Fråga:
Hitta hur mycket tid det tar för en fullständig jordrevolution runt solen
Loïc
2019-11-29 00:03:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Lång historia kort, min bror gjorde ett skämt om hur dumt det är att fira jorden och göra en "resa" runt solen: nyårsafton.

Så jag blev nyfiken och undrade: hur kunde de första fysikerna gissa att en revolution på jorden runt solen tar 365,25xxx dagar?

Jag har prövat min lycka på internet men hittade inget tillräckligt enkelt för att förstå.Jag har läst om Keplers lag, och det finns fina formler, men hur räknar han ut det här?Och hur kunde de första människorna som visste att jorden kretsade runt solen gissa hur mycket tid en hel revolution tog?

Jag frågade min bror och han sa till mig om han skulle behöva göra det, han skulle helt enkelt titta på stjärnorna och kartlägga dem, göra det varje natt och räkna dagarna tills han kom tillbaka till exakt samma position somförsta natten.Är det realistiskt?

Det finns en hel del olika sätt att definiera ett år, se https://en.wikipedia.org/wiki/Year#Astronomical_years
Jag har tagit bort några kommentarer som borde ha skickats som svar och debatter om deras riktighet.Använd kommentarer för att föreslå förbättringar av frågan och använd svar för att svara på frågan.
Sju svar:
Emil Bode
2019-11-30 00:36:39 UTC
view on stackexchange narkive permalink

I forntida civilisationer var astronomi ett seriöst företag (bland annat för att exakt förutsäga årstiderna), så det var många forskare som gjorde mycket noggranna mätningar. Även med blotta ögat kan du göra ganska exakta observationer, och de gamla använde dessa observationer bra.

Den första riktigt exakta bestämningen av årets längd gjordes av Hipparchus, en grekisk astronom som levde cirka 190-120 f.Kr. Han beräknade att ett år skulle vara 365 + 1/4 - 1/300 (365.24667) dagar långt, vilket är 6 minuter / år längre än den nuvarande uppskattningen. Före den tiden använde de flesta 365,25, vilket inte heller är för långt borta (11 minuter), men sannolikt också på grund av den lyckliga tillfälligheten att det verkliga värdet är så nära den snygga rundan 1/4 dag.

Hipparchus använde mest exakt mätning av equinoxes (ögonblicket dag och natt är lika långa, och när solen stiger exakt i öster och sätter sig exakt i väster). Det är möjligt att mäta detta helt exakt, upp till en timme. Men Hipparchus använde också data som samlats in av tidigare astronomer, fram till 432 f.Kr. (~ 300 år före honom). När du har den här stora tidsperioden och kombinerar flera mätningar för att eliminera eventuella fel är det således möjligt att få mycket exakta resultat. Åh, och han använde solförmörkelser för att förfina sina mätningar också, även om dagjämningar var viktigare (det finns fler av dem).

För övrigt var han också den första som diskrediterade din fråga ;-)

Det vill säga vad de flesta tycker om "ett år", är faktiskt inte den tid det tar jorden att fullborda en bana runt solen. Det är väldigt nära, men jorden föregår också: den är toppen (polerna) vänder mycket lätt. Det betyder också att Polaris (vår nuvarande "nordpolstjärna") inte kommer att förbli den nordpoliga stjärnan för alltid (men det kommer att göra det i flera tusen år). Detta betyder också att tiden från equinox till equinox inte är exakt samma som den tid det tar jorden att slutföra en omloppsbana, den är kortare med 20 minuter och 24,5 sekunder.

Tiden det tar jorden att fullborda en bana kallas ett sidoreal , men den tid det tar för equinoxes att upprepa (och därmed årstiderna) kallas en tropisk år . Strikt taget kan "ett år" referera till dem båda, men oftast menas ett tropiskt år. Och ett tropiskt år är också vad vår kalender bygger på.

Den västra kalendern använder åtminstone ett värde på 365,2425 dagar, medan det moderna etablerade värdet för ett tropiskt år är 365,24219 dagar (27 sekunder kortare) och ett sidår är 365,256 36 dagar (1197,5 sekunder längre) Dessa värden förutsätter alla att en dag är exakt 86400 SI sekunder utan några språngsekunder.

