Emil Bode

2019-11-30 00:36:39 UTC

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In alten Zivilisationen war die Astronomie ein ernstes Geschäft (unter anderem, um die Jahreszeiten genau vorherzusagen), daher gab es viele Wissenschaftler, die sehr sorgfältige Messungen durchführten. Selbst mit bloßem Auge können Sie ziemlich genaue Beobachtungen machen, und die Alten haben diese Beobachtungen gut genutzt.

Die erste wirklich genaue Bestimmung der Länge des Jahres wurde von Hipparchus vorgenommen, einem griechischen Astronomen, der zwischen 190 und 120 v. Chr. lebte. Er berechnete ein Jahr mit 365 + 1/4 - 1/300 (365,24667) Tagen, was 6 Minuten / Jahr länger ist als die aktuelle Schätzung. Vor dieser Zeit verwendeten die meisten Leute 365,25, was ebenfalls nicht zu weit entfernt ist (11 Minuten), aber wahrscheinlich auch auf den glücklichen Zufall zurückzuführen ist, dass der tatsächliche Wert so nahe am ordentlichen runden 1/4 Tag liegt.

Hipparchus verwendete meistens die exakte Messung der Äquinoktien (der Moment Tag und Nacht sind genauso lang und wenn die Sonne genau im Osten aufgeht und genau im Westen untergeht). Es ist möglich, dies bis zu einer Stunde ziemlich genau zu messen. Hipparchus verwendete aber auch die Daten früherer Astronomen, die bis 432 v. Chr. (~ 300 Jahre vor ihm) gesammelt wurden. Wenn Sie diese große Zeitspanne haben und mehrere Messungen kombinieren, um Fehler auszugleichen, können Sie sehr genaue Ergebnisse erzielen. Oh, und er hat auch Sonnenfinsternisse verwendet, um seine Messungen zu verfeinern, obwohl die Äquinoktien wichtiger waren (es gibt mehr davon).

Übrigens war er auch der erste, der Ihre Frage diskreditierte ;-)

Das heißt, was die meisten Menschen als "ein Jahr" betrachten, ist tatsächlich nicht die Zeit, die die Erde benötigt, um eine Umlaufbahn um die Sonne zu vollenden. Es ist sehr nah, aber die Erde bewegt sich auch: Es ist oben (die Pole) drehen sich sehr leicht um. Dies bedeutet auch, dass Polaris (unser aktueller "Nordpolstern") nicht für immer der Nordpolstern bleiben wird (aber für mehrere tausend Jahre). Dies bedeutet auch, dass die Zeit von Äquinoktium zu Äquinoktium nicht genau der Zeit entspricht, die die Erde benötigt, um eine Umlaufbahn zu vollenden. Sie ist um 20 Minuten und 24,5 Sekunden kürzer.

Die Zeit, die die Erde benötigt, um eine Umlaufbahn zu vollenden, wird als Sternjahr bezeichnet, aber die Zeit, die die Äquinoktien benötigen, um sich zu wiederholen (und damit die Jahreszeiten), wird als tropisch bezeichnet Jahr . Streng genommen könnte sich "ein Jahr" auf beide beziehen, aber meistens ist ein tropisches Jahr gemeint. Und auf einem tropischen Jahr basiert auch unser Kalender.

Zumindest verwendet der westliche Kalender einen Wert von 365,2425 Tagen, während der moderne Wert für ein tropisches Jahr 365,24219 Tage (27 Sekunden kürzer) und ein Sternjahr 365,256 36 Tage (1197,5 Sekunden länger) beträgt. Diese Werte gehen alle davon aus, dass ein Tag genau 86400 SI-Sekunden ohne Schaltsekunden beträgt.

Können Sie näher erläutern, wie sich die Präzession ändert, wie lange die Erde benötigt, um eine Umlaufbahn um die Sonne zu vollenden?Es fällt mir schwer zu sehen, wie eine wackelige Achse entweder die Länge eines Tages oder die Geschwindigkeit, mit der die Erde die Sonne umkreist, verändern kann - und mehr als 20 Minuten / Jahr scheinen ein großer Unterschied zu sein.

