Středověk: první měření rychlosti světla

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Jak už to ve vědě bývá, její výpočet byl vedlejším produktem jiných akcí, které dávaly mnohem praktičtější smysl. Na konci středověku plují evropské lodě oceány a hledají nové země a obchodní cesty. Nově objevené ostrovy je třeba zmapovat, a proto je důležité víceméně přesně vědět, kde se nacházejí. S tím byly znatelné problémy.

Zeměpisné souřadnice jsou dvě číselné hodnoty - zeměpisná šířka a délka. Se zeměpisnou šířkou je vše relativně jednoduché: musíte změřit výšku nad obzorem nějaké známé hvězdy. Na severní polokouli to bude nejspíše Polárka, na jižní jedna z hvězd Jižního kříže. Ve dne lze zeměpisnou šířku určit podle Slunce, ale chyba je podstatně větší - svítidlo je poměrně velké, je obtížné ho sledovat kvůli jeho jasnosti a hranice jeho viditelného kotouče jsou rozmazané pod vlivem zemskou atmosféru. To je však poměrně přímočarý úkol.

Jaký je teď čas

Zeměpisná délka je mnohem složitější. Země se otáčí kolem své osy a vy můžete zjistit, kde se nacházíme, když budete znát přesný čas v tomto bodě a čas na nějakém místě, jehož zeměpisnou délku známe. V literatuře se obvykle píše "primární poledník", to je obecně správné, protože mluvíme o tomtéž. Jestliže s místním časem je vše docela jednoduché, tak s nultým poledníkem je to mnohem složitější.

V době velkých geografických objevů neexistovaly žádné hodinky schopné ukázat přesný čas místa, odkud byli odvezeni. V té době byl hodinový strojek vybavený minutovou ručičkou považován za vysoce přesnou techniku. První chronometry vhodné pro určování zeměpisné délky se objevily v polovině 18. století a předtím se bez nich museli námořníci obejít.

Nejstarší teoreticky propracovanou metodou byla metoda lunární vzdálenosti, kterou navrhl německý matematik Johann Werner v roce 1514. Vycházel z toho, že Měsíc se po noční obloze pohybuje poměrně rychle a měřením speciálního přístroje - příčné tyče - jeho posunutí vzhledem k některým známým hvězdám, lze nastavit čas. Praktická implementace Wernerovy metody se ukázala jako velmi obtížná a v navigaci nehrála znatelnou roli.

V roce 1610 objevil Galileo Galilei čtyři největší měsíce Jupitera. Šlo o významnou vědeckou událost - v rámci možností tehdejší pozorovací astronomie bylo kromě Země nalezeno ještě jedno nebeské těleso, kolem kterého se otáčely jeho vlastní satelity. Pro současníky ale bylo nejdůležitější, že pohyb těchto satelitů bylo možné současně a stejně pozorovat ze všech bodů na Zemi, kde je v tu chvíli vidět Jupiter.

Galileo Galilei

Již v roce 1612 navrhl Galileo určit přesný čas, a tedy i zeměpisnou délku, pohybem Io, jednoho ze čtyř satelitů Jupiteru. Má mnoho pozoruhodných rysů, o kterých Galileo samozřejmě nevěděl, ale hlavně je poměrně snadné jej pozorovat. Po zjištění, kdy vstoupil do stínu planety, bylo možné přesně určit čas. Ale úplně první pokusy sestavit tabulky zatmění Io (a dalších galileovských satelitů) odhalily, že tato doba byla pro vědu té doby posunuta nepochopitelným způsobem. Důvody zůstaly po tři čtvrtě století nejasné.

Kupcův syn

Ole Christensen Rømer se narodil v dánské obchodní rodině v roce 1644. Informace o jeho mládí jsou kusé - nerodil a osobní sláva k němu přijde mnohem později. Je známo, že vystudoval univerzitu v Kodani a zjevně byl pozoruhodný svým intelektem. V roce 1671 se Roemer přestěhoval do Paříže, stal se zaměstnancem Cassini a velmi brzy byl zvolen do Akademie věd - tehdy byla tato sbírka učených lidí méně elitní než později.

Ole Roemer

Ke konci století se vrátil do Dánska, pokračoval jako praktikující astronom a zemřel tam v roce 1710. To vše ale přijde později.

Je to konečné

A v roce 1676 navrhl pro moderní dobu nekomplikované výpočty, které zvěčnily jeho jméno. Jádro věci je jednoduché. Jupiter je asi pětkrát dále od Slunce než Země. Udělá jednu revoluci kolem Slunce za asi 12 pozemských let (čísla pro zjednodušení zaokrouhlujeme). To znamená, že za půl roku se vzdálenost Jupiteru od Země změní asi o třetinu. A to víceméně odpovídá pozorovanému rozdílu v dobách zatmění Galileových satelitů.

Io dnes

Nyní je pro nás velmi snadné pochopit logiku této úvahy, ale v 17. století bylo zvykem si myslet, že rychlost světla je nekonečná. Ale Roemer naznačil, že tomu tak není. Podle jeho výpočtů se rychlost světla rovnala asi 220 tisícům kilometrů za sekundu, což je o čtvrtinu méně než dnes stanovená hodnota. Ale na 17. století to nebylo špatné.

Pak se ukáže, že všechno není tak jednoduché a po dvou stoletích bude Laplace brát v úvahu gravitační vliv satelitů na sebe, ale to je úplně jiný příběh.

Roemerův nápad nehrál v geografických objevech významnou roli. Pozorování měsíců Jupiteru dalekohledem nainstalovaným na palubě lodi bylo vzhledem k rolování téměř nemožné. A v polovině 18. století byly vyvinuty první chronometry, vhodné pro určování zeměpisné délky.