Was ist der einfachste Weg, um zu beweisen, dass die Erde die Sonne umkreist?

Ich hatte ursprünglich etwas über die Sternbilder, die sich am Himmel ändern, um zu zeigen, dass die Erde die Sonne umkreist, aber das wäre immer noch der Fall, wenn die Sonne stattdessen die Erde umkreisen würde. Jetzt, wo ich darüber nachdenke, gibt es eine Sache, die schlüssig beweist, dass die Erde die Sonne umkreist: Parallaxe. Im Laufe eines Jahres werden sich viele der Sterne relativ zueinander bewegen. Am Ende des Jahres werden sie wieder da sein, wo sie angefangen haben. Dies liegt daran, dass sich die Erde in einem Kreis mit einem Durchmesser von 2 AE bewegt, sodass Sie sechs Monate nach Ihrer ersten Beobachtung 2 AE von Ihrem damaligen Standort entfernt stehen und die Sterne aus einem (leicht, aber beobachtbaren) anderen Winkel betrachten .

Um zu zeigen, dass der Mond die Erde umkreist, könnten Sie seine Position jede Nacht zur gleichen Zeit beobachten und sehen, dass er sich bewegt und immer ungefähr die gleiche Entfernung von der Erde hat. Es geht nie in eine rückläufige Bewegung. Unter der Annahme, dass die Erde kugelförmig ist, könnte dies nur dann wahr sein, wenn der Mond die Erde umkreist. Sie können auch die Mondphasen berücksichtigen und das Sonne-Erde-Mond-System modellieren, um es zu erklären.

Die sogenannte „stellare Aberration“, die Verschiebung der scheinbaren Positionen von Sternen um bis zu 20 Bogensekunden in Richtung der Erdumlaufbahn, war die erste Methode, die im 19. Jahrhundert „einfachen“ Geräten, nämlich Transitteleskopen, zur Verfügung stand .

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts waren die jährlichen Schwankungen der Doppler-Verschiebung der stellaren Spektrallinien, die durch die Umlaufbahn der Erde mit 30 km/s verursacht wurden, leicht nachweisbar.

Nun, ich würde sagen, der einfachste Weg wären Beobachtungen der jährlichen Doppler-Verschiebung der 21-cm-Linie des galaktischen neutralen atomaren Wasserstoffs durch Amateurfunkastronomen. Vielleicht können andere jetzt jährliche Schwankungen der scheinbaren Temperatur des kosmischen Mikrowellenhintergrunds messen.

Stellare Parallaxe, während ein sehr kleiner Effekt (weniger als eine Bogensekunde) mit moderner Amateurausrüstung leicht zu messen ist, indem man dasselbe Stück Himmel dreimal mit einem nahen Stern fotografiert, mit sechs Monaten zwischen den Bildern.

Wenn man die den Schülern zur Verfügung stehenden Ressourcen nutzt, ist es aus Beobachtung ziemlich schwer, einen entschlossenen Befürworter beispielsweise von einem tychonischen System abzubringen .

Ein Ansatz besteht darin, zu zeigen, wie gut Newtons Gesetze die Bewegungen der Planeten beschreiben. Dies erfordert viel Zeit, sowohl für die Datenerfassung als auch für die Vermittlung der Newtonschen Gesetze.

Die Phasen der Planeten, insbesondere der Venus, machen es einfach, die dreidimensionalen Positionen von Sonne, Erde und anderen Planeten zu ermitteln.

Berücksichtigt man Erics Antwort und meinen Kommentar dazu (im Grunde genommen sind sie im großzügigsten Sinne mathematisch äquivalent, und es ist nur eine Frage des Geschmacks, was verwendet wird), ist die einzige Möglichkeit, zu "beweisen", welche die überlegene Sichtweise ist über Occams Razor-Argumente.

Ich denke, das Verständnis eines Laien für die alltägliche Physik in Kombination mit den relativen Größen / Massen von Sonne, Erde und Mond macht deutlich, dass die kleineren Objekte, die von den relativ stationären, größeren Objekten herumgeschleudert werden, am sinnvollsten sind, und zwar in der Tat ist mathematisch viel einfacher zu beschreiben.