Tolle Erklärung, ich habe es geliebt!Wusste Hipparchus aus Neugier, dass die Erde tatsächlich um die Sonne geht und nicht das Gegenteil?

Die @Michael-Präzession beeinflusst Äquinoktien (tropisches Jahr), da sich der genaue Punkt, an dem die Erdachse senkrecht zur Linie zur Sonne steht, im Laufe der Zeit langsam ändert.Wie Sie sagen, bleibt das Sternjahr unberührt.

@Loïc Geocentric vs Heliocentric spielt hier keine Rolle.Äquinoktium zu Äquinoktium ist in beiden Fällen dasselbe.

@Loic Ich weiß nicht, ob er ein Befürworter des Heliozentrismus oder des Geozentrismus war (und wie jaxadl0127 betonte, macht es hier keinen Unterschied).Das einzige, was ich finden kann, ist, dass die Idee des Heliozentrismus eingeführt wurde, aber zu seiner Zeit nicht allgemein akzeptiert wurde.

G. Smith

2019-11-29 00:17:03 UTC

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Beobachten Sie, wo die Sonne aufgeht und untergeht und wie hoch sie mittags am Himmel steht.Diese Dinge wiederholen sich nach 365 Tagen.

Was ist mit der Beobachtung der Sternbilder? Wäre es möglich, die Revolution der Erde um die Sonne auf diese Weise zu erraten?

Ja, aber ist es nicht einfacher, das große helle Ding zu bemerken?

Frühe Zivilisationen haben dies herausgefunden, lange bevor es etwas gab, das Physik genannt wurde.Sie mussten solche Dinge verstehen, um zu wissen, wann sie Pflanzen anbauen sollten.

@G.Smith Die frühen Zivilisationen wussten jedoch nicht, dass die Erde um die Sonne geht.Sie wussten einfach, dass 365 Tage die Dauer des Zyklus der Jahreszeiten sind, was durch Beobachtungen der Sonne überprüft werden konnte.

Das funktioniert im Äquator nicht, oder?

365 ist in Ordnung, aber ich bin wirklich neugierig auf die Präzision von Experimenten (die von alten Männern auf diese Weise durchgeführt werden), um auf die verbleibenden 6 Stunden und einige Minuten zu schließen, insbesondere wenn alte Leute selbst einige Minuten für das Aufzeichnen / Schreiben benötigenihre "Beobachtungen".z.B.Wie genau kann man mit dieser Methode sagen, dass 1 Umlaufbahn 365 Tage, 365 Tage und 5 Stunden ist, im Vergleich zu 365 Tagen und 6 Stunden, 365 Tagen, 6 Stunden und 5 Minuten ... Auch die Sonne wird verlängert, so würde es dort seinein erkennbarer Unterschied zwischen den letzten beiden sein, dessen sich die alten Männer sicher sein konnten?(Beachten Sie, dass OP 365,25xx d sagt).

@Loïc Sie können das eine oder andere tun (beobachten Sie, wie sich die Sonne über den Himmel oder die Sternbilder bewegt) und Sie erhalten unterschiedliche Ergebnisse - das tropische Jahr im ersten Fall, das Sternjahr im anderen.Siehe https://en.wikipedia.org/wiki/Year#Sidereal,_tropical,_and_anomalistic_years

@justhalf tut es, Es gibt ungefähr 50 ° Unterschied, wo die Sonne ist.an den Extremen.Sie werden feststellen, wenn ein Schatten auf eine Seite eines Baumes wächst und sich dann auf die andere bewegt.

@justhalf: Es funktioniert überall.Siehe [hier] zum Beispiel.

Oh, das wusste ich einfach.So etwas wie [this] (https://en.wikipedia.org/wiki/Sun_path#/media/File:Solstice-0.jpg)?Ich lebe in der Nähe des Äquators, habe aber das Gefühl, dass niemand über den unterschiedlichen Sonnenstand spricht.

@justhalf ja, weil die Erde geneigt ist.Die Sonne geht von einem Tropen zum anderen und ja, ihre Neigung ändert sich am Äquator.

