Astronomie

Erste Beobachtung, dass sich Sonne und Jupiter (und Freunde) um einen gemeinsamen Schwerpunkt bewegen?

Erste Beobachtung, dass sich Sonne und Jupiter (und Freunde) um einen gemeinsamen Schwerpunkt bewegen?

Antworten auf die Frage Wie hat Kepler die Umlaufzeit des Mars bestimmt? Die Beschreibung sorgfältiger Beobachtungen vor Jahrhunderten hat mich zum Nachdenken gebracht.

Was war die erste Analyse von Beobachtungen, die direkt zeigte, dass sich die Sonne und die äußeren Riesenplaneten um einen gemeinsamen Schwerpunkt bewegten und nicht alle Planeten um eine feste Sonne rotierten?

Ich bin mir nicht sicher, ob die erste Beobachtung, dass die Bewegung eines Planeten oder Asteroiden in seiner Umlaufbahn von einem anderen Planeten beeinflusst wurde? ist eine ganz andere Frage, oder ob diese Bestätigung auf einmal passiert ist, aber ich habe sie derzeit separat gestellt.


Diese Idee wäre eine direkte Reduktion von Newtons Bewegungsgesetzen. In seinen Principia schreibt er: "Daher ist der gemeinsame Schwerpunkt der Erde, der Sonne und aller Planeten als Mittelpunkt der Welt zu betrachten". Das wäre also der erste Beweis dafür, dass sich die Sonne außerhalb eines geozentrischen Universums bewegt. Natürlich hätte er damals nichts von Uranus und Neptun gewusst.


Astronomie in einem einfachen Sonnensystem

Ja. Da die Erde in ihrer Umlaufbahn ein kleines Stück vorrückt, steht die Sonne heute nicht mehr an derselben Stelle am Himmel wie gestern zur gleichen Zeit. Google "siderial day".

Es hilft Ihnen jedoch nicht, da dasselbe passieren würde, wenn die Sonne die Erde umrundet.

Der Punkt bei den Phasen der inneren Planeten ist, dass sie die Sonne umkreisen und manchmal die "dunkle Seite" zu uns und manchmal die "helle Seite" zu uns sind. Aber die äußeren Planeten sind uns immer die Lichtseite zugewandt, weil sie nie zwischen uns und der Sonne stehen.

Erklärt sich das nicht durch dieses Modell?

Sie müssen sich nicht auf Fixsterne berufen - der offensichtliche Rahmen ist der, in dem der Massenschwerpunkt des Sonnensystems ruht. Das ist baryzentrisch (vorausgesetzt, wir können barycenter verwenden, um auf das gemeinsame Orbitalzentrum von mehr als zwei Körpern zu verweisen - ich könnte die Sprache missbrauchen). Sie haben Recht, dass wir einen erdzentrierten Rahmen wählen können, aber aus der Mathematik entstehen sogenannte fiktive Kräfte, die Ihr Leben zu einem Elend machen, wenn Sie dies tun. Nicht alle Frames sind gleich! Aber Sie haben Recht, dass wir, um pedantisch zu sein, sagen sollten, dass ein Trägheitsbezugssystem besagt, dass die Erde die Sonne umkreist.

Es ist jedoch wichtig, eine besondere Wahl des Rahmens zu unterscheiden, um ein heliozentrisches Modell von einem geozentrischen Modell zu beschreiben. Die Planeten umkreisen die Erde in Ihrem Rahmen nicht - sie folgen der Sonne, wenn auch in einer seltsamen Zykloidenbahn. In einem echten geozentrischen Modell dreht sich alles um die Erde.

Ein Effekt der Sonne (und des Mondes), den wir auf der Erde sehen, sind die Gezeiten.

Gibt es einen messbaren Unterschied in den Gezeiten zwischen dem heliozentrischen und dem geozentrischen Modell?

Sie müssen sich nicht auf Fixsterne berufen - der offensichtliche Rahmen ist der, in dem der Massenschwerpunkt des Sonnensystems ruht. Das ist baryzentrisch (vorausgesetzt, wir können barycenter verwenden, um auf das gemeinsame Orbitalzentrum von mehr als zwei Körpern zu verweisen - ich könnte die Sprache missbrauchen). Sie haben Recht, dass wir einen erdzentrierten Rahmen wählen können, aber aus der Mathematik entstehen sogenannte fiktive Kräfte, die Ihr Leben zu einem Elend machen, wenn Sie dies tun. Nicht alle Frames sind gleich! Aber Sie haben Recht, dass wir, um pedantisch zu sein, sagen sollten, dass ein Trägheitsbezugssystem besagt, dass die Erde die Sonne umkreist.

Es ist jedoch wichtig, eine besondere Wahl des Rahmens zu unterscheiden, um ein heliozentrisches Modell von einem geozentrischen Modell zu beschreiben. Die Planeten umkreisen die Erde in Ihrem Rahmen nicht - sie folgen der Sonne, wenn auch in einer seltsamen Zykloidenbahn. In einem echten geozentrischen Modell dreht sich alles um die Erde.

Ja, ich stimme zu und verstehe das alles, und es ist die "offensichtliche Wahl", aber das ist immer noch ein Beispiel für eine bestimmte Wahl, die durch die Einfachheit der Bewegungsgleichungen motiviert ist, d. Die Theorie führt dazu, dass es die "offensichtliche Wahl" ist und nicht die rohe Beobachtung.

Kepler fand heraus, dass er die Dinge vereinfachen konnte, basierend auf seiner Theorie, dass sich die Planeten in Sonnenfinsternissen mit der Sonne als Fokus bewegten, dann erklärte Newtonian dies in Bezug auf die Schwerkraft.

Um die Frage des OPs zu beantworten, kann reine Beobachtung nicht beweisen, dass die Erde die Sonne umkreist. Sie müssen eine vereinbarte Theorie haben, um sie zu interpretieren.

Ich nehme an, Sie beziehen sich auf jede Beobachtung, die ich von der Erde aus mache. Wenn ich eine Rakete starten würde, um die Umlaufbahn des Jupiter zu sagen (ohne Jupiter selbst und seine Monde zu betrachten) und ich ein Jahr lang zur Erde zurückblicke. Würde ich nicht deutlich sehen, wie die Erde eine Umlaufbahn um die Sonne vollzieht?

Es ist eine komplexe 'Beobachtung', aber ich muss mich nicht auf eine Theorie berufen, oder?

Ich nehme an, Sie beziehen sich auf jede Beobachtung, die ich von der Erde aus mache. Wenn ich eine Rakete starten würde, um die Umlaufbahn des Jupiter zu sagen (ohne Jupiter selbst und seine Monde zu betrachten) und ich ein Jahr lang zur Erde zurückblicke. Würde ich nicht deutlich sehen, wie die Erde eine Umlaufbahn um die Sonne vollzieht?

Es ist eine komplexe 'Beobachtung', aber ich muss mich nicht auf eine Theorie berufen, oder?

Kommt drauf an was du meinst. In dem komplexen Nicht-Trägheitsrahmen, den @andrew s 1905 verwendet, stehen Ihre Rakete und die Sonne unter dem Einfluss der von mir erwähnten "fiktiven Kräfte", so dass sie sich beide in identischen Kreisen bewegen. Das hebt die Bewegung der Sonne in Ihren Beobachtungen genau auf.

Es ist viel einfacher, ein Trägheitssystem zu verwenden, bei dem Ihre Rakete mit konstanter Geschwindigkeit schwebt, wenn der Motor ausgeschaltet ist, und der Großteil der Physik ist viel einfacher, wenn Sie dies tun. Aber wenn Sie bereit sind, den hohen mathematischen Preis dafür zu zahlen, können Sie sich in einen Rahmen verwandeln, in dem die Erde ruht.

Beachten Sie, dass dieses Modell immer noch heliozentrisch ist – außer dem Mond umkreist nichts die Erde. Es ist nur eine Schicht Komplexität darüber gehäuft, um es zu verschleiern.

Sie haben das mehrmals wiederholt, aber ich verstehe es nicht. In einem erdzentrierten Modell umkreisen alle Körper des Sonnensystems die Erde im Sinne der Schaltungen. Ja, sie sind sehr komplex, aber auch die Bewegung des Mondes um die Sonne ist keine einfache Ellipse.

Versteh mich nicht falsch, ich versuche nicht zu argumentieren, dass das Heliozentrische nicht das Beste ist, was es ist. Ich stimme zu, dass die Erdzentrierung unnötig komplex ist usw.

Normalerweise beschreiben wir den Mond als um die Erde kreisend, obwohl er einer Bahn um die Sonne folgt, von der Sie hier sprechen. Ich würde also sagen, dass Venus und Merkur sicherlich die Sonne umkreisen und die Sonne die Erde umkreist. Ich bin mir nicht sicher, wie die Umlaufbahnen der äußeren Planeten aussehen, jetzt denke ich darüber nach.

Der Punkt, den ich (etwas ungenau) zu machen versuchte, ist, dass diese Koordinatentransformation das heliozentrische Modell nicht in Post #28 verwandelt.

Der gelbe Kreis ist der Weg der Sonne
Das graue überlappende ist Merkurs Weg
Die orangefarbene Überlappung, die der Weg der Venus ist
Die Erde ist im Zentrum nicht markiert
Das Rot ist der Weg des Mars
Das Bräunliche außen ist der Weg des Jupiterpit

Beachten Sie, dass sich die Pfade nicht schließen, weshalb die Pfade der inneren Planeten so ein Durcheinander sind. Den Rest der äußeren Planeten habe ich nicht gezeichnet, weil der Maßstab die Umlaufbahnen der inneren Planeten winzig macht. Der Rest der Planeten würde dem Bild sowieso nicht viel hinzufügen - ihre Bahnen sehen nur aus wie Varianten des Jupiter.

Wenn ich "grob" sage - das Modell hat einfach alle Planeten, die in Konjunktion beginnen und sich (im heliozentrischen Rahmen) in sonnenzentrierten Kreisen in derselben Ebene bewegen. Orbitalradien und Perioden aus den ersten beiden Spalten der Tabelle hier kopiert und eingefügt. Es ist also ziemlich maßstabsgetreu, aber die Umlaufbahnen sind vereinfacht und haben wahrscheinlich jeweils unterschiedliche falsche Phasenverschiebungen.

Etwas viel einfacheres und viel wichtigeres.

Die Sterne gehen von links nach rechts der stehenden Sonne über, wie von einem Satelliten aus gesehen, der die Erde um die Sonne verfolgt. Der Zeitraffer der C3-Kamera hat die zentrale/stationäre Sonne als Vordergrundreferenz für die Positionsänderung der Sterne abzüglich eines täglichen Rotationseinflusses, der die Beobachtungen der Umlaufbewegung der Erde mit den Sternen überschwemmt -


Parallax ist für diejenigen, die keinen Kontakt mehr haben.

Es gibt kein geozentrisches Modell, und es wurde viel Schaden angerichtet, indem Keplers Beobachtungen des Mars über einen Zeitraum von 16 Jahren als geozentrisch eingestuft wurden, wenn sie Beobachtungen aus der Umlaufbahn der Erde darstellen -

„Kopernikus, indem er der Erde eine einzige jährliche Bewegung zuschreibt, befreit die Planeten vollständig von diesen extrem komplizierten Windungen und führt die einzelnen Planeten in ihre jeweiligen Umlaufbahnen, ganz nackt und fast kreisförmig. In dem im Diagramm gezeigten Zeitraum durchläuft der Mars ein und dieselbe Umlaufbahn so oft wie die 'Girlanden', die Sie zum Zentrum schleifen sehen, mit einer zusätzlichen, also neunmal, während die Erde gleichzeitig ihren Kreis wiederholt sechzehnmal " Kepler Astronomia Nova 1609

Die Referenz für die Umlaufbewegung der langsameren Planeten und nur der langsameren Planeten war das stationäre Feld der Hintergrundsterne (daher die Konstellationen am Rand des Diagramms), sodass ihre Schleifen- oder direkten/retrograden Bewegungen durch die Die bewegte Erde überholt sie, wodurch sie in Sichtweite zurückfallen, wie es Jupiter und Saturn im folgenden Zeitraffer tun -

Um die direkten/retrograden Bewegungen der sich schneller bewegenden Venus und Merkur zu berücksichtigen, ist ein völlig anderer Rahmen erforderlich, der jetzt durch die SOHO-Satellitenverfolgung mit der Erde um die Sonne verfügbar ist, wo die Sterne von links nach rechts übergehen, während die Sonne stationär und zentral ist .

Diese Positionsänderung der Hintergrundsterne zur Vordergrund-Zentralsonne stellt eine Demonstration der Bahnbewegung der Erde dar.


Warum bewegen sich alle Planeten um die Sonne?

Die Masse der Sonne ist im Sonnensystem sehr, sehr groß. Mit anderen Worten, man kann sagen, dass die Sonne 99% der Sonnenmasse besitzt. Und Rest 1% der Masse ist für andere Planeten.

Aufgrund der schweren Sonnenmasse. seine Anziehungskraft ist sehr, sehr groß. Alle anderen Planeten bewegen sich also um die Sonne. Alle Planeten sind begrenzt. mit negativer Energie zur Sonne. Nun können Sie aufgrund der großen Anziehungskraft der Sonne von der Sonne verlangen, dass alle Planeten von der Sonne angezogen werden sollten. Und kollabiere mit der Sonne. Aber dies geschieht nicht.

Die Zentripetalkraft ist für die Planetenrotation verantwortlich

Nun, das passiert nicht. Aufgrund der Zentripetalkraft, ausgeglichen durch die Anziehungskraft der Schwerkraft. Genauso wie der Mond nicht auf die Erde fällt. Tatsächlich fällt der Mond in Richtung Erde. Aber aufgrund der Anziehungskraft der Zentripetalkraft. Und Erdbewegung, Mond geht in Kreisbewegung über. Um die Welt. für verstecktes Konzept des Satellitenorbitals. Sie können sich beziehen, vorheriger Beitrag Umlaufgeschwindigkeit des Satelliten

Warum bewegen sich alle Planeten auf unterschiedlichen elliptischen Bahnen?

Der Grund für die elliptische Bahn hängt hauptsächlich von drei Faktoren ab. Masse, Geschwindigkeit und Entfernung. Dann wird der Gravitationseinfluss bestimmt. Nehmen Sie ein Beispiel für die Sonne und die Erde. da Masse der Sonne , ist sehr sehr groß. als Masse der Erde.

Also der gemeinsame Massenschwerpunkt. für diese beiden Körper wird Baryzentrum genannt. Welches wird in der Nähe der schweren Masse sein. Und beide Körper werden sich um diesen Schwerpunkt als Mittelpunkt bewegen.

Die elliptische Umlaufbahn ist auf den Schwerpunkt zurückzuführen

Die Bewegungsgeschwindigkeit von Erde und Sonne ist unterschiedlich. Irgendwann wird der Einfluss der Gravitation zwischen diesen beiden Körpern größer sein. aufgrund unterschiedlicher Geschwindigkeit, dann nähert sich die Erde dem Schwerpunkt. Das ist nahe der Sonne.

Irgendwann wird der Einfluss der Gravitation geringer sein, dann wird die Erde weit vom Schwerpunkt entfernt sein. Hier ist der Schwerpunkt also der Abstand zwischen diesen beiden Körpern. die sich entsprechend der Zeit ändert, und daher bewegt sich jeder Planet auf einer elliptischen Bahn.

Wenn beide Objekte, Masse und Geschwindigkeit, gleich werden. dann bewegt es sich im Kreis. eher als elliptische Bahn.

Jeder Planeten hat einen anderen Weg. Aufgrund unterschiedlicher Schwerpunkte für alle Planeten . im Sonnensystem, und jeder Planet wird sich um seinen eigenen Schwerpunkt bewegen. Daher haben alle Planeten eine andere elliptische Bahn. Im Sonnensystem.

Um was dreht sich die Sonne?

Das ist im Sonnensystem sehr interessant. Alle Planeten bewegen sich um die Sonne. Aber wissen Sie. um was dreht sich die Sonne? Nun, Sie werden wissen, diese Frage beantwortet. in diesem Punkt. siehe das Bild unten.

Zuerst sollten Sie wissen, wo die Sonne in diesem Universum stabil ist. siehe das obige Bild, bewegte Galaxie, ist in einer Entfernung von einem Lakh Lichtjahr verteilt.

Und die Sonne ist etwa 30.000 Lichtjahre von dem supermassiven Schwarzen Loch entfernt. Zentrum in der Galaxie. wie im Bild gezeigt, an dieser Stelle. die Sonne ist stabil.

