Ónákvæmni og villur á Vísindavefnum


    Á Vísindavef Háskóla Íslands er stundum fjallað um spurningar sem snerta stjörnufræði, rímfræði (almanaksfræði) og skyld efni. Svörin eru yfirleitt flokkuð undir heitinu "Stjarnvísindi" en stundum undir "Félagsfræði almennt". Fyrir kemur að ónákvæmni og villur slæðast í svörin. Hér verður fjallað um nokkur dæmi slíks, en rétt er að taka fram að þessi upptalning er ekki tæmandi, því að ekki hefur verið farið yfir öll svörin.
 

1. "Er fullt tungl á sama tíma um allan heim?"

    Svar við þessari spurningu birtist á Vísindavefnum og jafnframt í Morgunblaðinu 18. nóvember s.l. Þar stóð m.a.:

    "Jörðin snýst einn hring um sjálfa sig á tuttugu og fjórum klukkustundum. Á þeim tíma sést tunglið frá öllum stöðum á jörðinni."

    Þarna er um misskilning að ræða. Braut tunglsins liggur ekki beint yfir miðbaug jarðar. Þegar tunglið gengur lengst til norðurs eða suðurs á braut sinni um jörðina finnast svæði við heimskaut jarðar þar sem tunglið kemur ekki upp dögum saman. Þetta er hliðstætt því þegar sólin hverfur á heimskautasvæðunum og sést þar ekki svo mánuðum skiptir. Hvað tunglið snertir er þetta mest áberandi á tæplega 19 ára fresti, þegar braut þess myndar stærst horn við miðbaug jarðar. Þeir sem eiga gamla árganga af Almanaki Háskólans geta séð að á árunum 1984-1991 voru tímabil í hverjum mánuði þar sem tunglið kom alls ekki upp í Reykjavík. Næst mun þetta gerast árið 2002. Það er því rangt að tunglið sjáist frá öllum stöðum á jörðinni á hverjum 24 klukkustundum.

    Að taka 24 stundir sem viðmiðunartíma er líka villandi. Þetta er snúningstími jarðar miðað við sól. Snúningstími jarðar miðað við tunglið er umtalsvert lengri, 24 stundir og 50 mínútur að meðaltali, og það er hann sem skiptir máli í þessu sambandi. Á helmingi þess tíma sést tunglið frá flestum stöðum jarðar, en nálægt heimskautunum geta menn þurft að bíða svo til allan snúningstímann eftir því að sjá tunglið, ef það þá kemur upp á annað borð.

    Þá sagði í svarinu á Vísindavefnum:

   "Í skilningi stjörnufræðinnar er tunglið fullt nákvæmlega þegar sól, jörð og tungl mynda beina línu, og má finna þessa tímasetningu til dæmis í Almanaki Háskóla Íslands, miðað við staðartíma hér hjá okkur."

    Þetta er ekki rétt, því miður. Orðinu "nákvæmlega" er þarna allsendis ofaukið. Sól, jörð og tungl geta aðeins myndað beina línu við tunglmyrkva (eða sólmyrkva, ef tunglið er milli jarðar og sólar). Í almanakinu telst tunglið fullt þegar það er 180 gráður frá sólu í sólbaugslengd, sem miðast við sólbrautina og reiknast frá 0 upp í 360 gráður. Þetta er hin hefðbundna skilgreining í stjörnufræði.

--------------------
Viðbót 20.1.2001.

     Svarið á Vísindavefnum hefur nú verið lagfært. Það er þó enn ekki alls kostar rétt. Nú segir í svarinu: 

"Fullt tungl verður einu sinni í hverri umferð tunglsins um jörð, þegar tunglið er næst beinu línunni sem markast af sól og jörð og um leið fjærst sól. Þá er sú hlið tunglsins sem snýr að jörðinni öll upplýst.....".

