Rörelse i Himlen: Stjärnor, Sol, Måne, Planeter

Michael Fowler Fysikavdelning, UVa.

Innehållsförteckning

Introduktion
Titta på Stjärnorna
Rörelse av Sol
Rörelse av Måne mot Starry Vault
Rörelse av Planeter

Introduktion

Syftet med denna föreläsning är bara att gå igenom de olika rörelser som observerats i himlen på det enklaste och mest enkla sättet. Vi kommer att ignorera för närvarande förbättringar som små avvikelser från enkel rörelse, men återvända till dem senare.

Det är upplysande att se hur dessa observerade rörelser förstås i tidiga tider och hur vi ser dem nu. Naturligtvis vet du att jorden roterar och kretsar runt solen. Jag vill dock att du ska vara tvåspråkig under den här sessionen: att kunna visualisera också den forntida utsikten över en fast jord och roterande himlar och kunna tänka ur båda synvinklarna.

Detta är verkligen till stor del en övning i tredimensionell visualisering – det är den svåra delen! Men utan några ansträngningar för att se den stora bilden kommer du inte att kunna uppskatta några riktigt fina saker, till exempel månens faser, förmörkelser och till och med bara årstiderna. Du måste verkligen ha en tydlig bild av jorden som kretsar runt solen och samtidigt roterar runt en axel lutad relativt planet som banan ligger i, med rotationsaxeln alltid pekande på samma stjärna och inte ändra dess riktning när jorden går runt solen. Då måste du lägga till din bild månen som kretsar runt jorden en gång i månaden, planet för dess bana lutade fem grader från planet för jordens omloppsbana runt solen. Sedan lägger vi till planeterna ….

Vissa av dessa ämnen behandlas snyggt i Teorier om världen, från antiken till den kopernikanska revolutionen, av Michael J. Crowe, Dover.

Titta på Stjärnorna

Det finns en stjärna som alltid stannar på samma plats på himlen, sett från Charlottesville (eller någon annanstans på norra halvklotet). Det här är Polaris, North Star. Alla de andra stjärnorna rör sig på cirkulära banor runt Polaris, med en period på 24 timmar. Detta förstås i forntida tider genom att ta stjärnorna för att fixeras på insidan av en stor sfär, “stjärnhvelvet”, som var universums yttergräns, och innehöll allt annat.

Naturligtvis ser vi bara stjärnorna rör sig runt en del av sin cirkulära väg, för när solen kommer upp drunker det ljusblå spridda solljuset – den blå himlen – ur stjärnljuset. Om det inte fanns någon atmosfär, skulle vi se stjärnorna hela tiden och se hela cirklarna för de som stannade över horisonten.

Försök att föreställa dig själv i detta stora, sfäriska roterande stjärnhölv med bifogade stjärnor, och visualisera stjärnorna när de rullar över huvudet. Tänk på de stigar stjärnorna skulle ta från Nordpolen, från Ekvatorn och från Charlottesville.

Rörelse av Sol

Varje dag stiger solen i öster, rör sig genom den södra delen av himlen och går ner i väster. Om det inte fanns någon atmosfär så att vi kunde se Polaris hela tiden, skulle solen också gå i en cirkulär bana centrerad på Polaris?

Svaret är ja. (Ja, nästan).

Om du var på Nordpolen mitt på sommaren och låg på ryggen, skulle du se solen gå runt i en cirkel på himlen, moturs. Cirkeln skulle vara centrerad på Polaris, som ligger direkt ovanför, förutom att du inte skulle se Polaris hela sommaren, eftersom det inte skulle bli mörkt. Här ser vi naturligtvis solen cirkla en del av tiden, och vi ser Polaris den andra delen av tiden, så det är inte helt uppenbart att solens cirklar Polaris. Solcirkeln medurs eller moturs för oss? Det beror på hur du ser på det – på vintern, när det är lågt på himlen, tenderar vi att titta “ovanifrån”, se solen stiga i öster, röra sig på en låg väg via södern mot väster och som ser medsols – såvida du inte ligger på ryggen.

Egentligen rör sig solen mycket lätt varje dag i förhållande till stjärnhöljet. Detta skulle vara uppenbart om det inte fanns någon atmosfär, så vi kunde bara se den, men detta kan också räknas ut, som grekerna och före dem babylonierna gjorde, genom att titta noggrant på stjärnorna i väst strax efter solnedgången och se var solen passar in i mönstret.

Det visar sig att solen rör sig nästan exakt en grad per dag mot stjärnhvelvet, så att det efter ett år är tillbaka där det började. Detta är ingen slump – utan tvekan är det därför babylonierna valde sin vinklade enhet som graden (de gillade också 60).

Hur som helst, solen går runt i den cirkulära banan tillsammans med stjärnklar valvet, och samtidigt fortskrider långsamt längs en väg i stjärnklar valvet. Denna väg kallas ekliptiken.

