Если бы вы жили на обратной стороне Луны, как бы вы сделали вывод о существовании Земли?

Предположим, вы поместите астронома, вооруженного нашими современными знаниями об орбитальной механике, на куполе на обратной стороне Луны, так что Земля навсегда будет скрыта от него.

(И, конечно, предположим, что у этого человека нет особых знаний о системе, в которой он находится, помимо того, что он может почерпнуть из наблюдений. Если хотите, представьте, что он изучил всю нашу современную орбитальную механику и связанную с ней физику на альфа Центавре, и затем телепортировался на нашу Луну.)

Теперь разумно ожидать, что этот человек должен быть в состоянии сделать вывод из наблюдений за небом, что тело, на котором он находится, является половиной двойной системы, и он должен быть в состоянии измерить характеристики орбиты (большая полуось, эллиптичность, наклон), а также положение барицентра (гораздо ближе к другому телу, что соответствует гораздо более массивному партнеру). Какие наблюдения необходимы, чтобы сделать этот вывод? Какой уровень точности наблюдений необходим для этих наблюдений и какой исторической эпохе они соответствуют? (То есть было бы достаточно оборудования Тихо Браге? Было бы достаточно оборудования Галилея? Было бы достаточно оборудования древних греков? Или для этого потребовалась бы обсерватория конца 19-го века (или даже позже)?)

(Как указано в ответе Мартина В., нашему астроному может быть трудно отличить ситуации с орбитальной парой и одним огромным телом. Таким образом, если это удобно, вы можете предположить, что через короткие ~ 100-километровые набеги от купола наш астроном способен измерить радиус Луны, измеряя наклоны Солнца в разных точках с известными расстояниями между ними, а-ля Эратосфен .)

Звездный параллакс, безусловно, поможет, и это 19 век.
@LucJ.Bourhis Звездный параллакс или, по крайней мере, его ведущий компонент соответствует радиусу орбиты вокруг Солнца, а компоненты лунной орбиты будут намного меньше этого, так что это выглядит для меня неочевидным решением (и это также не очевидно, что наблюдения 19-го века обеспечат необходимую точность). Я подозреваю, что наиболее вероятным кандидатом является параллакс Солнца относительно звездного фона (или, что то же самое, положение звезд относительно часов, синхронизированных с лунным днем), но я хотел бы знать, с какой точностью (по сравнению с историческими ссылками) вы? д это нужно.
Конечно! Это не то, что я имел в виду. Исторически сложилось так, что тот факт, что Луну можно наблюдать с Земли, сыграл важную роль в измерении расстояния Земля-Солнце, от которого многое зависит. Я думал об использовании параллакса, чтобы справиться с этим расстоянием.
Но на самом деле я ошибаюсь: греки использовали Луну для расчета расстояния от Земли до Солнца, но первое действительно точное измерение — это измерение Кассини, использующее параллакс на Марсе, что-то, что вы могли бы сделать и с Луны.
Тем не менее полумесячный параллакс может быть полезен для чего-то вроде Марса. Орбитальный диаметр Луны составляет ~ 0,0026 а.е., Марс может отклоняться на ~ 1 а. Не уверен, как это соотносится с наблюдениями звездного параллакса за прошедшие годы, но похоже, что это может заметно изменить положение Марса относительно далеких звезд.
Интересно, будет ли достаточно наклона Луны в 5 градусов? (5,14 градуса), что составляет около 9% его орбитального расстояния вверх и вниз каждые 29 дней) или 1/6 часть 1 градуса относительно Солнца. Относительно Марса на близком проходе чуть меньше. 14 дней наблюдений за тем, как Марс движется вверх или вниз, но не постоянно, например, иногда вверх, иногда вниз, могут быть наиболее заметными.

Ответы (3)

Сейсмометр прилива тела на обратной стороне Луны уловит как солнечный прилив, так и 20-дюймовое искажение тела, создаваемое Землей . В то время как «приливная блокировка», Луна не находится на идеально круговой орбите, а также немного качается; либрация . Ваш сейсмометр должен улавливать оба эффекта.

Наблюдение за циклом параллакса Марса каждые 28 дней, как было предложено в комментариях выше, может быть более простым способом.

Это интересный ответ. Земля действительно поднимет небольшой «прилив» на Луну, и либрация заставит ее двигаться. Эффект небольшой и едва уловимый — позволил бы он сам по себе умному ученому сделать вывод о существовании неизвестного и невидимого тела в космосе?
Сейсмические эффекты интересны, хотя мне непонятно, как их можно измерить. И да, я согласен, что параллакс — наиболее вероятный ответ, но я искал что-то более количественное и подробное.

Это действительно хороший вопрос - и довольно тонкий.

TL;ДР;

Самая ранняя возможность может заключаться в том, что межмесячные изменения звездного параллакса Солнца могут привести наблюдателя к заключению, что либо 1) Луна представляет собой единое очень большое вращающееся тело, либо 2) она является частью многочастичной ко- вращающаяся система. Однако i) может показаться несовместимым с близким и сильно искривленным горизонтом.

Если нет, то уж точно, когда мы разработаем количественную модель орбитальной механики, включающую массу и гравитацию.

Я не думаю, что звездный параллакс поможет нам напрямую, поскольку он (в наши дни) просто говорит нам, что мы находимся на орбите вокруг Солнца, и мало о самой системе Земля-Луна.