Supermassives Loch des Sonnensystems

Supermassives Schwarzes Loch, ist das größte Schwarze Loch. es ist in jeder Galaxie. seine Masse ist sehr, sehr groß. millionenfach des Sonnensystems. Alle in der Galaxie vorhandenen Elemente, einschließlich Sonne, Sterne bewegen sich um das supermassive Schwarze Loch.

Und eines Tages wird jedes Element der Galaxis verbraucht. von diesem supermassiven Schwarzen Loch. und werden komprimiert, alle Elemente in diesem Loch. Aber es wird Milliarden von Jahren dauern.

Daher bewegt sich die Sonne um das supermassive Schwarze Loch herum. Es ist wichtig zu wissen, dass nicht nur die Sonne, sondern das gesamte Sonnensystem . bewegt sich um das supermassive Schwarze Loch herum.

Die Sonne dreht sich in 25 Tagen relativ zur Erde um ihre eigene Achse. bedeutet ein Tag an der Sonne, entspricht 25 Tagen der Erde.


61 Sieben Planeten der alten Astronomie-Tierkreise und Horoskope

In der heutigen Astronomie gibt es die neun großen Planeten, von denen bekannt ist, dass sie sich um die Sonne drehen: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun und Pluto, von denen die ersten fünf am Himmel mit bloßem Auge sichtbar waren seit antiken Zeiten. Uranus, Neptun und Pluto waren in alten Zeiten unbekannt. Uranus wurde 1781 vom englischen Astronomen William Herschel entdeckt. Neptun ist der einzige riesige Gasplanet, der ohne Teleskop nicht sichtbar ist. Es wurde 1846 von John C. Adams und Urbain-Jean-Joseph Le Verrier entdeckt. Pluto wurde 1930 von Clyde Tombaugh gefunden.

In der primitiven Astronomie wurde der Begriff Planet auf die sieben Himmelskörper angewendet, von denen beobachtet wurde, dass sie sich vor dem Hintergrund der scheinbar Fixsterne merklich bewegten. Dazu gehörten Sonne und Mond sowie die fünf wahren Planeten (Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn). Lassen Sie uns erklären, dass Sonne und Mond bis zur Etablierung der heliozentrischen Theorie des Kopernikus im 16. Jahrhundert auch als Planeten betrachtet wurden. Vor dieser Zeit war es ein allgemeiner Glaube, dass sich alle Himmelskörper um die Erde drehten. Für einen Beobachter auf der Erde sah die Bahn der Sonne oder des Mondes genauso aus wie die Bahnen der realen Planeten und sie wurden auch gleich behandelt.

Wahrscheinlich dachte man im frühen Stadium des astronomischen Wissens, dass die Erde von einer riesigen Kugel umgeben ist, die wir heute die Himmelskugel nennen, die von unbeweglichen Sternen bedeckt ist. Auf dieser Kugel gab es auch sichtbare bewegte Lichter von Sonne, Mond, Jupiter, Saturn, Merkur, Mars und Venus. Nach langen Beobachtungen erkannten die alten Astronomen, dass sich all diese Lichter auf der Himmelskugel auf derselben imaginären Bahn in der Nähe eines großen Kreises bewegen. Sie hatten den Eindruck, dass dieser Weg immer unverändert blieb. Tatsächlich ist dies nicht der Fall, aber die Veränderungen, die stattfinden, sind so langsam, dass es unmöglich ist, sie nur mit bloßem Auge zu beobachten. Dieser Weg zwischen den Sternen auf der Himmelssphäre wird Ekliptik oder Tierkreisgürtel genannt. Die Sternkonstellationen entlang der Ekliptik werden als Tierkreiskonstellationen bezeichnet.

Auf diese Weise glaubten die Schöpfer der ägyptischen Tierkreise, dass sich auf der mit unbeweglichen Sternen gefüllten Kugel auf dem Weg entlang des Tierkreisgürtels sieben sich langsam bewegende Planeten befanden. Diese sieben sich bewegenden Sterne, wie sie früher genannt wurden, waren Sonne, Mond, Jupiter, Saturn, Merkur, Mars und Venus. Diese Praxis, zu den Planeten auch Sonne und Mond zu zählen, dauerte sehr lange. In Abbildung 6.1 zeigen wir eine Seite aus einem russischen Kalender aus dem 18. Jahrhundert, auf der Sonne und Mond noch immer unter den Planeten aufgeführt sind.

Alle diese Planeten außer Sonne und Mond können nur nachts sichtbar sein, wenn die überwältigende Helligkeit der Sonne fehlt. Andererseits ist die Sonne nur tagsüber sichtbar, während der Mond nachts sichtbar ist, manchmal aber auch bei Tageslicht. Darüber hinaus befindet sich jeder der sieben Planeten der Antike zu jedem Zeitpunkt in einem der Tierkreiskonstellationen. Die Anordnung dieser sieben Planeten in den Tierkreiskonstellationen wird als Horoskop bezeichnet.

Ägyptische Tierkreise sind altägyptische Darstellungen der Tierkreiskonstellationen am Himmel, die in symbolischer Form dargestellt werden. Oft wurden neben den Tierkreiskonstellationen auch die Planeten gezeigt, die in diesem Fall ein Horoskop darstellten. Darüber hinaus könnten, wie wir in den vorherigen Kapiteln besprochen haben, auf einem ägyptischen Tierkreis auch andere zusätzliche Symbole enthalten sein. Es gibt normalerweise nur ein vollständiges Horoskop für einen ägyptischen Tierkreis, aber manchmal gibt es mehrere oder gar kein Horoskop.

Bei allen Planeten, mit Ausnahme der Sonne, können ihre Positionen innerhalb der Tierkreiskonstellationen in der Regel durch direkte Beobachtung des Himmels bestimmt werden. Nachts sind die Planeten und die Sterne gemeinsam am Himmel sichtbar. Nur die Planeten, die der Sonne zu nah sind, können nachts nicht beobachtet werden, und natürlich sind sie auch bei Tageslicht nicht sichtbar. Es ist jedoch immer noch möglich, ihre Position im Tierkreisgürtel zu bestimmen – sie befinden sich einfach an der gleichen Stelle wie die Sonne.

Da die Sterne nicht sichtbar sind, wenn die Sonne am Himmel steht, gibt es einige indirekte Möglichkeiten, ihre genaue Position unter ihnen zu bestimmen. Zum Beispiel, kurz nach Sonnenuntergang, wenn es bereits dunkel genug ist, ist es möglich, die Tierkreiskonstellation zu erkennen, die an der Stelle erscheint, an der die Sonne zuletzt am Horizont gesehen wurde. Dann kann durch Abschätzen des Untertauchens der Sonne unter den Horizont in diesem Moment ihre Entfernung von der Sonne angenähert werden. Dazu müssen wir die Geschwindigkeit der Sonne bei ihrer scheinbaren Bewegung am Himmel kennen, die mit der Ostrotation der Erde um ihre Achse zusammenhängt. Die Winkelgeschwindigkeit der Erde ändert sich mit der Zeit nicht (im Rahmen der von uns geforderten Genauigkeit), daher ist die Berechnung des Untertauchens der Sonne recht einfach, hängt aber dennoch von einer Art Zeitmessgerät ab.

Es gibt eine andere Methode, um den Sonnenstand unter den Sternbildern ziemlich genau zu bestimmen, aber diese Methode konnte nur an bestimmten Tagen angewendet werden, nämlich zur Vollmondzeit und unter der Annahme, dass die Längen der Tierkreiskonstellationen bereits gemessen wurden und in einem Katalog zusammengestellt. Mit Hilfe eines solchen Katalogs konnte ein alter Astronom die Position der Sonne anhand der Position des Mondes bestimmen. Genauer gesagt, bei Vollmond befindet sich die Sonne auf der Ekliptik genau an dem Punkt auf der dem Mond gegenüberliegenden Seite der Erde. So konnte durch direkte Beobachtungen die Position des Mondes bestimmt werden und anschließend der Sonnenstand am gegenüberliegenden Punkt der Ekliptik anhand der Katalogdaten bestimmt werden. Wenn man die Sonnenpositionen an den Vollmondtagen kennt und die Tatsache nutzt, dass sie sich mit konstanter Geschwindigkeit auf der Ekliptik bewegt und in einem Jahr eine vollständige Umdrehung macht, ist es möglich, die Position der Sonne am Himmel an jedem Tag zu berechnen. Diese Aufgabe konnte offensichtlich nur mit Hilfe eines Gerätes zur Zeitmessung und Rechenfähigkeit mit Brüchen gelöst werden, die erst im Mittelalter realisiert wurden1.

Wir weisen darauf hin, dass unabhängig von den astronomischen Beobachtungen die Position der Sonne zwischen den Sternkonstellationen nur berechnet werden konnte, da Sonne und Sterne nie gleichzeitig beobachtet werden konnten. Wir sollten auch beachten, dass auf den ägyptischen Tierkreisen die Position der Sonne normalerweise genau angegeben zu sein scheint, was darauf hindeutet, dass sie nicht nur auf der Grundlage von Himmelsbeobachtungen ohne astronomische Berechnungen erstellt werden konnten.


1. Leben und Werk

Nicolaus Copernicus wurde am 19. Februar 1473 als jüngstes von vier Kindern von Nicolaus Copernicus sen., einem wohlhabenden Kaufmann, der aus Krakau nach Thorn gezogen war, und Barbara Watzenrode, der Tochter einer führenden Kaufmannsfamilie in Thorn, geboren. Die Stadt an der Weichsel war ein wichtiger Binnenhafen der Hanse. Die Kämpfe zwischen dem Deutschen Ritterorden und der Preußischen Union im Bündnis mit dem Königreich Polen endeten jedoch 1466, und Westpreußen, zu dem auch Torun gehörte, wurde an Polen abgetreten und Torun wurde zu einer freien Stadt des polnischen Königreichs erklärt. So war das Kind einer deutschen Familie ein Untertan der polnischen Krone.

Der Vater starb 1483, und der Onkel mütterlicherseits der Kinder, Lucas Watzenrode (1447 und 1512), nahm sie unter seinen Schutz. Watzenrode war ein sehr erfolgreicher Kleriker und wurde 1489 Bischof von Ermland, und er förderte sowohl den Aufstieg seines Neffen in der Kirche als auch seine Ausbildung. 1491 schrieb sich Kopernikus an der Krakauer Universität ein. Ein Abschluss ist nicht nachweisbar, was damals nicht ungewöhnlich war, da er für seine kirchliche Laufbahn oder gar für ein höheres Studium keinen Bachelor-Abschluss brauchte. Aber die Universität Krakau bot Kurse in Mathematik, Astronomie und Astrologie an (siehe Goddu 25&ndash33 zu allen Universitätsangeboten), und das Interesse von Kopernikus wurde geweckt, was durch seinen Erwerb von Büchern in diesen Fächern in Krakau belegt wird. [1]

1495 ordnete Watzenrode die Wahl des Kopernikus zum Domkapitel von Frombork (Frauenberg auf Deutsch) des Domkapitels von Ermland an, einer Verwaltungsposition knapp unter der des Bischofs. Zwei Jahre später übernahm er das Amt, seine finanzielle Situation war lebenslang gesichert. In der Zwischenzeit, in die Fußstapfen seines Onkels tretend, ging Kopernikus 1496 an die Universität von Bologna, um kanonisches Recht zu studieren (siehe Goddu Teil 2 zu dem, was Kopernikus in Italien begegnet sein könnte). In Bologna lebte er bei dem Astronomieprofessor Domenico Maria Novara und machte seine ersten astronomischen Beobachtungen. Darüber hinaus, wie Rosen (1971, 323) feststellte, „Indem er einen engen Kontakt mit Novara aufbaute, traf Kopernikus, vielleicht zum ersten Mal in seinem Leben, auf einen Geist, der es wagte, die Autorität [Ptolemäus], des bedeutendsten antiken Schriftstellers seiner Zeit, in Frage zu stellen ausgewählte Studienrichtungen.&rdquo Kopernikus hielt in Rom auch einen Vortrag über Mathematik, der sich möglicherweise auf die Astronomie konzentrierte.

Kopernikus-Studium in Bologna bot ihm einen Vorteil, den er in Krakau nicht hatte und war ein Griechischlehrer. Der Humanismus begann im 15. Jahrhundert die italienischen Universitäten zu infiltrieren. Grendler (510) bemerkte: &bdquoIm letzten Viertel des Jahrhunderts hatten praktisch alle Universitäten einen oder mehrere Humanisten, darunter viele bedeutende Gelehrte“ Antonio Cortesi Urceo, genannt Codro, wurde 1482 Professor in Bologna und fügte einige Jahre später Griechisch hinzu . Kopernikus könnte bei ihm studiert haben, denn Kopernikus übersetzte die Briefe des byzantinischen Autors Theophylactus Simocatta aus dem 7.MW 27&ndash71) aus der Ausgabe von 1499 einer Sammlung griechischer Briefe, die vom venezianischen humanistischen Drucker Aldus Manutius produziert wurde. Aldus hatte seine Ausgabe Urceo gewidmet. Kopernikus ließ seine Übersetzung 1509 drucken, seine einzige Veröffentlichung vor dem Über die Revolutionen (De revolutionibus). Es ist wichtig anzumerken, dass der Erwerb guter griechischer Lesekenntnisse von Kopernikus für sein Astronomiestudium entscheidend war, da wichtige Werke griechischer Astronomen, darunter Ptolemäus, noch nicht ins Lateinische, die Sprache der damaligen Universitäten, übersetzt worden waren.

Kopernikus verließ Bologna 1501 nach Frombork, ohne seinen Abschluss gemacht zu haben. Das Kapitel genehmigte dann eine weitere Beurlaubung für Copernicus, um an der Universität Padua Medizin zu studieren. Der medizinische Lehrplan umfasste nicht nur Medizin, Anatomie und dergleichen, als Kopernikus es studierte. Siraisi (1990, 16) stellte fest, dass &ldquot;die Rezeption der griechischen und islamischen technischen Astronomie und Astrologie im Westeuropa des 12. Jahrhunderts die Entwicklung der medizinischen Astrologie förderte" die tatsächliche Praxis der medizinischen Astrologie im Westen zwischen dem 14. wurde an den medizinischen Fakultäten Italiens unterrichtet. &bdquoDie Bedeutung, die dem Studium der Sterne in der mittelalterlichen medizinischen Ausbildung beigemessen wird, leitet sich aus der allgemeinen und weit verbreiteten Überzeugung ab, dass die Himmelskörper eine Mittlerrolle bei der Erschaffung der Dinge hier unten spielen und sie während ihrer gesamten Existenz beeinflussen. Die tatsächlichen Anwendungen der Astrologie in der medizinischen Diagnose und Behandlung durch gelehrte Ärzte waren vielfältig. &lsquoAstrologische Medizin&rsquo ist ein vager und unbefriedigender Begriff, der einen oder alle der folgenden umfassen kann: erstens die vermeintliche Wirkung astrologischer Geburtszeichen oder Anzeichen bei der Empfängnis auf die Konstitution und den Charakter eines Patienten zu beachten, zweitens, die Behandlung entsprechend zu variieren verschiedene Himmelszustände&hellipthird, die Lehre von kritischen Krankheitstagen mit astrologischen Merkmalen zu verbinden, normalerweise Mondphasen und Mondphasen, um Epidemien in Bezug auf planetare Konjunktionen, das Auftreten von Kometen oder Wetterbedingungen vorherzusagen oder zu erklären&rdquo (Siraisi, 1981, 141&ndash42 ). Es ist wahr, dass die Astrologie erforderte, dass Medizinstudenten einige Grundlagen in der Astronomie erwerben, dennoch ist es wahrscheinlich, dass Kopernikus Astrologie an der Universität von Padua studierte. [2]

Copernicus erhielt seinen medizinischen Abschluss nicht in Padua, der Abschluss hätte drei Jahre gedauert, und Copernicus war von seinem Kapitel nur zwei Jahre beurlaubt worden. Stattdessen immatrikulierte er sich an der Universität von Ferrara, wo er im Kirchenrecht promovierte. Er kehrte jedoch nicht in sein Domkapitel in Frombork zurück, sondern lebte bei seinem Onkel im Bischofspalast in Lidzbark-Warminski (Heilsberg). Obwohl er einige astronomische Beobachtungen machte, vertiefte er sich in die Kirchenpolitik, und als sein älterer Onkel 1507 erkrankte, war Kopernikus sein behandelnder Arzt. Rosen (1971, 334–35) vermutete vernünftigerweise, dass der Bischof möglicherweise gehofft hatte, sein Neffe würde sein Nachfolger werden, aber Copernicus verließ seinen Onkel, weil seine Pflichten in Lidzbark-Warminski seine Fortsetzung seines Astronomiestudiums behinderten. Er ließ sich 1510 in seinem Kapitel von Frombork nieder und blieb dort den Rest seines Lebens.