Je nachdem, wie Sie die Fragestellung sehen, könnten Sie entweder ein Lehrbuch zücken und die fraglichen Größen als gegeben angeben oder in vielen Fällen Experimente durchführen, die sogar den Alten zugänglich sind. http://en.wikipedia.org/wiki/Astronomical_unit

Wenn Sie das Glück haben, jemanden zu finden, der den Newton-Filmstreifen/das Video/was auch immer gesehen hat, der Kanonen zeigt, die von Türmen abfeuern und wo sie auf die Erde fallen, und wenn sie es nicht tun, können Sie das als Stiftung. Meiner Erfahrung nach hatten die meisten Menschen das irgendwann in ihrer Schulzeit, auch wenn sie die Konzepte nie weiter gebracht haben.

Wenn sie das nicht hatten, sollte es funktionieren, es zu skizzieren. Die frühen Konzepte sind intuitiv offensichtlich. Wenn sie das im Glauben annehmen (schlechter Wissenschaftler! Kein Keks! Aber das sind ja Laien), dann sind die späteren Konzepte leichter zu verarbeiten. Toll! Jetzt haben wir ein Konzept von „Umlaufbahn“.

Wenn Sie sehr viel Glück haben, können Sie von hier aus zu Folgendem springen:

Wir wissen, wie schwer die Erde ist, wir wissen, wie lang unsere Umlaufzeit ist, und wir wissen auch, wie weit wir von der Sonne entfernt sind. Wenn wir davon ausgehen, dass die Sonne die Erde umkreist, sagt die Mathematik, dass die Sonne viel weniger Masse haben sollte als die Erde. Wenn wir davon ausgehen, dass die Erde die Sonne umkreist, ist das Gegenteil der Fall. So oder so können wir eine Schätzung der Masse der Sonne erhalten. Wir wissen aus anderen Tests, dass die Sonne massiver ist als die Erde, also umkreist die Erde die Sonne.

Jetzt machen wir dasselbe für den Mond ...

Das Obige macht aus Gründen der Vereinfachung eine große Annahme: Wenn ich sage "die Erde umkreist die Sonne", befindet sich das Baryzentrum irgendwo innerhalb der Sonne und innerhalb der Erde für "die Sonne umkreist die Erde". Es impliziert auch stark, dass sich leichtere Körper in einer Umlaufbahn um schwerere Körper befinden, und indem Sie den massiveren Körper lokalisieren, lokalisieren Sie auch den Körper, der umkreist wird. Wieder eine große Vereinfachung, die aber vom Laien wahrscheinlich akzeptiert wird.

Jede der obigen Aussagen kann von Neugierigen vertieft werden. Die Masse der Erde? Die Geologie hat uns eine gute Vorstellung von der elementaren Konzentration der Erde gegeben und daraus können wir die Masse abschätzen. Umlaufzeit? Es ist ein Jahr. Entfernung zur Sonne? Parallaxenmethoden bei Sonnenfinsternissen, die uns auch den Durchmesser der Sonne liefern würden.

Wenn sie nicht so einfach untergehen, ist es an der Zeit, sie in komplexerer Orbitaldynamik zu unterrichten.

Es ist an der Zeit, mit dem Konzept des Baryzentrums zu arbeiten. Weisen Sie darauf hin, dass die Umlaufbahn tatsächlich um den Massenmittelpunkt des dualen Systems verläuft. Zeichnen Sie eine Linie zwischen den Massenschwerpunkten beider Objekte. Der Massenmittelpunkt des Systems ist der Punkt auf dieser Linie, an dem beide Seiten der Linie gleich ausgeglichen wären, wenn sie auf einem Drehpunkt platziert würden. Genau um diesen Punkt kreisen Objekte. Drehen Sie nun die Linie an diesem Drehpunkt. Die Bewegung beider Enden beschreibt die Bewegung beider Körper , der kleinere Körper (zB der Mond) scheint sich kreisförmig um den größeren Körper zu bewegen.

An diesem Punkt könnte eine Ablenkung darüber, wie der Mond die Gezeiten beeinflusst und wie dies mit dem Baryzentrum zusammenhängt, eine gute Sache sein. Hängt vom Publikum ab.

Groß! Jetzt haben wir das Konzept, dass sich zwei Körper in einer Orbitalbeziehung bewegen, sowie das Konzept des Baryzentrums. Nun, um herauszufinden, ob die Erde diejenige ist, die sich nur ein wenig bewegt.