Давайте посмотрим, как его мог бы увидеть эквивалент Птолемея на Луне (назовем его Луна-Птолемей). Он не смог бы отличить систему Земля-Луна от своего предположения, что он просто сидит на твердом объекте в центре мироздания. Конечно, он не увидит «луну» на орбите вокруг себя, но он увидит Солнце, звезды и большие планеты. Звездный параллакс (для него Солнце «движется по Зодиаку») просто сказал бы ему, что Солнце вращается вокруг его Луны, как и планеты. Существование планетарных эпициклов было бы диковинкой, необходимой для того, чтобы его модель работала, но это действительно так. работа, и он понятия не имеет о Земле

Лунный Галилей мог (или не мог) разработать гелиоцентрическую модель — он упускает одно ключевое открытие, которое было у Земного Галилея: что Земля не была особенной, потому что у других планет тоже были луны. Луна-Галилей сочла бы орбитальную систему Юпитера интересной, но не ключевой, поэтому он мог бы не разрабатывать новую модель. Даже так, кто-то другой.

Тем не менее, в качественном научном мире все равно не было бы ничего, что помогло бы наблюдателю Луны сделать вывод о существовании Земли за горизонтом.

Я подозреваю, что истина станет неизбежной, когда орбитальная механика будет достаточно развита, чтобы включать в расчеты массу и гравитацию. Возможно, это было во времена Лунного Кеплера.

Я не уверен, что согласен с комментариями о наблюдениях за планетами - я не понимаю, как они помогают отличить систему Земля-Луна от простого, очень большого вращающегося лунного тела без со-орбитала ( что было бы естественным предположением). Даже ежемесячные изменения параллакса, вызванные вращением Луны вокруг Земли, можно было бы отмахнуться, предполагая простое вращение гораздо большего лунного тела — хотя наш герой, безусловно, мог бы усомниться в совместимости этого с кажущейся кривизной и расстоянием до их орбиты. Лунный горизонт.

Кажется, я неправильно выразил цель вопроса. При необходимости вы можете предположить полное современное знание орбитальной механики ─ при проведении исторических сравнений меня в основном интересует экспериментальная техника, а не концептуальные достижения. Если хотите, вы можете представить ситуацию как астронома, изучившего всю современную орбитальную механику на альфе Центавра, а затем телепортировавшегося на поверхность нашей Луны. Итак, у них есть полное представление о том, как работает гравитация и механика, у них просто нет предварительных знаний о конкретной системе, в которой они находятся.
Но что касается вашего Лунного Птолемея, разве ему не нужно было включить эпицикл для Солнца? Это наблюдение звездного параллакса, которое будет переведено в орбитальный радиус Земли-Луны, как только вы переключитесь на гелиоцентрическую перспективу. Но насколько это было бы важно и насколько сложно было бы его измерить?
Спасибо Эмилио - на солнечном эпицикле я думаю, что он, вероятно, будет слишком мал, учитывая оборудование, доступное Луне-Птолемею. В другом вашем комментарии - никакого недопонимания; это был ваш вопрос, так что я думаю, что я неправильно понял! Имея эксперта с современным оборудованием, пересаженным на Луну, я думаю, они бы поняли это довольно быстро - комбинация колебаний параллакса в сочетании с видимым размером Луны, безусловно, вызвала бы вопрос. На самом деле, эксперт посмотрел бы на саму маленькую каменистую Луну и сразу же задал бы вопрос: «Вокруг чего она вращается?»
Да, я ожидаю, что они разберутся довольно быстро; вопрос заключался в том, как и какое оборудование им понадобится. (Что касается вашего последнего предложения, я не думаю, что это было бы естественным предварительным ожиданием, учитывая, как мало мы знаем о преобладании каменистых экзопланет. Но, просто взглянув на поверхность, различия между Луной и Церерой минимальны. , поэтому поверхность не обязательно предполагает, что вы находитесь на спутнике. Вместо этого, учитывая радиус и поверхностную гравитацию, каменистая поверхность и отсутствие атмосферы могут быть вполне естественными особенностями.)

Наблюдателю на обратной стороне Луны было бы трудно объяснить, что она стоит на одной планете из-за движения самой заметной вещи на небе: Солнца!

Действительно, из-за эксцентриситета орбиты Луны вокруг Земли продолжительность дня, т. е. «скорость» Солнца в небе, зависит от того, где вы находитесь на своей лунной орбите.

И из наблюдений это может сделать, например, другие планеты, которые почти идеально круглые в Солнечной системе (и по хорошо известным причинам), она должна быть вынуждена исключить гипотезу «я стою на эллиптическом едином небесном теле».

Я не могу рассчитать изменение длины дня на обратной стороне Луны за разумное время, извините за это.

Другой эффект, который я попытаюсь проиллюстрировать изображениями из Википедии: высота траектории солнца в небе будет меняться из года в год (цикл: между 8 и 9 земными годами) из-за апсидальной прецессии Луны и ее наклонного плана орбиты:

Лунная апсидальная прецессия.png
By Rfassbind - собственная работа., общественное достояние, ссылка

Лунное возмущение.jpg
Геолог, Гомункул 2 — из английской Википедии, CC BY 3.0 , Ссылка

Если бы вы жили на обратной стороне Луны, как бы вы сделали вывод о существовании Земли?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v