Í þessu svari eru þrjár villur þótt ekki séu þær stórvægilegar. Í fyrsta lagi er tunglið ekki fullt í skilningi stjörnufræðinnar þegar það er næst umræddri línu. Sú skilgreining er ekki í samræmi við þá sem gefin var hér að ofan, vegna halla tunglbrautar miðað við sólbraut.  Í Almanaki Háskólans fyrir árið 2001 stendur til dæmis að tungl sé fullt 8. febrúar kl. 07:12. Ef tunglfyllingin hefði miðaðst við það hvenær tunglið væri næst beinni línu gegnum sól og jörð, hefði hún reiknast tæpum hálftíma fyrr, kl. 06:48.  Munurinn er aldrei mikill en getur þó augljóslega skipt máli þegar ákveða skal hvaða dag tunglið telst fullt.  Í öðru lagi er ekki víst að tunglið sé fjærst sól nákvæmlega þegar það er fullt. Því veldur miðskekkja tunglbrautarinnar. Ef við tökum tunglfyllinguna 8. febrúar 2001 sem dæmi, kemur í ljós við útreikning að tungl er lengst frá sól næsta dag, nánar tiltekið hinn 9. janúar kl. 17. Í þriðja lagi er sú hlið tunglsins sem snýr að jörðu ekki öll upplýst þegar tungl er fullt  vegna þess að sól, jörð og tungl mynda ekki  beina línu (nema hugsanlega í tunglmyrkva). Við tunglfyllingu geta allt að 3% af þeirri hlið tungls sem að okkur snýr verið í skugga.
--------------------
Viðbót 19.2. 2001.

    Þetta hefur nú verið leiðrétt.
 
 

2. "Hvað er Plútó langt frá jörðu?"

    Þessu var svarað svo á Vísindavefnum:

    "Minnsta fjarlægð Plútós frá jörðu er 4293,7 milljón kílómetrar og mesta fjarlægð 7533,3 milljón kílómetrar."  Síðan er sagt að þessar tölur samsvari 28,6 stjarnfræðieiningum og 50,2 stjarnfræðieiningum, en það er ekki alls kostar rétt.  Samsvarandi tölur eru 28,7 og 50,4.

    Tölurnar eru nærri lagi, en að gefa þær upp með þessari nákvæmni (þ.e. kílómetratölurnar) er villandi. Sannleikurinn er sá að meiri óvissa ríkir um braut Plútós en brautir hinna stærri reikistjarna. Að hluta til stafar þetta af því að umferðartími Plútós um sólu er svo langur að menn hafa ekki náð að fylgjast með hnettinum nema tæpan þriðjung úr umferð síðan hann fannst árið 1930. Útreikningar benda líka til að brautin sé óstöðug þegar til lengri tíma er litið og því ekki hægt að reikna hana út með vissu um fjarlæga framtíð. Spurningunni um mestu og minnstu fjarlægð er því aðeins hægt að svara fyrir afmarkað tímabil sem er tiltölulega nærri okkur í tíma. Með beinum reikniformúlum má reikna stöðu Plútós með sæmilegri nákvæmni svo sem eina öld fram og aftur í tímann. Meiri nákvæmni fæst með því að reikna stöðuna frá degi til dags og taka jafnóðum tillit til truflana frá öðrum reikistjörnum. Nákvæmustu útreikningar af þessu tagi eru vafalaust þeir sem Geimvísindastofnun Bandaríkjanna hefur framkvæmt. Samkvæmt þeim var Plútó næst jörðu árið 1990 og verður það aftur árið 2238. Fjærst jörðu var hann árið 1866 og verður það aftur árið 2114. Fjarlægðartölur og dagsetningar eru sem hér segir:
 
Plútó fjærst jörðu  5. maí 1866 50,27 SE 7521 milljón km
Plútó næst jörðu  7. maí 1990 28,69 SE 4292 milljón km
Plútó fjærst jörðu  9. maí 2114 50,29 SE 7523 milljón km
Plútó næst jörðu 11. maí 2238 28,68 SE 4290 milljón km

    SE táknar hér stjarnfræðieiningar sem samsvara meðalfjarlægðinni milli jarðar og sólar.

    Þess má geta að Geimferðastofnun Bandaríkjanna leggur nú allt kapp á að mæla stöðu Plútós með sem mestri nákvæmni, bæði á nýjum myndum og gömlum, til að geta endurbætt brautarreikningana áður en geimflaug verður send í átt til þessarar ystu reikistjörnu sólkerfisins.

