Как измерить влияние орбиты вокруг Солнца?

Вы можете только знать, что маятник Фуко демонстрирует вращение Земли посредством астрономических наблюдений, то есть, наблюдая за движением звезд, вы можете сказать, какова продолжительность дня.

При этом можно определить, что движение маятника Фуко соответствует положению далекой звезды, то есть соответствует звездному дню. Поскольку это на 4 минуты короче солнечных суток, можно определить период обращения Земли.

Это правда, что это не совсем соответствует вашим заявленным требованиям, но без некоторых астрономических наблюдений ваше первое утверждение неверно. Итак, справедливость есть справедливость.

Вы можете возразить, что цикл времен года можно использовать в качестве аргумента в пользу того, что Земля и Солнце вращаются друг вокруг друга. Это вызвано наклоном оси вращения Земли относительно плоскости ее орбиты. Потому что относительно направления между Землей и Солнцем этот наклон совершается вокруг за один год. Однако вы можете возразить, что это вызвано некоторой осевой прецессией (что и делает Земля, но очень медленно). Однако это можно исключить, поскольку орбитальная плоскость Луны остается фиксированной относительно наклона Земли, если только вы не хотите утверждать, что эта орбитальная плоскость также испытывает прецессию. Этот метод исключения очень сильной осевой прецессии требует некоторых астрономических наблюдений, а именно нашей Луны. Но это можно сделать и без всяких телескопов.

В этом вопросе есть две большие проблемы:

• Нужны какие-то астрономические наблюдения.
  Представьте себе разумных инопланетян, живущих на обитаемой экзопланете с очень плотной и очень непрозрачной атмосферой, а также с немного более высоким значением g , чем наши 9,80665 м/с ² . Плотная, непрозрачная атмосфера означает, что они не могут видеть звезды или даже свое солнце. У них даже нет дня и ночи. Более высокое значение g в сочетании с плотной атмосферой означает, что они не могут строить ракеты, чтобы сбежать из своей тюрьмы. Объяснение приливов, времен года и поведения маятника Фуко на этой экзопланете будет очень сложной задачей.
• Вы не можете «доказать», что Земля вращается вокруг Солнца.
  В конечном счете, вы не можете опровергнуть этих надоедливых аристотелевских геоцентристов, которые настаивают на том, что Земля является центром Вселенной и что это Вселенная вращается, а не Земля. Ведь все системы отсчета одинаково действительны. С некоторыми кадрами работать немного сложнее, чем с другими.

Я обращусь ко второй проблеме, отметив, что, за исключением некоторых довольно забавных сумасшедших веб-сайтов, мы давным-давно избавились от этих надоедливых аристотелевских геоцентристов. То, что их точка зрения верна, не означает, что она «правильная». Можно использовать геоцентрическую точку зрения для объяснения погоды. (Задание: попробуйте объяснить ураган с точки зрения инерциальной системы отсчета. Это непросто.) Нельзя использовать геоцентрическую точку зрения для объяснения Солнечной системы, галактики или Вселенной.

Я решу первую проблему, интерпретируя «отсутствие астрономических наблюдений» как означающее «не наблюдение за звездами или планетами». Мне все еще разрешено наблюдать за Солнцем и Луной. Я не понимаю, как на этот вопрос можно ответить иначе. Один простой подход состоит в том, чтобы наблюдать за временем восхода и захода Солнца. Это меняется в течение года и в значительной степени повторяется из года в год. Здесь все еще есть проблема: что, если Солнце имеет незначительную массу и питается от чего-то гораздо более сильного, чем термоядерный синтез? Может быть, эти надоедливые геоцентристы все-таки правы! Может быть, Солнце действительно вращается вокруг Земли! Нам нужно увидеть силу (и мы не можем использовать параллакс).

Мое решение: используйте гравиметр (лучше: сверхпроводящий гравиметр), маятник Фуко (лучше: точный интегрирующий гироскоп) и хорошие часы. Часы дадут нам независимую меру времени. Маятник Фуко даст нам меру скорости вращения Земли относительно невращающейся системы отсчета (звездный день).

Гравиметры покажут ряд колебаний из-за прямых и косвенных эффектов приливной гравитации. Некоторые из этих эффектов будут связаны с Луной, другие — с Солнцем. (Вот почему мне нужно знать о Луне.) После того, как мы избавимся от этих лунных эффектов, мы увидим:

• Полусуточные и суточные изменения воспринимаемого гравитационного ускорения с периодами 12 и 24 часа. Сравните с маятником Фуко, который будет иметь период, который постоянно на 3,93 минуты меньше 24 часов по нашим хорошим часам. Это дает хорошее представление о том, что Земля вращается вокруг Солнца (или, может быть, наоборот).
• Эти полусуточные и суточные изменения гравитационного ускорения будут различаться по интенсивности в течение года. Мы измеряем приливную гравитацию, которая обратно пропорциональна кубу расстояния до Солнца. Это делает это измерение довольно чувствительным к небольшому эксцентриситету орбиты Земли.
• Период этих полусуточных и суточных изменений ускорения свободного падения будет составлять не ровно 12, а 24 часа. Это тоже будет меняться в течение года. Разница фаз изменяется более чем на 30 минут в течение года, а ежедневные изменения будут наибольшими в середине декабря. Мы только что измерили уравнение времени !

Итак, теперь у нас есть измеримая сила, и по ней мы можем вычислить гравитационную силу. Он довольно большой, более чем достаточно большой, чтобы можно было окончательно сказать, что это Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот.