Якщо ви жили на далекій стороні Місяця, як ви могли зробити висновок про існування Землі?

Припустимо, ви розміщуєте астронома, озброєного нашими сучасними знаннями орбітальної механіки, на куполі на далекій стороні Місяця, щоб Земля була постійно прихованою від них.

(І, звичайно, припустимо, що ця людина не має конкретних знань про систему, в якій вона перебуває за межами того, що вона може отримати від спостережень. Якщо ви хочете, уявіть, що вони вивчили всю нашу сучасну орбітальну механіку та пов'язану з нею фізику в альфа-кентаврі, і потім телепортували на наш Місяць.)

Тепер розумно очікувати, що ця людина повинна мати можливість вивести із спостережень за небом, що тіло, на якому вони перебувають, є половиною бінарної системи, і вони повинні мати можливість вимірювати орбітальні характеристики (напівмайорна вісь, еліптичність, нахил), а також положення барицентра (набагато ближче до іншого тіла, що відповідає набагато більш масивному партнеру). Які спостереження потрібні для цього? Який рівень спостережливості потрібний для цих спостережень і якій історичній епосі це відповідає? (Тобто, набір Тіхо Браге був би достатнім? Був би Галілео? Чи були би древні греки? Або для цього потрібна обсерваторія кінця 19 століття (чи навіть пізніше)?)

(Як вказувалося у відповіді MartinV, нашому астрономові може бути важко розрізнити ситуації з орбітальною парою проти одного величезного тіла. Таким чином, якщо зручно, ви можете припустити, що за допомогою коротких ~ 100 км від купола наш астроном є здатний вимірювати місячний радіус шляхом вимірювання сонячних нахилів у різних точках з відомими відстанями між ними, à la Erathostenes .)

Тіло прилив Сейсмометр на дальній стороні Місяця буде забрати як сонячний приплив, і 20 дюймів тіла спотворення виробленого землі . Незважаючи на те, що "підвісно замкнутий", Місяць не знаходиться на ідеально круговій орбіті, а також трохи хитається; вібрація . Ваш сейсмометр повинен отримати обидва ефекти.

Спостерігати за циклом паралакса марс кожні 28 днів, як це пропонується в коментарях вище, може бути більш простим способом.

Це справді гарне запитання - і досить тонке.

TL; DR;

Першою можливою можливістю може бути те, що міжмісячні зміни зоряного паралакса Сонця можуть змусити спостерігача зробити висновок, що або i) Місяць є єдиним, дуже великим тілом, що обертається, або ii) він є частиною спільного тіла обертається система. Однак i), здавалося б, суперечить близькому і сильно зігнутому горизонту.

Якщо ні, то, звичайно, коли ми розробляємо кількісну модель орбітальної механіки, що включає масу та гравітацію

Я не думаю, що зоряний паралакс безпосередньо допоможе нам, оскільки він (в сучасний час) просто говорить нам, що ми знаходимося на орбіті навколо Сонця і мало про саму систему Земля-Місяць.

Давайте розглянемо, як еквівалент Птолемея на Місяці (називайте його Місяць-Птолемей) міг би це бачити. Він не міг би відрізнити систему Земля-Місяць від його припущення, що він просто сидить на твердому предметі в центрі творіння. Звичайно, він не побачив би «місяця» на орбіті навколо себе, але він побачив би Сонце, зірки та основні планети. Зоряний паралакс (для нього Сонце, що «рухається через Зодіак), просто сказав би йому, що Сонце обертається навколо свого Місяця, як і планети. Існування планетарних епіциклів було б цікавим, необхідним для того, щоб його модель працювала - але це робота, і він не має поняття про Землю

Місяць-Галілей, можливо, може (або не може) розробити геліоцентричну модель - він пропускає одне ключове розуміння, яке мав Земля-Галілей: що Земля не була особливою, оскільки інші планети також мали місяці. Місяць-Галілей вважав би орбітальну систему Юпітера цікавою, але не ключовою ідеєю, тому він, можливо, не розробив нову модель. Навіть так, хтось інший хотів би.

Тим не менш, у якісному науковому світі все одно не буде нічого, що допоможе спостерігачеві Місяця вивести існування Землі за горизонтом.

Я підозрюю, що правда стане неминучою, коли орбітальна механіка розвинеться достатньо, щоб включити масу та гравітацію в обчислення. Це могло бути приблизно за часів Місяця-Кеплера.

Я не впевнений, що я згоден з коментарями, що дивляться на спостереження планет - я не бачу, як вони допомагають розрізнити систему Земля-Місяць на відміну від простого, дуже великого обертового тіла Місяця без коорбітера ( що було б природним припущенням зробити). Навіть щомісячні зміни паралакса, спричинені обертанням Місяця навколо Землі, можуть бути відхилені, запропонувавши просте обертання набагато більшого Місячного тіла - хоча наш герой, безумовно, може поставити під сумнів сумісність цього з очевидною кривизною та відстані до їх Місячний горизонт.

Спостерігачеві на далекій стороні Місяця було б важко пояснити, чи стоїть він на одній планеті через рух найпомітнішої речі на небі: сонця!

Дійсно, через ексцентриситет орбіти Місяця навколо Землі, тривалість дня, тобто «швидкість сонця на небі», залежить від того, де ви стоїте на своїй місячній орбіті.

І з спостережень, які це може зробити, наприклад, інші планети, які майже ідеально круглі в Сонячній системі (і з відомих причин), її слід змусити виключати гіпотезу "Я стою на еліптичному єдиному небесному тілі".

Я не можу обчислити коливання тривалості дня на далекій стороні Місяця за розумну кількість часу, вибачте за це.

Інший ефект, який я спробую проілюструвати зображеннями Вікіпедії: висота траєкторії Сонця на небі змінюватиметься рік за роком (цикл: між 8 та 9 земляними роками) через апсидальну прецесію Місяця та його нахилений план орбіти:

Автор Rfassbind - власна робота., Публічне надбання, посилання

За геологом, Homunculus 2 - з англійської Вікіпедії, CC BY 3.0 , Посилання