Kan du utarbeta hur nedgången förändras hur lång tid det tar jorden att fullborda en bana runt solen?Jag har svårt att se hur en vacklande axel antingen kan ändra längden på en dag eller den hastighet med vilken jorden kretsar kring solen - och 20+ minuter / år verkar vara en stor skillnad.
Bra förklaring jag älskade det!av nyfikenhet visste Hipparchus att jorden faktiskt gick runt solen och inte tvärtom?
@Michael Precession påverkar equinoxes (tropiskt år) eftersom den exakta punkten att jordens axel är vinkelrät mot linjen till solen långsamt förändras över tiden.Som du säger är det sideriska året opåverkat.
@Loïc Geocentrisk vs Heliocentric spelar ingen roll här.Jämställdhet till jämviktning är detsamma på båda hållen.
@Loic Jag vet inte om han var en förespråkare för heliocentrism eller geocentrism (och som jaxadl0127 påpekade gör det ingen skillnad här).Det enda jag kan hitta är att idén om heliocentrism introducerades, men inte allmänt accepterad vid hans tid.
G. Smith
2019-11-29 00:17:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Observera var solen går upp och går ned och hur högt det kommer upp i himlen vid middagstid.Dessa saker upprepas efter 365 dagar.

hur är det med att observera konstellationerna, skulle det vara möjligt att gissa jordens revolution runt solen på detta sätt?
Ja, men är det inte lättare att märka det stora ljusa?
Tidiga civilisationer räknade ut detta långt innan det fanns något som kallades fysik.De behövde förstå saker som detta för att veta när de skulle plantera grödor.
@G.Smith de tidiga civilisationerna visste dock inte att jorden går runt solen.De visste helt enkelt att 365 dagar varar säsongens cykel, vilket kan kontrolleras genom observationer av solen.
Det fungerar inte i ekvatorn, eller hur?
365 är bra, men jag är riktigt nyfiken på precisionen i experiment (utförda _ av forntida män_, på detta sätt) för att dra slutsatsen om de återstående 6 timmarna och några minuter, speciellt om det tar forntida människor några minuter själv att spela in / jotaderas "observationer".t.ex.med den här metoden, hur exakt kan du säga att 1 omlopp är 365 dagar, 365 dagar & 5 timmar, kontra 365 dagar & 6 timmar, 365 dagar, 6 timmar och 5 minuter ... Dessutom förlängs solen, så skulle detvara en märkbar skillnad mellan de två sista, vilka forntida män kunde vara säkra på?(Lägg märke till att OP säger 365.25xx d).
@Loïc du kan göra det ena eller det andra (se solen röra sig över himlen eller konstellationerna) och du kommer att få olika resultat - det tropiska året i första hand, det sideriska året i det andra.Se https://en.wikipedia.org/wiki/Year#Sidereal,_tropical,_and_anomalistic_years
@justhalf det gör det, det är ungefär 50 ° skillnad där solen är.vid ytterligheterna.Du märker när en skugga växer till ena sidan av ett träd och sedan flyttar till den andra.
@justhalf: Det fungerar överallt.Se till exempel [här].
Ooh, det visste jag bara.Något liknande [detta] (https://en.wikipedia.org/wiki/Sun_path#/media/File:Solstice-0.jpg)?Jag bor nära ekvatorn men känner att ingen pratar om solens olika position.
@justhalf ja, för att jorden är lutad.Solen går från den ena tropiken till den andra och ja, dess lutning ändras vid ekvatorn.
Jag är ledsen att ta bort detta som ett accepterat svar, det är helt klart smart och intressant, men svaret från Emil är mycket mer komplett och intressant. Tyvärr kan jag inte acceptera båda, jag skulle acceptera mycket om detta ämne.Men du har min röst upp.
Inga problem och inget behov av att be om ursäkt.
@299792458: Se det sista stycket i mitt [svar] (https://physics.stackexchange.com/questions/516609/finding-how-much-time-it-takes-for-a-complete-earth-revolution-around-the-sol / 516727 # 516727).Mönstret upprepas inte efter 365 dagar.Det upprepas efter 1461 dagar.
Agnius Vasiliauskas
2019-11-29 01:50:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Om du skulle fånga solpositionen på himlen vid samma tid varje dag på året - skulle du få en periodisk figur, kallad Analemma som visar solens väg på en himmel genom ett helt år:

