Cómo medir la distancia al sol sin suposiciones

Sin suposiciones?

En pocas palabras: no lo haces.

No puedes hacer física sin suposiciones.

La “suposición básica” más comúnmente citada de la física es:

Las leyes de la física son constantes en todo el universo.

Eso significa que si descubres una ley fundamental en la Tierra, entonces puedes aplicar la misma física fuera de la Tierra.

Si no hace esta suposición, ¡no puede hacer ninguna declaración sobre el universo fuera de su laboratorio!

Por lo tanto, necesita esta suposición, ¡o de lo contrario no puede asumir nada sobre el espacio entre usted y el Sol, sin visitar el sol mismo!


Sin embargo, tengo una opinión ligeramente diferente sobre cuál es la ley más fundamental, influenciada de alguna manera por las discusiones con Alan Bustany:

La física puede describirse como un isomorfismo entre las estructuras matemáticas y la realidad.

Lo que esto significa es que tengo una estructura matemática que llamo un electrón de matemáticas, y un fenómeno físico, que llamo un electrón real: entonces tiene sentido que un electrón de matemáticas sea un mapa de las propiedades de lo real. Electrón.

Si descubro una propiedad del Maths-Electron, entonces también puedo suponer que es una propiedad del Real-Electron (y si no lo es , ¡entonces necesito un nuevo tipo de Maths-Electron!)

Un ejemplo increíblemente simple:

Si tengo un electrón R y encuentro otro, este isomorfismo me permite afirmar que como 1 + 1 = 2, ¡ahora tengo 2 electrones R!

Esto es básicamente la suposición de que las matemáticas son útiles.

Si no hacemos esta suposición, estás jodido, ¡ni siquiera puedes comenzar a hacer cálculos, porque esos cálculos se basan en un modelo u otro!

¡Realmente, realmente, realmente debes asumir que las matemáticas son útiles!


Si quiere decir “con el menor número de supuestos”, entonces probablemente su mejor opción sea medir la distancia al sol usando Parallax, midiendo el cambio en la posición angular del sol, cuando se aleja una distancia conocida de su posición original ( ¡debes tener en cuenta el hecho de que el sol ya se está moviendo!)

Bueno, una forma (posiblemente no la más precisa) sería medir el instante en que el centro del sol cruzó el horizonte al amanecer, y nuevamente al anochecer en el día de verano.

Si el sol estuviera infinitamente lejos, entonces las dos veces estarían exactamente separadas por 12 horas.

Pero el sol está más cerca que eso, por lo que habrá una fracción de segundo menos de luz del día que de noche, esa fracción representa el ángulo subtendido por la tierra en el centro del sol. Si conoce el diámetro de la tierra, entonces conoce el lado opuesto y el ángulo opuesto de un triángulo isósceles, y se puede calcular la altura de ese triángulo, que sería la distancia del Sol a la Tierra.

En la práctica, es algo realmente complicado: el horizonte puede ser accidentado, por lo que debe hacerlo en el mar, la diferencia angular es muy pequeña, y hacer la medición perfectamente en el equinoccio es imposible porque hay que esperar 12 horas entre observaciones. Entonces las matemáticas exactas se complican.

Desde los primeros principios de la gravedad, Kepler descubrió que para una órbita dada, la relación del cubo de su eje semi mayor al cuadrado de su período es constante.

Esto significa que si conoce la constante mágica y el período de una órbita, puede calcular el eje semi mayor, que es la distancia desde el sol a ese objeto … pero sin hacer trampa … no sabemos el valor de esa constante … depende de la masa del Sol, que (en teoría) no conocemos.

Entonces podemos calcular fácilmente la distancia de la Tierra al Sol como un múltiplo de la distancia de algún otro planeta … Venus, por ejemplo. Pero eso no ayuda si no sabemos qué tan lejos está Venus del sol.

PERO podemos usar el mismo truco que describí anteriormente para medir cuándo Venus se levanta y se establece, y una vez que sepamos qué tan lejos estamos de Venus durante todo el año, podemos obtener el diámetro de la órbita de Venus … y eso nos dice el diámetro de la Tierra. orbita.

Puede verificar sus resultados con las órbitas de Mercurio y Marte.

Por desgracia, no es muy fácil. Se necesitan muchas matemáticas y muchas observaciones muy cuidadosas durante años.

Sin embargo, así es como se estimó la distancia por primera vez, y a partir de eso podríamos calcular la masa del Sol y muchas otras cosas interesantes.

¿Qué cuenta aquí como una “suposición”?

Lo más parecido a un método directo es el radar. Ha sido posible recibir ecos de radar de la corona del Sol: 1969SvA … .12..796G Página 796, reflejos de radar del Sol a frecuencias muy altas. Eso necesitará corrección para el tamaño de la parte reflectante de la corona del Sol, aunque eso podría estimarse a partir de la duración de los pulsos de eco.

En la práctica, ha sido necesario utilizar métodos más indirectos, como paralaje y radar planetario y rastreo de naves espaciales. Estos métodos requieren el conocimiento de las órbitas de los cuerpos celestes y la nave espacial involucrada, conocimiento que hace que estos métodos sean más indirectos que el radar solar.

No puedes

Al menos debe asumir que los absolutos lógicos funcionan, y que existe una realidad con reglas que puede descubrir.

Lo que puede hacer es desarrollar niveles de confianza sobre todas estas cosas, que dan confianza a las diversas acciones que puede tomar y lo que significan sobre el mundo en el que vive.

Por lo tanto, puede desarrollar reglas de geometría, por ejemplo, para desarrollar la triangulación … que le indica las distancias de los planetas en diferentes momentos y le permite cronometrar los tránsitos de diferentes cuerpos a través del Sol desde diferentes lugares de la Tierra.

A partir de ahí, puede obtener la distancia de la Tierra al Sol en diferentes momentos para que pueda estar tan seguro del resultado que puede enviar naves espaciales para orbitar el Sol y verlo desde cerca.

Siempre hay algunas suposiciones en uso al hacer una medición.

Puedes seguir el enfoque de Aristarco: Aristarco

O de Cassini: las crónicas marcianas

Para mayor precisión, puede usar el tránsito de Venus: Unidades Astronómicas

Desafortunadamente, no habrá otro tránsito de Venus durante un poco más de 100 años (diciembre de 2117), por lo que probablemente tendrá que delegar la medición a uno de sus descendientes.

Lol ¿te refieres a la suposición de un metro o curvatura del espacio? Entonces, un au es realmente la única forma de expresar esto, significa la distancia desde el sol a la tierra, y simplemente se traduce en otras medidas por promedio.