Nicht, dass das Verlassen seines Onkels und der Umzug nach Frombork Kopernikus von seiner weiteren Beteiligung an administrativen und politischen Aufgaben befreiten. Er war für die Verwaltung verschiedener Beteiligungen verantwortlich, darunter die Leitung des Vorsorgefonds, die Beilegung von Streitigkeiten, die Teilnahme an Sitzungen sowie die Führung von Konten und Aufzeichnungen. Als Reaktion auf das Problem, das er mit der lokalen Währung fand, verfasste er einen Aufsatz über das Münzwesen (MW 176&ndash215), in dem er die Entwertung der Währung beklagte und Reformvorschläge machte. Seine Manuskripte wurden von den Führern Preußens und Polens bei ihren Versuchen, die Währung zu stabilisieren, zu Rate gezogen. Er war ein Führer für Westpreußen im Krieg gegen den Deutschen Ritterorden, der von 1520 bis 1525 dauerte. Er war Leibarzt des Bischofs (sein Onkel war 1512 gestorben) und Mitglied des Kapitels und beratender Arzt für Honoratioren in Ost- und Westpreußen.

Trotzdem begann Kopernikus, sich selbst mit der Astronomie zu beschäftigen. Irgendwann zwischen 1510 und 1514 schrieb er einen Aufsatz, der als Kommentar (MW 75&ndash126), der seine neue kosmologische Idee, das heliozentrische Universum, vorstellte, und er schickte Kopien an verschiedene Astronomen. Er fuhr fort, astronomische Beobachtungen zu machen, wann immer er konnte, behindert durch die schlechte Position für Beobachtungen in Frombork und seine vielen dringenden Aufgaben als Kanoniker. Trotzdem arbeitete er weiter an seinem Manuskript von Über die Revolutionen. Er schrieb auch, was bekannt ist als Brief gegen Werner (MW 145&ndash65) im Jahr 1524, eine Kritik an Johann Werners &ldquoBrief zur Bewegung der achten Sphäre&rdquo (De motu octavae sphaerae tractatus primus). Kopernikus behauptete, Werner habe sich in seiner Zeitberechnung geirrt und in seinem Glauben, dass die Bewegung der Fixsterne vor Ptolemäus einheitlich war, aber Kopernikus' Brief bezog sich nicht auf seine kosmologischen Ideen.

1539 kam ein junger Mathematiker namens Georg Joachim Rheticus (1514&ndash1574) von der Universität Wittenberg, um bei Kopernikus zu studieren. Rheticus brachte Kopernikus-Bücher in Mathematik, unter anderem um Kopernikus die Qualität des Drucks zu zeigen, der in den deutschsprachigen Städten erhältlich war. Er veröffentlichte eine Einführung in die Ideen von Copernicus, die Erzählung prima (Erster Bericht). Am wichtigsten war, dass er Copernicus davon überzeugte, zu veröffentlichen Über die Revolutionen. Rheticus überwachte den Großteil des Drucks des Buches, und am 24. Mai 1543 hielt Kopernikus eine Kopie des fertigen Werkes auf seinem Sterbebett.


Was ist das heliozentrische Modell des Universums?

Andreas Cellarius' Illustration des kopernikanischen Systems aus der Harmonia Macrocosmica (1708). Kredit: Gemeinfrei

Die wissenschaftliche Revolution im 16. und 17. Jahrhundert war eine Zeit beispiellosen Lernens und Entdeckens. In dieser Zeit wurden dank Durchbrüchen in den Bereichen Physik, Mathematik, Chemie, Biologie und Astronomie die Grundlagen der modernen Wissenschaft gelegt. Und wenn es um Astronomie geht, war der einflussreichste Gelehrte definitiv Nicolaus Copernicus, der Mann, dem die Erschaffung des heliozentrischen Modells des Universums zugeschrieben wird.

Basierend auf fortlaufenden Beobachtungen der Bewegungen der Planeten sowie auf früheren Theorien aus der klassischen Antike und der islamischen Welt schlug Kopernikus ein Modell des Universums vor, in dem sich die Erde, die Planeten und die Sterne alle um die Sonne drehen. Damit löste er die mathematischen Probleme und Widersprüche des klassischen geozentrischen Modells und legte den Grundstein für die moderne Astronomie.

Obwohl Kopernikus nicht der erste war, der ein Modell des Sonnensystems vorschlug, in dem sich die Erde und die Planeten um die Sonne drehen, war sein Modell eines heliozentrischen Universums sowohl neu als auch zeitgemäß. Zum einen kam es zu einer Zeit, als europäische Astronomen damit kämpften, die mathematischen und Beobachtungsprobleme zu lösen, die sich aus dem damals akzeptierten ptolemäischen Modell des Universums ergaben, einem geozentrischen Modell, das im 2. Jahrhundert n. Chr. vorgeschlagen wurde.

Darüber hinaus war das Modell von Ptolemäus das erste astronomische System, das eine vollständige und detaillierte Darstellung der Funktionsweise des Universums bot. Sein Modell löste nicht nur Probleme, die sich aus dem ptolemäischen System ergaben, sondern bot auch eine vereinfachte Ansicht des Universums, die komplizierte mathematische Geräte überflüssig machte, die für das Funktionieren des geozentrischen Modells erforderlich waren. Und mit der Zeit gewann das Modell einflussreiche Befürworter, die dazu beitrugen, dass es zur anerkannten Konvention der Astronomie wurde.

Das ptolemäische (geozentrische) Modell:

Eine Illustration des ptolemäischen geozentrischen Systems des portugiesischen Kosmographen und Kartographen Bartolomeu Velho, 1568. Quelle: Bibliothèque Nationale, Paris

Das geozentrische Modell, bei dem der Planet Erde der Mittelpunkt des Universums ist und von der Sonne und allen Planeten umkreist wird, war seit der Antike das akzeptierte kosmologische Modell. In der Spätantike wurde dieses Modell von antiken griechischen und römischen Astronomen wie Aristoteles (384 – 322 v. Chr.) – dessen physikalische Theorien die Grundlage für die Bewegung der Planeten wurden – und Ptolemäus (ca. 100 – ca .?170 CE), der die mathematischen Lösungen vorschlug.

Das geozentrische Modell beruhte im Wesentlichen auf zwei gemeinsamen Beobachtungen. Zuallererst schienen sich die Sterne, die Sonne und die Planeten für die alten Astronomen täglich um die Erde zu drehen. Zweitens schien sich die Erde aus der Perspektive des erdgebundenen Beobachters nicht zu bewegen, was sie zu einem festen Punkt im Weltraum machte.

Der Glaube, dass die Erde kugelförmig ist, wurde im 3. Jahrhundert v. Chr. akzeptiert und wurde in dieses System aufgenommen. Als solches wurde zur Zeit von Aristoteles das geozentrische Modell des Universums zu einem, in dem Erde, Sonne und alle Planeten Kugeln waren und sich Sonne, Planeten und Sterne alle in perfekten Kreisbewegungen bewegten.

Doch erst als der ägyptisch-griechische Astronom Claudius Ptolemaeus (alias Ptolemäus) im 2. Jahrhundert v. Chr. seine Abhandlung Amalgest veröffentlichte, wurden die Details standardisiert. In Anlehnung an jahrhundertelange astronomische Traditionen, die von Babylon bis in die Neuzeit reichten, argumentierte Ptolemäus, dass sich die Erde im Zentrum des Universums befinde und die Sterne alle in bescheidener Entfernung vom Zentrum des Universums seien.

Jeder Planet in diesem System wird auch von einem System aus zwei Sphären bewegt – einem Deferenten und einem Epizykel. Der Deferent ist ein Kreis, dessen Mittelpunkt von der Erde entfernt ist, der verwendet wurde, um die Unterschiede in der Länge der Jahreszeiten zu berücksichtigen. Der Epizykel ist in die deferente Kugel eingebettet und fungiert als eine Art "Rad im Rad". Der Zweck des Epizykels war es, die rückläufige Bewegung zu berücksichtigen, bei der Planeten am Himmel langsamer werden, sich rückwärts bewegen und dann wieder vorwärts bewegen.

Leider haben diese Erklärungen nicht alle beobachteten Verhaltensweisen der Planeten berücksichtigt. Am auffälligsten war die Größe der retrograden Schleife eines Planeten (insbesondere des Mars) manchmal kleiner und größer als erwartet. Um das Problem zu lindern, entwickelte Ptolemäus den Equant – einen Punkt nahe dem Zentrum der Umlaufbahn eines Planeten. Für einen Beobachter, der an diesem Punkt steht, scheint sich der Epizykel eines Planeten immer mit gleichmäßiger Geschwindigkeit zu bewegen, während er sich von allen anderen Orten aus mit nicht gleichmäßiger Geschwindigkeit zu bewegen scheint.

Ein Vergleich der geozentrischen und heliozentrischen Modelle des Universums. Bildnachweis: history.ucsb.edu

Während dieses System über tausend Jahre lang das akzeptierte kosmologische Modell in der römischen, mittelalterlichen europäischen und islamischen Welt blieb, war es nach modernen Maßstäben unhandlich. Im ptolemäischen Modell benötigte jeder Planet einen Epizykel, der sich um einen Deferenten drehte, dem ein Äquant gegenübergestellt wurde, das auch für jeden Planeten unterschiedlich war.

Es gelang jedoch, Planetenbewegungen mit ziemlicher Genauigkeit vorherzusagen und wurde verwendet, um astrologische und astronomische Karten für die nächsten 1500 Jahre vorzubereiten. Im 16. Jahrhundert wurde dieses Modell allmählich durch das heliozentrische Modell des Universums ersetzt, wie es von Kopernikus und dann von Galileo und Kepler vertreten wurde.

Das kopernikanische (heliozentrische) Modell:

Im 16. Jahrhundert begann Nicolaus Copernicus mit der Ausarbeitung seiner Version des heliozentrischen Modells. Wie andere vor ihm baute Kopernikus auf der Arbeit des griechischen Astronomen Atistarchus auf und huldigte der Maragha-Schule und mehreren bemerkenswerten Philosophen aus der islamischen Welt (siehe unten). Zu Beginn des 16. Jahrhunderts fasste Kopernikus seine Ideen in einer kurzen Abhandlung mit dem Titel Commentariolus ("Kleiner Kommentar") zusammen.

1514 begann Kopernikus, Kopien unter seinen Freunden in Umlauf zu bringen, von denen viele Astronomen und Gelehrte waren. Dieses 40-seitige Manuskript beschrieb seine Ideen zur heliozentrischen Hypothese, die auf sieben allgemeinen Prinzipien beruhte. Diese Grundsätze besagten:

  • Himmelskörper drehen sich nicht alle um einen einzigen Punkt
  • Der Mittelpunkt der Erde ist der Mittelpunkt der Mondkugel – die Umlaufbahn des Mondes um die Erde
  • Alle Kugeln drehen sich um die Sonne, die sich in der Nähe des Zentrums des Universums befindet
  • Die Entfernung zwischen Erde und Sonne ist ein unbedeutender Bruchteil der Entfernung von Erde und Sonne zu den Sternen, daher wird in den Sternen keine Parallaxe beobachtet
  • Die Sterne sind unbeweglich – ihre scheinbare tägliche Bewegung wird durch die tägliche Rotation der Erde verursacht
  • Die Erde wird in einer Kugel um die Sonne bewegt, was die scheinbare jährliche Wanderung der Sonne verursacht. Die Erde hat mehr als eine Bewegung
  • Die Umlaufbewegung der Erde um die Sonne bewirkt die scheinbar umgekehrte Richtung der Bewegungen der Planeten

Danach sammelte er weiter Daten für eine detailliertere Arbeit und war 1532 kurz davor, das Manuskript seines Opus magnum – De revolutionibus orbium coelestium (Über die Revolutionen der himmlischen Sphären) – fertigzustellen. Darin brachte er seine sieben Hauptargumente vor, jedoch in detaillierterer Form und mit detaillierten Berechnungen, um sie zu untermauern.

Aristarchos' Berechnungen aus dem 3. Jahrhundert v. Chr. über die relativen Größen von Sonne, Erde und Mond von links. Quelle: Wikipedia Commons

Indem er die Umlaufbahnen von Merkur und Venus zwischen Erde und Sonne platzierte, konnte Kopernikus Veränderungen in ihrem Erscheinungsbild erklären. Kurz gesagt, wenn sie sich relativ zur Erde auf der anderen Seite der Sonne befinden, erscheinen sie kleiner, aber voll. Wenn sie sich auf der gleichen Seite der Sonne wie die Erde befinden, erscheinen sie größer und "gehörnt" (halbmondförmig).

Es erklärte auch die rückläufige Bewegung von Planeten wie Mars und Jupiter, indem es zeigte, dass Erdastronomen keinen festen Bezugsrahmen haben, sondern einen beweglichen.Dies erklärte weiter, wie Mars und Jupiter zu bestimmten Zeiten deutlich größer erscheinen konnten als zu anderen. Im Wesentlichen sind sie in Opposition deutlich näher an der Erde als in Konjunktion.

Aus Befürchtungen, dass die Veröffentlichung seiner Theorien zu einer Verurteilung durch die Kirche führen würde (und vielleicht auch aus Sorge, dass seine Theorie einige wissenschaftliche Mängel aufweisen könnte), hielt er seine Forschungen bis zu einem Jahr vor seinem Tod zurück. Erst 1542, als er dem Tode nahe war, schickte er seine Abhandlung zur Veröffentlichung nach Nürnberg.

Historische Vorläufer:

Wie bereits erwähnt, war Kopernikus nicht der erste, der eine heliozentrische Sicht des Universums vertrat, und sein Modell basierte auf der Arbeit mehrerer früherer Astronomen. Die ersten überlieferten Beispiele dafür lassen sich auf die klassische Antike zurückführen, als Aristarchos von Samos (ca. 310 – 230 v. Chr.) Schriften veröffentlichte, die Referenzen enthielten, die von seinen Zeitgenossen (wie Archimedes) zitiert wurden.

In seiner Abhandlung The Sand Reckoner beschrieb Archimedes ein weiteres Werk von Aristarchos, in dem er eine alternative Hypothese des heliozentrischen Modells aufstellte. Wie er erklärte:

Jetzt wissen Sie, dass die meisten Astronomen die Kugel, deren Mittelpunkt der Erdmittelpunkt ist und deren Radius gleich der Geraden zwischen dem Sonnenmittelpunkt und dem Erdmittelpunkt ist, als "Universum" bezeichnen. Dies ist der allgemeine Bericht … wie Sie von Astronomen gehört haben. Aber Aristarchos von Samos hat ein Buch herausgebracht, das aus einigen Hypothesen besteht, in denen die Prämissen zu dem Ergebnis führen, dass das Universum um ein Vielfaches größer ist als das jetzt so genannte. Seine Hypothesen sind, dass die Fixsterne und die Sonne unbewegt bleiben, dass sich die Erde im Umfang eines Kreises um die Sonne dreht, die Sonne in der Mitte der Umlaufbahn liegt, und dass die Kugel der Fixsterne ungefähr gleich liegt Mittelpunkt wie die Sonne, ist so groß, dass der Kreis, in dem sich die Erde bewegen soll, ein solches Verhältnis zur Entfernung der Fixsterne hat, wie der Mittelpunkt der Kugel zu ihrer Oberfläche.

Dies führte zu der Vorstellung, dass es eine beobachtbare Parallaxe mit den "Fixsternen" geben sollte (dh eine beobachtete Bewegung der Sterne relativ zueinander, während sich die Erde um die Sonne bewegt). Nach Archimedes behauptete Aristarch, dass die Sterne viel weiter entfernt seien, als allgemein angenommen, und dies war der Grund für keine erkennbare Parallaxe.

Der einzige andere Philosoph aus der Antike, dessen Schriften zum Heliozentrismus überlebt haben, ist Seleukis von Seleukia (ca. 190 – 150 v. Chr.). Seleukos, ein hellenistischer Astronom, der im nahöstlichen Seleukidenreich lebte, war ein Befürworter des heliozentrischen Systems von Aristarch und soll die heliozentrische Theorie bewiesen haben.

Nach zeitgenössischen Quellen könnte Seleucus dies getan haben, indem er die Konstanten des geozentrischen Modells bestimmt und sie auf eine heliozentrische Theorie angewendet hat, sowie Planetenpositionen berechnet hat (möglicherweise mit trigonometrischen Methoden). Alternativ könnte seine Erklärung das Phänomen der Gezeiten beinhaltet haben, das seiner Theorie nach mit dem Einfluss des Mondes und der Umdrehung der Erde um den Erd-Mond-Massenschwerpunkt zusammenhängt.