Für die Erde und einen künstlichen Satelliten ist dies nahezu nicht vom Erdmittelpunkt zu unterscheiden. Bei Erde und Mond liegt der Schwerpunkt definitiv nicht im Erdmittelpunkt, aber auch nicht außerhalb. Für Pluto/Charon IST es draußen. Die Masse beider Wesen spielt bei diesem Tanz eine Schlüsselrolle.

Für Erde/Sonne haben wir dank Geologie und Geochemie eine gute Vorstellung von der Masse der Erde. Wir haben auch die Umlaufzeit. Und wir haben auch die Entfernung zwischen der Erde und der Sonne. Angesichts dieser Zahlen gibt es zwei Werte für die Masse der Sonne, die die Gleichungen lösen können; eine, bei der das Baryzentrum näher an der Erde liegt, und eine, bei der es näher an der Sonne liegt. Um herauszufinden, was das ist, müssen wir mehr Hinweise auf die Masse der Sonne bekommen. Dank Parallaxe und Spektroskopie kennen wir den Durchmesser der Sonne und ihre chemische Zusammensetzung, was ziemlich deutlich macht, dass die Sonne viel massiver ist als die Erde. Daher ist das Baryzentrum näher an der Sonne und die Erde umkreist die Sonne.

Das ultimative Konzept, auf das Sie hinarbeiten, lautet: „Wenn zwei Objekte mit so unterschiedlicher Masse wie die Sonne und die Erde in einer Orbitalbeziehung stehen, befindet sich der Schwerpunkt ihrer Umlaufbahnen innerhalb der Masse des größeren Objekts. Von außerhalb davon sieht so aus, als würde das kleinere Objekt das größere Objekt umkreisen".

Wenn ich die Frage richtig verstehe, nehmen wir an, wir wollen jemandem beweisen , dass die Erde die Sonne umkreist. Aus wissenschaftlicher Sicht bin ich mir nicht ganz sicher, ob das der Fall ist.

Wir können buchstäblich einen beliebigen Referenzrahmen wählen und damit ein heliozentrisches System oder ein oder ein geozentrisches System beweisen.

Zitat von Einstein:"

Der in den Anfängen der Wissenschaft so heftige Kampf zwischen den Ansichten von Ptolemaios und Kopernikus wäre dann ganz bedeutungslos. Beide CS [Koordinatensysteme] könnten mit gleicher Berechtigung verwendet werden. Die beiden Sätze „Die Sonne ruht und die Erde bewegt sich“ oder „Die Sonne bewegt sich und die Erde ruht“ würden einfach zwei unterschiedliche Konventionen bezüglich zweier unterschiedlicher KS bedeuten. Albert Einstein

Es ist nur ein mathematisches Problem? Im Teil der Lösung der Bewegungsgleichungen ist es das. Aber von philosophischer und physikalischer Bedeutung ist es ein anderes Thema.

Philosophisch: Ich werde nur auf Hubble verweisen … „Eine solche Bedingung würde bedeuten, dass wir eine einzigartige Position im Universum einnehmen, in gewissem Sinne analog zu der alten Vorstellung von einer zentralen Erde … Diese Hypothese kann nicht sein widerlegt, ist aber unwillkommen und würde nur als letztes Mittel zur Rettung der Phänomene akzeptiert werden, daher lassen wir diese Möglichkeit außer Acht.... die unliebsame Lage eines begünstigten Ortes muss unbedingt vermieden werden.... so eine bevorzugte Position ist unerträglich ... Daher muss, um die Homogenität wiederherzustellen und dem Schrecken einer einzigartigen Position zu entkommen ... durch räumliche Krümmung kompensiert werden. Es scheint keinen anderen Ausweg zu geben" (Hubble, The Observational Approach to Cosmology )