----------------------------------
Viðbót 20.1. 2001 og 21.4. 2001

    Svarið á Vísindavefnum hefur nú verið leiðrétt að því leyti að nú segir að minnsta fjarlægð Plútós frá jörðu sé um það bil 4290 milljón kílómetrar og mesta fjarlægð 7530 milljón kílómetrar, sem má til sanns vegar færa. Hins vegar hefur láðst að breyta samsvarandi fjarlægðartölum sem gefnar eru í
stjarnfræðieiningum til samræmis við þetta (úr 28,6 í  28,7 SE og 50,2 í 50,3 SE). Að sjálfsögðu flokkast slíkt undir ónákvæmni fremur en villur.
 

3. "Eru vötn á tunglinu?"

    Þessu var svarað þannig á Vísindavefnum:

    "Nei, það eru ekki vötn á tunglinu...... Nýlega hefur hins vegar fundist vatnsís í djúpum gígum nálægt norður- og suðurpól tunglsins."

    Hér er fullyrt meira en efni standa til. Geimflaugin Lunar Prospector greindi vetni við skaut tunglsins (aðallega norðurskautið) en vísindamenn greinir á um það hvort vetnið sé merki um ís eða hvort það sé komið úr sólvindinum sem leikur um yfirborð tunglsins.

----------------------
Viðbót 19.2. 2001.

    Þetta svar á Vísindavefnum hefur nú verið lagfært.
 
 

4. "Hvaða mánaðanöfn voru notuð samkvæmt gamla íslenska tímatalinu og yfir hvaða tímabil náðu þau?"

    Í svarinu á Vísindavefnum voru allmargar villur. Sagt var að þorri hæfist 19. - 25 janúar. Hið rétta er að hann hefst 19. - 26. janúar. Þá sagði að góa hæfist 18.-24. febrúar (rétt svar er 18.-25.). Heyannir hefjast 23.-30. júlí (ekki 22.-28. júlí, og ekki alltaf í 14. viku sumars eins og sagði á Vísindavefnum), tvímánuður hefst 22.-29. ágúst (ekki 21.-27.  og ekki alltaf í 18. viku sumars), haustmánuður hefst 21.-28. september (ekki 20.-26. og ekki alltaf í 23. viku sumars), gormánuður hefst 21.-28. október (ekki 20.-26.), ýlir hefst 20.-27. nóvember (ekki 19.-25.) og mörsugur hefst 20.-27. desember (ekki 19.-25. des.). Í lokin var vísað í Almanak Háskólans fyrir árið 2000, en þar er þessar upplýsingar ekki að finna, aðeins upphafsdaga hvers mánaðar það árið. Reglurnar sem ráða hinu forna mánaðatali eru útskýrðar í greininni um Fingrarím (II. kafla) en nánari upplýsingar um einstaka mánuði er m.a. að finna í almanaksskýringum sem birtust í Almanaki Þjóðvinafélagsins árið 1969.

   Þegar farið var inn á vefsíðuna 20. janúar 2001 höfðu flestar villurnar í svarinu verið leiðréttar en tvær stóðu þó eftir, þær að tvímánuður hefjist í 18. viku sumars (hann getur hafist í 19. viku, eins og sjá má í Almanaki Háskólans 2001) og að haustmánuður hefjist í 23. viku sumars (hann getur hafist í 24. viku, sbr. almanakið 2001).
 

5.  "Hvers vegna virðist stefna norðurljósa ávallt vera svipuð?"

    Þessu er svarað svo á Vísindavefnum:

    "Við könnumst ekki við að stefna norðurljósa hér á Íslandi virðist ávallt vera svipuð......Ef við værum stödd sunnan svæðisins þar sem norðurljós eru tíðust þá væri algengara að norðurljós sæjust í norðri en í suðri. Þetta á hins vegar ekki við á Íslandi......."

