일식은 역사 전반에 걸쳐 주권자에게 나쁜 소식, 즉 개인의 건강이나 왕국의 ​​건강에 대한 불길한 신호로 해석되었습니다. 그러나 그러한 두려움은 수천 년 동안 학문이 발전하는 데 도움이 되었습니다. 이러한 발전은 메소포타미아에서 역사적 데이터의 주기적인 패턴을 찾는 것에서 시작되었습니다. 그것은 우리가 태양계 몸체의 상호 의존적인 미래 움직임을 몇 세기 전에 미리 알고 한때 우주 규모의 불안의 원인이었던 것을 차가운 시계의 문제로 바꾸는 시대에 정점에 이르렀습니다.

하나의 전환점을 선택해야 한다면 아마도 런던에 일식이 일어난 22년 1715월 XNUMX일 아침이었을 것입니다. 핼리 혜성의 이름을 딴 것으로 가장 잘 기억되는 영국의 박식가 에드먼드 핼리(Edmond Halley)가 이를 예언했습니다. 그는 달의 그림자가 영국에 그리는 경로의 지도가 포함된 넓은 시트를 출판했습니다. 그해 영국에는 갓 즉위한 왕이 있었고 이미 그에 대한 반란이 일어나고 있었습니다. 예측으로 일식을 이해함으로써 Halley는 징조로서의 힘을 무력화하기를 희망했습니다.

그는 또한 관찰을 통해 앞으로 더 나은 일식 예측으로 이어질 수 있는 데이터 수집가를 모집하고 싶었습니다. “호기심 많은 사람들은 그것을 관찰하고 특히 완전한 암흑의 지속 시간을 관찰하기를 원합니다.”라고 그는 광고했습니다. “… 이로써 그림자의 상황과 크기가 잘 결정될 것입니다. 그리고 이를 통해 우리는 현재 가정할 수 있는 것보다 훨씬 더 확실하게 [미래]에 대한 유사한 출현을 예측할 수 있게 될 것입니다.”

비트를 유지하는 징조

수십 년 전, 고대 문헌의 열렬한 독자였던 Halley는 일식과 하늘에 있는 달의 위치를 ​​생각하는 데 도움이 되는 천문 주기(6,585일, 즉 18년이 조금 넘는 기간)를 재발견하고 대중화했습니다. 그는 이 주기를 "사로스(Saros)"라고 불렀는데, 현대 역사가들은 원래 "우주"나 "큰 숫자"와 같은 것을 의미했던 수메르 상징을 잘못 번역한 것으로 보고 있습니다.

기원전 600년경 메소포타미아에서 아시리아와 바빌로니아의 성직자 겸 수학자들은 다음 일식이 언제 일어날지 추론하기 위한 전략을 개발하기 위해 점토판에 기록된 과거 일식 날짜를 샅샅이 뒤졌습니다. 일식은 이러한 문화권의 왕들을 걱정시켰고, 곧 황도대와 개인 별자리의 발명으로 태양, 달, 행성의 위치를 ​​계속 감시해야 할 필요성이 모든 사람의 관심사가 되었습니다.

첫 번째 솔루션은 경험 법칙이었습니다. 예를 들어, 월식은 종종 6개월 후에 서로 뒤따릅니다. 바빌로니아인들은 또한 특정한 일식과 월식이 종종 핼리(Halley)가 사로스(Saros)라고 부르는 유사한 사건과 분리된다는 것을 깨달았습니다.

이 주기를 현대적인 용어로 이해하려면 달이 태양과 지구 사이에 직접 놓여 있고 세 천체가 모두 깔끔한 선을 이루는 일식 순간의 천체의 기하학을 상상해 보십시오. 이런 일이 일어나려면 달이 초승달이어야 합니다. 그것은 또한 지구 주위의 기울어진 궤도가 지구가 태양 주위의 자체 궤도를 통해 행진하는 평면을 통해 급락하는 지점에 있어야 합니다.

이제 동일한 조건이 반복되는 시간을 찾기 위해 시계를 앞당기는 것을 상상해 보십시오. 우리는 겹치지만 동일하지 않은 여러 달 주기를 조정해야 합니다. 첫 번째 주기: 한 초승달에서 다음 초승달까지 가는 데 약 29.5306일이 걸립니다. 두 번째 주기: 달이 지구 궤도면을 한 번 통과한 후 다음 회전에서 동일한 통과까지 이동하는 데 약 27.2122일이 걸립니다. 주기 27.5546: 달의 타원 궤도가 지구에 가까워지고 멀어지기 때문에 달도 지구 상공에서 겉보기 크기와 속도를 진동하는데, 이 주기는 약 XNUMX일이 걸립니다.

사로스는 이 모든 주기가 전체 횟수만큼 반복되는 멋진 라운드 간격입니다. 초승달을 통과하는 223회는 황도 안팎으로 242바퀴를 도는 것과 거의 정확히 같습니다. 이는 결국 거의 정확히 같습니다. 달의 겉보기 크기는 239회까지 진동합니다. 일식이나 월식을 본 경우 사로스를 한 번만 기다리면 천체의 대략적인 기하학적 배열이 반복됩니다.

하지만 달의 궤도는 실제로 이러한 매개변수보다 더 복잡합니다. 그리고 그럼에도 불구하고, 이 계획은 결과적인 일식이 지구상 어디에서 보일 것인지 알려주지 않습니다.