enter image description here

@usernumber Jag tror att han menar positionen längs horisonten där solen stiger upp och går ned.Sett från en jämn plats på jordens yta förändras det under året, men när du väl har gått ett helt år är det tillbaka där du började och svängningen börjar igen.
@usernumber Se min redigering, - Jag har ändrat min förklaring till att vara mer "jordnära"
Oh jag fattar.På bilden är vissa delar av analemma mindre täta än andra.Är det för att solen går igenom analemmet med en konstant hastighet, eller är det observationsförspänning (kanske på grund av molniga dagar?)
@usernumber, ja verkar det finns luckor i kurvan, så jag misstänker att det var några väderproblem, molniga dagar eller andra skäl att hoppa över mätningar.Annat än så är antalet punkter i nedre slinga ungefär lika med antalet punkter i övre slinga, vilket är $ \ ca 25 $.Genomsnittsavståndet mellan punkter i övre slinga är dock lite mindre än i nedre slinga, eftersom figuren är asymmetrisk.
Detta väcker ytterligare frågan, hur skulle de första fysikerna kunna mäta "samma tid varje dag".
@FedericoPoloni Ja, du behöver anständiga mekaniska klockor vars noggrannhet är bättre än planetens rotation från dag till dag, och en väl uppmätt genomsnittlig soldag för att veta när du ska registrera solens position för att göra ett analemma.
@FedericoPoloni Behovet av att koppla ur ur solens rörelse är mycket gammalt.Första forntida sådana klockor fungerade på vätskeflöde, alltså "[vattenklockor] (https://en.wikipedia.org/wiki/Water_clock)".De har visat att de funnits även i det gamla Egypten ungefär 1500-talet f.Kr.En av sådana vattenur som kallas "[Vindens torn] (https://en.wikipedia.org/wiki/Tower_of_the_Winds)" byggdes av Andronicus från Cyrrhus omkring 50 f.Kr. i Grekland och kunde till och med visa årstidernaav året och astrologiska datum och perioder.
@FedericoPoloni Det enklaste sättet att mäta samma tid varje dag är att spåra middagstid, vilket du kan göra bara genom att titta på solen.I grund och botten kan du bara sticka en stolpe i marken och varje dag markera skuggspetsen när solen är som högst, och om du gör det i 365 dagar får du en ritning av analemmaet.
@Peteris nej, det gör du inte.Solens högsta höjd händer inte alltid vid middagstid men det händer alltid när solen korsar meridianen.Du skulle inte få ett "8" -format analemma, du skulle bara få en "jag" -form.Se ["ekvation av tid"] (https://en.m.wikipedia.org/wiki/Equation_of_time).
@Peteris: Jag kollade precis: [Här] (https://i.imgur.com/gFiBorD.png), varje dag kl 12:00 (vintertid).[Där] (https://i.imgur.com/xH7BlEa.png), varje dag när solen är högst.
Eric Duminil
2019-11-29 17:04:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jag frågade min vän och han sa till mig att om han skulle behöva göra det skulle han göra det titta bara på stjärnorna och kartlägga dem och gör det tills han kom tillbaka till exakt samma position för den första natten. Är det realistiskt ? Jag tror inte att positionen skulle skilja sig så mycket att ögat kunde se det. Har jag rätt?

Ingen ljusföroreningar

Kom ihåg att det inte fanns någon ljusförorening vid den tiden. Det var möjligt att se fler stjärnor än idag, de verkade ljusare och färgstarkare. Vintergatan, Andromedagalaxen och Orion Nebula var perfekt synliga för blotta ögat.

Säsongskonstellationer

Det finns dussintals enkla indikatorer på natthimlen om du vill veta säsongen:

Med denna information ensam är det möjligt att på ett tillförlitligt sätt berätta den aktuella månaden genom att helt enkelt titta på natthimlen efter solnedgången, utan något instrument.

Noggrannheten kan förbättras genom att använda en mycket ljus stjärna (t.ex. Sirius) och tydliga referenspunkter (t.ex. ett fjärran berg).

