Sunf(ol)lower
Vi kan observera solens vandring indirekt genom att exempelvis notera en skuggas position med en stunds mellanrum, eller genom att titta på snabbspolad film. Dock rör sig solen för långsamt för att vi under normala förhållanden ska kunna observera rörelsen i realtid, exempelvis genom att se en skugga förflytta sig.
En idé jag hade för att observera solens rörelse var att använda en riktigt lång skugga. Solen går ett varv per dygn, och multiplicerar man det med en tillräckligt lång skugga kan man få en skaplig hastighet längst ut. För några år sedan provade jag att använda Katedralskolans skugga på ca 50 m, vilket ger en hastighet omkring 4 mm/s. En sådan hastighet är synlig för blotta ögat, men tyvärr var skuggan så suddig att rörelsen ändå inte gick att urskilja - gränsen mellan "skuggad" och "upplyst" var i storleksordningen centimeter.
Jag antog att det var atmosfäriska störningar som låg bakom skuggans suddighet, men igår gav min kompis en bättre teori: Solen är inte en punkt. Precis som du kan täcka för halva solen med handen (men använd månen om du vill prova i verkligheten!) kan en punkt vara delvis skuggad, för att det skuggande föremålet endast täcker en bit av solskivan sedd från punkten.
Enligt Wikipedia är solens diameter cirka en halv grad sedd från jorden, dvs 1/720 ≈ 0.0014 varv. Solen färdas denna sträcka på ca 24/720 timmar = 2 minuter. Detta innebär att en observerad punkt under 2 minuters tid ser solen delvis skuggad, och alltså befinner sig i det diffusa gränslandet mellan "skuggad" och "upplyst". Sett från observatörens perspektiv förflyttar sig det diffusa bandet sin egen bredd på 2 minuter.
Om vi antar att ögat uppfattar rörelse endast om det ser skillnad på två "bilder" med en sekunds mellanrum, så måste det kunna särskilja drygt 100 olika grader av skuggning i det diffusa området för att se det röra sig, vilket är högst osannolikt. Problemet i allmänhet med att observera solens rörelse i realtid är alltså att man måste kunna observera solens position till en noggrannhet av 1% av dess diameter. Om man bygger ett gigantiskt solur med en extra mekanisk visare som följer gnomonens skugga, så kan man observera visarens rörelse i realtid, men skuggans rörelse och det faktum att visaren och skuggan följs åt kan endast observeras indirekt.
Det går faktiskt att observeras solens rörelse i realtid om man använder sig av linser för att fokusera ljuset. Experiment nr 1 i Lära på Lek (som jag skrivit om tidigare) beskriver hur man projicerar en bild av solen på en vägg i ett mörkt rum med hjälp av en kikare (vänd åt det vanliga hållet, men titta inte i den!) och en spegel (för att sätta bilden på en vägg som inte är upplyst). Eftersom bilden av solen är skarp bör man kunna urskilja dess rörelse trots att den tar hela två minuter på sig att förflytta sig sin egen diameter.
Med en fattigmanslins, dvs ett hål, kan man också skärma av tillräckligt mycket av solen för att observera att den förflyttar sig. Nyckeln är att hålet begränsar ljusstyrkan i centrum av fläcken, så att ett smalare område är diffust. Faktum är att det diffusa områdets bredd är lika med hålets diameter. Om man släpper in ljus genom ett millimeterstort hål i ena änden av ett 10 m långt rum får man en ca 10 cm stor ljusfläck på motsatta vägensom förflyttar sig med hastighet ca 1 mm/s. Då dess diffusa kant är 1 mm bred borde det gå att urskilja att den rör sig.
Apropå solens vandring har jag funderat på ifall solrosor verkligen följer solen eller om de bara har en inprogrammerad dygnscykel, dvs vad skulle hända om exempelvis solen plötsligt stannade på himlen, eller om den började gå i sick-sack? Wikipedia svarar att solrosor inte alls roterar (fast svenska Wikipedia håller inte med). Dock finns det blommor som följer solen, vissa direkt genom att rotera mot ljuset, och vissa indirekt genom att följa en dygnscykel.