Im 5. Jahrhundert n. Chr. äußerte der römische Philosoph Martianus Capella von Karthago die Meinung, dass sich die Planeten Venus und Merkur um die Sonne drehten, um die Diskrepanzen in ihrem Aussehen zu erklären. Capellas Modell wurde im frühen Mittelalter von verschiedenen anonymen Kommentatoren des 9. Jahrhunderts diskutiert, und Copernicus erwähnt ihn als Einfluss auf sein eigenes Werk.

Im Spätmittelalter diskutierte Bischof Nicole Oresme (ca. 1320-1325 bis 1382 n. Chr.) die Möglichkeit, dass sich die Erde um ihre eigene Achse dreht. In seiner 1440 erschienenen Abhandlung De Docta Ignorantia (Über gelehrte Unwissenheit) fragte Kardinal Nikolaus von Kues (1401 – 1464 n. Chr.), ob es einen Grund gebe zu behaupten, dass die Sonne (oder irgendein anderer Punkt) das Zentrum des Universums sei.

Indische Astronomen und Kosmologen deuteten auch in der Spätantike und im Mittelalter auf die Möglichkeit eines heliozentrischen Universums hin. 499 n. Chr. veröffentlichte der indische Astronom Aaryabhata sein Magnum Opus Aryabhatiya, in dem er ein Modell vorschlug, bei dem sich die Erde um ihre Achse drehte und die Perioden der Planeten in Bezug auf die Sonne angegeben wurden. Er berechnete auch die Perioden der Planeten, die Zeiten der Sonnen- und Mondfinsternisse und die Bewegung des Mondes genau.

Im 15. Jahrhundert veröffentlichte Nilakantha Somayaji den Aryabhatiyabhasya, einen Kommentar zu Aryabhatas Aryabhatiya. Darin entwickelte er ein Rechensystem für ein teilweise heliozentrisches Planetenmodell, bei dem die Planeten die Sonne umkreisen, die wiederum die Erde umkreist. Im Tantrasangraha (1500) überarbeitete er die Mathematik seines Planetensystems weiter und berücksichtigte die Rotation der Erde um ihre Achse.

Ibn al-Shatirs Modell für das Erscheinen von Merkur, das die Multiplikation von Epizykeln mit dem Tusi-Paar zeigt, wodurch die ptolemäischen Exzentriker und Equanten eliminiert werden. Quelle: Wikipedia Commons

Auch das heliozentrische Modell des Universums hatte Befürworter in der mittelalterlichen islamischen Welt, von denen viele später Kopernikus inspirierten. Vor dem 10. Jahrhundert war das ptolemäische Modell des Universums der akzeptierte Standard für Astronomen in West- und Zentralasien. Mit der Zeit tauchten jedoch Manuskripte auf, die mehrere ihrer Vorschriften in Frage stellten.

Zum Beispiel widersprach der iranische Astronom Abu Sa'id al-Sijzi aus dem 10. Jahrhundert dem ptolemäischen Modell, indem er behauptete, die Erde drehe sich um ihre eigene Achse und erklärte damit den scheinbaren Tageszyklus und die Rotation der Sterne relativ zur Erde. Im frühen 11. Jahrhundert verfasste der ägyptisch-arabische Astronom Alhazen eine Kritik mit dem Titel Zweifel an Ptolemäus (ca. 1028), in der er viele Aspekte seines Modells kritisierte.

Etwa zur gleichen Zeit diskutierte der iranische Philosoph Abu Rayhan Biruni 973 – 1048) die Möglichkeit, dass sich die Erde um ihre eigene Achse und um die Sonne dreht – obwohl er dies als philosophische und nicht als mathematische Frage betrachtete. Am Observatorium Maragha und Ulugh Beg (alias Samarkand) wurde die Erdrotation zwischen dem 13. und 15. Jahrhundert von mehreren Generationen von Astronomen diskutiert, und viele der vorgebrachten Argumente und Beweise ähnelten denen von Kopernikus.

Auswirkungen des heliozentrischen Modells:

Trotz seiner Befürchtungen, dass seine Argumente Verachtung und Kontroversen hervorrufen könnten, führte die Veröffentlichung von Copernicus Theorien nur zu einer milden Verurteilung durch religiöse Autoritäten. Im Laufe der Zeit versuchten viele Religionswissenschaftler, gegen sein Modell zu argumentieren. Doch innerhalb weniger Generationen hat sich die Theorie des Kopernikus verbreitet und akzeptiert und hat inzwischen viele einflussreiche Verteidiger gewonnen.

Dazu gehörte Galileo Galilei (1564-1642), dessen Untersuchungen des Himmels mit dem Teleskop es ihm ermöglichten, die Mängel des heliozentrischen Modells zu beheben und Aspekte des Himmels zu entdecken, die den Heliozentrismus unterstützten. Zum Beispiel entdeckte Galileo Monde, die den Jupiter umkreisen, Sonnenflecken und die Unvollkommenheiten auf der Mondoberfläche – all dies trug dazu bei, die Vorstellung zu untergraben, dass die Planeten perfekte Kugeln und nicht erdähnliche Planeten waren. Während Galileis Befürwortung der Theorien von Kopernikus zu seinem Hausarrest führte, folgten bald andere.

Auch der deutsche Mathematiker und Astronom Johannes Kepler (1571-1630) trug mit seiner Einführung der elliptischen Bahnen zur Verfeinerung des heliozentrischen Modells bei. Zuvor nutzte das heliozentrische Modell noch kreisförmige Bahnen, was nicht erklärte, warum Planeten die Sonne zu unterschiedlichen Zeiten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten umkreisten. Kepler löste dies, indem er zeigte, wie sich die Planeten an bestimmten Punkten ihrer Umlaufbahn beschleunigten und an anderen verlangsamten.

Darüber hinaus sollte die Theorie von Kopernikus über die Bewegungsfähigkeit der Erde zu einem Umdenken in der gesamten Physik anregen. Während frühere Bewegungsideen von einer äußeren Kraft abhingen, um sie anzuregen und aufrechtzuerhalten (z. Diese Ideen würden von Sir Isaac Newton artikuliert, dessen Principia die Grundlage der modernen Physik und Astronomie bildete.

Obwohl sein Fortschritt langsam war, ersetzte das heliozentrische Modell schließlich das geozentrische Modell. Am Ende war die Wirkung seiner Einführung geradezu revolutionär. Von nun an würde sich das Verständnis der Menschheit vom Universum und unseren Platz darin für immer ändern.


Kritik an einem neuen Papier von Zharkova et al. (2019)

Quellen unten, die meisten mit Open Access. Eine gute Einführung in die solare Variabilität und das Klima ist Gray et al. (2010). Zharkova et al. (2019) haben ein neues Papier, das am 24. Juni veröffentlicht wurde, mit einigen kühnen Behauptungen. Lassen Sie uns also ein wenig darauf eingehen. Zuerst einige Hintergründe. Popova et al. (2017) ein umstrittenes Modell für die Sonnenaktivität entwickelt. Usoskin (2018) schrieb einen kritischen Artikel zu Popova et al. (2017). Zharkova et al. (2018) eine Antwort veröffentlicht. Es ist alles ziemlich technisch, ich werde hier nicht darauf eingehen.

Also, jetzt Zharkova et al. (2019) überdenken ihr Modell, mit einer Wendung behaupten sie jetzt, dass es einen "supergroßen" Sonnenzyklus mit einer Periode von . gibt

2000 Jahre, aufgrund von Veränderungen der solaren Trägheitsbewegung (SIM). An sich ist dies keine so abwegige Behauptung, andere Arbeiten haben untersucht, wie die SIM die solare Variabilität modulieren könnte, zum Beispiel Charvatova (2009). Der umstrittene Teil ist dieser:

"Da sich die Sonne um den Schwerpunkt des Sonnensystems bewegt, bedeutet dies, dass sie sich auch um den Hauptfokus der Erdumlaufbahn bewegt, der entweder näher an ihrem Perihel oder ihrem Aphel liegt. Wenn sich die Erde ungestört von Trägheitsbewegungen um die Sonne dreht, dann betragen die Entfernungen zu ihrem Perihel 1,47 × 108 km und zu ihr 1,52 × 108 km. Die solare Trägheitsbewegung bedeutet für die Erde, dass sich der Abstand zwischen Sonne und Erde an den extremen Positionen von SIM signifikant ändern muss (bis zu 0,02 au), ebenso wie die durchschnittliche Sonnenstrahlung, die umgekehrt proportional zum Quadrat ist Abstand zwischen Sonne und Erde."

„Es ist bekannt, dass sich die Sonne aufgrund des Einflusses der anderen Körper des Sonnensystems, hauptsächlich Jupiters, um den Schwerpunkt des Sonnensystems bewegt“, sagte er. „Dies bedeutet nicht, wie die Zeitung behauptet, dass dies dann zu Änderungen des Abstands zwischen Sonne und Erde führt.“

Ich denke, dass dieses Papier allein aus diesem Grund zumindest einer Korrektur bedürfen wird.

Es gibt auch die Frage der Leistung ihres Solarmodells. Sehen Sie sich Abbildung 1 oben an. Denken Sie daran, dass dieses Sonnenmodell unter Verwendung der historischen Sonnenaktivität erstellt wurde, sodass es eine gewisse Korrelation haben wird. Die Sonnenaktivität des Modells (blaue Linie) stimmt jedoch nicht so gut mit dem Beobachtungsrekord (rote Linie) überein. Besonders schlecht schneidet es beim Sporer Minimum um 1460-1550 ab, das reproduziert das Modell überhaupt nicht. Zharkova et al. (2017) erklären dies, indem sie sagen, dass die Supernova von Vela Junior die Radiokarbondaten für die Periode falsch macht und das Sporerminimum tatsächlich etwa 200 Jahre früher liegt und von der Supernova Vela Junior verursacht wurde! Dies scheint eine post-hoc-Erklärung für das Versagen ihres Modells zu sein, das Sporer-Minimum zu replizieren. Wenn dies zutrifft, hätte dies tiefgreifende Auswirkungen nicht nur auf die Klimatologie, sondern auch auf die Radiokarbondaten im Allgemeinen im Mittelalter und früher. Sie haben sich wirklich nicht die Mühe gemacht, dies zu zeigen. Dann ist da noch die Frage, wann die Supernova die Erde beeinflusst hätte, aktuellere Schätzungen gehen von etwa 1700-4300 Jahren aus (Kasuda 2008, Abdalla 2018).

Schließlich werde ich über die Korrelation sprechen, die sie mit den Temperaturen nach dem Maunder-Minimum herstellen. Sie zitieren Akasofu (2010), der anhand der Temperaturaufzeichnungen der Japan Meteorological Society (JMS) eine grobe Schätzung von 0,5 Grad Celsius Erwärmung für den Zeitraum 1900-2000 angibt. Sie haben sich jedoch nicht wirklich den Trend einer Regressionslinie oder ähnliches angesehen, sie haben ihn anscheinend nur im Auge behalten und eine Linie durch die Daten gezogen. Schauen wir uns den Jahrhunderttrend direkt an der Quelle an, hmm?

0,73 Grad Celsius pro Jahrhundert. Also, eine seltsame Wahl, um den jahrhundertelangen Temperaturtrend zu zitieren. Es wird schlimmer. Akasofu (2010) schätzt, dass die globalen Temperaturen um 1800 um 1 Grad Celsius kühler waren und extrapoliert den Trend von 0,5 Grad Celsius linear auf 1800 zurück. Zharkova et al. (2019) nimm das auf und lauf damit:

„Im laufenden Jahrtausend seit dem Maunder-Minimum haben wir den Anstieg des Basismagnetfelds und der Sonneneinstrahlung für weitere 580 Jahre. Dieser Anstieg führt zu dem von Akasofu26 festgestellten Temperaturanstieg der Erde in den letzten zweihundert Jahren. Ausgehend von der Wachstumsrate von 0,5 °C pro 100 Jahre26 für die Erdtemperatur seit dem Maunder-Minimum ist zu erwarten, dass der Anstieg des solaren Basislinien-Magnetfelds, der aufgrund der SIM auf 2600 zu erwarten ist, wiederum zu einem Anstieg von die terrestrische Basistemperatur seit MM um 1,3 °C (im Jahr 2100) und zumindest um 2,5–3,0 °C (im Jahr 2600)."

In ihrer eigenen Zeitung heißt es jedoch, dass das Maunder-Minimum zwischen 1645 und 1715 lag, daher stimmen die Daten nicht überein. Sie sagen, dass SIM seit dem Maunder-Minimum einen linearen Anstieg von 0,5 Grad Celsius pro Jahrzehnt verursacht, aber es stimmt nicht mit Temperaturrekonstruktionen überein, die einen Anstieg der globalen Temperaturen im späten 19. Jahrhundert zeigen ( https://www.nap.edu/ Ressource/11676/Surface_Temps_final.pdf).

Sie gehen natürlich auch davon aus, dass der gesamte lineare Trend der globalen Temperaturen auf SIM zurückzuführen ist. Sie gehen von der Schlussfolgerung aus. Folgen Sie auch ihren Schlussfolgerungen: Die SIM-Karte hat eine

2000 Jahre lang verursacht es eine lineare globale Erwärmung von 0,5 Grad Celsius pro Jahrhundert. In den Paläotemperaturaufzeichnungen sollten wir also alle 1000 Jahre globale Temperaturschwankungen von 5 Grad Celsius haben! Natürlich ist nichts dergleichen in der Aufzeichnung zu sehen. Unter der Annahme, dass dieser schlampige Trend von 0,5 Grad pro Celsius von 1900 bis 2000 ausschließlich auf SIM zurückzuführen ist, und angenommen, dass dieser lineare Trend bis zum Ende ihres "supergroßen" Sonnenzyklus im Jahr 2600 anhält, wird SIM einen Temperaturanstieg von 2,5 bis 3,0 Grad Celsius verursachen bis 2600.

Ich füge hinzu, dass die maximale Sonnenaktivität seit den späten 1950er Jahren abgenommen hat, sodass jede einfache Erklärung der jüngsten globalen Erwärmung aufgrund von TSI allein aus diesem Grund scheitert. https://www.spaceweatherlive.com/en/solar-activity/solar-cycle/historical-solar-cycles

Ich bin mir ziemlich sicher, dass sich irgendwann jemand in der von Experten begutachteten Literatur damit befassen wird, und ich bin daran interessiert zu sehen, ob wir die gleichen Probleme mit dem Papier haben.

Abdalla, H., Abramowski, A., Aharonian, F., Benkhali, F. A., Akhperjanian, A. G., Angüner, E. O., . & Balzer, A. (2018). Tiefere HESS-Beobachtungen von Vela Junior (RX J0852. 0− 4622): Morphologiestudien und aufgelöste Spektroskopie. Astronomie und Astrophysik, 612, A7.

Akasofu, S.I. (2010). Zur Erholung von der Kleinen Eiszeit. Naturwissenschaft, 2(11), 1211-1224.

Charvátová, I. (2009). Langfristige prädiktive Bewertungen von solaren und geomagnetischen Aktivitäten auf der Grundlage der großen Ähnlichkeit zwischen den solaren Trägheitsbewegungen in den Intervallen 1840–1905 und 1980–2045. Neue Astronomie, 14(1), 25-30.

Katsuda, S., Tsunemi, H., & Mori, K. (2008). Die langsame Röntgenexpansion des nordwestlichen Randes des Supernova Remnant RX J0852. 0–4622. Die Briefe des Astrophysikalischen Journals, 678(1), L35.

Gray, L.J., Beer, J., Geller, M., Haigh, J.D., Lockwood, M., Matthes, K., . & Luterbacher, J. (2010). Sonneneinflüsse auf das Klima. Bewertungen zu Geophysik, 48(4).

Popova, E., Zharkova, V., Shepherd, S. und Zharkov, S. (2018). Zur Rolle der Vierfachkomponente des Magnetfelds bei der Bestimmung der Sonnenaktivität in großen Zyklen. Zeitschrift für atmosphärische und solar-terrestrische Physik, 176, 61-68.

Zharkova, V. V., Shepherd, S. J., Popova, E., & Zharkov, S. I. (2017). Verstärkung eines Doppeldynamomodells durch solar-terrestrische Aktivität in den letzten drei Jahrtausenden. Tagungsband der Internationalen Astronomischen Union, 13(S335), 211-215.

Zharkova, V. V., Shepherd, S. J., Popova, E., & Zharkov, S. I. (2017). Verstärkung eines Doppeldynamomodells durch solar-terrestrische Aktivität in den letzten drei Jahrtausenden. Tagungsband der Internationalen Astronomischen Union, 13(S335), 211-215.

