Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 26)

VẤN ĐỀ KINH ĐỘ

Gilbert đã dựng nên khán đài khoa học khi chỉ ra rằng có hai hướng bắc: hướng bắc đúng và hướng bắc từ. Và trong nhiều năm, các nhà khoa học, nhà thiên văn, và những người khác đã tìm cách xem sự khác biệt này có thể dùng để dẫn đường trên biển an toàn hơn hay không. Nhà thiên văn học người Anh Edward Halley đã dành vài chuyến hải trình để nghiên cứu biến thiên từ giữa hai hướng bắc. Ông còn phát triển các bản đồ làm nền tảng cho phương pháp mới, song các vấn đề dường như không thể khắc phục được.

Để định vị, người ta cần có kiến thức về vĩ độ lẫn kinh độ. Nhà thiên văn Eratosthenes đã đề xuất từ nhiều năm trước (năm thứ 3 tCN) rằng vị trí trên bề mặt Trái Đất có thể được xác định bởi một mạng lưới các đường vuông góc tương tự như các đường vĩ tuyến và kinh tuyến hiện nay của chúng ta. Hipparchus đưa ý tưởng ấy tiến thêm bước nữa vào năm thứ 2 tCN; thật vậy, ông thậm chí đề xuất rằng một trong hai loạt đường ấy (đường kinh tuyến) nên gắn liền với giờ.

Các đường vĩ tuyến và kinh tuyến

Các đường vĩ tuyến và kinh tuyến.

Vĩ độ tương đối dễ xác định, cả trên đất liền và trên biển. Ta có thể tìm nó vào ban ngày bằng cách đo độ cao của Mặt Trời phía trên đường chân trời lúc giữa trưa và so sánh nó với một bảng lập sẵn. Vấn đề là kinh độ; nó tương đối dễ đo trên đất liền, song thật khó xác định nó ở trên biển, chủ yếu vì liên quan đến thời gian. Vào thời kì này, các đồng hồ phụ thuộc vào con lắc, nó hoạt động tốt trên đất liền, song các con lắc rất kém tin cậy khi chạy trên boong tàu rung lắc.10

Do vấn đề này, các thuyền trưởng thường bỏ qua kinh độ và căng buồm theo vĩ độ của đích đến của họ, rồi lần theo phần còn lại của hành trình đến đích đến của họ. Nhưng cách này tốn thời gian vì nó không phải lộ trình ngắn nhất, và nó có thể nguy hiểm. Nhiều vụ đắm tàu là do nguyên nhân này. Vấn đề trở nên nghiêm trọng đến mức ở Anh người ta đã treo giải thưởng trị giá hàng triệu đô la tính theo mệnh giá ngày nay cho ai tìm ra được giải pháp. Đó là một giải thưởng khích lệ lớn. Các nước khác, bao gồm Pháp, Tây Ban Nha, và Hà Lan, cũng sớm treo những giải thưởng tương tự.

Lúc bấy giờ người ta biết rằng Trái Đất quay ba trăm sáu mươi độ xung quanh trục riêng của nó trong một ngày, hay mười lăm độ mỗi giờ. Tại xích đạo, chuyển động này tương ứng với sáu mươi dặm trong mỗi bốn phút, và do vậy, cứ mỗi sáu mươi dặm về phía tây thì lúc giữa trưa xảy ra muộn hơn bốn phút. Điều này cho các nhà hàng hải biết rằng họ có thể xác định khoảng cách của họ đến hải cảng quê nhà nếu họ biết thời gian chính xác tại quê nhà và thời gian chính xác ở trên tàu để họ có thể so sánh hai thời gian đó. Bảng vĩ độ và kinh độ sẽ phải dùng kết hợp với phương pháp này, và chúng đã được lập sẵn. Tuy nhiên, việc xác định thật chính xác độ chênh lệch giữa hai đồng hồ chẳng dễ dàng gì vì đồng hồ trên tàu không chính xác lắm. Cần có một phương pháp tốt hơn để đo giờ trên tàu biển và đồng thời đo thời gian đến một điểm tham chiếu ở xa trong khi ở trên tàu.

