Могли ли первые астрономы определить гравитацию «луны» своей планеты, даже не заходя туда?

1. Приливы

луна не двигалась бы по небу и не было бы приливов

Неправильный. Солнце также обеспечивает приливы (хотя и меньшие, чем наша Луна), поэтому море все еще поднимается и опускается в соответствии с регулярным циклом. Вы даже получите изменения высоты прилива в зависимости от относительных углов солнца и вашей «луны», хотя и не в такой степени, как весенние приливы на Земле. Это означает, что все еще можно использовать приливы на вашей планете для расчета массы луны так, как это было сделано исторически здесь (см. ответ на квору, связанный AlexP выше), хотя, поскольку я не математик, я не мог рассказать вам точную технику или насколько точной она может быть.

2. Параллакс.

Установите расстояние до «луны». О расстоянии до нашей Луны можно судить по лунному параллаксу . Конечно, вам придется наблюдать за своей луной с двух разных мест на поверхности, чтобы увидеть эффект. Это также даст вам размер Луны, так что вы можете видеть, что она примерно такого же размера , как ваша собственная планета , еще одна важная подсказка.

Определите, где находится барицентр вашей системы "луна"-планета. Я считаю, что вы можете сделать это, используя дневной параллакс , только в этом случае ваша планета не вращается сама, но вращается вокруг барицентра двух тел, что вызовет видимые эффекты параллакса . Я подозреваю, что недостаточно большой, чтобы увидеть, как колеблются звезды, но этого должно быть достаточно, чтобы заставить другие планеты в той же Солнечной системе показать какое-то движение.

Теперь вы определили, что барицентр вашей системы находится более или менее в средней точке двух миров, это важный ключ к тому, что они имеют примерно одинаковую массу, если у вас есть некоторое представление о природе гравитации.

3. Приливная блокировка

Конечно, в приливных замках есть большая подсказка... Я не уверен в истории понимания приливных сил на твердых объектах или в том, как возникла эта идея, но вы все равно получите приливы в своем мире, так что это не потребовало бы огромного скачка логики. Если понять приливные силы , то вполне можно увидеть, что тела будут заблокированы приливом, если они имеют одинаковые массы или если они существуют достаточно долго, чтобы потерять свое вращение из-за приливных эффектов.

Во-первых, определите массу вашей планеты (есть разные способы сделать это, см. , например, этот ответ SE по науке о Земле , но я не буду вдаваться в них здесь). Затем установите возраст вашей планеты (опять же, оставляем читателю в качестве упражнения). Должна быть возможность определить, что прошло недостаточно времени, чтобы ваша планета стала привязанной к гораздо менее массивному телу, поэтому масса вашей луны должна быть очень похожа на массу вашей планеты.

Я думаю. Здесь гораздо больше логики, но не стоит недооценивать способность людей соображать!

4иш. Удары метеорита

Метеориты иногда будут падать на вашу луну. Иногда они ударяются о землю. Есть веские основания полагать, что метеориты могут быть сделаны из одного и того же материала. Учитывая, что вы знаете размер Луны и то, как далеко она находится (см. параллакс выше), можно оценить высоту кратеров . Предполагая, что ваша «луна» не состоит из чего-то особенно причудливого и научно-фантастического, можно будет оценить плотность ее поверхности, учитывая размеры кратеров и распространение выбросов, учитывая некоторое понимание гравитации и баллистика.

Я не совсем уверен, что это даст полезную оценку массы вашей луны (поскольку вам придется делать предположения о плотности подповерхностных слоев), но это, безусловно, важное свидетельство, особенно в сочетании с предположениями о общее происхождение «луны» и планеты-наблюдателя.

(обратите внимание, что это делает некоторые предположения о природе «луны». Луна с плотной атмосферой, жидкой поверхностью или чем-то еще может сделать этот анализ невозможным)

(примечание 2: здесь есть связанная с этим полезная вещь, если «луна» представляет собой каменистый мир, потому что вы можете использовать ударные кратеры, чтобы помочь оценить ее возраст , что является указателем на общий возраст и общее происхождение планеты наблюдателя и « луна")

«Могли ли ранние астрономы определить гравитацию «луны» своей планеты, даже не заходя туда?» Конечно могут. Наши земные астрономы сделали это, и мы знаем, как они это сделали.

1. Расстояние от Земли до Луны и размеры Луны были известны с древности. Луна находится достаточно близко, чтобы метод параллакса работал достаточно хорошо с инструментами древних, невооруженным глазом.

   Например, Птолемей в своем Альмагесте дает среднее расстояние между Землей и Луной как 59 земных радиусов; правильное значение - 60,06 радиуса Земли. Я бы сказал, что измерения Птолемея довольно хороши для 2-го века нашей эры.

2. Масса Земли была измерена в 18 веке; к 1798 году знаменитый эксперимент Кавендиша (выполненный Генри Кавендишем с применением идеи Джона Мичелла ) оказался в пределах 1% от истинного значения. (В том же эксперименте измеряется гравитационная постоянная.)

