Himmlische Zeitmessung und Navigation

Angenommen, jemand wurde zufällig in Zeit und Raum transportiert. Wäre es ihnen möglich, ihren Standort auf der Erde und die aktuelle Zeit nur durch Beobachtungen der Sterne zu bestimmen?

  • Sie haben keine Karten oder Ausrüstung (nicht einmal etwas zum Schreiben, also müssen alle Berechnungen in ihrem Kopf durchgeführt werden), aber sie haben ein praktisches Wissen über Konstellationen und die Position anderer Himmelskörper.

  • Ihre Genauigkeitstoleranz ist ziemlich breit:

    • Der Standort kann so vage sein wie „der Nordwesten der nordamerikanischen Küste“, „Zentralaustralien“ usw. (andere Dinge wie geografische Sehenswürdigkeiten und saisonale Bedingungen können dies verfeinern, aber das interessiert uns nicht). ;

    • Die Zeit kann +/-100 Jahre betragen. (Wenn es mit Kopfrechnen besser geht, dann schön und gut!)

Wenn dies möglich ist, könnten Sie das Verfahren dafür skizzieren?

Lieber Xophmeister - Gute Frage - ich habe das Stichwort Experimentalphysik hinzugefügt - ausgeklügelte Messmethoden werden für einen Experimentator interessant sein
Lieber Xophmeister – Das haben Sie vielleicht schon getan, aber wenn Sie an dieser Art von Problem interessiert sind, lesen Sie „Longitude“ von Dava Sobel. Sie konzentriert sich auf John Harrison und sein Marinechronometer und erwähnt kaum Euler und Mayer, aber ihre ist eine wunderbare Zusammenfassung des Problems und der beteiligten Personen.

Antworten (2)

Jahrhundert

Zuerst müssten Sie eine Nacht lang beobachten, ob Polaris wackelt - derzeit beträgt der Radius ungefähr 1 °, glaube ich, aber das ändert sich mit Präzession ( und Nutation , aber das ist klein genug, um es zu ignorieren).

Sobald Sie das wissen, können Sie versuchen, einen Punkt am Himmel zu finden, der die ganze Zeit still steht (wie es Polaris fast in unserer Zeit tut). Dies ist der Himmelspol , die Richtung, in die die Erdachse zeigt. Sie bewegt sich auf einem Kreis mit ~23° Radius (= Schiefe der Ekliptik , derzeit ~23,4°). Der Mittelpunkt des Kreises liegt ungefähr zwischen Polaris und Wega, das macht es einfach.

Dann müssen Sie sehen, ob sich Polaris ihm auf seinem Weg auf dem "Präzessionskreis" nähert oder verlässt.
Wenn Sie den Winkel messen können a es auf diesem Kreis unterwegs ist, können Sie abschätzen, in welches Jahrhundert Sie versetzt wurden: j e A R = 2000 + a 26000 360
Wenn Sie genaue Werte nehmen und alle Berechnungen und insbesondere die Messungen sehr genau durchführen, erhalten Sie möglicherweise mehr als nur das Jahrhundert.

Wenn Sie sich wirklich vorbereiten möchten, drucken Sie dies aus und pinnen Sie es irgendwo an, wo Sie es jeden Tag sehen werden: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Precession_N.gif

Passen Sie auf, dass Sie sich irren, wenn Sie mehr als 13.000 Jahre hin und her transportiert werden.
In diesem Fall müssen Sie die Eigenbewegung der Sterne berücksichtigen - Sie müssen nicht nur den Himmel, sondern auch die Bewegung der Sterne (oder zumindest einiger weniger) sehr gut kennen. Das ist das erste, was wirklich schwer zu tun ist.

Vielleicht müssten Sie etwas mit Stöcken für die Messungen erfinden.

Jahr

Ich denke, Sie müssen die Planetenpositionen (insbesondere Jupiter, weil er hell und nicht zu schnell ist) der Zeit kennen, in die Sie transportiert werden, um das Jahr abzuleiten - aber dafür müssten Sie eine wandelnde Ephemeride sein.

