Moyen Âge : la première mesure de la vitesse de la lumière

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

Comme c'est souvent le cas en science, son calcul était un sous-produit d'autres actions qui avaient un sens beaucoup plus pratique. A la fin du Moyen Âge, les navires européens sillonnent les océans à la recherche de nouvelles terres et routes commerciales. Les îles nouvellement découvertes doivent être cartographiées, et pour cela, il est important de savoir plus ou moins exactement où elles se trouvent. Il y avait des problèmes notables avec cela.

Les coordonnées géographiques sont deux valeurs numériques - latitude et longitude. Avec la latitude, tout est relativement simple: il faut mesurer la hauteur au-dessus de l'horizon d'une étoile connue. Dans l'hémisphère nord, ce sera très probablement l'étoile du Nord, dans le sud - l'une des étoiles de la Croix du Sud. Pendant la journée, la latitude peut être déterminée par le Soleil, mais l'erreur est nettement plus grande - le luminaire est assez grand, il est difficile de le suivre en raison de sa luminosité et les limites de son disque visible sont floues sous l'influence de l'atmosphère terrestre. Cependant, il s'agit d'une tâche relativement simple.

Quelle heure est-il maintenant

La longitude est beaucoup plus complexe. La Terre tourne sur son axe, et vous pouvez savoir où nous sommes, en connaissant l'heure exacte à ce point et l'heure à un endroit dont nous connaissons la longitude. Dans la littérature, ils écrivent généralement "premier méridien", c'est, en général, correct, puisque nous parlons de la même chose. Si avec l'heure locale tout est assez simple, alors avec le méridien zéro c'est beaucoup plus compliqué.

Il n'y avait aucune montre capable de montrer l'heure exacte du lieu d'où ils ont été emmenés à l'époque des grandes découvertes géographiques. A cette époque, un mouvement de montre équipé d'une aiguille des minutes était considéré comme une technique de haute précision. Les premiers chronomètres aptes à déterminer la longitude sont apparus au milieu du XVIIIe siècle, et avant cela, les marins devaient s'en passer.

La méthode la plus ancienne théoriquement élaborée était la méthode de la distance lunaire, proposée par le mathématicien allemand Johann Werner en 1514. Il était basé sur le fait que la Lune se déplace assez rapidement dans le ciel nocturne et en mesurant avec un appareil spécial - une tige transversale - son déplacement par rapport à certaines étoiles connues, vous pouvez régler l'heure. La mise en œuvre pratique de la méthode de Werner s'est avérée très difficile et elle n'a pas joué de rôle notable dans la navigation.

En 1610, Galileo Galilei découvrit les quatre plus grandes lunes de Jupiter. Ce fut un événement scientifique important - dans les capacités de l'astronomie d'observation de l'époque, un de plus, en plus de la Terre, un corps céleste a été trouvé, autour duquel tournaient ses propres satellites. Mais la chose la plus importante pour les contemporains était que le mouvement de ces satellites pouvait être observé simultanément et également de tous les points de la Terre, où Jupiter est visible à ce moment-là.

Galilée

Déjà en 1612, Galilée proposait de déterminer l'heure exacte, et donc la longitude, par le mouvement de Io, l'un des quatre satellites de Jupiter. Il possède de nombreuses caractéristiques remarquables que Galilée, bien sûr, ne connaissait pas, mais, surtout, il est relativement facile à observer. En découvrant quand il est entré dans l'ombre de la planète, il a été possible d'établir avec précision l'heure. Mais les toutes premières tentatives pour compiler des tables d'éclipses d'Io (et d'autres satellites galiléens) ont révélé que ce temps était décalé d'une manière incompréhensible pour la science de cette époque. Les raisons sont restées obscures pendant trois quarts de siècle.

fils de marchand

Ole Christensen Rømer est né dans une famille de marchands danois en 1644. Les informations sur sa jeunesse sont fragmentaires - il n'a pas accouché et la renommée personnelle lui viendra beaucoup plus tard. On sait qu'il est diplômé de l'Université de Copenhague et, apparemment, se distinguait par son intelligence. En 1671, Roemer s'installa à Paris, devint employé de Cassini et fut très vite élu à l'Académie des sciences - alors cette collection de savants était moins élitiste que plus tard.

Olé Roemer

Vers la fin du siècle, il retourne au Danemark, continue d'exercer sa profession d'astronome et y meurt en 1710. Mais tout cela viendra plus tard.

C'est fini

Et en 1676, il propose des calculs simples, pour les temps modernes, qui immortalisent son nom. Le nœud du problème est simple. Jupiter est environ cinq fois plus éloigné du Soleil que la Terre. Il fait une révolution autour du Soleil en environ 12 années terrestres (nous arrondissons les nombres pour plus de simplicité). Cela signifie que dans six mois, la distance entre Jupiter et la Terre changera d'environ un tiers. Et cela correspond plus ou moins à la différence observée dans les temps d'éclipse des satellites galiléens.

Io aujourd'hui

Il nous est maintenant très facile de comprendre la logique de ce raisonnement, mais au 17ème siècle il était d'usage de penser que la vitesse de la lumière est infinie. Mais Roemer a suggéré que ce n'est pas le cas. Selon ses calculs, la vitesse de la lumière était égale à environ 220 000 kilomètres par seconde, soit un quart de moins que la valeur établie aujourd'hui. Mais pour le 17ème siècle ce n'était pas mal au moins.

Ensuite, il s'avère que tout n'est pas si simple, et après deux siècles, Laplace prendra en compte l'influence gravitationnelle des satellites les uns sur les autres, mais c'est une toute autre histoire.

L'idée de Roemer n'a pas joué un rôle significatif dans les découvertes géographiques. Observer les lunes de Jupiter à travers un télescope installé à bord du navire était, en raison du roulis, presque impossible. Et au milieu du 18ème siècle, les premiers chronomètres ont été développés, adaptés à la détermination de la longitude.