    Allir sem eitthvað hafa fylgst með norðurljósum hljóta að skilja hvað spyrjandinn á við. Á Íslandi fylgja norðurljósabogar og bönd yfirleitt stefnu sem er nokkurn veginn frá aust-norðaustri til vest-suðvesturs, þvert á stefnu áttavitanálar. Þetta stafar af því að rafagnirnar sem valda norðurljósunum verða fyrir sterkum áhrifum af segulsviði jarðar sem beinir þeim inn á ávalan feril kringum segulskaut jarðar. Stakir geislar í norðurljósunum fylgja hins vegar segulstefnunni, nánar tiltekið þeirri stefnu sem áttavitanál myndi hafa ef hún gæti hallast en væri ekki bundin við láréttan flöt eins og í venjulegum áttavita. Segulstefnan yfir Íslandi er til norð-norðvesturs en um leið mjög bratt niður á við. Geislar í norðurljósum virðast því í fljótu bragði nær lóðréttir, en þegar betur er að gáð stefna þeir frá punkti sem er dálítið til suð-suðausturs frá hvirfildepli. Stundum mynda geislarnir fallega hvirfingu um þennan punkt og kallast það norðurljósakóróna.

    Í hvaða átt norðurljósin sjást er svo annað mál og fer eftir því hvort mikið er um að vera í háloftunum. Á rólegum stundum, þegar lítið er um norðurljós, sjást þau fremur á norðurhimni, en þegar ljósin færast í aukana flytja þau sig meira yfir á suðurhimininn. Vissar tegundir norðurljósa, svonefnd hverful ljós, eru mun algengari á suðurhimni en norðurhimni frá Íslandi séð.

--------------------
Viðbót 20.1.2001.

    Svarinu á Vísindavefnum hefur nú verið breytt. Því miður er hið nýja svar ekki alls kostar rétt. Þar segir m.a.: 

    "Eins og flestir hafa séð mynda norðurljósin eins konar tjöld á himninum sem bærast til og frá. Tjöldin myndast af mörgum "geislum" sem virðast teygja sig langt upp í himininn.... Rafeindir og róteindir lenda í árekstrum í efri lofthjúpnum og örva þannig útgeislun ljóssins sem við sjáum.....Eindirnar fylgja segullínum jarðarinnar..... og því sjáum við þessa "geisla" í stefnu segullínanna....Norðurljósaslæðan í heild sinni hefur ákveðna meðalstefnu..... í segul-austur og -vestur. Það getur hins vegar oft verið erfitt að greina þessa stefnu, þar sem norðurljósin geta verið mjög flókin og óregluleg á smásæjum kvarða....."

   Í fyrsta lagi er það rangt að norðurljós myndi alltaf eins konar tjöld á himninum. Aðeins hluti norðurljósa fellur að þessari lýsingu. Í öðru lagi fer því fjarri að norðurljós séu alltaf geislótt. Í þriðja lagi er yfirleitt auðvelt að greina segulstefnuna austur-vestur í norðurljósum á Íslandi. Í fjórða lagi koma róteindir nær ekkert við sögu við myndun snilegra norðurljósa (.e. norurljsa sem auga greinir); þar eru svo til eingöngu rafeindir að verki. Þessi síðasta villa er áberandi í fleiri svörum um norðurljósin á Vísindavefnum.
 

6. "Verður hægt að sjá alþjóðlegu geimstöðina frá Íslandi?"

    Í lengra máli hljóðaði spurningin svo: "Sagt er að nýja alþjóðlega geimstöðin verði bjartasti hluturinn á næturhimninum á eftir tunglinu og stjörnunni Síríus. Verður hægt að sjá geimstöðina frá Íslandi?"

    Í svarinu á Vísindavefnum sagði meðal annars: "Svarið er já; bjartur hlutur á himni er í stórum dráttum ekki síður sýnilegur frá Íslandi en annars staðar á jörðinni.......Geimstöðvar á braut um jörðu eru hinsvegar á sífelldri hreyfingu miðað við fastastjörnurnar og fylgja annaðhvort miðbaug himins eða fara norður og suður fyrir hann á víxl, jafnlangt í báðar áttir. Hver slík stöð er þá ofan sjóndeildarhrings hér meiri hlutann af tímanum, þar á meðal þegar dimmt er, þannig að hluturinn sést þá vel...." 