(Detta inlägg skrevs ur ett geocentriskt perspektiv av bekvämlighet. Jag är egentligen inte geocentrist.)
En idé jag hade för att observera solens rörelse var att använda en riktigt lång skugga. Solen går ett varv per dygn, och multiplicerar man det med en tillräckligt lång skugga kan man få en skaplig hastighet längst ut. För några år sedan provade jag att använda Katedralskolans skugga på ca 50 m, vilket ger en hastighet omkring 4 mm/s. En sådan hastighet är synlig för blotta ögat, men tyvärr var skuggan så suddig att rörelsen ändå inte gick att urskilja - gränsen mellan "skuggad" och "upplyst" var i storleksordningen centimeter.
Jag antog att det var atmosfäriska störningar som låg bakom skuggans suddighet, men igår gav min kompis en bättre teori: Solen är inte en punkt. Precis som du kan täcka för halva solen med handen (men använd månen om du vill prova i verkligheten!) kan en punkt vara delvis skuggad, för att det skuggande föremålet endast täcker en bit av solskivan sedd från punkten.
Enligt Wikipedia är solens diameter cirka en halv grad sedd från jorden, dvs 1/720 ≈ 0.0014 varv. Solen färdas denna sträcka på ca 24/720 timmar = 2 minuter. Detta innebär att en observerad punkt under 2 minuters tid ser solen delvis skuggad, och alltså befinner sig i det diffusa gränslandet mellan "skuggad" och "upplyst". Sett från observatörens perspektiv förflyttar sig det diffusa bandet sin egen bredd på 2 minuter.
Om vi antar att ögat uppfattar rörelse endast om det ser skillnad på två "bilder" med en sekunds mellanrum, så måste det kunna särskilja drygt 100 olika grader av skuggning i det diffusa området för att se det röra sig, vilket är högst osannolikt. Problemet i allmänhet med att observera solens rörelse i realtid är alltså att man måste kunna observera solens position till en noggrannhet av 1% av dess diameter. Om man bygger ett gigantiskt solur med en extra mekanisk visare som följer gnomonens skugga, så kan man observera visarens rörelse i realtid, men skuggans rörelse och det faktum att visaren och skuggan följs åt kan endast observeras indirekt.
Det går faktiskt att observeras solens rörelse i realtid om man använder sig av linser för att fokusera ljuset. Experiment nr 1 i Lära på Lek (som jag skrivit om tidigare) beskriver hur man projicerar en bild av solen på en vägg i ett mörkt rum med hjälp av en kikare (vänd åt det vanliga hållet, men titta inte i den!) och en spegel (för att sätta bilden på en vägg som inte är upplyst). Eftersom bilden av solen är skarp bör man kunna urskilja dess rörelse trots att den tar hela två minuter på sig att förflytta sig sin egen diameter.
Med en fattigmanslins, dvs ett hål, kan man också skärma av tillräckligt mycket av solen för att observera att den förflyttar sig. Nyckeln är att hålet begränsar ljusstyrkan i centrum av fläcken, så att ett smalare område är diffust. Faktum är att det diffusa områdets bredd är lika med hålets diameter. Om man släpper in ljus genom ett millimeterstort hål i ena änden av ett 10 m långt rum får man en ca 10 cm stor ljusfläck på motsatta vägensom förflyttar sig med hastighet ca 1 mm/s. Då dess diffusa kant är 1 mm bred borde det gå att urskilja att den rör sig.
Apropå solens vandring har jag funderat på ifall solrosor verkligen följer solen eller om de bara har en inprogrammerad dygnscykel, dvs vad skulle hända om exempelvis solen plötsligt stannade på himlen, eller om den började gå i sick-sack? Wikipedia svarar att solrosor inte alls roterar (fast svenska Wikipedia håller inte med). Dock finns det blommor som följer solen, vissa direkt genom att rotera mot ljuset, och vissa indirekt genom att följa en dygnscykel.
(Detta inlägg skrevs ur ett geocentriskt perspektiv av bekvämlighet. Jag är egentligen inte geocentrist.)
Kommentarer