Презентация "Позиционная астрономия и небесная механика в 18 веке" (11 класс) – проект, доклад

30

История астрономии Позиционная астрономия и небесная механика в XVIII веке

Поиск годичного параллакса Джеймс Брадлей (1693-1762)

Поиск годичного параллакса Гринвичская обсерватория 1725 г. – Джеймс Брадлей (профессор в Оксфорде) - проверка результата Гука (якобы годичный параллакс γ Draconis – 30 “) Зенитный сектор радиусом 7.2 м, установленный в меридиане. Год наблюдений Начинал наблюдения Самуэль Молинё (1689-1728), позже, назначенный в Адмиралтейство

Поиск годичного параллакса Гринвичская обсерватория Декабрь-март – 20” на юг Март-сентябрь - 40” на север К началу декабря – в прежнее положение Погрешность наблюдений -

Поиск годичного параллакса Гринвичская обсерватория Другие звезды: изменения тем меньше, чем ближе к эклиптике звезды (Берри, стр.223) 1728 г. – объяснение – движение Земли! (Начало 1728 г. – доклад Королевскому Обществу) Аберрация (не нутация) – первое доказательство движения Земли! (Климишин, стр.223)

Поиск годичного параллакса Гринвичская обсерватория Тогда же сделан вывод – на имеющихся инструментах параллактическое смещение необнаружимо Первый параллакс – 1822 г. (сто лет спустя!) – В.Я.Струве (1793-1864) – α Орла – Альтаир (0.181”)

Нутация Гринвичская обсерватория 1742 г. – Брадлей – королевский астроном У звезды γ Draconis были обнаружены вторичные колебания положений с периодом примерно 19 лет и амплитудой 18”. Нутация Объяснение дано другими (1748 г.) – колебания оси вращения Земли, вызванные тяготением Луны и обусловленные несферичностью Земли (Предел точности наблюдений. Редукции. После смерти Брадлея его наблюдения обработал Бессель)

Фигура Земли Жан Рише. 1672 г. - экспедиция в Кайенну (φ = +5о) Маятник качается медленнее g – меньше; действие центробежных сил + сплюснутость Земли (Гюйгенс – 1683 г., Ньютон) Гюйгенс (1687) – сплюснутость 1 / 572 Ньютон – 1 / 230 (1 / 298.3) – объяснил прецессию, предсказал нутацию

Фигура Земли Тем не менее французские астрономы (многолетние наблюдения дуги меридиана) сделали вывод об уменьшении дуги в 1о к северу (Климишин, стр.191, слова Вольтера) Граф Морепа добился в 1734 г. финансирования экспедиции

Фигура Земли Парижская обсерватория (16 мая) 1735 г. – руководитель – академик Луи Годен. Луи Бугер (гидрограф), Шарль-Мари Ла Кондамин (военный математик и астроном), Жозеф Жюссьё (врач-натуралист). Экспедиция в северную часть Перу (ныне Эквадор, горная долина Кито) – Анды, дуга меридиана в 3o - 320 км, от от местечка Яруки, близ Кито, до точки за городом Куэнкой. (Предполагалось измерить и дугу в направлении запад-восток) Завершение экспедиции – 1743 г.

Фигура Земли Парижская обсерватория (Годен остался в Перу и стал преподавателем Университета в Лиме. Академия наук исключила его из своего состава (растраты). Позже он перебрался в Бразилию, затем в Испанию. Ла Кондамин занимался переправкой драгоценностей. Буге самостоятельно добрался до Парижа 27 июня 1744 г. Ла Кондамин пересек континент по течению Амазонки (каучук), а потом направился к французскому порту в Кайенне. 30 ноября 1744 г. он высадился в Амстердаме.)

Фигура Земли Парижская обсерватория (2 мая) 1736 г. – Мопертюи и Клеро – экспедиция в Лапландию, Торнио – дуга меридиана в 57’ Завершение экспедиции – 1738 г.

Фигура Земли Парижская обсерватория Кито - 1 град. = 56 753 туаза (“французский” градус = 57 057 туазов) Торнио - 1 град. = 57 438 туазов К 1740 г. вопрос был решен: с увеличением широты длина 1о дуги меридиана возрастает! Торнио-Париж – сжатие 1/114 Кито-Париж – 1/279

Масса Земли и масса Солнца (Ньютон сделал относительные измерения) Третий закон Кеплера (сначала для системы Земля-Луна, а потом – Солнце-Земля)

Масса Земли и масса Солнца Ньютон – в 5 раз тяжелее воды. Оценка без измерений (Климишин, стр. 194) 1749 г. наблюдения в Перу вблизи горы Чимборасо (Пьер Бугер и Шарль Мари Ла Кондамин). Отвес отклоняется на 7-8”

Масса Земли и масса Солнца 1774 г. - Невилл Маскелайн (1732-1811) выполнил аналогичные измерения на севере Шотландии (вблизи горы Шегальен, или Шихаллион, над озером Тэй). (Линии равных высот) Измерения зенитного расстояния полюса на одном меридиане к северу и к югу от хребта Расстояние 1330 м. Разность зенитных расстояний – 43“. Измерения - 54.8” (отклонение отвеса - 5.9”)

Масса Земли и масса Солнца 1774 г. - Невилл Маскелайн - измерения вблизи горы Шихаллион Плотность Земли – в 1.8 раза превышает плотность горы. При средней плотности гранита 2.6 г/см3 –

Масса Земли и масса Солнца 1797 г. - Генри Кавендиш (1731-1810) “заменил” гору двумя свинцовыми шарами по 158 кг каждый. Масса пробных тел по 729 г. Подвешены на горизонтальной деревянной палочке, закрепленной в центре масс серебряной нитью. Измерялся угол закрутки нити Масса Земли - 5.98*1027 г Масса Солнца – 2*1033 г – взвешено при помощи деревянной палочки!