Om vi ​​visualiserar Polaris som “Nordpolen” i stjärnhöljet och sedan föreställer oss valvets “Ekvator”, är ekliptiken en stor cirkel lutad vid 23,5 grader till “ekvatorn”. Solen rör sig längs ekliptiken från väster till öster. (Föreställ dig att jorden inte roterade alls i förhållande till stjärnorna. Hur ser solen ut att röra sig genom året?)

Solens rörelse över stjärnhvelvet har varit känt åtminstone sedan babylonierna och tolkas på många färgglada sätt. Jämför vår nuvarande bild av stjärnorna, termonukleära reaktioner på himlen, med den forntida utsikten (se Hemisphaerium Boreale, bilaga till Heaths grekiska astronomi).

Många av de forna trodde i varierande grad att det fanns sprit i himlen, och arrangemangen av stjärnor föreslog djur, och vissa människor.

Solens väg genom allt detta, den ekliptiska, oändligt upprepade år efter år, och uppsättningen av konstellationer (ordet betyder bara “grupp av stjärnor”) och djuren de representerade blev kända som zodiaken. (“zo” är samma grekiska ord för djur som visas i “Zoo”.) Så detta är ditt tecken: var i sin väg genom denna djurpark låg solen den dagen du föddes?

Lägg märke till att utskriften visar solens väg genom den norra halvklotet, det vill säga för vår sommar. Det längst norrut (närmast Polaris) den är är den 21 juni, när det är i Cancer, är det sedan över huvudet på Tropic of Cancer, 23,5 grader norr om Ekvatorn.

Med andra ord, den sfäriska jordytan visualiseras som att ha samma centrum som den större sfären i stjärnklar valv, så när solen når sin val över detta valv når valvets tropik, kommer den naturligtvis att vara över huvudet på motsvarande punkt på jordens tropik som ligger direkt under tropiken på valvet.

Här är en mer spektakulär demonstration av samma sak: Lägg märke till exempel Plogen (även känd som Ursa Major, den stora björnen) i björns svans och kropp och den välkända astrologiska samlingen av djur runt zodiaken (från //www.atlascoelestis.com/5.htm)

Rörelse av Måne mot Starry Vault

Solen går runt stjärnhvelvet en gång om året, månen går helt runt varje månad.

Följer den samma väg som solen?

Svaret är nej, men det är nära. Den stannar alltid inom 5 grader från ekliptiken, så den går igenom samma uppsättning konstellationer, “Månen är i sjunde huset” och allt detta. I själva verket är “husen” – Zodiakens tecken definierade att ockupera ett band av stjärnorna som sträcker sig åtta grader vardera vägen från ekliptiken, eftersom det visar sig vara tillräckligt brett för att solen, månen och allt planeterna ligger inom den.

Hur kan vi förstå månens rörelse ur vårt nuvarande perspektiv? Om jorden, månen och solen alla var i samma plan, med andra ord, om månens omloppsbana var i samma plan som jordens omloppsbana runt solen, skulle månen följa ekliptiken. Faktum är att månens omloppsbana lutas 5 grader mot jordens omloppsbana runt solen.

Detta förklarar också varför månförmörkelserna (och solen) inte händer varje månad, vilket de skulle göra om allt var i samma plan. Faktum är att de bara förekommer när månens väg korsar ekliptiken, därav namnet.

En fin tredimensionell representation, publicerad av Cellario 1627, kan hittas på //www.atlascoelestis.com/Cell%2009.htm: här är den:

Lägg märke till bandet som representerar zodiaken.

Rörelse av Planeter

Sedan gamla tider har det varit känt att fem av “stjärnorna” rörde sig över himlen: Merkurius, Venus, Mars, Jupiter och Saturnus. De kallades “planeter”, vilket helt enkelt betyder vandrare.

Är deras vägar i stjärnhöljet också relaterat till ekliptiken?

Svaret är ja. De ligger alla inom 8 grader från ekliptiken, och i själva verket är detta definitionen av zodiaken: himmelbandet inom åtta grader från ekliptiken, och av detta skäl.

Går de hela vägen?

Ja, de gör det, men Merkurius blir aldrig mer än 28 grader från solen och Venus aldrig mer än 46 grader. Så när solen reser runt ekliptiken, svänger dessa två bakåt och framåt över solen.

De andra planeterna är inte bundna till solen på samma sätt, men de har också en del anmärkningsvärd beteende – i synnerhet loopar de ibland bakåt i några veckor innan de återupptar sin stadiga rörelse.

Kulturanmärkning: Julius Schiller försökte ungefär samma tid att ersätta de barbariska tolv zodiaken med de tolv apostlarna: //www.atlascoelestis.com/epi%20schiller%20cellario.htm

Det gick inte vidare.


Originalartikel: http://galileoandeinstein.phys.virginia.edu/lectures/starry~1.html

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *