211service.com
Zagadka katalogów starożytnych gwiazd i współczesnych korekt jasności
Starożytne katalogi gwiazd, które podają zarówno położenie, jak i wielkość gwiazd, pochodzą sprzed wielu stuleci. Najbardziej znana i najbardziej wpływowa została skompilowana przez Ptolemeusza około 140 rpne i zawiera wykazy 1028 gwiazd. Współcześni astronomowie od dawna podziwiali dokładność, z jaką Ptolemeusz mierzył położenie gwiazd, ale zadziwiająco mało uwagi poświęcali wielkościom gwiazdowym.
Dziś to się zmienia dzięki badaniu Bradleya Schaefera z Louisiana State University w Baton Rouge. Schaefer przeanalizował jasności w starożytnym katalogu gwiazd Ptolemeusza i porównał je ze współczesnymi wartościami, stwierdzając, że są niezwykle dokładne.
Ma jednak inne odkrycie, które jest zagadkowe: jasność Ptolemeusza jest nie tylko dokładna, ale także skorygowana o fakt, że gwiazda wydaje się jaśniejsza nad głową niż w pobliżu horyzontu, zjawisko zwane wygaśnięciem. To zaskakujące i bezprecedensowe, mówi Schaefer.
Fizyka stojąca za wyginięciem jest prosta. Światło gwiazd musi przebyć pewną odległość przez atmosferę, aby dotrzeć do obserwatora, co powoduje rozpraszanie i absorpcję. Ta odległość jest minimalizowana, gdy gwiazda znajduje się nad głową. Jednak światło gwiazdy znajdującej się blisko horyzontu musi podróżować w powietrzu ponad dwa razy dalej, a to dramatycznie zwiększa ilość traconego światła. Z tego powodu gwiazdy, które znajdują się nisko na niebie, mogą wydawać się ciemniejsze niż w rzeczywistości.
Wyjaśnienie to byłoby nieznane Ptolemeuszowi (sformułowano je dopiero w 1729 r.). Ciekawym pytaniem jest więc, w jaki sposób Ptolemeusz mógł skorygować swoje obserwacje. Niestety, starożytny astronom nie podaje żadnych wskazówek we własnym piśmie. Chociaż poświęca trochę czasu na wyjaśnienie, jak mierzyć pozycję za pomocą armilarni, nie mówi nic o procesie, którego użył do pomiaru wielkości.
Schaefer mówi, że Ptolemeusz mógł wykonać tę sztuczkę na kilka sposobów. Po pierwsze, jasność gwiazdy jest miarą względną, więc starożytni astronomowie musieli wybrać jedną gwiazdę jako odniesienie, a następnie szukać innych o podobnej jasności, tak jak robią to współcześni astronomowie.
Z danej pozycji obserwacyjnej niektóre gwiazdy regularnie osiągałyby zenit lub blisko niego, podczas gdy inne nigdy nie byłyby wyżej niż kilka stopni nad horyzontem. A jednak Ptolemeusz poprawia ich względne jasności.
Jednym z pomysłów Schaefer jest to, że pomiary dla wszystkich gwiazd zostałyby wykonane, gdy znajdowały się one blisko horyzontu, tak aby wszystkie cierpiały z powodu tego samego poziomu wyginięcia. Innym jest to, że obserwatorzy dokonaliby korekty mniej lub bardziej podświadomie o przyciemnienie, ponieważ mieliby z nim długie doświadczenie.
Był w stanie wykluczyć kilka potencjalnych sugestii, takich jak możliwość, że jego wynik jest fuksem, możliwość, którą, jak twierdzi, może wykluczyć za pomocą swojej analizy statystycznej.
Tajemnica pogłębia się wraz z kolejnym odkryciem Schaefera, że Ptolemeusz konsekwentnie przeceniał poprawkę na wymieranie w niektórych kierunkach i niedoceniał ją w innych, chociaż ogólnie rzecz biorąc, średnia poprawka na wymieranie była dokładnie właściwa. Dlaczego tak mogło być, Schaefer nie ma pojęcia.
Co ciekawe, Schaefer twierdzi, że znalazł podobne poprawki dotyczące wymierania w katalogach gwiazd opracowanych przez Al Sufi pracującego (ok. 960 r.) w Isfahanie na terenie dzisiejszego Iranu oraz w zapisach Tycho Brahe (ok. 1590 r.), który pracował na wyspie Hven. na prostych między Danią a Szwecją. Ani nie opisz szczegółowo, jak zmierzyli wielkość.
Najwyraźniej ci starożytni astronomowie dysponowali potężnymi technikami korygowania swoich danych, które od tego czasu zostały utracone. Sugestie, jak mogli to zrobić, proszę w sekcji komentarzy.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1303.1833 : Tysiące wielkości gwiazd w katalogach Ptolemeusza, Al Sufi i Tycho zostały skorygowane na wymieranie w atmosferze