Usoskin, I. G. (2018). Kommentar zum Artikel von Popova et al. „Über eine Rolle der Quadrupelkomponente des Magnetfelds bei der Definition der Sonnenaktivität in großen Zyklen“. Zeitschrift für atmosphärische und solar-terrestrische Physik, 176, 69-71.

Zharkova, V., Popova, E., Shepherd, S., &. Zharkov, S. (2018). Antwort auf den Kommentar zum Artikel „zu einer Rolle der vierfachen Komponente des Magnetfelds bei der Definition der Sonnenaktivität in großen Zyklen“ von Usoskin (2017). Zeitschrift für atmosphärische und solar-terrestrische Physik, 176, 72-82.

Zharkova, V. V., Shepherd, S. J., Zharkov, S. I., & Popova, E. (2019). Oszillationen der Basislinie des solaren Magnetfelds und der Sonnenstrahlung auf einer Zeitskala von Jahrtausenden. Wissenschaftliche Berichte, 9(1), 9197. https://www.nature.com/articles/s41598-019-45584-3

Späte Bearbeitung: eine detaillierte Reihe von Argumenten zwischen Zharkova und anderen Forschern:


TÄGLICHE THEMEN

  • 20. August: Lehrplanübersicht: Sterne und Galaxien, stellare Eigenschaften und Entwicklung. kein nachgewiesener Zusammenhang zwischen Astrologie und Astronomie, da sich auch Sterne bewegen, die Position der Sonne relativ zu den 12 Sternbildern des Tierkreises ändert sich über Jahrhunderte und unterscheidet sich von den Daten, die in der Rubrik "Horoskop" der Zeitungen angegeben sind. Das metrische System wird normalerweise in der Wissenschaft und in allen Ländern mit Ausnahme der US-Zehnerpotenzen in der Boden- und Weltraumastronomie verwendet - benötigen Weltraumbeobachtungen, um alle Arten von Strahlung abzudecken, wie Röntgen, UV usw., die von der Atmosphäre absorbiert werden der Geowissenschaften und Religion: Glaube vs. Untersuchung antike Astronomie Verwendung der Geometrie durch die Griechen, Glaube an das geozentrische System (Aristoteles, Ptolemäus), geozentrisches Modell (Ptolemäus) vs. das heliozentrische Modell (Kopernikus).
  • 22. August: Die Entfernungsskala, lineare und Winkelgröße, Die Erde bewegt sich jeden Tag etwa 1 Grad in ihrer Umlaufbahn um die Sonne grundlegende fundamentale Konstanten wie Lichtgeschwindigkeit, 1 AE = (ES) Entfernung usw. Die Himmelssphäre - Sterne 'fixiert' am Himmel als Globus die Entfernungsskala physikalische und winkelmäßige Entfernungen und Größen Entfernungsmaße in der Astronomie sind die AU und das Lichtjahr (LY) eine weitere Entfernungseinheit basiert auf der Methode der Parallaxe - der scheinbaren Änderung der Winkellage aufgrund to motion definieren 1parsec (pc) = 1/alpha(Bogensekunden), wobei alpha der normalerweise gemessene Winkel relativ zur Umlaufbahn der ES-Umlaufbahn ist.Ekliptik - Bahn der Sonne am Himmel Himmelsäquator - Verlängerung des Erdäquators zur Himmelssphäre Frühlings- (Frühling) und Herbst-Tagundnachtgleiche und Sommer- und Wintersonnenwende, bezogen auf die Jahreszeiten. Himmlischer 'Längengrad' - Rektaszension, Himmlischer 'Breitengrad' - Deklination, ermöglichen die Position eines Objekts am Himmel.
  • 27. August: Ptolemäus, Aristoteles - Alle himmlischen Objekte drehen sich um die Erde, wobei Planeten auch Epizykel beschreiben, die für die beobachtete rückläufige Bewegung äußerer (übergeordneter) Planeten verantwortlich sind HELIOKENTRISCHES MODELL (KOPERNIKUS) - Die Sonne ist im Zentrum mit allen Planeten, die sich umdrehen es in kreisförmigen Bahnen (nicht ganz richtig, aber im Grunde richtig) Untergeordnete Planeten (Merkur, Venus) - Bahnen innerhalb der Erdbahn (untergeordnete und überlegene Konjunktion), Überlegene Planeten (Mars, Jupiter usw.) mit Bahnen außerhalb (Gegensatz und Überlegene) Verbindung). Synodische (scheinbare) und siderische (bezüglich Sterne) Umlaufperioden von Planeten um die Sonne, z.B. Die synodische Periode des Jupiter beträgt 399 Tage, aber seine siderische Periode beträgt 11,9 Jahre das kopernikanische System - Bestimmung der relativen Entfernungen der Planeten von der Sonne aus dem Winkel der größten östlichen und westlichen Elongation (der maximale Winkelabstand des Planeten von der Sonne wie gesehen) von der Erde).
  • 29. August: TYCHO - der berühmteste vorteleskopische Astronom hat die Umlaufbahn des Mars sorgfältig beobachtet. KEPLERs GESETZE: Erster Hauptsatz - Planetenbahnen sind elliptisch mit der Sonne in einem Brennpunkt 'Exzentrizität' (Elliptizität) e = Abstand vom Zentrum zu einem Brennpunkt/Haupthalbachse. Keplersche Gesetze (Forts.): Zweiter Hauptsatz - Planeten zeichnen gleich große Dreiecke in gleicher Zeit ('Gesetz der gleichen Dreiecke') Dritter Hauptsatz - P-Quadrat = a-Würfel, oder P*P = a*a*a, wobei P ist die Periode in Jahren und a ist die große Halbachse der Umlaufbahn in AE. Die Erde und der Mond (oder zwei beliebige Objekte, die unter Schwerkraft umkreisen) drehen sich um einen gemeinsamen Massenschwerpunkt, den Baryzentrum, der 1700 km im Inneren der Erde liegt. GALILEO: verteidigte das kopernikanische heliozentrische System als erster, der das Teleskop benutzte, machte viele Entdeckungen, um das heliozentrische Modell zu unterstützen - Phasen der Venus, Monde des Jupiter, Sonnenflecken entdeckten auch Berge auf dem Mond, stellte fest, dass die Milchstraße aus Sternen besteht usw. Galileo führte bahnbrechende Experimente zur Schwerkraft durch - "alle Dinge fallen unabhängig von Gewicht oder Masse mit der gleichen Geschwindigkeit".
  • 3. Sept.: Newtonsches Gravitationsgesetz - F (grav) = G * (m1*m2)/(r*r), dh die Schwerkraft zwischen zwei Massen ist direkt proportional zu ihrem Produkt und umgekehrt proportional zum Quadrat der Abstand zwischen ihnen Ihr Gewicht ist die Schwerkraft zwischen Ihnen und der Erde, dh F = G * m(Sie) * M(Erde) / R(Erde)-Quadrat Die Konstante G ist als universelle Gravitationskonstante bekannt und ist die is für alle Massen im Universum gleich. Newtons GESETZE DER BEWEGUNG (i) Trägheit und Masse, (ii) F = ma, (iii) Aktion = Reaktionsbeschleunigung a = Geschwindigkeit / Zeit Geschwindigkeit ist Geschwindigkeit in einer bestimmten Richtung erfordert Kraft, entweder Geschwindigkeit oder Richtung zu ändern Beschleunigung a = Geschwindigkeit / Zeit Geschwindigkeit ist Geschwindigkeit in einer bestimmten Richtung erfordert Kraft, um entweder Geschwindigkeit oder Richtung zu ändern. Moment ist Masse x Geschwindigkeit (mv), die vor und nach einer geraden Erhaltung des Impulses (m*v) und dem dritten Bewegungsgesetz erhalten bleibt. Newtonsches Gravitationsgesetz - F (grav) = G * (m1*m2)/(r*r), dh die Schwerkraft zwischen zwei Massen ist direkt proportional zu ihrem Produkt und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen dein Gewicht ist die Gravitationskraft zwischen dir und der Erde, dh F = G * m(du) * M(Erde) / R(Erde)-Quadrat die Konstante G ist als universelle Gravitationskonstante bekannt und für alle gleich Massen im Universum. Gewicht ist die Schwerkraft auf die Masse m Beschleunigung aufgrund der Schwerkraftanwendung von (i) und (ii) und das Gravitationsgesetz ergibt W (Gewicht) = mg, wobei g die Gravitation ist. Beschleunigung g = 9,8 m/s-Quadrat (m/s/s) = 32 ft/s/s Konstante für alle fallenden Massen (daher Galileis Beobachtung, dass 'alle Dinge mit der gleichen Geschwindigkeit fallen') tatsächlich benutzte Galileo schiefe Ebenen, um Verlangsamen Sie die Beschleunigung und messen Sie die Zeiten genau, anstatt sich auf frei fallende Objekte mit kaum wahrnehmbaren Unterschieden für das menschliche Auge zu verlassen. Fluchtgeschwindigkeit ist die erforderliche Geschwindigkeit, um der Schwerkraft der Erde zu entkommen = 11 Km/s.
  • 5. Sep.: Orbitale Objekte "fallen" kontinuierlich, so wie der Mond kontinuierlich auf die Erde zufällt, die sich mit derselben Geschwindigkeit von ihr wegkrümmt. Fluchtgeschwindigkeit, kinetische und potentielle Energie, Umlaufbahnen, Drehimpuls. Wie Wasser, das einen Badewannenabfluss hinunterfließt, haben alle rotierenden oder rotierenden Objekte einen Drehimpuls L = mxvxr (Masse mal Geschwindigkeit mal Abstand vom Zentrum oder der Rotationsachse) L bleibt erhalten oder bleibt konstant. Wenn r abnimmt, muss v erhöhen, und umgekehrt deshalb beschleunigt ein Schlittschuhläufer beim Drehen, wenn er seine Arme nach innen zieht. Andere Beispiele sind Hubschrauberrotor, Kreisel usw. die Achse eines Kreisels "wackelt" oder "präzessiert" langsam in einem Kreis, wenn es beim Drehen gekippt wird, anstatt nach unten zu fallen, ist die Präzession der Erdachse ein weiteres Beispiel L wirkt als stabilisierende Größe, zB ein Gyroskop (im Grunde ein sich drehendes Rad) in einem Satelliten oder Raumfahrzeug wirkt, um es zu stabilisieren und in eine bestimmte Richtung (z. B. in Richtung eines Sterns) zu zeigen. Rückblick Quiz 1.
  • 10. September, Dienstag: Zwischenprüfung 1
  • 13.09., Donnerstag: Ch. 5 - Licht und Materie, Spektroskopie, Farbe (Wellenlänge), elektromagnetisches Spektrum - Gammastrahlen bis Radiowellen in ansteigender Wellenlänge Sichtbares Spektrum: 4000 - 7000 Angström kontinuierliche, Emissions- und Absorptionsspektren LICHT - elektromagnetische Energie. Spektrum des sichtbaren Lichts, blaue bis rote Wellen und Wellenlänge. Licht benötigt kein Medium um sich auszubreiten (im Gegensatz zu Wasser oder Schallwellen) Energieteilchen oder Quanten werden Photonen genannt c = Wellenlänge x Frequenz Farbe hängt von der Wellenlänge ab. Blaues Licht hat eine höhere Frequenz und damit eine kürzere Wellenlänge als rotes Licht der e.m. Spektrum reicht von Gammastrahlen (höchste Frequenz) bis Radiowellen (längste Wellenlängen) sichtbares Licht ist ein kleiner Teil des Spektrums, von Blau (4000 A) bis Rot (7000 A), wobei A die Einheit Angstrom = 100 Millionstel von a . ist cm je heißer ein Objekt, desto energiereicher ("blauer") sein Licht und umgekehrt. Atome und Licht – Photonen haben die Energie E = h * nu, wobei nu die Frequenz = c/Wellenlänge ist (h wird die Plancksche Konstante genannt) Jedes Photon hat eine bestimmte Wellenlänge und damit „Farbe“.
  • 17.09., Dienstag: ATOMS und SPECTRA - Quantentheorie: Die ATOMS und SPECTRA - Quantentheorie: Der positiv geladene Kern ist von negativ geladenen Elektronen umgeben, die in bestimmten und diskreten Energiebahnen angeordnet sind. Elektronen können Photonen bei bestimmten Energien absorbieren oder emittieren Elektronen können Photonen bei bestimmten Energien (Wellenlängen) gleich der Energiedifferenz zwischen Umlaufbahnen absorbieren oder emittieren, z. H-Atom hat ein Elektron und ein Proton. Ein Elektron im H-Atom emittiert beim Sprung von der dritten in die zweite Bahn ein Photon mit einer Wellenlänge von 6563 Angström (rote Farbe!). SPEKTRUM einer Quelle (z. B. der Sonne) ist ihr Licht, das nach Linien bei charakteristischen Wellenlängen aufgelöst wird. Das Emissionsspektrum besteht aus hellen "Farblinien", d. h. Licht, das von Atomen bei bestimmten Wellenlängen emittiert wird, und das Absorptionsspektrum sind dunkle Linien, d. h. Energie, die von Atomen bei entsprechenden Wellenlängen entfernt wird. Demonstration: Emissionsspektren von Leuchtstoffröhren mit H, He, Ne, Hg, H2O, CO2, Ar. Kontinuierliche Absorptions- und Emissionsspektren von astronomischen Objekten Spektren außerhalb des sichtbaren Bereichs (z. B. Röntgenstrahlen) werden vom menschlichen Auge nicht gesehen, können aber dennoch vorhanden sein. Wasserstoff - Lyman (UV), Balmer (sichtbar), Paschen (IR) Linienreihen Rote Linie von H - 6562 Angström. Die Sonne hat eine Oberflächentemperatur von 5600 K und emittiert ihr Spitzenlicht in gelber Farbe.
  • 19. September, Donnerstag: Die Helligkeit (Leuchtkraft) nimmt zu, wenn die Temperatur in die vierte Potenz der Helligkeit einer Quelle sinkt, wenn der Kehrwert der Entfernung ist. Inverses Quadratgesetz aufgrund der Geometrie -- die Fläche einer Kugel nimmt mit 4*pi*Radiusquadrat zu. DOPPLER-Effekt und Rot- und Blauverschiebung. TEMPERATUR: Kelvin und Celsius Temperaturskalen Raumtemperatur beträgt etwa 300 K. Temperatur T von "Schwarzkörpern" - perfekte Strahler und Absorber bei einem T, mit Spitzenstrahlung bei einer Wellenlänge. Hubbles Gesetz: v = H_o d --> die Geschwindigkeit nimmt mit der Entfernung der Galaxien zu impliziert eine Expansion des Universums H_o ist die Hubble-Konstante 1/H_o ist das Alter des Universums (Unsicherheit aufgrund der Messung großer Entfernungen) zeigt eine gleichmäßige und isotrope Expansion an, jedoch kürzlich Ergebnisse zeigen eine beschleunigte Expansion --> Dark Energy ? Rotationskurven von Galaxien sind flach, anstatt mit dem Radius abzunehmen --> Dunkle Materie? Quiz 1 Notenverteilungskurve +5%.
  • 24.09., Dienstag: Einsteins RELATIVITÄTStheorie: Erstes Postulat - Lichtgeschwindigkeit 'c' ist eine universelle Konstante unabhängig von der Geschwindigkeit der Quelle oder des Beobachters Zweites Postulat - Alle physikalischen Gesetze haben überall im Universum die gleiche Form E = m *c-Quadrat, dh Masse und Energie sind äquivalente Masse (Trägheit) nimmt mit der Geschwindigkeit zu es braucht unendlich viel Energie, um eine Masse auf 'c' zu beschleunigen - daher ist es für ein Objekt (zB Raumfahrzeug) unmöglich, sich mit Lichtgeschwindigkeit zu bewegen Die Spezielle Theorie befasst sich mit der Geschwindigkeit Die Allgemeine Relativitätstheorie befasst sich mit der Beschleunigung Äquivalenzprinzip - Beschleunigung und Gravitation sind gleichwertig Astronauten sind schwerelos, weil sie mit der gleichen Geschwindigkeit fallen wie der Boden des Shuttles in der Umlaufbahn die Zeit "fließt" langsamer für eine Bewegung Objekt (Astronauten leben etwas länger!).
  • 26.09., Donnerstag: Sterne - Eigenschaften und Struktur der Sonne Materiezustand: 99,9% der Materie im Universum befinden sich im Plasmazustand (freie Elektronen, Protonen und Ionen) 90% der Materie ist H, 7,8% He, und die restlichen Elemente des Periodensystems enthalten nur 2% Sternenergie aus thermonuklearer Fusion von H --> He Sternstruktur: Kern, Strahlungszone und Konvektionszone Photosphäre: sichtbare Schicht der Sonne perfektes Scheibenbild und Verdunkelung der Extremitäten - äußere Schichten sind kühler und emittieren weniger Energie als zentrale Regionen H- Opazität: negative Wasserstoffionenschicht absorbiert sichtbare bis infrarote Strahlung als Chromosphäre, Übergangsregion und Korona-Flares und Massenauswürfe, angetrieben durch magnetische Aktivität.
  • 1. Oktober, Dienstag: Sternklassifizierung - Sterne werden nach Farbe und Temperatur klassifiziert. Hertzsprung-Russell (HR)-Diagramm der Leuchtkraft L vs. Temperatur T Sternklassifikationsschema: O,B,F,G,K,M,L - Bereich in T

POWERPOINT LECTURE-DATEIEN

Bitte beachten Sie, dass dieses Material als Hilfsmittel und nicht als Ersatz für die Vorlesungen der Klasse bereitgestellt wird. Alle Fragen sollten vorzugsweise im Unterricht beantwortet werden (nicht per E-Mail).


