Wenn Sie auf der anderen Seite des Mondes leben, wie können Sie dann auf die Existenz der Erde schließen?

Nehmen wir an, Sie hinterlegen einen Astronomen, der mit unserem derzeitigen Wissen über die Orbitalmechanik ausgerüstet ist, auf einer Kuppel auf der anderen Seite des Mondes, damit die Erde für immer vor ihnen verborgen bleibt.

(Und nehmen Sie natürlich an, dass diese Person kein spezifisches Wissen über das System hat, in dem sie sich befindet. Stellen Sie sich vor, sie hat alle unsere modernen Umlaufbahnmechaniken und die dazugehörige Physik in alpha centauri gelernt und dann wurde zu unserem Mond teleportiert.)

Nun ist zu erwarten, dass diese Person aus Beobachtungen des Himmels schließen kann, dass der Körper, auf dem sie sich befinden, eine Hälfte eines binären Systems ist, und dass sie in der Lage sein sollte, die Umlaufbahnmerkmale (Halb-Hauptachse, Elliptizität, Neigung) sowie die Position des Schwerpunkts (viel näher am anderen Körper, entsprechend einem massereicheren Partner). Welche Beobachtungen sind erforderlich, um dies abzuleiten? Welches Maß an Beobachtungsgenauigkeit ist für diese Beobachtungen erforderlich und welcher historischen Epoche entspricht es? (Wäre Tycho Brahes Ausrüstung ausreichend gewesen? Wäre Galileos? Wären die alten Griechen? Oder würde dies ein Observatorium aus dem späten 19. Jahrhundert (oder sogar später) erfordern?)

(Wie in der Antwort von Martin V ausgeführt, fällt es unserem Astronomen möglicherweise schwer, zwischen Situationen mit einem umlaufenden Paar und einem einzelnen riesigen Körper zu unterscheiden. Wenn es also zweckmäßig ist, können Sie davon ausgehen, dass sich unser Astronom auf kurzen Streifzügen von ~ 100 km von der Kuppel entfernt befindet können den Mondradius durch Messen der Sonnenneigung an verschiedenen Punkten mit bekannten Abständen messen, à la Erathostenes .)

— Emilio Pisanty
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Stellare Parallaxe würde definitiv einen langen Weg unterstützen, und das ist das 19. Jahrhundert.

@ LucJ.Bourhis Stellare Parallaxe oder zumindest ihre führende Komponente passt zum Umlaufradius um die Sonne, und die Mondumlaufbahnkomponenten wären viel kleiner, sodass das für mich wie eine nicht offensichtliche Lösung aussieht (und es ist Es ist nicht offensichtlich, dass Beobachtungen aus dem 19. Jahrhundert die erforderliche Genauigkeit ergeben würden. Ich vermute, der wahrscheinlichste Kandidat ist die Parallaxe der Sonne vor dem Sternenhintergrund (oder gleichwertig die Positionen der Sterne vor einer Uhr, die mit dem Mondtag synchronisiert ist), aber ich würde gerne wissen, wie genau Sie (im Vergleich zu historischen Referenzen) sind. ' Ich brauche dafür.

— Emilio Pisanty

Sicher! Dies ist nicht das, was ich im Sinn hatte. Historisch gesehen war die Tatsache, dass der Mond von der Erde aus beobachtbar ist, maßgeblich an der Messung der Entfernung Erde-Sonne beteiligt, von der aus vieles davon abhängt. Ich dachte daran, Parallaxe zu verwenden, um diese Distanz in den Griff zu bekommen.

Trotzdem könnte die Halbmonats-Parallaxe für etwas wie den Mars nützlich sein. Der Orbitaldurchmesser des Mondes beträgt ~ 0,0026 AE, der Mars kann ~ 1 AE außerhalb sein, so dass der Winkel ~ 0,0052 Bogenmaß oder 0,3 Grad beträgt, nicht wahr? Wir sind uns nicht sicher, wie diese mit Sternparallaxen-Beobachtungen im Laufe der Jahre verglichen werden können, aber es scheint, als würde dies die Position des Mars relativ zu fernen Sternen auf beobachtbare Weise verschieben.

Ich frage mich, ob die Neigung des Mondes von 5 Grad ausreichen würde. (5,14 Grad), das entspricht etwa 9% der Umlaufbahn alle 29 Tage auf und ab) oder 1/6 von 1 Grad relativ zur Sonne. Im Vergleich zum Mars auf engem Pass etwas weniger. 14 Tage Beobachtung, wie sich der Mars auf oder ab bewegt, jedoch nicht auf gleichmäßige Weise, da dies manchmal auf oder ab am deutlichsten auffällt.

