 km / s.

Quando le velocità della linea di vista delle stelle vengono misurate usando l'effetto Doppler, devono essere corrette per il movimento della Terra. Se non lo sono, allora si vedrebbe una modulazione inspiegabile delle velocità, con un periodo di 1 anno e un'ampiezza fino a 30 km / s che differirebbero a seconda della direzione della stella rispetto all'orbita Terra-Sole aereo.

Allo stesso modo, un modello geocentrico non riesce a spiegare perché un osservatore sulla Terra vede le posizioni delle stelle sul cielo eseguire periodiche ellissi sul cielo con ampiezze (aka la parallasse trigonometrica) che sembrano essere inversamente correlate a quanto sono lontane, ma tutti con un periodo di un anno.

Forse questi non sono i "semplici" esperimenti a cui stavi pensando, ma l'universo non può sempre essere compreso con ciò che è visibile ad occhio nudo e buon senso.

Questo potrebbe semplificare troppo le cose, ma ecco il mio go:

• Crea una superficie piana (maggiore è la migliore finché rimane piana), ad esempio posizionando una tavola su una superficie liscia di acqua.
• Metti un palo lungo (il più lungo è meglio) in verticale su quella superficie a mezzogiorno.
• Misura la sua ombra (direzione e lunghezza), che deve essere completamente sulla superficie piana.
• Chiedi a qualcuno di fare lo stesso (specialmente la stessa lunghezza del palo) allo stesso tempo lontano a nord di te (più lontano è meglio).
• Prendi un terzo delle stesse identiche misurazioni lontano a sud di te.

La valutazione delle misurazioni dovrebbe stabilire:

• La superficie terrestre è approssimativamente sferica (in realtà la terra è un ellissoide oblato ma sono necessarie più di 3 misurazioni per confermarlo)
• Il diametro della Terra rientra nei valori riportati (+/- scostamento previsto per l'errore di misurazione e il fatto che hai misurato solo una stima molto approssimativa)
• Stima approssimativa della distanza terra-sole mediante triangolazione

Utilizzando una fotocamera a foro stenopeico è ora possibile ottenere una stima approssimativa del diametro effettivo del sole in base al diametro apparente e alla stima della distanza dall'alto. Anche accumulando tutti gli errori di misurazione, la differenza di dimensioni tra sole e terra dovrebbe essere di alcuni ordini di grandezza.

Attacca due sfere alle estremità opposte di un'asta (più leggera è l'asta rispetto alle sfere, meglio è). Le palline devono essere approssimazioni approssimative delle misurazioni sopra stabilite (ad es. Si potrebbe supporre che il sole sia idrogeno puro e la terra sia ferro puro per ottenere una stima della massa). Attaccare una corda all'asta e trovare il punto di equilibrio. Molto probabilmente sarà la via per la palla che rappresenta il sole (è necessario adattarsi al peso dell'asta).

Ora puoi fare in modo che le due sfere si cerchino mentre sono appese alla corda.

Quale ruota intorno all'altro?

Con apparecchiature relativamente semplici è possibile osservare il comportamento dei satelliti di Giove. Supponendo che l'ipotesi che Giove e tutti i pianeti ruotino intorno alla Terra, ci si dovrebbe aspettare che l'occlusione dei satelliti da parte di Giove avvenga su base altamente regolare. Ma quello che vediamo è l'evento che accade in tempi diversi rispetto agli orologi terrestri, anche se non molto precisi, il che dimostra che l'orbita di Giove non è un semplice epiciclo attorno alla Terra. Anche l'osservazione di qualsiasi satellite che non orbita direttamente sulla Terra mette in dubbio la visione incentrata sulla Terra.

Molto semplicemente: a causa del moto relativo, non esistono prove. Ogni situazione che ti viene in mente può essere spiegata da un modulo geocentrico ottimizzato. Albert Einstein giunse alla stessa conclusione quando disse "Sono arrivato a credere che il movimento della Terra non possa essere rilevato da nessun esperimento ottico". e "... alla domanda se il movimento della Terra nello spazio possa essere reso percettibile negli esperimenti terrestri. Abbiamo già osservato ... che tutti i tentativi di questa natura hanno portato a un risultato negativo. Prima della teoria della relatività è stato avanzato, è stato difficile riconciliarsi con questo risultato negativo ".