Und die Herausforderung an die Klimawissenschaft

Während des Kalten Krieges war einer dieser mysteriösen Wissenschaftler, die in Großbritannien als „Boffins“ bekannt waren, D.G. King-Hele in den Forschungslabors der Royal Air Force in Farnborough. Sein Frühwerk wurde leider unter Sicherheitsetiketten begraben, aber in den letzten Jahrzehnten wurde der Deckel (etwas) angehoben, und 1975 veröffentlichte er im Kepler-Band Vistas in Astronomy (Bd. 18) einen entzückenden Essay mit dem Titel Von Keplers himmlischer Harmonie zur modernen irdischen Armonics

Zuvor, im Jahr 1966, hatte er sich mit einem kurzen Artikel mit dem Titel „Vorhersage der Daten und Intensitäten der nächsten zwei Sonnenflecken-Minima“ (in Nature, Bd. 209) den Kopf zerbrochen. Wie um alles in der Welt wurde das angegangen? Durch den Blick auf die Planeten – nicht auf die terrestrischen Effekte und erstaunlicherweise nicht auf die Sonne.

Die Bewegung der Planeten und ihr Studium führt uns zurück in die Zeit von Kepler und Galileo. Dann, in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts, kamen die Raketentechnik und die Möglichkeit der Weltraumforschung. Dies erforderte fortgeschrittene Formulierungs- und Rechenfähigkeiten. Hier treten die NASA und das Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Kalifornien, ins Bild. Die Russen taten natürlich dasselbe, und einige von ihnen schafften es (über die Tschechen), mit den Amerikanern in Kontakt zu bleiben.

Jeder Planet benötigt seinen eigenen Zeitplan und seine eigene Weltraumgeographie. Die rechnerischen Herausforderungen waren überwältigend, aber sie wurden gemeistert. Ausgestattet mit den so geschaffenen neuen Ephemeriden (dem planetarischen Zeitplan) konnten zwei pensionierte Professoren für Geologie der Columbia University, John Sanders, und dieser Autor einen planetarischen Rahmen für die Erklärung des terrestrischen Klimas vorbereiten. Es wurde in einem Band mit dem Titel Climate: History, Periodicity, and Predictability vorgestellt, herausgegeben von Michael R. Rampino (New York: Van Nostrand, 1987).


Autor Rhodes W. Fairbridge zu seinem 80. Geburtstag, 21. Mai 1994.

Das planetarische Gerüst schien nicht vollständig ausgebildet zu sein, wie Botticellis Venus auf der halben [Pecten] Muschel an der Küste Zyperns (ein Tempel markiert die Stelle). Viele berühmte Astronomen hatten sich intensiv mit diesem Thema beschäftigt. Im Jahr 1801 diskutierte der Astronomer Royal in Großbritannien, Sir William Herschel, die Natur der Sonnenflecken, ihre Variabilität, ihren Einfluss auf das Klima und die Position der Planeten als mögliche ursächliche Kräfte. Obwohl dieses Werk von der Royal Society veröffentlicht wurde, war es „seiner Zeit voraus“. Einige anderthalb Jahrhunderte später gab es viel mehr Informationen, aber nicht viel mehr Licht.

Dieser Autor organisierte 1961 eine internationale Konferenz an der New York Academy of Sciences (Annals of the NYAS, Bd. 95, Hrsg. R.W. Fairbridge). Mindestens die Hälfte des Publikums war von den Beweisen nicht beeindruckt. Aber einer von ihnen war ein Amateurastronom, ein ehemaliger Singer-Nähmaschinenverkäufer, Clyde Stacey, der im Ruhestand in Puerto Rico lebte. Er arbeitete mit der Hand, ohne Computer und nicht einmal mit Taschenrechner, und benutzte die mechanische Analogie von Zahnradsystemen, um Planetenzyklen zu beschreiben. Stacey hatte keine akademischen Qualifikationen und fand sein Schreiben sowohl von der Natur als auch von der Wissenschaft abgelehnt. Er wandte sich nach dem Seminar an uns und wurde nach Uptown an die Columbia University eingeladen. Stundenlang buchstabierte er seine Konzepte. Es wurde dann veranlasst, dass die New York Academy of Sciences sie veröffentlichte (Annals of the NYAS, Vol. 105, No. 7, 1963), und einige Jahre später wurden Auszüge in die Encyclopedia of Atmospheric Sciences and Astrogeology (ed (Fairbridge, 1967).

Das Foto links zeigt eine derzeit erodierende Gezeitenkerbe auf der Insel Kapapa, Oahu. Das rechte zeigt eine Unterwasserformation ähnlicher Form, 24 Meter unter der Oberfläche entlang der Küste von Kaneohe, Hawaii. Dies ist ein Beispiel für die vielen Arten von Beweisen, die Geologen von einem langfristigen Klimawandel erzählen. In diesem Fall deuten die Hinweise auf den rapiden Anstieg des Meeresspiegels hin, der während der Gletscherschmelze verursacht wurde, die am Ende der letzten Eiszeit vor etwa 18.000 Jahren begann.

Stacey wies uns darauf hin, dass ein Planet, der sich auf seiner „keplerschen“ elliptischen Bahn um die Sonne dreht, keinen energetischen Stoß auf die Photosphäre der Sonne ausübt, der das episodische Wachstum von Sonnenflecken erklären könnte. Aber wenn zwei Planeten beteiligt sind und der schnellere den langsameren passiert, gibt es kurzzeitig einen kombinierten Gravitationseffekt, der von jedem der Planeten und noch wichtiger von der Sonne selbst wahrgenommen wird. Dies ist keine Flut (die winzig ist), sondern ein Drehmoment. Die äußeren, gasförmigen Schichten dieses Sterns haben eine niedrige Viskosität, die anfällig für jede Änderung des Drehimpulses ist, genau wie die Erdatmosphäre (im Gegensatz zu ihrer Hydrosphäre und Lithosphäre).

Man sollte bedenken, dass es zwei Arten von Drehimpulsen gibt: die eine bezieht sich auf den Spin eines rotierenden Körpers und die andere auf seine Bahnbewegung. Laut Theodor Landscheidt, einem der Mitwirkenden in Rampinos Klimaband (1987, oben erwähnt), beginnt der „Spaß“ dann, wenn die Rotationsachse der Sonne von der Rotationsachse der Planeten überlappt wird. Anders ausgedrückt entspricht der Schwerpunkt (Massenschwerpunkt) der Sonne normalerweise nicht dem Schwerpunkt des gesamten Sonnensystems. Der Schwerpunkt des Sonnensystems als Ganzes variiert, wenn sich der Planet dreht, und seine Massen sammeln sich auf der einen oder anderen Seite an (Abbildung 1).

Abbildung 1

VERHÄLTNIS DER SONNE UND DES BARYZENTRUMS DES SOLARSYSTEMS

Die Rotation der Planeten um die Sonne kann dazu führen, dass sich der Massenschwerpunkt (Baryzentrum) des Sonnensystems von einer Position innerhalb des Sonnenkörpers zu einem Punkt außerhalb desselben bewegt. Die Bewegung von Jupiter, dem schwersten Planeten, verursacht die größte Verschiebung. Im oberen Rahmen, wenn sich Jupiter und die anderen schweren Planeten (Saturn, Uranus und Neptun) alle auf einer Seite der Sonne befinden, befindet sich das Schwerpunktzentrum (markiert mit B) außerhalb. Im unteren Rahmen, wenn Jupiter auf der anderen Seite steht, fällt das Schwerpunktzentrum in die Sonne. Es wird die Hypothese aufgestellt, dass die resultierenden Änderungen der Umlaufgeschwindigkeit der Sonne Veränderungen in der Sonnenleistung verursachen und das Klima auf der Erde beeinflussen.

Der Schwerpunkt des Gesamtsystems kann größer als ein Sonnendurchmesser außerhalb der Sonne sein oder sich im Mittelpunkt der Sonne befinden. Dabei sind zwei relevante Achsen zu berücksichtigen: der Schwerpunkt, der die Rotationsachse des gesamten Planetensystems ist, und die eigene Drehachse der Sonne.

Jupiter und die Sonnenflecken

Das Phänomen, das durch den Durchgang eines sich schneller bewegenden Himmelskörpers an einem langsameren entsteht, ist eine neue Periodizität, die als Schwebungsfrequenz (BF) bekannt ist. Sein Wert lässt sich leicht nach einer Formel berechnen, die der Berliner Akustikprofessor Hermann von Helmholz Ende des 19. Jahrhunderts entwickelt hat. Diese Helmholz-Formel geht so:

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

Wobei Po die Umlaufperiode des äußeren (langsameren) Körpers ist und Pi die des inneren (und schnelleren) ist. Wie bei jeder wellenartigen Form ist die Wellenlänge der Kehrwert der Frequenz.

Wenn wir die Perioden der beiden größten Planeten Jupiter und Saturn nehmen, beträgt die Schlagfrequenz 19,8593 (+ 0,6) Jahre. Für Uranus und Saturn beträgt sie 45,392 (+ 0,4) Jahre. Für Erde und Venus sind es nur 1,5987 Jahre. Aber dies ist eine Näherung, denn die elliptischen Bahnen aller Planeten variieren, wenn auch innerhalb fair vorhersehbarer Grenzen. Diese Werte wurden erstmals von einem französischen Mathematiker, Pierre Simon Laplace (1749-1827), der Sohn eines Kleinbauern war, detailliert berechnet und überlebte glücklich die kopfhackenden Unterhaltungen der Revolution. Später wurde er 1835 als Aristokrat, Le Marquis de Laplace, geehrt, der uns eine Exposition de Système de Monde zur Verfügung stellte, die schließlich in Bd. 6 der sechsten Ausgabe seiner gesammelten Werke, erschienen 1884 in Paris. Er konnte nicht weniger die ultimative Stabilität des Sonnensystems beweisen.

Eine der vielen nützlichen Beobachtungen von Laplace waren aus unserer Sicht die einfachen ganzzahligen Verhältnisse, die zwischen den verschiedenen Bahnperiodizitäten bestehen, 2:3, 5:9 usw. Diese Verhältnisse gelten nicht nur für Umlaufbahnen, sondern auch für von ihnen abhängige Phänomene. Somit steht die Periode von Jupiter (11,8626 Jahre) und die des mittleren Sonnenfleckenzyklus (11,1212 Jahre) genau im Verhältnis 15:16.

King-Hele und die Orbitalsymmetrie-Progression

Dieser Aufsatz begann mit einer Erwähnung von King-Heles Werk. King-Hele konnte einen zyklischen Prozess identifizieren, der sich auf die Rückkehrrichtungen von Jupiter, dem Zentrum der Sonne, und dem Schwerpunkt des Sonnensystems (dem Baryzentrum) bezieht. Dieser King-Hele-Zyklus dauert 177,9394 Jahre. Jetzt stellen wir fest, dass 1/15 dieses Zyklus die Periode des Jupiter angibt und 1/16 den mittleren Sonnenfleckenzyklus angibt.

Sonnenflecken werden seit Galilei (1610) teleskopisch beobachtet. Der englische Antiquar und Schulmeister Derek Justin Schove konnte die Aufzeichnungen mithilfe von Stellvertretern und dokumentarischen Beweisen auf mehr als 2.300 Jahre zurückverfolgen. Schoves gesammelte Arbeiten wurden 1983 veröffentlicht, und er war 1961 einer der Eingeladenen zum Treffen der New York Academy of Sciences. Wie bereits erwähnt, waren nicht alle dort überwältigend für seine Ergebnisse. Trotzdem können sie jetzt mit den Ephemeriden der Jet Propulsion Labs verglichen werden. und sie passen zusammen.

Auf Anregung dieses Schriftstellers, eines schwedischen Ingenieurs, führte Hans Jelbring eine Leistungsspektrumsanalyse des gesamten Schove-Sonnenflecken-(Proxy-)Datensatzes durch, die genau bestätigt und in meinem 80. Geburtstagsband veröffentlicht wurde, herausgegeben von Charles Finkl (Journal of Coastal Research, Sonderausgabe, Band 17, 1995). Neben der mittleren Periodizität zeigte Jelbring auch, dass sich langfristige Zyklen überlagerten.

Ebenfalls in diesem Band zum 80. Geburtstag (1995) enthalten war eine große Synthese, die von zwei anderen schwedischen Forschern, Goran Windelius und Nils Carlborg (der erstere starb leider an der Stockholmer Sternwarte) angefertigt wurde. Die Drehimpulsfrage wurde genau untersucht und von dem englischen Künstler Peter Tucker in charmanten Cartoons illustriert. Ein Merkmal der Saturn-Jupiter-Ausrichtungen (wir nennen die „Runden“ wie im Rennjargon, also kurz SJL) ist ihre Rückkehr in die gleiche Himmelsposition, ungefähr alle 178,7337 Jahre (9 x SJL). Sie entspricht der Orbitalsymmetrie (Fairbridge und Sanders, 1987), daher nennen wir sie OSP oder Orbitalsymmetrieprogression (siehe Abbildung 2).

Figur 2
ORBITALSYMMETRIE-PROGRESSION
In den 1980er Jahren arbeiteten Fairbridge und Sanders mit einer im Labor der NASA/Jet Propulsion erzeugten Ephemeride der Sonnenbahn um das Schwerpunktzentrum des Sonnensystems. Sie identifizierten acht charakteristische Bahnmuster für die Sonne, die hauptsächlich durch die Position des massereichsten Planeten Jupiter in Bezug auf den zweitmassereichsten Planeten Saturn bestimmt und durch die relativen Positionen der anderen Planeten moduliert werden. Die Saturn-Jupiter-Runde von ca. 19,8 Jahren wird dann als Schlüsselfaktor für sonnengetriebene Klimamuster angesehen.

Der Einfachheit halber zeichnen sie eine Tangente an die herzförmige Sonnenbahn und eine darauf senkrechte Symmetrieachse (AXSYM). Die dünnen gepunkteten Linien sind durch die Sonnenpositionen gezeichnet, die dem Schwerpunkt am nächsten sind (Peribac). Die acht Orbitalmuster (A-H) sind durch das Ausmaß der Winkeldrehung der Symmetrieachse in Bezug auf die Peribac-Positionen gekennzeichnet. Die hier gezeigten Muster A-H entsprechen den Jahren (n. Chr.):

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

Die Orbitalsymmetrie-Progression und der King-Hele-Zyklus (178,7337 und 177,9394 Jahre) haben einen gemeinsamen Nenner bei 40.036 Jahren, wenn ihr Verhältnis 225,224 beträgt. Eine Reihe anderer planetarischer Periodizitäten entspricht diesem Wert, wie zum Beispiel die Jupiter-Venus-Runde bei 1,5987 Jahren (x 1371). Um eine vollständige Planetenaufstellung zu erreichen, muss man bis zu 1.101.000 Jahre gehen (6160 x Orbitalsymmetrieprogression). Bemerkenswert an diesem Wert ist, dass es sich um eine präzise runde Zahl in terrestrischen (anomalistischen) Jahren handelt. Dies gilt auch für die verschiedenen Schwebungsfrequenzwerte, so dass die Saturn-Jupiter-Runden von 19,8593 Jahren genau 55.440,0 in 1.101 Millionen Jahren betragen.