Определение параллакса Солнца Античное значение (пользовался еще Тихо Браге) параллакса Солнца 3’ Кеплер по наблюдениям Марса (Тихо) вывел, что параллакс Солнца

Определение параллакса Солнца Жан Рише. Осень 1672 г. - экспедиция в Кайенну (φ = +5о). Марс в противостоянии. Расстояние Земля-Марс 0.37 а.е. Кассини в Париже: параллакс Марса

Определение параллакса Солнца Николай Луи де Лакайл 1750 г. – экспедиция на мыс Доброй Надежды (5 лет) Параллакс Луны (57’5”) Наблюдения Марса в противостоянии и серпа Венеры вблизи нижнего соединения. Европейские корреспондирующие результаты не очень точные По наблюдениям Марса – 10”.2 По наблюдениям Венеры – 10”.6

Определение параллакса Солнца 1676-1678 гг. – о. св.Елены – попытка определить параллакс Солнца, наблюдая прохождение Меркурия по диску Солнца (1677). Неудачная (45” вместо 8.79“) Эдмунд Галлей предложил в 1691 г. использовать для решения этой задачи прохождение Венеры – в 1761 г. и в 1769 г. 1716 г. – еще один призыв

Определение параллакса Солнца 6 июня 1761 г. (8” – 10”) 3 июня 1769 г. (8” – 9”) - чуть больше 150 миллионов километров (Лаланд по наблюдениям Джеймса Кука на Таити). (1874, 1882, … 2004, 2012)

Проблема устойчивости Солнечной системы 1625 г. – Кеплер – Юпитер и Сатурн уклоняются от движения по своим орбитам Галлей – Юпитер движется ускоренно, а Сатурн замедленно. (За 1000 лет уклонения на 0o57’ и 2o19’ соответственно) Возрастание скорости движения Луны

Теория движения Луны Проблема долгот Погрешность в 1’ – погрешность координат до 27 морских миль (до 50 км) Галлей – 18 лет наблюдений

Теория движения Луны Д’Аламбер, Клеро, Эйлер Д’Аламбер, Клеро и Эйлер - задача трех тел в форме, пригодной для лунной теории Жан Д’Аламбер (1717-1783) – “Аналитическая механика” (1743) – общий подход к составлению дифференциальных уравнений движения Неравенства Луны. Точная теория прецессии и физический смысл явления нутации (1749)

Теория движения Луны Д’Аламбер, Клеро, Эйлер Алексис Клод Клеро (1713-1765) – премия Петербургской академии (1752 г.) – “Теория Луны”. (Комета Галлея) До этого (1746 г.) – теория давала скорость вращения большой оси лунной орбиты 20o, а наблюдения в два раза больше Попытка “уточнить” закон всемирного тяготения F = Gm1m2 / r2 *(1 + α / rn)

Теория движения Луны Возмущенное движение Леонард Эйлер (1707-1783) – 1753 г. – “Теория движений Луны” – премия Парижской академии 1752 г. Эйлер – “Новая теория движения Луны” (1755). Бесконечные ряды для представления оскулирующих элементов. Вековые и периодические члены Товия Майер (1723-1762) – объединение теории и практики (теория Эйлера, но амплитуда отклонений из наблюдений). Ошибки до 1’.5

Проблема устойчивости Солнечной системы Возмущенное движение Вековые и периодические члены (впоследствие – благодаря оценке отклонений элементов орбит удалось открыть Нептун и Плутон) Эйлер: в параметрах орбит Юпитера и Сатурна есть вековые члены 1763 г. – Жозеф Лагранж (1730-1813) – подтвердил присутствие вековых членов 1773 г. Иоганн Генрих Ламберт – замедление Юпитера и ускорение Сатурна – периодические члены!

Проблема устойчивости Солнечной системы Симон Лаплас (1749-1827) 1773 г. – учел большее число членов. Система Солнце-Юпитер-Сатурн – устойчива Большие полуоси – периодические изменения 1776 г. – Лагранж – эксцентриситет и наклон – периодические изменения 1784 г. – Лаплас:

Проблема устойчивости Солнечной системы 1784 г. – Лаплас: долгопериодические возмущения (с периодом около 900 лет) больших планет – резонанс (Климишин, стр.211) Лаплас же ввел термин “небесная механика”. “Трактат по небесной механике” (5 книг) – 1799-1825 гг. Лапласовский детерминизм