Es tut mir leid, dies als akzeptierte Antwort zu entfernen. Es ist eindeutig klug und interessant, aber die Antwort von Emil ist viel vollständiger und interessanter. Leider kann ich nicht beides akzeptieren, ich würde viel zu diesem Thema akzeptieren.Aber du hast meine Stimme.

Kein Problem und keine Notwendigkeit, sich zu entschuldigen.

@299792458: Siehe den letzten Absatz in meiner [Antwort] (https://physics.stackexchange.com/questions/516609/finding-how-much-time-it-takes-for-a-complete-earth-revolution-around-the-sun / 516727 # 516727).Das Muster wiederholt sich nach 365 Tagen nicht mehr.Es wiederholt sich nach 1461 Tagen.

Agnius Vasiliauskas

2019-11-29 01:50:55 UTC

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Wenn Sie jeden Tag im Jahr zur gleichen Zeit den Sonnenstand am Himmel erfassen würden, erhalten Sie eine periodische Zahl namens Analemma, die den Weg der Sonne am Himmel durch ein ganzes Jahr zeigt:

@usernumber Ich glaube, er meint die Position am Horizont, an der die Sonne aufgeht und untergeht.Von einem konsistenten Ort auf der Erdoberfläche aus gesehen ändert sich dies im Laufe des Jahres, aber sobald Sie ein ganzes Jahr unterwegs sind, ist es wieder da, wo Sie begonnen haben, und die Schwingung beginnt erneut.

@usernumber Siehe meine Bearbeitung, - Ich habe meine Erklärung geändert, um "bodenständiger" zu sein.

Oh ich verstehe.Im Bild sind einige Teile des Analemmas weniger dicht abgetastet als andere.Liegt das daran, dass die Sonne mit nicht konstanter Geschwindigkeit durch das Analemma geht, oder liegt es an einer beobachtenden Tendenz (möglicherweise aufgrund bewölkter Tage?)

@usernumber, Ja, es scheint Lücken in der Kurve zu geben, daher vermute ich, dass es einige Wetterprobleme, bewölkte Tage oder andere Gründe gab, die Messungen überspringen.Davon abgesehen entspricht die Anzahl der Punkte in der unteren Schleife ungefähr der Anzahl der Punkte in der oberen Schleife, die $ \ ca. 25 $ beträgt.Der durchschnittliche Abstand zwischen den Punkten in der oberen Schleife ist jedoch etwas kleiner als in der unteren Schleife, da die Figur asymmetrisch ist.

Dies wirft die zusätzliche Frage auf, wie die ersten Physiker "jeden Tag die gleiche Zeit" messen könnten.

@FedericoPoloni Ja, Sie benötigen anständige mechanische Uhren, deren Genauigkeit von Tag zu Tag besser ist als die Rotation des Planeten, und einen gut gemessenen mittleren Sonnentag, um zu wissen, wann der Sonnenstand aufgezeichnet werden muss, um ein Analemma zu erstellen.

@FedericoPoloni Die Notwendigkeit, Uhren von der Bewegung der Sonne entkoppeln zu lassen, ist sehr alt.Erste alte solche Uhren arbeiteten mit Flüssigkeitsstrom, also "[Wasseruhren] (https://en.wikipedia.org/wiki/Water_clock)".Es ist bekannt, dass sie sogar im alten Ägypten um das 16. Jahrhundert vor Christus existieren.Eine solche Wasseruhr mit dem Namen "[Turm der Winde] (https://en.wikipedia.org/wiki/Tower_of_the_Winds)" wurde von Andronicus von Cyrrhus um 50 v. Chr. In Griechenland gebaut und konnte sogar die Jahreszeiten anzeigendes Jahres und astrologische Daten und Perioden.

@FedericoPoloni Der einfachste Weg, jeden Tag die gleiche Zeit zu messen, besteht darin, den Mittag zu verfolgen, was Sie tun können, indem Sie einfach in die Sonne schauen.Im Wesentlichen können Sie einfach eine Stange in den Boden stecken und jeden Tag die Spitze des Schattens markieren, wenn die Sonne am höchsten ist. Wenn Sie dies 365 Tage lang tun, erhalten Sie eine Zeichnung des Analemmas.