핼리와 그 너머

Halley가 사로스 강에 대해 읽고 자신이 사용하기 위해 그것을 소생시켰을 때, 수학 역사가 Clemency Montelle이 2011년 책에서 설명한 것처럼 수세기에 걸친 다문화적 노력으로 일식 문제가 더욱 개선되었습니다. 그림자 추적. 바빌로니아인들은 결국 "잠깐 사로스"와 같은 단순한 경험적 규칙을 넘어 하늘에서 달의 미래 좌표를 계산하는 더 복잡한 수치 체계로 옮겼습니다. 고대 그리스인들은 우주에 대한 자신들의 기하학적 개념을 바빌로니아식 수치 계산과 결합했습니다. 이러한 종합을 바탕으로 9세기에 "알고리즘"이라는 단어의 이름을 딴 알-콰리즈미와 같은 이슬람 세계 천문학자들은 삼각함수와 십진수(인도 출신)를 가져와서 새로운 매체인 종이에 낙서했습니다. 중국에서) 훨씬 더 발전된 예측 방법을 개발하기 위해 노력하고 있으며, 이는 이제 유럽 전역에도 울려 퍼지고 있습니다.

그러나 Halley에게는 더 새로운 것을 가지고 놀 수 있는 것이 있었습니다. 거의 같은 시기에 사로스강을 고대로부터 끌어내면서 그는 또한 중력에 관한 친구 아이작 뉴턴의 생각을 출판하는 데 자금을 조달했고, 뉴턴은 이를 달의 궤도를 이해하는 데 적용했습니다. 수 세기 만에 처음으로 일식이 런던에 다가온 1715년까지 Halley의 예측 지도는 고대와 현대의 사고방식을 혼합한 것이었습니다.

다음 큰 단계는 1824년 독일의 천문학자 프리드리히 베셀(Friedrich Bessel)이 중력의 법칙을 사용하여 일식에 대해 생각하는 뉴턴의 접근 방식을 확장하면서 이루어졌습니다. 그는 달의 그림자가 지구 중심을 통과하는 가상의 평면에 드리워지는 것을 상상했습니다. 그런 다음 해당 그림자를 지구의 표면에 다시 투영하여 그림자가 언제 어디서 부딪힐지 정확히 확인할 수 있습니다. 이 과정에서는 결국 지구를 구형이 아니라 울퉁불퉁하고 회전하는 물체로 생각해야 합니다. 베셀 이후 많은 국가들이 그러한 그림자를 추적할 수 있는 세계적, 제국적 영향력을 갖게 되었다고 말했습니다. 데보라 켄트, 세인트 앤드루스 대학교의 수학 역사가입니다. 그렇게 함으로써 그들은 과학적 소프트파워 패권을 위한 싸움에서 계산을 더욱 정교하게 만들 수 있었습니다.

다음 세기에 걸쳐 일식 탐험은 과학의 가장 큰 미스터리 중 하나를 해결하는 데 도움이 되었습니다. 수성의 이상한 궤도는 발견되지 않은 태양을 껴안는 행성(아마도 일식 중에 눈에 띄게 될 것임) 때문이었습니까? 아니면, 밝혀진 바와 같이, 뉴턴의 중력에 대한 이해에 어떤 ​​문제가 있었습니까? 이러한 위험으로 인해 일식 예측과 관찰이 더욱 중요해졌으며, 과학자들은 정확히 어디에 있어야 하고 어떤 데이터를 기록해야 하는지에 대한 엄격한 지침을 가지고 지구 곳곳으로 파견되었습니다. 그런 다음 그들은 간헐적으로 “경외심이 터졌다”는 내용의 무미건조한 보고서를 제출했다고 켄트는 말했습니다. "거의 모든 것에는 랩소딕, 빅토리아 시대의 과장된 설명이 두 문단씩 들어 있습니다."

20세기에 들어 문제는 또다시 변화했습니다. 일식에 대한 적절한 예측은 항상 달과 태양계의 다른 모든 것들이 끊임없이 서로 잡아당기고 있다는 사실과 씨름해야 했습니다. 이것은 단지 풀 수 없는 것으로 유명한 “삼체 문제”만이 아니었습니다. 그것은 N-신체 문제. NASA가 태양계 몸체를 향해 사람과 로봇을 발사하기 시작했을 때, 이러한 몸체가 어디에 있는지, 그리고 미래에 어디에 있을지 알아야 할 필요성이 새로운 긴급 상황으로 대두되었으며 파악하기가 더 쉬워졌습니다.

아폴로 우주 비행사들이 달에 남긴 거울 덕분에 우리는 달이 지구를 기준으로 몇 미터 이내의 상대적인 위치를 알고 있다고 합니다. 라이언 박, NASA 제트 추진 연구소의 태양계 역학 그룹을 이끌고 있습니다. 그리고 여러 우주선이 태양계 주위를 윙윙거리면서 거리 측정 데이터를 전송함으로써 우리는 태양의 위치도 매우 정확하게 알 수 있습니다. 박 팀은 달과 태양의 위치 데이터를 행성과 수백 개의 소행성에 대한 유사한 매개변수, 태양풍의 압력, 뉴턴의 중력 법칙뿐만 아니라 일반 상대성 이론의 미묘한 변화에 대한 수정 사항과 함께 제공합니다. 컴퓨터 모델. 그런 다음 모델은 달을 포함한 모든 것의 예상 위치 목록을 작성합니다. 그런 다음 JPL 팀은 주기적으로 모델을 업데이트하고 새 목록을 게시합니다.

일식 예측 작업에 과도한 이러한 위치는 우주 여행에 충분할 수 있도록 고안되었습니다. 우주 임무 개발자들이 달의 정확한 위치와 이동 방법을 파악하는 데 시간을 투자해야 하는지 묻자 박씨는 “조금 놀랐습니다.”라고 말했습니다. "나는 아니, 아니, 아니, 아니, 우리가 몇 년 전에 문제를 해결했다고 생각해요."