Για να καταλάβουμε γιατί ο Έντινγκτον και ο Ντάισον ταξίδεψαν τόσο μεγάλες αποστάσεις για να παρατηρήσουν την έκλειψη, πρέπει να μιλήσουμε για τη βαρύτητα.
Από τότε που έγραψε ο Ισαάκ Νεύτων το 1687, οι επιστήμονες πίστευαν ότι η βαρύτητα είναι μια απλή δύναμη αμοιβαίας έλξης. Ο Νεύτωνας πρότεινε ότι κάθε αντικείμενο στο σύμπαν έλκει κάθε άλλο αντικείμενο στο σύμπαν και ότι η δύναμη αυτής της έλξης εξαρτάται από το μέγεθος των αντικειμένων και τις αποστάσεις μεταξύ τους. Αυτό είναι στην πραγματικότητα ως επί το πλείστον αλήθεια, αλλά είναι λίγο πιο διακριτικό.
Σε πολύ μεγαλύτερες κλίμακες, όπως ανάμεσα σε μαύρες τρύπες ή σμήνη γαλαξιών, η Νευτώνεια βαρύτητα δεν είναι επαρκής. Επίσης, δεν μπορεί να εξηγήσει με ακρίβεια την κίνηση μεγάλων αντικειμένων που βρίσκονται κοντά μεταξύ τους, όπως το πώς επηρεάζεται η τροχιά του Ερμή από την εγγύτητά του με τον Ήλιο.
Η πιο σημαντική ανακάλυψη του Άλμπερτ Αϊνστάιν έλυσε αυτά τα προβλήματα. Η Γενική Σχετικότητα δηλώνει ότι η βαρύτητα δεν είναι στην πραγματικότητα μια αόρατη δύναμη αμοιβαίας έλξης, αλλά μάλλον μια παραμόρφωση. Αντί για ένα είδος αμοιβαίας διελκυστίνδας, μεγάλα αντικείμενα όπως ο ήλιος και άλλα αστέρια αντιδρούν το ένα σε σχέση με το άλλο επειδή ο χώρος στον οποίο βρίσκονται έχει αλλάξει. Η μάζα τους είναι τόσο μεγάλη που λυγίζουν το ύφασμα του χώρου και του χρόνου γύρω τους.
Διαβάστε περισσότερα: 10 εκπληκτικά γεγονότα για την έκλειψη ηλίου του 2024
Αυτή ήταν μια περίεργη ιδέα και πολλοί επιστήμονες θεώρησαν ότι οι ιδέες και οι εξισώσεις του Αϊνστάιν ήταν γελοίες. Αλλά άλλοι θεώρησαν ότι ακουγόταν λογικό. Ο Αϊνστάιν και άλλοι γνώριζαν ότι εάν η θεωρία ήταν σωστή και το ύφασμα της πραγματικότητας καμπυλωνόταν γύρω από μεγάλα αντικείμενα, τότε το ίδιο το φως θα έπρεπε να ακολουθήσει αυτήν την καμπύλη. Για παράδειγμα, το φως από ένα μακρινό αστέρι φαίνεται να καμπυλώνεται γύρω από ένα μεγάλο αντικείμενο μπροστά του που είναι πιο κοντά σε εμάς – όπως ο ήλιος μας. Αλλά είναι συνήθως αδύνατο να μελετήσουμε αστέρια πίσω από τον ήλιο για να μετρήσουμε αυτό το φαινόμενο. Εισάγετε μια ηλιακή έκλειψη.
Η θεωρία του Αϊνστάιν παρέχει μια εξίσωση για το πόσο η βαρύτητα του Ήλιου θα μετατόπισε τις εικόνες των άστρων φόντου. Η θεωρία του Νεύτωνα προβλέπει μόνο το ήμισυ αυτής της μετατόπισης.
Ο Έντινγκτον και ο Ντάισον μέτρησαν το σμήνος των Υάδων επειδή περιέχει πολλά αστέρια. Όσο περισσότερα αστέρια πρέπει να παραμορφωθούν, τόσο καλύτερη είναι η σύγκριση. Και οι δύο ομάδες επιστημόνων συνάντησαν περίεργα πολιτικά και φυσικά εμπόδια στην ανακάλυψη, τα οποία περιγράφονται όμορφα στο βιβλίο Χωρίς Σκιά Αμφιβολίας: Η Ηλιακή Έκλειψη του 1919 που επιβεβαίωσε τη Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν, του φυσικού Daniel Kennefick. Αλλά η επιβεβαίωση των ιδεών του Αϊνστάιν άξιζε τον κόπο. Ο Έντινγκτον είπε επίσης αυτό σε ένα γράμμα προς τη μητέρα του: «Το μόνο καλό πιάτο που μέτρησα έδωσε ένα αποτέλεσμα σύμφωνο με τον Αϊνστάιν», έγραψε, «και νομίζω ότι πήρα μια μικρή επιβεβαίωση από ένα δεύτερο πιάτο.»
Τα πειράματα Eddington-Dyson δεν ήταν η πρώτη φορά που οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τις εκλείψεις για να κάνουν νέες βαθιές ανακαλύψεις. Η ιδέα προέρχεται από τις απαρχές του ανθρώπινου πολιτισμού.
Τα σχολαστικά αρχεία εκλείψεων σελήνης και ηλίου είναι από τις μεγαλύτερες κληρονομιές της αρχαίας Βαβυλώνας. Οι αστρονόμοι —οι αστρολόγοι, στην πραγματικότητα, αλλά ο στόχος ήταν ο ίδιος— μπορούσαν να προβλέψουν τόσο τις σεληνιακές όσο και τις ηλιακές εκλείψεις με εντυπωσιακή ακρίβεια. Ανακάλυψαν αυτό που σήμερα ονομάζουμε κύκλος Σάρος, μια επαναλαμβανόμενη περίοδο 18 ετών, 11 ημερών και 8 ωρών κατά την οποία οι εκλείψεις φαίνεται να επαναλαμβάνονται. Ένας κύκλος Saros αντιστοιχεί σε 223 συνοδικούς μήνες. Αυτός είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να επιστρέψει η Σελήνη στην ίδια φάση που φαίνεται από τη Γη. Έχουν επίσης καταλάβει, αν και ίσως δεν είναι πλήρως κατανοητή, η γεωμετρία που επιτρέπει να συμβαίνουν ηλιακές εκλείψεις.
Το μονοπάτι που ακολουθούμε γύρω από τον ήλιο ονομάζεται εκλειπτική. Ο άξονας του πλανήτη μας έχει κλίση σε σχέση με το εκλειπτικό επίπεδο, γι’ αυτό έχουμε εποχές και γιατί τα άλλα ουράνια σώματα στον ουρανό μας φαίνεται να διασχίζουν την ίδια γενική διαδρομή.
Καθώς το φεγγάρι περιφέρεται γύρω από τη Γη, διασχίζει επίσης το επίπεδο της εκλειπτικής δύο φορές το χρόνο. Ο Αύξων Κόμβος είναι όπου η Σελήνη κινείται στη βόρεια εκλειπτική. Ο Φθίνοντας Κόμβος είναι το σημείο στο οποίο η Σελήνη εισέρχεται στη νότια εκλειπτική. Όταν το φεγγάρι διασχίζει έναν κόμβο, μπορεί να συμβεί ολική έκλειψη Ηλίου. Οι αρχαίοι αστρονόμοι γνώριζαν αυτά τα σημεία στον ουρανό και, στο απόγειο του βαβυλωνιακού πολιτισμού, ήταν πολύ καλοί στο να προβλέψουν πότε θα συμβούν οι ηλιακές εκλείψεις.
Δυόμισι χιλιετίες αργότερα, το 2016, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν τις ίδιες αρχαίες καταγραφές για να μετρήσουν την αλλαγή στον ρυθμό με τον οποίο επιβραδύνεται η περιστροφή της Γης – το ποσό με το οποίο επιμηκύνονται οι μέρες για χιλιάδες χρόνια.
Μέσα 19ου αιώναTh Τον 19ο αιώνα, οι επιστημονικές ανακαλύψεις έγιναν με γρήγορο ρυθμό και πολλές από αυτές προκλήθηκαν από εκλείψεις ηλίου. Τον Οκτώβριο του 1868, δύο αστρονόμοι, ο Pierre Jules César Janssen και ο Joseph Norman Lockyer, μέτρησαν χωριστά τα χρώματα του ηλιακού φωτός κατά τη διάρκεια μιας ολικής έκλειψης Ηλίου. Ο καθένας βρήκε στοιχεία για ένα άγνωστο στοιχείο, υποδηλώνοντας μια νέα ανακάλυψη: ήλιο, που πήρε το όνομά του από τον Έλληνα θεό ήλιο. Σε μια άλλη ηλιακή έκλειψη το 1869, οι αστρονόμοι βρήκαν πειστικά στοιχεία για ένα άλλο νέο στοιχείο, το οποίο ονόμασαν κορώνιο – πριν μάθουν μερικές δεκαετίες αργότερα ότι δεν ήταν νέο στοιχείο αλλά μάλλον ισχυρά ιονισμένος σίδηρος, υποδηλώνοντας ότι η ηλιακή ατμόσφαιρα είναι εξαιρετικά καυτή. Αυτό το παράξενο οδήγησε στην πρόβλεψη στη δεκαετία του 1950 μιας συνεχούς εκροής που σήμερα ονομάζουμε ηλιακό άνεμο.
Και κατά τη διάρκεια των ηλιακών εκλείψεων μεταξύ 1878 και 1908, οι αστρονόμοι έψαχναν μάταια για έναν ύποπτο επιπλέον πλανήτη στην τροχιά του Ερμή. Αυτός ο πλανήτης που ονομάστηκε προσωρινά Vulcan, θεωρήθηκε ότι υπήρχε επειδή η Νευτώνεια βαρύτητα δεν μπορούσε να περιγράψει πλήρως την περίεργη τροχιά του Ερμή. Το ζήτημα της τροχιάς του πιο εσωτερικού πλανήτη επιλύθηκε τελικά το 1915 όταν ο Αϊνστάιν χρησιμοποίησε τις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας για να το εξηγήσει.
Πολλές αποστολές έκλειψης αφορούσαν την εκμάθηση κάτι καινούργιου ή την απόδειξη μιας ιδέας σωστής – ή λάθος. Αλλά πολλές από αυτές τις ανακαλύψεις έχουν σημαντικές πρακτικές επιπτώσεις για εμάς. Κατανοώντας τον ήλιο και γιατί η ατμόσφαιρά του γίνεται τόσο ζεστή, μπορούμε να προβλέψουμε ηλιακές εκλάμψεις που θα μπορούσαν να διαταράξουν το ηλεκτρικό δίκτυο και τους δορυφόρους επικοινωνιών. Η κατανόηση της βαρύτητας σε όλα τα επίπεδα μας επιτρέπει να γνωρίζουμε και να περιηγούμαστε στον κόσμο.
Οι δορυφόροι GPS, για παράδειγμα, παρέχουν ακριβείς μετρήσεις σε κλίμακα εκατοστών στη Γη. Οι εξισώσεις της σχετικότητας λαμβάνουν υπόψη τις επιπτώσεις της βαρύτητας της Γης και τις αποστάσεις μεταξύ των δορυφόρων και των δεκτών τους στο έδαφος. Η Ειδική Σχετικότητα δηλώνει ότι τα ρολόγια σε δορυφόρους που υπόκεινται σε ασθενέστερη βαρύτητα φαίνεται να λειτουργούν πιο αργά από τα ρολόγια με ισχυρότερη βαρύτητα στη Γη. Από την οπτική γωνία του δορυφόρου, τα ρολόγια της Γης φαίνεται να τρέχουν πιο γρήγορα. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε διαφορετικούς δορυφόρους σε διαφορετικές θέσεις και διαφορετικούς επίγειους σταθμούς για να τριγωνίσουμε τις θέσεις μας στη Γη μέχρι το εκατοστό. Χωρίς αυτούς τους υπολογισμούς, οι δορυφόροι GPS θα ήταν πολύ λιγότερο ακριβείς.
Φέτος, οι επιστήμονες εξαπλώθηκαν σε όλη τη Βόρεια Αμερική και θα συνεχίσουν την κληρονομιά της επιστήμης των εκλείψεων στους ουρανούς πάνω. Επιστήμονες από τη NASA και πολλά πανεπιστήμια και άλλα ερευνητικά ιδρύματα θα μελετήσουν την ατμόσφαιρα της Γης. η ατμόσφαιρα του ήλιου? μαγνητικά πεδία του ήλιου. και τις ατμοσφαιρικές εκρήξεις του Ήλιου, που ονομάζονται εκτινάξεις μάζας στεμμάτων.
Όταν κοιτάζετε τον ήλιο και το φεγγάρι κατά τη διάρκεια μιας ηλιακής έκλειψης, την ημέρα του φεγγαριού – ή απλά βλέπετε τη σκιά του να σκοτεινιάζει το έδαφος κάτω από τα σύννεφα, κάτι που φαίνεται πιο πιθανό – σκέφτεστε αμέσως όλες τις ανακαλύψεις που περιμένουν να γίνουν. φτιαγμένο πίσω από τη σκιά είναι το φεγγάρι.
Επικοινωνήστε μαζί μας στο Letters@time.com.