Opis: Pogled na mjesec na perigeju i apogeju
Kao učitelj, uvijek sam u potrazi za laboratorijima sa jednostavnim postavkama prikladnim za studente. Moj trenutno najdraži je pronalaženje brzine svjetlosti s čokoladom.
U novom radu koji je nedavno prenesen u arXiv, Kevin Krisciunas iz teksaškog A&M-a opisuje metodu za određivanje orbitalne ekscentričnosti Mjeseca s iznenađujuće niskom pogreškom koristeći ništa više od metra štap, komad kartona i program namijenjen postavljanju krivulja na promjenjive zvijezde.
Ovom se metodom koristi činjenica da se ekscentričnost može odrediti iz omjera srednje kutne veličine predmeta i polovice njegove amplitude. Glavni je cilj izmjeriti ove dvije količine.
Kevinova strategija za to je korištenje kartonskog otvora za promatranje koji se može pomicati duž metra. Zavirivanjem kroz rupu na mjesecu i pomicanjem karte naprijed-natrag sve dok kutna veličina rupe samo ne preklopi mjesec. Odatle, promjer rupe podijeljen s udaljenošću nizom metra daje kutnu veličinu zahvaljujući formuli malog kuta (? = D / D u radijanima ako je D >> d).
Da biste spriječili sustavne pogreške u pogrešnom prosuđivanju dok se kartica pomiče prema naprijed dok veličina rupe ne odgovara mjesecu, najbolje je prići joj i iz drugog smjera; Dolazi od daleka kraja metra. Ovo bi trebalo pomoći smanjenju pogrešaka, a Kevin je u pokušaju ustanovio da ima tipičan širinu od ± 4 mm.
U ovom se trenutku mora uzeti u obzir još jedna sustavna pogreška: zjenica ima konačnu veličinu koja je usporediva s rupom za promatranje. To će uzrokovati podcjenjivanje stvarne kutne veličine. Kao takav, korekcijski faktor je potreban.
Za dobivanje ovog faktora korekcije Kevin je na udaljenosti od 10 metara postavio disk promjera 91 mm (ovo bi trebalo proizvesti disk iste veličine kutova kao i Mjesec kad se gleda s te udaljenosti). Kako bi se postigla najbolja podudarnost, proklizavanje kartona s rupom za posmatranje Treba li moraju biti postavljene na metru od 681,3 mm, ali zbog sustavne pogreške zjenice, Kevin je ustanovio da je potrebno postaviti na 821 mm. Odnos promatranog položaja i pravilnog položaja osigurao je korekcijski faktor koji je koristio Kevin (1.205). To bi trebalo biti kalibrirano za svaku pojedinu osobu, a ovisilo bi i o količini svjetlosti za vrijeme promatranja, jer to također utječe na promjer zjenice. Međutim, usvajanje jednog korekcijskog faktora daje zadovoljavajuće rezultate.
To omogućava ispravno uzete podatke koji se zatim mogu koristiti za određivanje potrebnih količina (srednje veličine kutova i 1/2 amplitude). Da bi ih odredio, Kevin je koristio program poznat kao PERDET koji je dizajniran za postavljanje sinusnih krivulja na oscilacije u promjenjivim zvijezdama. Bilo koji program koji može uklopiti takve krivulje u podatkovne točke pomoću a?2 fit ili bi Fourierova analiza bila prikladna za ovaj cilj.
Iz takvih programa nakon što se odredi srednja kutna veličina i polovica amplitude, njihov omjer daje ekscentričnost. Za Kevin eksperiment našao je vrijednost 0,039 ± 0,006. Uz to, razdoblje koje je odredio od perigeja do perigeea bilo je 27,24 ± 0,29 dana, što se izvrsno podudara s prihvaćenom vrijednošću od 27,55 dana.