Die Herausforderung des gegenwärtigen Jahrhunderts

Bezüglich des Erdklimas ist zu beachten, dass in der jüngeren geologischen Vergangenheit weitaus größere Schwankungen gemessen werden als die auf menschliche Aktivität zurückzuführende „globale Erwärmung“. Vulkanausbrüche wie die von 1883, 1815 und 535 n. Chr. oder viele Jahrtausende bis Mazama (vor etwa 8.000 Jahren) oder Toba (74.000) führten alle zu Abkühlungsepisoden. Beschränken wir die Diskussion jedoch nur auf die wärmeren Zyklen, so stellen wir fest, dass diese zwar genauso groß sind wie die Kältezyklen, aber einfach im positiven Sinne. Es scheint, dass sie aus solaren Beziehungen stammen müssen. Die Emissionen der Sonne schwanken definitiv. Für die letzten 10.000 Jahre oder so stehen uns mehrere „Zeitreihen“ zur Verfügung, die solche Ereignisse oder Intervalle (einige von mehreren Jahrhunderten) quantifizieren.

Klima-„Zeitreihen“ über mehrere Jahrtausende sind zahlreich, aber überzeugend, da die meisten „Kleinigkeiten“ in die gleiche Richtung zu gehen scheinen. Das wesentliche Kriterium für eine Zeitreihe ist, dass ein Zeitmaß festgelegt wird, das Jahreseinheiten entspricht, wie in Jahrringen, Eisbohrkernen oder varven (geologischen Ablagerungen) Sedimentschichten. Diese können dann mit astronomisch bestimmten Bewegungen und Periodizitäten zwischen den Planeten abgeglichen werden, was auch unsere eigene Erde und ihren Mond einschließt. Als nächstes können die Zeitreihen verschiedenen Formen der Fourier-Analyse unterzogen werden, um ein Leistungsspektrum von Periodizitäten zu erstellen. Dieses Verfahren hat in den letzten zehn Jahren zu erfreulichen Ergebnissen geführt. Eine aktuelle Ausgabe der Zeitschrift The Holocene (Vol. 12, S. 6, 2002) enthielt beispielsweise zahlreiche Beispiele, die auf Baumringen basieren.

Die ultimative Quelle des Klimas ist natürlich die Sonne. Klimaschwankungen können abgeleitet werden von (a) Sonnenemissionen, dh Strahlung in verschiedenen elektromagnetischen Wellenlängen. Ultraviolett-, optische, Infrarot- und Partikelübertragung, wie im Sonnenwind. Aus (b) Bahnfaktoren, die die Entfernung der Erde von der Sonne beeinflussen, die sich ständig mit den Mondphasen ändert, sowie die geometrischen Anordnungen der Planeten. Und schließlich (c) terrestrische Faktoren, zu denen Breitengrad, Topographie, Luft-Meer-Austausch, Meeresströmungen, atmosphärische Zirkulation und Chemie gehören. Die Sonne-Erde-Beziehungen werden manchmal mit dem Baseballspiel verglichen, es gibt den Pitcher (die Sonne), den Hitter (die Erde) und nicht zuletzt die Menge (alle Umweltfaktoren).

Das Schöne an der Zeitmessung mit materiellem Material wie Eis, Schlamm oder Holz ist, dass diese Dinge neben der mathematischen Analyse auch verschiedenen Formen der geochemischen Analyse unterzogen werden können. Sauerstoffisotope liefern Temperaturmessungen, und die Flussrate von Kohlenstoff-14 (in Baumringholz) liefert ein inverses Signal der Sonnenemissionen. Beide Aufzeichnungen reichen mehr als 10.000 Jahre zurück und können direkt mit der Astrochronologie verglichen werden. Dies ist der ultimative Durchbruch für das 21. Jahrhundert und bietet die Möglichkeit, nicht nur das Sonnenfleckenverhalten vorherzusagen, sondern auch die El Ni o-Erwartung und verschiedene Sturmsysteme.

Stürme auf dem Planeten Erde werden hauptsächlich in zwei Kategorien eingeteilt: solche, die in der Nähe des Äquators entstehen, und solche, die in subpolaren Breiten entstehen. Die erste davon führt die Rolle des Mondes ein, der einen wichtigen Deklinationszyklus (18,6134 Jahre) hat. Die Deklination während des Halbzyklus verschiebt die Zenitposition des Mondes über jede Hemisphäre um fast 1.200 km von Nord nach Süd, was zur Beschleunigung der geostrophischen Strömungen wie des Golfstroms und des Kuo Shio führt. Ein stärkerer Golfstrom erwärmt den Murmansk-Strom nördlich von Russland und drückt das polare Meereis zurück, wodurch eine verlängerte Saison mit offenem Wasser entsteht, die den Schneefall über Sibirien und Zentralasien erhöht.

Historische (Stellvertreter-)Beweise für die arktischen Temperaturen legen nahe, dass der Deklinationszyklus des Mondes und der Sonnenfleckenzyklus (11/12 Jahre) im Verhältnis 3:5 eine ungefähr gleiche Rolle spielen. Aber in hohen Breiten ist der doppelte Sonnenfleckenzyklus oder die solare magnetische Umkehr (bei 22,24 Jahren) wichtiger, so dass das Verhältnis 6:10 wäre, was eine bekannte Periodizität von 111 Jahren erzeugt. Eine interessante Verbindung mit planetarischen Zyklen besteht bei einem dreifachen Verhältnis: 317.749 Jahre (7 Uranus-Saturn-Runden / 16 Saturn-Jupiter-Runden / 17 Monddeklinationszyklen). In einer „Treppe“ von 184 isostatisch angehobenen Strandlinien an der Hudson Bay (Fairbridge und Hillaire-Marcel 1977, Nature. Vol. 268) ist eine Sturmaufzeichnung in geomorpher (d. h. physischer) Form erhalten, die auf mehr als 8.000 Jahre. Ihre außergewöhnliche Regelmäßigkeit wird in anderen Teilen der Arktis dupliziert, was jede Theorie der Zufälligkeit in stürmischen Zyklen leugnet. Ihre mittlere Periodizität beträgt etwa 45 Jahre, aber die sekundäre Modulation tritt bei 111 Jahren, 317 Jahren und längeren Intervallen auf.

Der Gezeitenwiderstandseffekt in El Ni o

In tropischen Regionen bezieht sich das prominenteste Sturmsystem auf den asiatischen Monsun. Seit mehr als einem Jahrhundert ist bekannt, dass zusätzliche Schneefälle im Himalaya oft die Vorboten von Dürren und Hungersnöten in Indien waren. Der Mondzyklus von 17,6 Jahren war lange bekannt, aber es gibt einen weiteren Faktor, der jetzt mit dem El-Nino-Phänomen verbunden ist und sich vom Westpazifik in den Indischen Ozean verlagert.

Durch Gezeitenbewegungen besteht eine dynamische Verbindung zwischen dem Pazifik und dem Indischen Ozean. Während sich der Globus nach Osten dreht, bewegt sich die Gezeitenwölbung nach Westen. Im tropischen Gürtel wird dieser tägliche Anstieg des Meeresspiegels jedoch teilweise durch eine Reihe von physischen Einschnürungen und eine Abflachung des Meeresbodens in den beiden größten Kontinentalschelfs der Welt (Sunda- und Sahul-Schelf) blockiert, die symmetrisch im Norden liegen und südlich des Äquators. Von der Sunda-Straße im Westen bis zur Torres-Straße im Osten geht die Meeresströmung fast immer in Richtung Indischer Ozean, wird mit der steigenden Flut beschleunigt und während der Mondzyklen verstärkt.

Das Wasser bringt mit jeder steigenden Flut einen Kühlimpuls in die untere Atmosphäre, eine Folge solcher Kühleinträge, die den Gezeitenzyklen entsprechen. Diese sind auf verschiedene Zeiträume moduliert: 14-tägig saisonal (mit dem Monsun) jährlich mit den Perigäum-/Syzygie-Perioden (4 und 8 Jahre) und mit der Deklination (18,6 Jahre). Eine ungefähre Resonanz von 16:15 tritt zwischen der Mondperiode von 18,6 Jahren und dem Saturn-Jupiter-Schlag auf. Darüber hinaus gibt es sich verstärkende Mondzyklen bei 31, 62, 93, 111, 186 und 558 Jahren.

Mit zunehmender Komplexität wechselwirken diese Perioden und ihre Oberwellen mit denen der solaren Emissionen. Die prominentesten Effekte sind der El Nino und die damit verbundene ENSO (El Nino/Southern Oscillation), die wahrscheinlich durch atmosphärische Rückkopplungen aus der indonesischen/Neuguinea-„Choke“-Region erzwungen wird. ENSO tritt unregelmäßig in Abständen von 2 bis 9 Jahren auf und offenbart sowohl lunare als auch solare Potenzialantriebe. Die Antriebe sind meist Bruchteile der planetarischen Quadraturreihe von 4.448 Jahren. Diese erscheinen bei 154. der Quadratur, 69,50575 Jahren, und dreimal so hoch wie bei 208,522-jährigen Antrieben, die im Kohlenstoff-14-Fluss von Baumringen hervorstechen.

Abschließend möchte ich betonen, dass das gesamte Gebiet der Planeten-Mond-Sonnen-Dynamik in Bezug auf das terrestrische Klima untersucht werden muss. Die Annahme einiger Wissenschaftler, dass das Klimafeld isoliert im Nebel liegt, begrenzt durch nur wenige Jahrhunderte an Daten, ist selbstzerstörerisch. Mit Tausenden von Jahren Material, das darauf wartet, analysiert zu werden, verlangen einige wunderbare Herausforderungen die Aufmerksamkeit des 21. Jahrhunderts.


Erste Beobachtung, dass sich Sonne und Jupiter (und Freunde) um einen gemeinsamen Schwerpunkt bewegen? - Astronomie

Hier kommen einige der schweren Naturgesetze zum Tragen

Viel Mathe und Physik

Das sollten die härtesten zwei Wochen des Kurses werden

Überlebe das und du wirst es wahrscheinlich schaffen!

Zum großen Teil zuerst klar definiert von Sir Issac Newton (1642-1727)

"Principia" im Jahr 1686

Wir werden ihn früh genug erreichen

Aber zuerst einige Hintergründe.

Materie: Der Stoff der Realität

Masse: Wie viel Zeug steckt in einem Objekt

Ändert sich nicht bei einem Ortswechsel

Volumen: wie viel Platz eine Masse einnimmt

DIGRESS TO: Die Natur liebt Sphären

Dichte: ein sehr wichtiges Konzept (also aufgepasst)

Meiner Meinung nach: eine der fundamentalen Triebkräfte der Natur

Definiert als: Dichte = Masse / Volumen (Einheiten: g/cm 3 )

BEISPIELE: Siehe Tabelle 3:1 pg. 50

Goldwaschen: Gold in einem Placer-Depot

Öl, Wasser, Frostschutzmittel und Quecksilber

Heißluft vs. Kaltluft

Kometenschweif: 10 -16 g/cm 3

Neutronenstern: 10 15 g/cm 3

Dichteunterschiede sind für die innere Struktur der Erde verantwortlich

Masse = Wie viel

Volumen = Wie groß

Dichte = wie dicht auf atomarer Ebene gepackt

Stern vs. Planet vs. Mond (Taschenlampen vs. Spiegel)

Klicken Sie hier für eine Zusammenfassung einiger anderer Physik- und Chemiekonzepte

Frühe astronomische Gedanken

Die Antike – weit fortgeschrittener als Europa vor der Renaissance

Die Chinesen - seit 5000 Jahren oder mehr.

Europa - Stonehenge (S. 12) in England

Die Ur-Amerikaner (Maya, Azteken, Inka)

Diese Kulturen haben einen Teil der Realität der Himmelsbewegungen klar verstanden

Sie hatten tolle Kalender

Polynesien (Michenors "Hawaii")

Aus religiösen Gründen vertrieben

Nach Norden segeln - Navigation immer ein Problem

Polaris (Abb. 1.2, S. 13)

Die Griechen (auch bekannt als die Ionier)

Sehr scharfe Kultur

Erste postulierte "atome"

Wurzel für den Begriff "

Pythagoras - wir verwenden immer noch Formeln, die seinen Namen tragen

Erde und Mond beide Sphären

Bahnen in perfekten, gleichförmigen Kreisen (Abb. 1.13, S. 22)

Benötigte "picycles", um subtile Variationen zu erklären

Zugeschrieben mit dem ersten heliozentrischen Modell (Sonne in der Mitte)

Hipparchos (gewirkt von 160 - 127 v. Chr.)

Ausgezeichnete und subtile Beobachtungen

Stellare Magnituden - wir verwenden immer noch seine ursprüngliche Skala

Identifizierte die Präzession der Erdachse (ca. 22.000 Jahre Zyklus)

DEMO: Gyroskop

Unterstütztes geozentrisches Modell

Erschienen "Almagest" - in Europa seit über 1000 Jahren akzeptiert

Begann auch ein formelles Studium der Astrologie

Im Mittelalter ist nicht mehr viel passiert

Wenn überhaupt, zogen sich die europäischen Kulturen in die Unwissenheit zurück

Aber es gab einige, die einen Wissensfaden über den Himmel hielten

Der Glaube an die Astrologie hat definitiv überlebt

Erfordert ein rudimentäres Verständnis von himmlischen Ereignissen

Magier und Finsternisse ("Hör zu, König.")

Die Entwicklung der "modernen" Astronomie (die europäische Version)

Vereinbart mit Aristoteles - gleichmäßige Kreisbewegung (mit Epizykeln)

Auch mit Aristarchus einverstanden und das heliozentrische Modell wiederbelebt

Sagte, dass die Erde (und die anderen Planeten) sich im Orbit um die Sonne befinden

Beschriebener Grundaufbau der Solaranlage (Abb. 2.3, S. 31)

Überlegener vs. unterlegener Planet

Opposition vs. Konjunktion

Quadratur

Verlängerung

Berechnete relative Entfernungen für die Planeten

War bemerkenswert genau (Tabelle 2.1, S. 32)

Redshift - Touren ("Sonnensystem" 5/20)

War Hofmathematiker in Prag

"Arrogant und extravagant"

Hat das heliozentrische Modell nicht akzeptiert

War jedoch ein ausgezeichneter Beobachter und hat sich tolle Notizen gemacht

Beweis für den Wert von Notizen: Sie können ein Trottel sein und trotzdem einen nach Ihnen benannten Krater auf dem Mond bekommen, wenn Sie sich gute Notizen machen

Seine Arbeit wurde später als Unterstützung des kopernikanischen heliozentrischen Modells verwendet

Nachfolger von Tycho als Hofmathematiker in Prag

Benutzte Tychos Beobachtungen, um die 3 grundlegenden "Gesetze" der Planetenbewegung zu finden, die nach ihm benannt sind

Veröffentlichte die ersten beiden seiner Gesetze 1609 und das dritte Gesetz fast ein Jahrzehnt später, 1618.

Ein Planet beschreibt eine Ellipse auf seiner Umlaufbahn um die Sonne, mit der Sonne in einem Brennpunkt

Einige passende Begriffe:

Ellipse: im Grunde ein abgeflachter Kreis (Abb. 2.9, S. 35)

Hauptachse - der maximale Durchmesser der Ellipse (durch die Brennpunkte)

Halbe Hauptachse - die Hälfte der Hauptachse

Wird häufig als "Entfernung vom Planeten zur Sonne" verwendet

Exzentrizität - die Form der Ellipse (Abb. 2.10, S. 36)

Ein Kreis hat eine Exzentrizität von Null (0)

Zweites Keplersches Gesetz (Gesetz der Flächengleichheit)

Ein von der Sonne auf einen Planeten gerichteter Strahl überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen

Siehe Abb. 2.11, S. 2. 36

Dies bedeutet, dass sich die Geschwindigkeit eines Planeten ändert, wenn er sich um die Sonne bewegt

Schneller, wenn es näher kommt, langsamer, wenn es sich entfernt

Keplers drittes Gesetz (die Harmonie der Welten)

Keppler versuchte eine zugrundeliegende Harmonie mit der Natur zu finden, die sich mathematisch definieren ließe

Er veröffentlichte 1619 Die Harmonie der Welten

Das Quadrat der Umlaufperiode eines Planeten ist proportional zur Kubik seiner großen Halbachse (p 2 = a 3 )

Diese Proportionalität ist für alle Planeten gleich (Tabelle 2.2, S. 37)

Wie wäre es mit künstlichen Satelliten?

Experimentalphysik und Astronomie

Physik

Trägheit

Die Eigenschaft der Materie, sich jeder Bewegung zu widersetzen – sei es in Bewegung oder in Ruhe

Bewegungsmangel ist nicht natürlicher als Bewegung

Körper unterschiedlicher Größe fallen gleich schnell (Abb. 2.14, S. 38)

Unterstütztes heliozentrisches Modell

Hat ihn später im Leben teuer zu stehen kommen

1616 erklärte die Kirche, das heliozentrische Modell sei "falsch und absurd".

