פעילות ליקוי חמה לקראת יום שמש

יצירת מודל בקנה מידה של ליקוי חמה היא דרך נהדרת לבלות ביום שמש.
גיא וונדגריפט

הנה ניסוי מהנה שאתה יכול לעשות עם ילדים ביום שמש הקיץ. כל מה שתזדקקו לו הוא כדור קטן המחובר למקל שמונח גבוה מעל הראש ומשהו לבן על הקרקע, כמו דף נייר, בו תוכלו להקרין את הצל. השתמשנו בכדור קלקר באורך סנטימטר והחזקנו אותו 110 סנטימטרים מעל האדמה. זה יוצר מודל בקנה מידה, כאשר הכדור הקטן מייצג את הירח, וגליון הנייר המייצג את פני האדמה.

ניסוי זה יעזור למשתתפים להבין כיצד מדענים יוונים קדומים מדדו את הגודל והמרחק לירח. זה בעקבות שיטתו של היפרצ'וס, שהראה כי גודל הירח ממלא תפקיד מפתח בקביעת גודל הפונברה על כדור הארץ בזמן ליקוי חמה. הענבה היא החלק בצל הירח בו עדיין נראה חלק מהשמש. זה לטיני עבור צל הכי עליון : חושב אינסולה עט ( הכי ) ותרשים מטריה (המספק צל).

הירח חוסם רק את כל אור השמש במקומות מסוימים (אומברה). האזור בו השמש חסומה באופן חלקי הוא הפונבררה.
גיא וונדגריפט

בצע את המרחק מהכדור הקטן לגליון הנייר שגודל פי 110 בקוטר הכדור. כדי לייצג את כדור הארץ, צייר עיגול על הנייר בקוטר שגודלו פי 3.67 מזה של הכדור הקטן. אתה תשתמש באור ממש מהשמש כדי להפוך את הליקוי החמה שלך.

תרשים של הגדרת ליקוי חמה שלך.
גיא וונדגריפט

המפתח לניסוי זה, ומה שהופך ליקוי חמה כל כך מרהיב, הוא שלשמש וירח יש גדלים זוויתיים כמעט זהים. אם הירח היה רחוק יותר מכדור הארץ, הוא לא היה מכסה את השמש במלואה. אם זה היה קרוב יותר, לא היינו רואים את קורונה של השמש כאשר הירח עבר בין כדור הארץ לשמש. קשר זה בין גדלים זוויתיים כמעט שווים אלה מבטיח כי האומברה (מכלול) של ליקוי החמה תהיה קטנה מאוד, או אפילו לא קיימת במקרה של ליקוי חמה טבעתי.

לקבלת התוצאות הטובות ביותר, כוון את המקל אל השמש כך שהוא יטיל מעט או ללא צל, אך אל תדאג יותר מדי מדייקנות. עם ירח בקוטר של אינץ ', המרחק בקנה המידה בפועל עשוי להשתנות בערך פלוס מינוס 6 אינץ' מהערך הנקוב של 110 אינץ '(בעיקר בגלל האופי האליפטי של מסלול הירח). כמו כן, אם השמש אינה גבוהה בשמיים, בסמוך לזנית, על הנייר להיות מכוון כך שפונה לקרני השמש. נטייה זו אינה קריטית במיוחד; אם הצל לא נראה אליפטי, הנייר מכוון מספיק. אתה צריך לחבר את הכדור למקל באופן שהכדור בולט מעט החוצה מהמקל. השתמשנו בזוג מהדקי מעבדה בערך בעובי העיפרון (מה שגרם לשני הצללים שנראו בתמונה). כמו כן, אין סיבה שלא תוכלו להחליף את הכדור בדיסק קטן, בתנאי שהוא מכוון כראוי.

