Titulok: Pohľad na mesiac na perigee a apogee
Ako učiteľ stále hľadám laboratóriá s jednoduchými nastaveniami vhodnými pre študentov. Moje najobľúbenejšie je nájsť rýchlosť svetla s čokoládou.
V novom článku, ktorý bol nedávno odovzdaný do arXiv, opisuje Kevin Krisciunas z Texasu A&M metódu na určovanie orbitálnej excentricity Mesiaca s prekvapivo nízkou chybou, ktorá nepoužíva nič viac ako meter, kúsok kartónu a program určený na prispôsobenie kriviek variabilné hviezdy.
Táto metóda využíva skutočnosť, že excentricitu je možné určiť z pomeru strednej uhlovej veľkosti objektu a jednej polovice jeho amplitúdy. Hlavným cieľom je teda zmerať tieto dve množstvá.
Stratégiou spoločnosti Kevin je to, aby sa využila priehľadná diera, ktorá sa môže posúvať po metre. Pri pohľade cez otvor na Mesiaci a posúvaním karty tam a späť, až kým uhlová veľkosť otvoru nepresiahne mesiac. Odtiaľ priemer otvoru delený vzdialenosťou od meracej tyče udáva uhlovú veľkosť vďaka vzorcu s malým uhlom (? = D / D v radiánoch, ak D >> d).
Aby sa predišlo systematickým chybám pri nesprávnom vyhodnocovaní, keď sa karta posúva dopredu, kým sa veľkosť otvoru nezhoduje s mesiacom, je najlepšie sa k nej priblížiť aj z iného smeru; Prichádza z ďalekého konca meracej tyčinky. To by malo pomôcť znížiť počet chýb a pri Kevinovom pokuse zistil, že mal pri tom typické rozloženie ± 4 mm.
V tomto bode je ešte jedna systematická chyba, ktorú je potrebné vziať do úvahy: Žiak má konečnú veľkosť porovnateľnú s pozorovacou dierou. To spôsobí, že skutočná uhlová veľkosť bude podhodnotená. Preto je potrebný korekčný faktor.
Aby sa odvodil tento korekčný faktor, Kevin umiestnil disk 91 mm vo vzdialenosti 10 metrov (pri pohľade z tejto vzdialenosti by sa mal vytvoriť disk s rovnakou uhlovou veľkosťou ako mesiac). Ak chcete dosiahnuť čo najlepšiu zhodu, pošlite kartón s pozorovacou dierkou mali by musí byť umiestnený na 681,3 mm na meracej tyčinke, ale kvôli systematickej chybe žiaka Kevin zistil, že je potrebné umiestniť na 821 mm. Pomer pozorovaného umiestnenia k správnemu umiestneniu poskytol použitý korekčný faktor Kevin (1.205). To by bolo potrebné kalibrovať pre každú jednotlivú osobu a tiež by to záležalo na množstve svetla počas pozorovania, pretože to ovplyvňuje aj priemer žiaka. Prijatie jediného korekčného faktora však vedie k uspokojivým výsledkom.
To umožňuje správne odobraté údaje, ktoré sa potom môžu použiť na určenie potrebných veličín (stredná uhlová veľkosť a 1/2 amplitúdy). Na ich určenie použil Kevin program známy ako PERDET, ktorý je určený na prispôsobenie sínusových kriviek osciláciám premenných hviezd. Akýkoľvek program, ktorý by mohol takéto krivky prispôsobiť dátovým bodom pomocou?2 na tento účel by bola vhodná analýza podľa Fouriera alebo Fourierova analýza.
Z týchto programov, akonáhle sa stanoví stredná uhlová veľkosť a polovičná amplitúda, ich pomer poskytuje excentricitu. Pre Kevinov experiment zistil hodnotu 0,039 ± 0,006. Obdobie, ktoré určil z perigee na perigee, bolo navyše 27,24 ± 0,29 dní, čo je vo vynikajúcej zhode s akceptovanou hodnotou 27,55 dní.