— UserLTK

Antworten:

Ein Körperflut- Seismometer auf der Mondfernseite würde sowohl die Sonnenflut als auch die von der Erde verursachte 20-Zoll-Körperverzerrung aufzeichnen . Während der Mond "gezeitengesperrt" ist, befindet er sich nicht in einer perfekt kreisförmigen Umlaufbahn und wackelt auch ein wenig. Kalibrierung . Ihr Seismometer sollte beide Effekte erfassen.

Die Parallaxe des Mars-Zyklus alle 28 Tage zu beobachten, wie in den obigen Kommentaren vorgeschlagen, könnte ein einfacherer Weg sein.

— Wayfaring Fremder
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Dies ist eine interessante Antwort. Die Erde wird in der Tat eine kleine "Flut" auf dem Mond auslösen und durch Schütteln wird sie sich bewegen. Der Effekt ist klein und subtil - würde er es einem klugen Wissenschaftler erlauben, auf die Existenz eines unbekannten und unsichtbaren Körpers im Raum zu schließen?

— MartinV

Seismische Effekte sind interessant, obwohl mir nicht klar ist, wie man sie tatsächlich messen kann. Und ja, ich stimme zu, dass Parallaxe die wahrscheinlichste Antwort ist, aber ich habe nach etwas Quantitativerem und Detaillierterem gesucht.

— Emilio Pisanty

Das ist eine wirklich gute Frage - und ziemlich subtil.

TL; DR;

Die früheste Möglichkeit könnte sein, dass Änderungen der Sternparallaxe der Sonne zwischen den Monaten zu dem Schluss führen, dass entweder i) der Mond ein einzelner, sehr großer, rotierender Körper ist oder ii) er Teil einer Mehrkörper-Koexistenz ist. rotierendes System. I) scheint jedoch mit einem nahen und stark gekrümmten Horizont unvereinbar zu sein.

Wenn nicht, dann sicherlich, wenn wir ein quantitatives Modell der Orbitalmechanik entwickeln, das Masse und Schwerkraft einbezieht

Ich glaube nicht, dass eine Sternparallaxe uns direkt helfen würde, da sie uns (in der heutigen Zeit) nur sagt, dass wir uns in einer Umlaufbahn um die Sonne befinden und wenig über das Erde-Mond-System selbst.

Schauen wir uns an, wie ein Ptolemäus-Äquivalent auf dem Mond (nenne ihn Mond-Ptolemäus) es sehen könnte. Er hätte keine Möglichkeit, das Erde-Mond-System von seiner Annahme zu unterscheiden, dass er nur auf einem festen Objekt im Zentrum der Schöpfung sitzt. Natürlich würde er keinen "Mond" in seiner Umlaufbahn sehen, aber er würde die Sonne, die Sterne und die großen Planeten sehen. Stellare Parallaxe (für ihn würde sich die Sonne "durch den Tierkreis bewegen") ihm nur sagen, dass sich die Sonne um seinen Mond dreht, ebenso wie die Planeten. Die Existenz planetarischer Epizyklen wäre eine Neugier, die erforderlich wäre, um sein Modell zum Laufen zu bringen - aber das tut es Arbeit und er hat keine Ahnung von der Erde

Moon-Galileo könnte (oder könnte nicht) in der Lage sein, das heliozentrische Modell zu entwickeln - er verpasst eine wichtige Erkenntnis, die Earth-Galileo hatte: Dass die Erde nichts Besonderes war, weil andere Planeten auch Monde hatten. Moon-Galileo würde das Jupiter-Orbitalsystem interessant finden, aber keine Schlüsselerkenntnis, sodass er das neue Modell möglicherweise nicht entwickeln würde. Trotzdem würde es jemand anderes tun.

Dennoch würde es in einer qualitativ wissenschaftlichen Welt nichts geben, was dem Mondbeobachter helfen könnte, die Existenz der Erde hinter dem Horizont zu erschließen.

Ich vermute, die Wahrheit würde unvermeidlich werden, wenn sich die Umlaufbahnmechanik so weit entwickelt, dass Masse und Schwerkraft in die Berechnung einbezogen werden. Es könnte um die Zeit von Moon-Kepler gewesen sein.

Ich bin mir nicht sicher, ob ich mit den Kommentaren einverstanden bin, die Beobachtungen der Planeten betrachten. Ich verstehe nicht, wie sie dazu beitragen, ein Erde-Mond-System von einem einfachen, sehr großen, rotierenden Mondkörper ohne Co-Orbiter zu unterscheiden. was natürlich anzunehmen wäre). Sogar die monatlichen Änderungen der Parallaxe, die durch die Rotation des Mondes um die Erde verursacht werden, könnten durch die Andeutung der einfachen Rotation eines viel größeren Mondkörpers weggeweht werden - obwohl unser Held sicherlich die Vereinbarkeit dieser mit der scheinbaren Krümmung und Entfernung zu ihrem Körper in Frage stellen könnte Mond Horizont.