Galilei wurde unter Androhung von Folter und Exkommunikation zum Rücktritt gezwungen

Definierte die Milchstraße

Viele andere neue Sachen entdeckt

Vier der Jupitermonde

Die Phasen der Venus

Die "Meere" des Mondes

Sonnenflecken (und Beweise für die Rotation der Sonne)

Newton und die klassischen Bewegungsgesetze

Sir Issac Newton (1642-1727)

Newtons 1. Bewegungsgesetz: Trägheit

"Ein Körper wird in einem Zustand der Ruhe oder in gleichförmiger Bewegung in einer geraden Linie fortfahren, es sei denn, auf ihn wirkt eine äußere Nettokraft"

Trägheit: eine Eigenschaft der Materie, die eine Kraft erfordert, um eine Beschleunigung zu bewirken

HINWEIS: Beschleunigung ist ein Vektor: sowohl Betrag als auch Richtung

Können Sie eine Trägheit in der Hand halten?

Impuls: ein Maß für die Trägheit oder den Bewegungszustand eines Körpers

Impuls = Masse X Geschwindigkeit

Beispiele:

Wechselnde Masse: Angefahren von einem VW vs. einem Muldenkipper

Geschwindigkeit ändern: den VW beschleunigen

Beides zusammen: Kugel vs. Medizinball

DIGRESS TO: Ein Scharfschütze verwendet kleinkalibrige Patronen

Geringe Masse und Widerstand, aber sehr hohe Geschwindigkeit

2. Newtonsches Bewegungsgesetz: Impulsänderungen

"Wenn eine unausgeglichene Kraft auf einen Körper einwirkt, wird der Körper in Richtung der größeren Kraft beschleunigt"

BEISPIEL: Tauziehen (Vektoraddition verwenden)

Definiert Kraft: Kraft = Masse X Beschleunigung

Siehe zurück zum Videoclip

Newtons 3. Bewegungsgesetz: Aktions- und Reaktionsgesetz Law

"Für jede Aktion gibt es eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion"

Eine einzelne Kraft kann nicht existieren, sonst würde es nie ein Gleichgewicht geben

Jede Kraft MUSS von einer gleichen und entgegengesetzten Kraft begleitet werden

Wenn ich an die Wand drücke, muss die Wand nach hinten drücken

Rückstoß eines Gewehrs: Die Masse des Schützen ist viel größer als das Geschoss

Raketen: funktionieren am besten im Vakuum

Daher ist es klar, dass die Kraft nicht gegen etwas drücken muss

Relativität und Raumzeit

Die klassischen Gesetze der Physik funktionieren für die meisten Dinge gut, mit denen wir zu tun haben

Fangen Sie an zusammenzubrechen, wenn wir zu groß oder zu klein werden

Oder überwinden Sie die Trägheit und bewegen Sie sich schnell

DIGRESS TO: Relativistische Geschwindigkeiten

In Bezug auf die Professoren Einstein und Hawking.

Ich bin nicht qualifiziert, ihre Arbeit zu besprechen, aber ich werde es versuchen

Albert Einstein: Anfang 1900

Räumliche Realität und Zeit - wir denken, wir kommen damit ganz gut zurecht

Wir definieren unsere Realität relativ zu dem, was uns umgibt

Alle Punkte im Raum, die relativ zu einem anderen Punkt definiert sind

EXPAND TO: Wo ist der feste Bezugspunkt?

Die Konzepte von Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft sind alle relativ

Gibt es einen festen Bezugspunkt für die Zeit?

Für das meiste, was wir tun, ist das völlig egal

In unserem täglichen Leben bemerken wir nichts Seltsames

Aber es gibt einige Seltsamkeiten.

ZUM BEISPIEL: Wie messen wir Geschwindigkeit, Distanz und Zeit

Wir alle denken, dass diese als absolute und spezifische Größen definiert werden können

Wir haben sogar Formeln (mit Gleichheitszeichen), um sie miteinander in Beziehung zu setzen

Rate = Distanz / Zeit (jeweils neu anordnen und lösen)

Sie sind alle miteinander verbunden und voneinander abhängig

Wenn eine dieser 3 nicht absolut ist, kann keine absolut sein

Fangen wir mit Distanz an und schießen ein paar Freiwürfe in der Turnhalle

(oder spielen Sie Fangen oder treten Sie ein Fußballtor, oder werfen Sie einen Touchdown-Pass oder werfen Sie einen Pompon in die Luft und fangen Sie ihn)

Wir kennen die genaue Distanz zum Korb, und wenn wir die Flugbahn des Balls kontrollieren können, können wir sie den ganzen Tag lang machen

Aber was ist, wenn Shaqs Albtraum wahr wird und die NBA 2003 den "beweglichen Korb" einführt?

Plötzlich ist unsere "absolute Distanz" weg und wir haben ein Problem

Wie wäre es mit einem Schiff auf See

Ist der Korb jetzt nicht in Bewegung?

Ja, aber wir auch

Wir sind also relativ zueinander bewegungslos

Und kann dank Trägheit immer noch den Schuss machen

Aber steht der Korb im Fitnessstudio bewegungslos?

Das Fitnessstudio ist mit der Erde verbunden und die Erde ist in Bewegung

(VERWEIS ZURÜCK ZU: "Wie schnell bewegen wir uns" Diskussion)

Wenn also der Abstand zwischen 2 Punkten gemessen wird und beide in Bewegung sind.

Wie können wir einen Absolutwert für die Entfernung erhalten obtain

Es kann keine absoluten Entfernungen geben

Wichtig ist die relative Bewegung der 2 Punkte

Wir können nur relative Abstände zwischen zwei Punkten (die in Bewegung sind) definieren

Die Abstandskonstante nur, wenn sie sich in gleichförmiger Bewegung befinden

Daher relativ zueinander bewegungslos

VIDEO: "Zurück in die Zukunft" Szene mit 2 synchronisierten Uhren

Sie taten dies mit genauen Uhren und Düsenflugzeugen

Die Zeit ändert sich, wenn Sie schneller werden! (Hoppla)

Wenn also Distanz und Zeit variabel sind, muss auch die Rate variabel sein

Wie können wir versuchen, die absolute räumliche Realität zu definieren?

Wir können nur einen relativen Sinn für mechanische Position und Bewegung definieren

Wie wäre es mit Elektromagnetik? Gilt auch hier Relativität?

Radios und Computer arbeiten beide mit hoher Geschwindigkeit

Das Relativitätsprinzip muss also auch für elektromagnetische Wellen funktionieren

Lichtgeschwindigkeit: Hier wird es ernsthaft seltsam

Wir mögen die Lichtgeschwindigkeit

Wir basieren ziemlich viel wissenschaftlicher "Wahrheit" darauf, wie schnell es geht

Und dass es ein konstanter (absoluter) Wert ist (2,998 x 10 8 Meter pro Sekunde)

Aber die Relativität besagt, dass auch sie von der Bewegung des Beobachters abhängig sein muss

Aber hier kommt der seltsame Teil.

Beispiel für Lichtgeschwindigkeit / Hochgeschwindigkeitszug (DESCRIBE)

Ost-West über Kansas bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang

Keine messbare Änderung der Lichtgeschwindigkeit

Wenn die Lichtgeschwindigkeit ein absoluter Wert ist, wie kann dies dann sein?

Es muss für jeden Beobachter anders sein

Oder der Zug ändert seine Länge und bringt unsere Messung durcheinander

Zeit und Entfernung sind beide relativ und ändern sich, wenn Sie schneller werden! (oops) 2

Wie können wir also unsere Realität erfolgreich definieren?

Alles, was wir sehen, ist nur das, was es relativ zu allem anderen ist

Und wenn alles, was wir sehen, relativ zu allem ist, was wir sehen, sind wir wahrscheinlich auch relativ

Ich bekomme Kopfschmerzen (aber es ist nur relativ)

Offensichtlich gibt es hier Dinge, die wir noch nicht ganz verstehen

Einstein sagte auch, dass bei ausreichender Geschwindigkeit Materie und Energie austauschbar sind (E = MC 2 )

Stephen Hawking : schwer behindert (körperlich), aber noch am Leben und arbeiten

Hoffnungen, klassische Mechanik, Relativität und Quantenmechanik zu vereinen

Sehr verwirrend für moderne Astrophysiker

Von uns Normalsterblichen ganz zu schweigen

Erinnern Sie sich an Kepler und Die Harmonie der Welten?

Hawking ist überzeugt, dass es eine GUT . gibt

Kombiniert alles in einem einzigen mathematischen Ausdruck

Drehimpuls und Schwerkraft

Ein Maß für den Impuls eines Körpers, der sich um einen Fixpunkt dreht

Drehimpuls = Masse X Geschwindigkeit X Radius

Drehimpuls bleibt erhalten

BEISPIEL: ein sich drehender Eisläufer

DEMONSTRATION: Drehstuhl, ein Student und 2 Bücher

Dies ist ein wichtiges Konzept, auf das wir uns später beziehen werden

Zum Beispiel: Entstehung des Sonnensystems

Wenn Nebel kondensieren, müssen sie ihre Rotation beschleunigen, um den Drehimpuls zu erhalten

Verursacht, dass sie sich in der Mitte abflachen und ausbeulen

Führt zur Planetenbildung

Newtons "universelles" Gravitationsgesetz: G=M1M2/D 2

Es muss etwas geben, das zwei Körper anzieht

Mehrere Beobachtungen weisen darauf hin

1) Die Umlaufbahnen der Planeten:

Das erste Gesetz besagt, dass sie in einer geraden Linie verlaufen, es sei denn, sie wird von einer äußeren Nettokraft beeinflusst

BEISPIEL: Ball an einer Schnur

Dreh es dir um den Kopf und lass los

Fliegt in einer geraden Linie davon

Fragen Sie Goliath nach diesem!

Da die Planeten nicht in einer geraden Linie kreisen, muss eine äußere Kraft vorhanden sein, die sie an den Stern "befestigt"

2) Zurück zur Definition von Masse: ändert sich nicht bei Ortswechsel

Astronauten auf dem Mond: Herumgesprungen wie Roger Rabbit

Warum: Masse ist gleich, was war anders

Gewicht: Masse unter dem Einfluss einer äußeren (und unsichtbaren) Kraft

Dieser wird noch seltsamer

Astronauten im All: schwerelos

Es scheint, als hätte ein Objekt nur dann "Gewicht", wenn es mit einem zweiten Objekt verknüpft ist

Wir wissen jetzt, dass zwischen allen Objekten eine gegenseitige Anziehungskraft besteht

Newtons "universelles" Gravitationsgesetz

Definiert als: Fg = G X M1 X M2 / D 2

Wo:

M1 = Masse eines Objekts (in Kilogramm)

M2 = Masse eines Objekts (in Kilogramm)

D = Abstand zwischen den Objekten (in Metern)

G = Gravitationskonstante (6,67 X 10 -11 N m 2 /kg 2 auf der Erde)

2 Personen sind durch diese Kraft gebunden

Sogar Leute, die du nicht magst!

In Erdnähe führt seine größere Masse zu einer ausreichenden Kraft, um die anderen Anziehungskräfte zu maskieren

Mächtige Implikationen in diesem

Zieht Planeten aus ihrer geradlinigen Flugbahn und in die Umlaufbahn

Wird als Zentripetalkraft bezeichnet und führt zu zentripetaler Beschleunigung

Die Gravitationskraft ist proportional zur Masse

Mit einer größeren Masse, die mehr Gravitationskraft ausübt

Da der Mond also weniger Masse hat als die Erde, können wir dort alle Roger Rabbit spielen

Außerdem die schnellste Diät der Welt

Die Gravitationskraft ist umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen den Körpern

Je weiter sie sich entfernen, desto kleiner wird die Kraft im Quadrat des Abstands

DIGRESS TO: Was ist das Nettoergebnis der Gravitationskonstante?

Dies macht die Schwerkraft zu einer SEHR schwachen Kraft

Selbst das kleinste und schwächste Baby kann die Schwerkraft besiegen

Das Problem ist, dass die Schwerkraft nie aufhört

So wenden Sie dies auf ein kugelförmiges Objekt (wie die Sonne oder einen Planeten) an

Ziemlich komplexe Mathematik - Newton hat die Infinitesimalrechnung erfunden, um sie zu lösen

Über den Rahmen dieses Kurses hinaus (zum Glück!)

Was Newton gefunden hat (siehe Abb. 3.6 S. 52)

"Eine kugelförmige Masse wirkt gravitativ, als ob ihre gesamte Masse an einem Punkt in ihrem Zentrum konzentriert wäre"

Genannt das "Massenzentrum"

Erlaubt uns, alle Himmelskörper hinsichtlich ihrer Gravitationskräfte als "Punkte" zu betrachten

Daher wird das Gewicht eines Objekts als die Gravitationskraft zwischen dem Objekt und der Erde definiert

Gewicht eines Objekts auf der Erde = G X M1 X M2 / r 2 wobei

r = Erdradius in Metern (6,4 X 10 6 Meter)

M1 = Masse der Erde in Kilogramm (6 x 10 24 kg)

M2 = Masse eines beliebigen Objekts (wie ein Apfel oder ich)

Versuchen wir es einmal: die Anziehungskraft zwischen der Erde und einem 65 kg schweren Zehenballen

g = 6,67 × 10 –11 Nm 2 /kg 2 × ((6 × 10 24 kg) × 65 kg) / (6,4 × 10 6 Meter) 2

= 635 Newton

Daraus können wir die Erdbeschleunigung berechnen

Auf der Erde sind das 9,8 m/s 2

Ein Objekt wird mit dieser Geschwindigkeit auf die Erde fallen

Abschnitt 3.2(d) pg. 52 detailliert den mathematischen Beweis dafür

Orbitale Mechanik

Die Alten dachten, der natürliche Weg eines Objekts sei ein perfekter Kreis

Newtons erstes Gesetz besagt, dass es eine gerade Linie ist

Bewegungsgesetze erlauben es uns, die Bewegungen von 2 Körpern unter dem Einfluss ihrer gegenseitigen Anziehungskraft vorherzusagen

Bewertungsschwerpunkt Review

Newton sagt: "Eine kugelförmige Masse wirkt gravitativ, als ob ihre gesamte Masse an einem Punkt in ihrem Zentrum konzentriert wäre".

Wie wäre es mit 2 kugelförmigen Körpern?

Sie haben auch einen gemeinsamen Massenschwerpunkt

Genannt das "barycenter" (der wahre Schwerpunkt in einem Zwei-Körper-System)

Muss auf der Ebene zwischen den Massenschwerpunkten der 2 Körper liegen

Der Abstand jedes Körpers vom Schwerpunkt ist umgekehrt proportional zu seiner Masse.

Bedeutet, dass der Schwerpunkt näher am massereicheren Objekt liegt

Wie 2 Kinder auf einer Wippe

Wie wirkt sich das auf die Umlaufbahnen von Planeten aus?

Beide Objekte bewegen sich um den Schwerpunkt

BEISPIEL: Erde und Mond

Umkreist der Mond die Erde?

Ja, aber der Mittelpunkt der Erde ist nicht der Mittelpunkt der Umlaufbahn

Beide umkreisen sich tatsächlich um den Schwerpunkt

VIDEODISC: Erde-Mond-System (Barycenter-Clip)

Zusammengenommen können wir die Umlaufbahn des Mondes erklären

Siehe 3.4 Seite. 54 und Abbildung 3.9 S. 55

Ein auf die Erde fallender Gegenstand fällt mit 9,8 m/s 2

Die Durchschnittsgeschwindigkeit in der ersten Sekunde beträgt 4,9 m/s, also fällt sie so weit ab

Wie wäre es mit der Umlaufbahn des Mondes

In 1 Sekunde bewegt sich der Mond 1 km horizontal und möchte geradeaus weiterlaufen (Trägheitsgesetz)

Die es in den Weltraum und von der Erde wegtragen würde

Die Erde übt jedoch eine Anziehungskraft auf den Mond aus

Aber der Mond ist 400.000 km von der Erde entfernt, also ist die Kraft geringer

Die Anziehungskraft der Erde auf den Mond ist 1/3600 so stark, also "fällt" sie nur 1,4 mm in derselben 1 Sekunde (nicht 4,9 Meter).

Zum Glück fällt der Boden durch die Erdkrümmung im gleichen Tempo vom Mond ab, so dass er nicht näher kommt

Der Mond "fällt" tatsächlich um die Erde, ohne jemals näher zu kommen

Die Bahnen der Planeten um die Sonne lassen sich auf die gleiche Weise erklären

Erklärt auch jeden Satelliten im Orbit um jeden Weltraumkörper