3. Поскольку система Земля-Луна вращается вокруг их общего барицентра, астрономические объекты, видимые с Земли, показывают месячный параллакс. К концу 19 века, измерив месячный параллакс астероида 12 Виктория, британский астроном Дэвид Гилл определил положение барицентра и, таким образом, с большой точностью определил соотношение между массой Земли и массой Луны. .

4. Поскольку масса Луны была известна и ее размер был известен, ускорение свободного падения на поверхности Луны можно было легко вычислить.

В других ответах обсуждались методы, используемые древними, средневековыми и современными астрономами до космических полетов для определения расстояний, размеров и масс различных астрономических тел, по которым можно было рассчитать поверхностную гравитацию и скорость убегания этих тел после того, как Ньютон опубликовал свою работу. законы физики.

Вот еще один тип ответа.

Любая большая библиотека должна содержать книги по астрономии, космическим полетам и научной фантастике, написанные до космической эры.

Я прочитал их достаточно, чтобы знать, что в популярных книгах говорится, что гравитация на поверхности Луны составляет примерно одну шестую от земной, в то время как в учебниках приводится реальная научная ценность гравитации на поверхности Луны и ее космической скорости.

Из-за низкой поверхностной гравитации Луны на художественных изображениях поверхности Луны до космической эры было обычным делом показывать очень крутые горы, в отличие от тех, которые на самом деле были сфотографированы там в космическую эру.

Первые земляне высадились на Луну в 1969 г., а первый космический зонд с Земли был отправлен на орбиту Луны в 1959 г. И если астрономы той эпохи не могли использовать данные земных наблюдений для обеспечения космических агентств достаточно точными цифры расстояния, орбитальной скорости, размера, массы, плотности и гравитационного притяжения Луны, как космические полеты на Луну могли быть спланированы достаточно хорошо, чтобы космические зонды могли достигать Луны, а иногда и выходить на орбиту вокруг Луны, а иногда совершать мягкие посадки на Луну?

Первой мягкой посадкой на Луну была Луна 9 , а первым лунным орбитальным аппаратом была Луна 10 , оба в 1966 году.

И я прочитал достаточно документальной и научной фантастики до космической эры, чтобы знать, что низкая поверхностная гравитация на Луне была хорошо известна астрономам-любителям и профессионалам, энтузиастам космических полетов и поклонникам научной фантастики, даже в отдаленную и доисторическую эпоху до 1959.

Более низкая поверхностная гравитация планеты Марс была достаточно хорошо известна, чтобы Эдгар Райс Берроуз в « Принцессе Марса» (1912) заставил своего героя с Земли, Джона Картера, обнаружить, что его земные мускулы дают ему большое преимущество на Марсе:

Картер обнаруживает, что обладает огромной силой и сверхчеловеческой ловкостью в этой новой среде из-за меньшей гравитации и более низкого атмосферного давления.

https://en.wikipedia.org/wiki/A_Princess_of_Mars 1

Добавлено 4 августа 2019 г. Ответы на этот вопрос должны быть интересны:

https://scifi.stackexchange.com/questions/216975/earliest-story-to-mention-the-other-surface-gravity-on-the-moon 2

Древние греки с удивительной точностью рассчитали расстояние и размер до нашей Луны. Это должно сделать довольно простым вычисление гравитации относительно вашей планеты при той же плотности.

Следует отметить, что Луна приливно привязана к нам, потому что у нее есть выпуклость с одной стороны, из-за которой она замедляет свое вращение (за счет взаимодействия с земной гравитацией) до тех пор, пока выпуклость не будет постоянно направлена ​​на Землю. Подобная формация, вероятно, должна существовать на обеих ваших планетах, если они приливно связаны друг с другом.

Жителям планеты потребуется, как минимум, понять закон всемирного тяготения Ньютона. Как только они это получат, появится много жизнеспособных способов вычислить массу Луны. Вот один из маятников:

Сначала измерьте расстояние до Луны, используя лунный параллакс . Затем установите одинаковые маятники в 2 точках на поверхности планеты и запишите количество тиков, которые происходят в течение дня (либо с помощью часового механизма, либо путем утомительного подсчета, в зависимости от того, насколько рано вы хотите, чтобы люди поняли это). ). Это фактически измеряет силу гравитации в 2 точках на поверхности планеты.

Если вы выбрали 2 точки с одинаковой высотой, почти все различия в силе тяжести, которые вы запишете, будут связаны с разным расстоянием от барицентра Земля-Луна. Будет один термин из-за центробежной силы , а другой из-за притяжения Луны. Оба зависят только от массы Луны и известных параметров (массы Земли, радиуса Земли, расстояния до Луны и периода вращения / продолжительности дня), поэтому массу Луны можно легко рассчитать из там.