@Peteris nein, wirst du nicht.Die höchste Sonnenhöhe tritt nicht immer mittags auf, aber immer dann, wenn die Sonne den Meridian überquert.Sie würden kein "8" -förmiges Analemma bekommen, sondern nur eine "I" -Form.Siehe ["Zeitgleichung"] (https://en.m.wikipedia.org/wiki/Equation_of_time).

@Peteris: Ich habe gerade überprüft: [Hier] (https://i.imgur.com/gFiBorD.png), jeden Tag um 12:00 Uhr (Winterzeit).[Dort] (https://i.imgur.com/xH7BlEa.png), jeden Tag, wenn die Sonne am höchsten ist.

Eric Duminil

2019-11-29 17:04:28 UTC

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Ich fragte meinen Freund und er sagte mir, wenn er es tun müsste, würde er es tun Beobachten Sie einfach die Sterne und kartieren Sie sie und tun Sie das, bis er kam zurück zur exakt gleichen Position der ersten Nacht. Ist das realistisch? ? Ich glaube nicht, dass sich die Position so stark unterscheiden würde, dass das Auge es könnte sieh es dir an. Habe ich recht?

Keine Lichtverschmutzung

Bitte denken Sie daran, dass zu diesem Zeitpunkt keine Lichtverschmutzung auftrat. Es war möglich, mehr Sterne als heute zu sehen, sie schienen heller und bunter. Die Milchstraße, Andromeda-Galaxie und Orionnebel waren mit bloßem Auge perfekt sichtbar.

Saisonale Konstellationen

Es gibt Dutzende einfacher Indikatoren am Nachthimmel, wenn Sie die Jahreszeit wissen möchten:

Arcturus, Spica und Regulus bilden das Frühlingsdreieck.
Altair, Deneb und Vega bilden das Sommerdreieck
Rigel, Aldebaran, Capella, Pollux, Procyon und Sirius bilden das Winterhexagon.

Mit diesen Informationen allein ist es möglich, den aktuellen Monat zuverlässig zu bestimmen, indem Sie einfach nach Sonnenuntergang ohne Instrument in den Nachthimmel schauen.

Die Genauigkeit könnte verbessert werden, indem ein sehr heller Stern (z. B. Sirius) und klare Referenzpunkte (z. B. ein weit entfernter Berg) verwendet werden.

Wächter des Polsterns

Sie können Ursa Minor und Ursa Major als Jahresuhr verwenden, wobei sich die zwei Wächter um Polaris a drehen >. Sie machen eine volle Umdrehung in einem Jahr, so dass eine Genauigkeit von 1 ° eine Genauigkeit von ~ 1 Tag ergibt. Es sollte nicht schwer sein, mit einem Astrolabium zu messen.

Verbesserung der Genauigkeit

Sie können keine hohe Genauigkeit erwarten, wenn Sie die Dicke eines einzelnen Blattes Papier mit einem Lineal messen. Sie können es erheblich verbessern, wenn Sie 1000 Blatt stapeln, die Gesamthöhe messen und durch 1000 teilen.

Muster in Sternposition wiederholen sich nach ungefähr 365 Tagen, aber sie wiederholen sich fast genau nach 4 Umdrehungen in 1461 Tagen, was $ \ frac {1461} {4} = 365,25 ergibt$ span>. Mit genügend Zeit und Engagement ist es möglich, die Genauigkeit noch weiter zu verbessern.

Die Antwort für "Wie haben frühe Physiker ...?"ist sehr oft "durch Betrachten von Sternen".

my2cts

2019-11-29 02:28:05 UTC

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So einfach ist das nicht.Es sind Werkzeuge wie Stonehenge erforderlich, um den Durchgang von Sternen genau zu messen.Sie können dann feststellen, dass der Durchgang der Sonne über den Himmel mit einem Zeitraum von 365,25 Tagen variiert.

Ich bin mir ziemlich sicher, die Länge des Jahres zu messen, nur zwei Fixpunkte sind notwendig.Nehmen Sie also einen Baum, stehen Sie dort, wo der Sonnenaufgang und der Baum ausgerichtet sind, und platzieren Sie einen Stein dort, wo Sie stehen.Überprüfen Sie es nächstes Jahr erneut.

@Christian Platzieren Sie einen großen, stabilen Steinkreis wie Stonehenge und halten Sie Menschen fern.Beauftragen Sie einen Wissenschaftler oder Priester, vorzugsweise mit Wachen.Ein Baum ist kein sehr guter Plan.Es wächst, verändert seine Form, stirbt, wird abgeholzt, brennt.Andere Bäume versperren die Sicht.Usw.

aber stonehenge zu bauen ist schwer.Bäume zu finden ist einfach.Kommt auf die Präzision an, die Sie brauchen.

fraxinus

2019-11-29 16:10:03 UTC

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Um herauszufinden, wie sich das Thema in den letzten 1000 Jahren entwickelt hat, geht es bei der richtigen Suche im Internet um die verschiedenen Kalendersysteme, die Menschen in der Vergangenheit eingesetzt haben.

Im Allgemeinen entwickelten sich Kalender zwischen immer besserer Präzision und verschiedenen Versuchen, die Jahreszeiten und die Mondphasen um einige leicht berechenbare Zahlen (12, 30, 360 usw.) anzupassen.

Es war spät im Prozess, als die Leute von der Bewegung der Himmelskörper erfuhren.

ghellquist

2019-11-29 00:14:03 UTC

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Es ist viel einfacher.In Europa haben wir vier Jahreszeiten.Die gleiche Saison kehrt etwa 365 Tage später zurück.Mit der Zeit wurde die Messung immer genauer.

Der Grund, warum wir Jahreszeiten haben, ist, dass die Erdachse im Vergleich zur Bewegung um die Sonne leicht geneigt ist.

Da bin ich mir nicht so sicher.Es gibt so viele Schwankungen von einem Jahr zum anderen, dass ich nicht denke, dass es möglich wäre, Jahreszeiten genauer als 1 oder 2 Wochen zu bestimmen, wenn nur das Wetter verwendet wird.

Ich würde die Neigung etwas mehr als "leicht" nennen, es ist über 20 Grad!

@EricDuminil Wenn Sie wissen, dass beispielsweise der 1. Juli 1919 ein Sommertag war und Sie die Anzahl der Tage bis zum 1. Juli 2019 kennen, der in den 100. Sommer danach fällt, haben Sie die Länge des Jahres bereits mit a festgelegt0,25% Genauigkeit, was weniger als einem Tag entspricht.Sie können Ihre Präzision von 2 Wochen mit einem Beobachtungszeitraum von nur 13 Jahren allein bei alleinigem Wetter erreichen.

@notovny siehe cmaster Kommentar oben.

Oh ja.Entschuldigung.Soll die vorherige Version des Kommentars an @cmaster weiterleiten: Meteorologische Jahreszeiten sind, sofern sie nicht willkürlich auf Kalenderdaten festgelegt sind, nicht annähernd so regelmäßig.Die astronomischen Jahreszeiten sind, aber das Wetter ist ihnen egal.Der Schatten des Murmeltiers mag versuchen, etwas für die meteorologischen Jahreszeiten vorherzusagen, aber für die astronomischen Jahreszeiten sind es / immer / sechs weitere Winterwochen.

@notovny Mein Punkt war: Nehmen Sie * jeden * Tag, der sich wie Sommer in den Jahren 1919 und 2019 anfühlt, und Sie erhalten Ihre Genauigkeit von 0,25% für die Länge des Jahres.Der erste Juli war nur ein Beispiel.Sie können diese Methode erheblich verbessern, indem Sie ein Ereignis erfassen, das normalerweise innerhalb eines kürzeren Zeitraums als drei Monate auftritt.Der erste Frost könnte für meinen Standort gut sein: Er liegt normalerweise innerhalb des gleichen Zeitrahmens von 2 Wochen.Wenn Sie Sterne / Sonne beobachten, tun Sie im Grunde das Gleiche, indem Sie grundlegende Ereignisse mit weniger Varianz verwenden.Aber Sie können mit schrecklich varianten Ereignissen willkürlich präzise werden, indem Sie eine ausreichend lange Zeitspanne verwenden.