Cuối cùng các nhà hàng hải chuyển hướng sang các nhà thiên văn. Hiểu theo một nghĩa nào đó, Mặt Trăng và các sao là những đồng hồ rất chính xác – đặc biệt là Mặt Trăng khi nó đi qua các sao. Chuyển động của nó đã được theo dõi rất chính xác trong nhiều năm, và thời điểm nó che khuất các sao đã được biết rõ. Do giải thưởng treo cao, các đài thiên văn được xây dựng ở Anh lẫn Pháp. Đài thiên văn Hoàng gia Anh đặt tại Greenwich, và đài thiên văn Pháp đặt tại Paris, và chẳng mấy chốc thì phát sinh một vấn đề nghiêm trọng. Mỗi đài thiên văn sử dụng kinh tuyến zero (kinh tuyến gốc) riêng của họ.

Chuyển động biểu kiến của Mặt Trăng qua nền sao trông như một đồng hồ tuyệt vời. Mặt Trăng di chuyển 360o trên bầu trời ước chừng trong mỗi 27,3 ngày mặt trời, hay 13 độ mỗi ngày. Halley đề xuất sử dụng một kính thiên văn quan sát thời điểm Mặt Trăng che khuất các sao trong chuyển động biểu kiến của nó. Ông còn soạn các bảng số liệu công phu, song phương pháp không vận hành tốt lắm vì có một vài sao sáng ở trên đường đi của Mặt Trăng.

Các nhà thiên văn khác thử tìm những phương pháp khác. Thậm chí Galileo từng đề xuất rằng có thể sử dụng chu kì quỹ đạo của bốn vệ tinh sáng của Mộc tinh làm đồng hồ. Nhưng chúng thật khó nhận ra đối với một nhà quan sát ở trên biển, nhất là khi mặt biển nhấp nhỏm bên dưới nhà quan sát.

Cuối cùng, giải pháp tốt nhất là một đồng hồ chính xác cho con tàu, và nó xuất hiện khi thợ đồng hồ người Anh, John Harrison, nhận thấy không thể dùng các con lắc làm đồng hồ trên biển. Ông nghĩ ra một đồng hồ dây cót, và nó hoạt động tuyệt vời.

Vật lí học và chiến tranh
Barry Parker - Bản dịch của TVVL
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Tìm hiểu nhanh vật lí hạt (Phần 7)
16/09/2019
Nhà nguyên tử luận đầu tiên Cuộc hành trình của chúng ta đã xuất phát từ đâu? Tôi cho rằng “vật lí hạt” đã khởi
Tìm hiểu nhanh vật lí hạt (Phần 6)
16/09/2019
Tìm kiếm mã code Richard Feynman vĩ đại (1918-88), người cùng nhận Giải Nobel Vật lí cho những đóng góp của ông cho triết học
Giải được bí ẩn vì sao ma sát gây ra tĩnh điện
15/09/2019
Đa số mọi người đều từng trải nghiệm cảm giác tóc dựng đứng sau khi cọ xát bong bóng lên đầu mình hay tia lửa xoẹt
Giải được bí ẩn nhiễm điện do cọ xát
15/09/2019
Đa số mọi người đều từng trải nghiệm cảm giác tóc dựng đứng sau khi cọ xát bong bóng lên đầu mình hay tia lửa xoẹt
Các nguyên tử tăng tốc đến 5000 km/s khi chúng rơi vào siêu lỗ đen
15/09/2019
Các quan sát về chất khí đang bị nuốt vào siêu lỗ đen tại tâm của các quasar đã làm sáng tỏ thêm về cách những vật thể
Phát hiện hơi nước trên một hành tinh đá ở xa
14/09/2019
Các nhà khoa học vừa phát hiện thấy hơi nước trong khí quyển của một hành tinh đá ở cách Trái Đất 110 năm ánh sáng. Tên
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 82)
14/09/2019
Điện tử học Vi điện tử hiện đại được xây dựng trên các con chip silicon và các dòng điện chuyển động lòng vòng trong
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 81)
14/09/2019
Kính hiển vi quét chui hầm Các tính chất dạng sóng của electron có thể dùng để ghi ảnh các vật ở cấp độ nhỏ hơn nhiều

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com