37 obserwujących
372 notki
334k odsłony
331 odsłon

Kształt Ziemi, Kartezjusz i Newton

Wykop Skomentuj5

Przed przeczytaniem tej notki proszę zapoznać się z Częścią 1, Częścią 2, Częścią 3, a już absolutnie koniecznie z Częścią 4!

Drodzy Czytelnicy, muszę uderzyć się w piersi – i to bardzo mocno. W poprzedniej części popełniłem aż dwa poważne błędy. Pierwszy spowodowany był nieuwzględnieniem pewnej geometrycznej własności elips, drugi – zbyt pobieżną lekturą.

Najpierw błąd pierwszy. Rysując elipsę, będącą przekrojem spłaszczonej bądź wydłużonej Ziemi, poprowadziłem linie pokazujące różne szerokości geograficzne do środka elipsy. Miały one pokazywać równe różnice między szerokościami geograficznymi:

image

Ale w rzeczywistości astronomowie wyznaczają szerokość geograficzną nie poprzez pomiar kąta między prostą przechodzącą przez środek Ziemi a płaszczyzną równika – byłoby to nie do zrealizowania – lecz między kierunkiem lokalnego pionu a płaszczyzną równika. A jeśli Ziemia nie jest idealną kulą, to kierunek pionu nie pokrywa się z prostą przechodzącą przez środek Ziemi! Dlatego długość jednego stopnia łuku południka w przypadku spłaszczonej Ziemi jest większa w dużych szerokościach geograficznych niż w małych – przeciwnie niż napisałem w poprzedniej notce. I odwrotnie, w przypadku wydłużonej Ziemi długość łuku jest mniejsza w dużych szerokościach. Widać to dobrze na tej ilustracji:

image

Drugi mój błąd wynikał ze zbyt pobieżnej lektury źródeł. Kiedy przeczytałem o pomiarach Cassiniego, automatycznie założyłem, że porównał swój wynik z wcześniejszym rezultatem Picarda. Faktycznie było inaczej: Cassini podzielił mierzony przez siebie łuk południka na dwie części: północną i południową. Wyszło mu, że część północna jest krótsza niż południowa, i stąd wyciągnął wniosek, iż Ziemia ma wydłużony kształt.

Ale wstyd... Mam nadzieję, że Czytelnicy mi to jednak wybaczą... 

Jeśli mimo moich błędów chcecie nadal to czytać, oto dalszy ciąg historii. Co prawda wynik Cassiniego sugerował, że Ziemia jest wydłużona, ale zdawano sobie sprawę, iż jego pomiary mogą być obarczone błędem. Dlatego Akademia Francuska postanowiła wysłać dwie ekspedycje do dwóch różnych zakątków świata: jednego w pobliżu równika, drugiego na dalekiej północy. Jak na owe czasy, koszty i trudności organizacji takich wypraw były olbrzymie. Myślę, że można je porównać do dzisiejszych problemów z wysłaniem ludzi na Księżyc. 

Szefem rozpoczętej w 1735 roku ekspedycji do dzisiejszego Ekwadoru był uczony Pierre Bouguer (1698-1758), a w jej skład wchodził m. in. przyrodnik Charles Marie de La Condamine (1701-1774). Wyprawa spotkała się z nieufnością tubylców, niemogących uwierzyć, że przywiezione przez nią niezwykle kosztowne i skomplikowane instrumenty przeznaczone są do ściśle naukowych badań, a nie do jakichś całkiem innych celów, takich jak poszukiwanie złota. (Niektórych salonowiczów też nic nie przekona, że można robić coś wyłącznie dla nauki, a nie dla kasy – zupełnie jak tych tubylców...) 

W trakcie ekspedycji panowie uczeni mocno się ze sobą pokłócili i pomiary przeprowadzali oddzielnie. Przy okazji zajmowali się też badaniami przyrody (La Condamine był pierwszym Europejczykiem, który zgromadził informacje na temat kauczuku). Wyprawa przeciągała się, a jej członkowie oddzielnie docierali do Europy wybierając różne trasy. La Condamine przepłynął Amazonkę, a potem musiał czekać na neutralny statek, gdyż właśnie wybuchła wojna między Francją a Wielką Brytanią i statki francuskie były narażone na ataki korsarzy. Takie to były „przyjemności” prowadzenia badań naukowych w owych czasach... Do Europy dotarł w 1744 roku, w kilka miesięcy po Bouguerze, który wybrał prostszą drogę. Niektórzy członkowie ekspedycji wrócili jeszcze później.  

Ekspedycja do Laponii zaczęła się na wiosnę 1736 roku. Kierował nią Pierre de Maupertuis (1698-1759), wybitny naukowiec, któremu fizyka teoretyczna zawdzięcza jedną z podstawowych zasad: zasadę najmniejszego działania. W jej skład wchodził m. in. szwedzki uczony Anders Celsius (1701-1744), którego nikomu przedstawiać nie trzeba, bo to dzięki niemu odstępy między kreskami na termometrach są dzisiaj właśnie takie, jakie są. Wyprawa, zmagając się latem z chmarami insektów, a zimą z pięćdziesięciostopniowymi mrozami, dotarła aż za koło polarne i tam dokonała pomiarów. Maupertuis zorganizował prace w bardzo przemyślany sposób: podczas długich letnich dni prowadzono triangulację naziemną; wiosną i jesienią w ciągu niezbyt jeszcze zimnych nocy dokonywano obserwacji astronomicznych, mających na celu precyzyjne określenie współrzędnych geograficznych miejsc prowadzonych badań; natomiast zimą wykonywano obliczenia. Ekspedycja powróciła do Francji pod koniec lata 1737 roku. 

Wyniki pomiarów obu ekspedycji były jednoznaczne: jeden stopień łuku południka w pobliżu równika jest krótszy niż w okolicach podbiegunowych. Długość jednego stopnia południka wyznaczona w Ekwadorze wynosiła 110,6 kilometra, natomiast w Laponii ta wartość to 111,9 kilometra. (Mam nadzieję, że nie pomyliłem się w przeliczaniu ówczesnych jednostek francuskich na dzisiejsze kilometry...) Różnica jest na tyle duża, by można było przypisać ją błędom pomiarowym. Kształt Ziemi jest dokładnie taki, jaki przywidywał Newton. 

Wykop Skomentuj5
Ciekawi nas Twoje zdanie! Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Salon24 news

Co o tym sądzisz?

Inne tematy w dziale Technologie