— MartinV
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Es scheint, dass ich die Absicht der Frage falsch kommuniziert habe. Sie können, falls erforderlich, moderne Kenntnisse der Orbitalmechanik voraussetzen. Bei historischen Vergleichen interessiere ich mich hauptsächlich für experimentelle Techniken, nicht für konzeptionelle Fortschritte. Wenn Sie so wollen, können Sie sich die Situation als einen Astronomen vorstellen, der die gesamte moderne Umlaufbahnmechanik auf Alpha-Centauri erlernt und dann zur Oberfläche unseres Mondes teleportiert wurde. Sie wissen also genau, wie Schwerkraft und Mechanik funktionieren. Sie haben lediglich keine Vorkenntnisse über das System, in dem sie sich befinden.

— Emilio Pisanty

Aber was Ihren Mond-Ptolemaios betrifft, würde er dann nicht ein Sonnenrad einbauen müssen? Das ist die Stern-Parallaxe-Beobachtung, die in den Erd-Mond-Orbitalradius übersetzt wird, wenn Sie zu einer heliozentrischen Perspektive wechseln. Aber wie wichtig wäre es und wie schwer wäre es zu messen?

— Emilio Pisanty

Dank Emilio - auf dem Sonnenrad, ich denke, es wäre wahrscheinlich zu klein angesichts der Ausrüstung, die Moon-Ptolemy zur Verfügung steht. Zu Ihrem anderen Kommentar - überhaupt keine Missverständnisse; es war deine Frage, also denke ich, dass ich falsch verstanden habe! Angesichts der Tatsache, dass ein Experte mit moderner Ausrüstung auf den Mond verpflanzt ist, würde dies meiner Meinung nach ziemlich schnell herausgefunden werden - eine Kombination der Schwankungen der Parallaxe in Kombination mit der scheinbaren Größe des Mondes würde sicherlich die Frage aufwerfen. In der Tat würde der Experte auf den kleinen, felsigen Mond selbst schauen und sofort die Frage stellen: "Worum dreht sich das?"

— MartinV

Ja, meine Erwartung ist, dass sie es ziemlich schnell herausfinden würden; Die Frage war, wie und welche Ausrüstung sie benötigen würden. (In Ihrem letzten Satz glaube ich nicht, dass dies eine natürliche Voraussage wäre, da wir nur wenig über die Verbreitung von felsigen Exoplaneten wissen. Aber wenn wir nur die Oberfläche betrachten, sind die Unterschiede zwischen Mond und Ceres minimal Die Oberfläche weist also nicht unbedingt darauf hin, dass Sie sich auf einem Satelliten befinden, sondern aufgrund des Radius und der Schwerkraft der Oberfläche können die felsige Oberfläche und der Mangel an Atmosphäre ganz natürliche Merkmale sein.)

— Emilio Pisanty

Ein Beobachter auf der anderen Seite des Mondes würde es schwer haben zu erklären, dass er auf einem einzigen Planeten steht, weil sich das auffälligste am Himmel bewegt: die Sonne!

Aufgrund der Exzentrizität der Mondbahn um die Erde hängt die Tageslänge, dh die "Geschwindigkeit der Sonne am Himmel", davon ab, wo Sie sich in Ihrer Mondbahn befinden.

Und aufgrund von Beobachtungen, die sie machen kann, z. B. andere Planeten, die im Sonnensystem nahezu perfekt rund sind (und aus bekannten Gründen), sollte sie gezwungen sein, die Hypothese "Ich stehe auf einem elliptischen einzelnen Himmelskörper" auszuschließen.

Ich kann die Variation der Tageslänge auf der anderen Seite des Mondes nicht in angemessener Zeit berechnen.

Ein weiterer Effekt, den ich mit Wikipedia-Bildern veranschaulichen möchte: Die Höhe der Sonnenbahn am Himmel würde sich von Jahr zu Jahr ändern (Zyklus: zwischen 8 und 9 Erdbewohnerjahren), da der Mond eine Apsidalpräzession aufweist und seine Umlaufbahn geneigt ist:

Von Rfassbind - Eigene Arbeit., Public Domain, Link

Von Geologe, Homunculus 2 - aus der englischen Wikipedia, CC BY 3.0 , Link

— J. Chomel
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