16世紀(jì)初，伽利略發(fā)現(xiàn)了木星最大的四顆衛(wèi)星，也就是今天的“伽利略衛(wèi)星”。 多年來(lái)，伽利略一直在研究木星衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)四顆衛(wèi)星繞木星旋轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)常會(huì)定期發(fā)生衛(wèi)星食。 有時(shí)衛(wèi)星會(huì)從木星前面經(jīng)過(guò)，有時(shí)會(huì)在木星后面運(yùn)行。 于是伽利略發(fā)明了什么，伽利略想：這不能當(dāng)天文鐘用嗎？
這樣，你只需要找到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域，并計(jì)算出在那里觀測(cè)到的未來(lái)每次木星食的時(shí)間。 那么航行中的船員只需要在自己的地方看看同一衛(wèi)星食發(fā)生在什么時(shí)間，并計(jì)算出時(shí)差即可。 計(jì)算經(jīng)度。 奇妙！
然而，這種方法有兩個(gè)主要困難：
首先，木星太小，我們無(wú)法看清楚。
當(dāng)伽利略用望遠(yuǎn)鏡觀察木星的衛(wèi)星時(shí)，他非常興奮地跑到羅馬告訴大家：“看，我發(fā)現(xiàn)了一個(gè)衛(wèi)星群。” 然而，很多人即便是親眼所見(jiàn)，也不相信。 當(dāng)然，也有教會(huì)對(duì)伽利略新思想的打壓伽利略發(fā)明了什么，但很大一部分原因是伽利略的望遠(yuǎn)鏡成像很差。 與我們現(xiàn)在在科普書(shū)上看到的華麗插圖不同，衛(wèi)星群只是內(nèi)部的一個(gè)昏暗的光點(diǎn)，而他用的是折射望遠(yuǎn)鏡。 由于不同顏色的光的折射率不同，有時(shí)會(huì)在鏡片邊緣出現(xiàn)光圈。 總之，這東西看起來(lái)很不靠譜。 牛頓花了半個(gè)多世紀(jì)的時(shí)間才發(fā)明了反射望遠(yuǎn)鏡，使情況變得更好。
能看到以下效果的望遠(yuǎn)鏡才算是好的：
其次，木星距離我們太遠(yuǎn)，無(wú)法準(zhǔn)確定位。
木星的衛(wèi)星必須被放大到很大程度才能出現(xiàn)在望遠(yuǎn)鏡中，需要嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)鏡筒。 然而，在水手的航行過(guò)程中，船不斷顛簸，只要稍有偏差，就無(wú)法與木星對(duì)齊。 想要完成正常的觀測(cè)基本上是不可能的。
這個(gè)招數(shù)在船上肯定行不通。 那么在不凹凸不平的土地上，專(zhuān)業(yè)的天文學(xué)家可以測(cè)量當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度嗎？
答案是：在陸地上會(huì)好很多，但是還有一個(gè)大問(wèn)題：木星衛(wèi)星食的時(shí)間表很難計(jì)算。
伽利略基本上依靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)計(jì)算木星衛(wèi)星的軌道。 當(dāng)時(shí)，開(kāi)普勒行星三定律剛剛推出，尚未出生的牛頓還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律，也沒(méi)有和萊布尼茨發(fā)明計(jì)算天體軌道最基本的工具。 結(jié)石。 因此，計(jì)算未來(lái)衛(wèi)星運(yùn)行位置，我們基本上依靠監(jiān)測(cè)。
看過(guò)《三體》的同學(xué)都知道，三體問(wèn)題是混沌無(wú)解的，只能通過(guò)微積分來(lái)接近。 伽利略面臨的衛(wèi)星食問(wèn)題是包括太陽(yáng)、木星和四顆主要衛(wèi)星在內(nèi)的六體問(wèn)題。 太難計(jì)算了。 后來(lái)正是拉格朗日對(duì)木星衛(wèi)星群的六體問(wèn)題給出了很好的解決方案。 他憑借這篇論文獲得了法國(guó)科學(xué)院論文獎(jiǎng)。
由于無(wú)法看清、準(zhǔn)確、準(zhǔn)確，伽利略的木星天鐘方法最終失敗了。
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