Der berühmte Astronom Edwin Hubble veröffentlichte 1937 eine Studie über das kosmologische Modell des Universums unter dem Titel „The Observational Approach to Cosmology“. In den in dieser Studie veröffentlichten Daten war offensichtlich, dass die Erde so aussah, als hätte sie eine „einzigartige“ Position im Kosmos, dh sie befände sich im Zentrum oder sehr nahe daran. Hubble entschied sich jedoch, diese einzigartige Position nicht zu akzeptieren, basierend auf philosophischen Aussagen (Prinzipien), an die geglaubt wurde. Insbesondere und obwohl die Nebelverteilung zeigte, dass die Erde in einer zentralen Position sein sollte, verwarf er diese Idee basierend auf dem „Prinzip“. wir sind nicht einzigartig (daher ist es unlogisch zu sagen, dass wir uns in einer privilegierten zentralen Position im Universum befinden). Um diesem „Prinzip“ gerecht zu werden, fügte er seinen Gleichungen einige Korrekturfaktoren hinzu! So einfach ist das! Keine harten Daten,

Ebenfalls:

„Die Abweichungen von der Gleichmäßigkeit sind positiv; die Anzahl der Nebel nimmt schneller zu als das Raumvolumen, durch das sie gestreut werden. Daher nimmt die Dichte der Nebelverteilung nach außen hin zu, symmetrisch in alle Richtungen, wodurch der Beobachter in einer einzigartigen Position bleibt favorisierte Position ist natürlich unerträglich, außerdem stellt sie eine Diskrepanz zur Theorie dar, weil die Theorie Homogenität postuliert, daher, um die Homogenität wiederherzustellen und dem Schrecken einer Alleinstellung zu entgehen, die Abweichungen von der Einheitlichkeit, die es sind durch die Rezessionsfaktoren eingeführt, müssen durch den zweiten Term kompensiert werden, der die Effekte der räumlichen Krümmung darstellt.

Und es geht so. Außerdem ist es kein Geheimnis, dass die alten Griechen aufgrund von Aristoteles eine geozentrische Sichtweise hatten und Sonnenfinsternisse vorhersagen konnten.

Wissenschaftlich:

George Ellis schlug ein „semi-geozentrisches“ Modelluniversum vor, das eine nackte Singularität als Recyclingmechanismus enthält, das seiner Meinung nach das reale Universum fast so gut beschreibt wie das konventionelle Modell. In einem Artikel in Nature schlägt Ellis vor, dass das Universum wie ein zylinderförmiges Universum mit zwei „Zentren“ sei, wobei sich die Erde auf der einen Seite und eine nackte Singularität auf der anderen Seite befindet. Es gibt keine kosmische Inflation – die Galaxien sind sehr ungleichmäßig angeordnet, mit viel Material, das sich um die Singularität drängt, und sehr wenig in der Nähe der Erde. Der Effekt einer solchen Materieverteilung besteht darin, eine Rotverschiebung des Lichts zu erzeugen, die auf der Erde die gleichen Eigenschaften hat, als ob sich die Galaxien zurückziehen würden. Im Speziellen, das Universum scheint sich immer schneller auszudehnen – ein Phänomen, das allgemein dem Einfluss der „dunklen Energie“ zugeschrieben wird. Aber Ellis schlägt vor, dass die beobachtete Beschleunigung ein Trick des Lichts in einem inhomogenen Universum ist, und wenn wir sein geozentrisches Modell akzeptieren, könnten wir die dunkle Energie beseitigen, indem wir uns vorstellen, dass wir im Zentrum einer kugelförmigen Inhomogenität lebten.

So wie ich es verstehe, und ich schließe damit, haben wir die Existenz eines subjektiven Bezugspunkts im Universum nicht bewiesen (die Systeme, die wir konstruieren, sind immer ein Produkt der Konvention - wir sagen, wo die Null ist). Und entweder werden wir die Relativitätstheorie ändern oder wir werden mit diesem grundlegenden Verständnis wie erwähnt fortfahren. Was wir als Referenzrahmen wählen, wird eine Funktion einer zukünftigen Entdeckung oder einer Wahl sein.

Wir wollen also nicht lehren, dass die Erde die Sonne umkreist. Wir werden zuerst lehren, unter welcher Annahme sich die Erde um die Sonne bewegt, oder wir könnten einfach sagen, dass das, was Sie sehen (die Sonne bewegt sich um die Erde), auch völlig richtig ist (wieder unter einer Summe von Annahmen).

Hoffe das hat geholfen.

PS Sie könnten im Internet nach dem Thema oder Ellis suchen.