Väktare av polstjärnan

Du kan använda Ursa Minor och Ursa Major som en årlig klocka, där två vårdnadshavare roterar runt Polaris. De gör en hel tur på ett år, så en noggrannhet på 1 ° ger dig en noggrannhet på ~ 1 dag. Det borde inte vara svårt att mäta med en astrolabe.

enter image description here

Förbättrar noggrannheten

Du kan inte förvänta dig hög noggrannhet om du mäter tjockleken på ett enda pappersark med en linjal. Du kan förbättra det avsevärt om du staplar 1000 ark, mäter den totala höjden och delar den med 1000.

Mönster i stjärnposition upprepas efter cirka 365 dagar, men de upprepas nästan exakt efter fyra varv på 1461 dagar, vilket ger $ \ frac {1461} {4} = 365,25$ . Med tillräckligt med tid och engagemang är det möjligt att förbättra noggrannheten ytterligare.

Svaret på "Hur gjorde tidiga fysiker ...?"är mycket ofta "genom att titta på stjärnor".
my2cts
2019-11-29 02:28:05 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Det är inte så enkelt.Det krävs verktyg som Stonehenge för att exakt tidpunkt för passage av stjärnor.Du kanske då märker att solens passage över himlen varierar med en period av 365,25 dagar.

Jag är ganska säker på att mäta årets längd, bara två fasta punkter är nödvändiga.Så ta ett träd, stå där soluppgången och trädet är inriktade, placera en sten där du står.Kontrollera igen nästa år.
@Christian Placera en stor, stabil stencirkel, som Stonehenge, och håll människor ute.Sätt någon forskare eller präst som ansvarig, helst med vakter.Ett träd är inte en mycket bra plan.Den växer, ändrar form, dör, skärs ned, brinner.Andra träd blockerar utsikten.Etc.
men att bygga stonehenge är svårt.det är enkelt att hitta träd.Beror på den precision du behöver.
fraxinus
2019-11-29 16:10:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

För att ta reda på hur ämnet utvecklades under de senaste 1000-talet av året handlar rätt sökning på Internet om de olika kalendersystem som människor använde tidigare.

Generellt utvecklades kalendrar mellan bättre och bättre precision och olika försök att passa årstiderna och månfaserna kring några enkla beräkningsbara siffror (12, 30, 360, etc ...).

Det var sent i processen när människor fick reda på himmelskropparnas rörelse.

ghellquist
2019-11-29 00:14:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Det är mycket enklare.I Europa har vi fyra säsonger.Samma säsong återkommer cirka 365 dagar senare.Med tiden blev mätningen mer och mer exakt.

Anledningen till att vi har årstider är att jordaxeln lutar något jämfört med solens rörelse.

Jag är inte så säker på det.Det finns så många fluktuationer från det ena året till det andra att jag inte tror att det skulle vara möjligt att tidsbestämma säsongerna mer exakt än 1 eller 2 veckor med enbart väder.
Jag skulle kalla lutningen lite mer än "lätt", det är över 20 grader!
@EricDuminil Om du vet att säg 1 juli 1919 var en sommardag och du vet antalet dagar till 1 juli 2019, som faller in i den 100: e sommaren efter det, har du redan fixat årets längd med en0,25% noggrannhet, vilket är mindre än en dag.Du kan komma till din 2 veckors precision med en observationsperiod på endast 13 år med enbart väder.
-1
Ah, ja.Ber om ursäkt.Syftar till att rikta den tidigare versionen av kommentaren till @cmaster: Meteorologiska årstider, såvida inte godtyckligt fastställs till kalenderdatum, är inte så nära varaktiga.De astronomiska årstiderna är, men de bryr sig inte om vädret.Groundhogs skugga kan försöka förutsäga något för de meteorologiska årstiderna, men för de astronomiska årstiderna är det / alltid / ytterligare sex veckor på vintern.
@notovny Min poäng var: Ta * vilken * dag som känns som sommar 1919 och 2019 så får du 0,25% noggrannhet under hela året.Den första juli var bara ett exempel.Du kan förbättra denna metod avsevärt genom att ta en händelse som vanligtvis inträffar inom en kortare tidsram än tre månader.Den första frosten kan vara bra för min plats: det är vanligtvis inom samma två veckors tidsram.Genom att observera stjärnor / sol gör du i princip samma sak, med bashändelser med mindre varians.Men du kan få godtycklig precision med fruktansvärda varianthändelser genom att använda en tillräckligt lång tidsperiod.


Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 4.0-licensen som det distribueras under.
Loading...