Zeit des Jahres

Die Jahreszeit ist eigentlich viel leichter als das Jahr – meistens spürt man es sogar.
Wenn Sie es noch berechnen müssen, ist es eine direkte Funktion des Sonnenstands am Himmel:
Sie müssen die Ausrichtung der Ekliptik am Himmel und das Tagundnachtgleiche unserer Zeit kennen - in Fische können Sie es sehen das Bild in diesem Wikipedia-Link: der Schnittpunkt von "0°" und der Ekliptik.
Sie messen die Zeit in Stunden H die entweder vom Frühjahrs- oder Herbstäquinoktium (unserer Zeit) vergeht, ist in der Himmelsmitte , bis die Sonne in der Himmelsmitte (Mittag) steht.
Das aktuelle Datum des Jahres, gemessen (ungefähr) von Januar bis Dezember in Werten von 0 bis 1, ist: j = H / 24 0,2 + a 360
Wenn Sie das Herbstäquinoktium genommen haben, müssen Sie 0,5 addieren oder subtrahieren, je nachdem, was passt.
Ohne das 0,2 , es würde von der Frühlings-Tagundnachtgleiche (~ 23. März) bis zur Frühlings-Tagundnachtgleiche gemessen.

Geografische Breite

Der Winkel des oben erwähnten Himmelspols und des Bodens (sofern er horizontal ist) hilft Ihnen bei der Berechnung der geografischen Breite ϕ = 90 ° A N G l e .

Geografische Länge

Entschuldigung, das ist das, was ich nicht tun konnte.

Das dehnt Ihre Anforderungen wahrscheinlich ein wenig aus, aber ich finde diese verwandte Methode genial und überraschend.

Sie können tatsächlich Ihren Längengrad sowie die anderen Daten aus der Antwort von @Pharoh finden, wenn Sie sich sehr gut daran erinnern können, wie der Nachthimmel an Ihrer ursprünglichen Position auf der Erde aussah. Die Methode ist die Lunar Distance Method (siehe Wiki-Seite mit diesem Namen) und wurde von Tobias Mayer und Leonard Euler (es musste jemand mit einem Gehirn von der Größe eines Planeten sein) als Lösung für das Längengradproblem vorgeschlagen (siehe die Wikipedia-Seite "Longitude Prize" ). So funktioniert das.

  1. Man misst die "Monddistanz" - die Höhendifferenz (Kugelkoordinate üblicherweise geschrieben θ ) des Mondes und eines anderen bekannten Himmelskörpers.
  2. Entscheidend für die Methode ist die Tatsache: Jeder Beobachter irgendwo auf der Erde, der die beiden verglichenen Körper (z. B. Mond und Regulus im Bild unten) gleichzeitig mit Ihnen sehen kann , wird den gleichen Wert für diese Messung beobachten.
  3. Wenn Sie sich daran erinnern können, wie derselbe Winkel zu verschiedenen Tageszeiten an Ihrem ursprünglichen Standort auf der Erde war, können Sie daher innerhalb von etwa einer halben Stunde auf die Zeit an Ihrem ursprünglichen Standort schließen (die Bahn des Mondes über den Himmel ist ziemlich schnell). - es verschiebt sich jede Stunde um etwa ein Grad (seinen eigenen Durchmesser) Sie können Ihre Ortszeit aus der Höhe bekannter Sterne ermitteln, sodass Sie wissen, dass Sie Ihren Längengrad berechnen können.

Wie gesagt, es ist ein bisschen weit hergeholt: In der Praxis wurde die "Mondentfernung" als Funktion der Tageszeit in Greenwich in nautischen Almanachen tabelliert. Es ist auch eine Funktion des Datums, daher gaben die Almanache Zahlen für Hunderte von Jahren an. Aber wenn Sie ein Gedächtnis für solche Dinge wie Rain Man hätten, könnten Sie es schaffen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Anstatt einen Almanach auswendig zu lernen, was gelinde gesagt etwas unpraktisch erscheint, wäre es nicht möglich, die Tabellen manuell zu berechnen/zu schätzen? (Schließlich existieren Tabellen nicht für alle Zeiten!) Wie auch immer, ich verstehe mich vielleicht falsch, aber müssten Sie das Datum nicht einigermaßen genau kennen – zumindest innerhalb weniger Tage und nicht eines Jahrhunderts – für diese Methode überhaupt funktionieren?
Ich bin mir nicht sicher: Ich denke, ich stimme Ihnen zu, dass die Daten innerhalb weniger Tage bekannt sein müssten. Sie haben absolut Recht, aber ich habe immer gesagt, dass das über Ihre Anforderungen hinausgeht: Ich wollte nur zeigen, dass Sie Längenangaben ohne Chronometer berechnen können, was ich erst kürzlich gelernt habe und wirklich ziemlich überraschend und genial ist.