ליקוי החמה שלנו עם מעגל לייצוג כדור הארץ. שני הצללים הארוכים הם מהדק המעבדה בו נהגנו להדביק את ירח הדגם למקל המטר.
גיא וונדגריפט

השתמשנו באייפון אייפון 6 פלוס כדי לצלם את הצל, וייבאנו את התמונה הדיגיטלית ל- Inkscape, שם נוכל להוסיף עיגול בקוטר 3.67 אינץ '(9.3 ס"מ) בעזרת הסרגל שמוצג בתמונה. הענבה נראית כמו "צל מטושטש", עם קצה קשה, אם לא בלתי אפשרי להבחין בו.

ייבאנו תמונה שסופקה על ידי נאס"א המציגה את הענבה עבור ליקוי החמה הקרוב (21 באוגוסט 2017) לקובץ ה- Inkscape שלנו, ושיננו את גודלה כך שיתאים לסולם התמונה. הקווים הכחולים המנוקדים מצביעים על חלקים על פני הנדבך בהם חסומים 50% מהשמש, ושולי הפנברה המוחשבים בה למעשה 0% חסומים, ולא ניתן לראות ליקוי חמה. ניתן לראות שהצל המטושטש קטן מעט יותר מהמצוין על ידי טווח הפונומברה החזוי. ככל הנראה זה נובע מהעובדה שהצל אינו נראה בקרבת מיקומים בהם למעשה 0% מהשמש חסומה.

מעבדה זו מזכירה את עבודתו של היפרצ'וס (190-125 לפני הספירה) שהשתמש במידע על הפונברה במהלך ליקוי חמה כדי להעריך את גודל הירח. כמובן, שום מפה של נאס"א לא הייתה זמינה למדידת גודלה של הפמברה. במקום זאת, היפרכוס החיל בחוכמה את הגאומטריה האוקלידית על כך ש 80% מהשמש נחסמה באלכסנדריה במהלך ליקוי חמה שנצפה כמוחלט בעיר אחרת (לדעת רבים יש בהלפונט, לאורך החוף הצפוני של טורקיה).

חישוביו של אריסטארכוס מהמאה ה -3 לפני הספירה על הגודל היחסי של (משמאל) השמש, האדמה והירח, מעותק יווני בן המאה העשרה לספירה.

כל מי שמעוניין באתגר עשוי לנסות לתפוס את גודל המטריה במהלך ליקוי ירח מדומה על ידי מתן לתחום גדול יותר לייצג את כדור הארץ, כאשר הנייר על הקרקע מייצג את החלל דרכו נע הירח במהלך ליקוי ירח. זה היה בעקבות עבודתו הקודמת של אריסטארכוס מסמוס (310-230 לפני הספירה). כפי שמוצג בעותק זה של המאה העשירית של אחד מרישומיו, אריסטארכוס השתמש במעבר הירח דרך אומברה של כדור הארץ במהלך ליקוי ירח כדי לאסוף מידע היכן נמצא הירח כאשר עבר בצלו של כדור הארץ. ככל הנראה זהו ניסוי קשה בהרבה: האומברה צריכה להיות חלק מהצל שיש בו אפרוריות אחידה.

אני מלמד אסטרונומיה ועשיתי את הניסוי הזה כי אני רוצה שאחרים ינסו את זה. שלח את ההערות והתמונות שלך, אפילו כאלה עם סיבוכים ותוצאות בלתי צפויות. ההפתעות הן שעושות את המדע הניסוי בכיף!

הפניות

  • קרמן, כריסטיאן סי. "שתי בעיות במסמך של אריסטארכוס על הגדלים והמרחקים של השמש והירח." ארכיב להיסטוריה של מדעים מדויקים 1 (2014): 35-65.
  • כבוד, גיורא. "האם יש מושג של טעות ניסיונית באסטרונומיה היוונית?" כתב העת הבריטי לתולדות המדע 22.02 (1989): 129150.
  • טומר, ג'רלד ג'יי. "היפררכוס על מרחקי השמש והירח." ארכיב להיסטוריה של מדעים מדויקים 2 (1974): 126-142.