    Þetta svar er villandi, svo að ekki sé meira sagt. Geimstöðin verður ekki sýnileg frá Íslandi nema stöku sinnum og þá stutta stund í einu, og hún verður aldrei eins björt héðan að sjá eins og  frá þeim stöðum sem liggja nær miðbaug jarðar. Stöðin gengur á milli 51,6° norðlægrar breiddar og 51,6° suðlægrar breiddar (reiknað frá miðbaug jarðar, ekki miðbaug himins; afstaða stöðvarinnar til miðbaugs himins er háð athugunarstað). Jafnvel þegar geimstöðin er á nyrsta stað á braut sinni, kemst hún ekki nær Íslandi en í 1300 km fjarlægð, og þar sem hún er 370 km  frá jörðu, kemst hún ekki hærra á himin en 9° frá láréttum sjóndeildarhring hér á landi. Þeir sem sunnar búa, milli 51,6° norðlægrar og suðlægrar breiddar, geta hins vegar séð geimstöðina fara  yfir miðjan himin í  aðeins 370 km fjarlægð og að sjálfsögðu verður hún miklu bjartari frá þeim séð. Hversu björt stöðin getur orðið héðan að sjá er erfitt að segja því að það fer mjög eftir því hvernig hinir stóru "sólvængir" hennar snúa  hverju sinni. Stöðin ætti að sjást greinilega með berum augum við bestu skilyrði, en ólíklegt er að hún verði sambærileg við björtustu fastastjörnur, hvað þá hinar bjartari reikistjörnur. 

   Geimstöðin gengur umhverfis jörðu á einni og hálfri klukkustund. Á þeim tíma snýst jörðin undir brautinni svo að brautin liggur yfir nýja staði í næstu umferð. Til þess að stöðin sjáist frá Íslandi þarf þrennt að fara saman: 1) geimstöðin verður að vera mjög norðarlega í sveiflu sinni milli norðlægra og suðlægra breiddarbauga, 2) nyrsti hluti brautarinnar verður að liggja sem næst Íslandi og 3) það verður að vera myrkur hér og veður hagstætt. Jafnvel þótt veður leyfi geta liðið nokkrir dagar milli þess að öðrum skilyrðum sé fullnægt, og þá sjaldan  það gerist mun geimstöðin aðeins verða sýnileg í nokkrar mínútur þar sem hún hreyfist tiltölulega hratt á suðurhimninum frá vestri til austurs.

--------------------
Viðbót 20.1. 2001.  Svarið á Vísindavefnum hefur nú verið lagfært.
 

7. "Hvað er hafnartími?"

    Spurningin til Vísindavefjarins var reyndar orðuð á annan veg. Spyrjandinn hafði eignast úr sem sýndi sjávarföll á myndrænan hátt. Samkvæmt leiðarvísinum þurfti að setja inn tímalengd sem á ensku var kölluð "lunitidal interval" og maðurinn vildi vita hver sú tímalengd væri í Reykjavík, í klukkustundum og mínútum. 

    Í svarinu á Vísindavefnum segir svo: 

    "Hafnartími staðar er sá tími sem líður frá því að tungl er í hágöngu í suðri þar til háflóð er á viðkomandi stað. Þessi tími breytist verulega yfir árið. ......Í Reykjavík getur hann til dæmis verið á bilinu 4-6 klukkustundir. Þennan mun má sjá nánar í töflum fremst í Almanaki Háskólans.... Meðalgildi hafnartímans í Reykjavík er 4 klst. og 48 mínútur. Hafnartími hefur einnig verið kallaður "flóðbið" á íslensku og "lunitidal interval" er einnig kallað "establishment of the port" á ensku." 

    Hér gætir nokkurs misskilnings. "Lunitidal interval", sem hér verður kallað sjávarfallabið, er ekki það sama og "establishment of the port", en síðara hugtakið hefur verið kallað hafnartími á íslensku. Sjávarfallabiðin er breytileg tímalengd, en hafnartíminn er föst tímalengd fyrir hvern stað, gagnstætt því sem sagt er hér að ofan. 

    Sjávarfallabið er sá tími sem líður frá því að tungl er í norðri eða suðri þar til næst verður flóð eða fjara. Um tvo biðtíma er að ræða, annars vegar flóðbið en hins vegar fjörubið.

    Hafnartími tiltekins staðar er meðalflóðbiðin á fullu og nýju tungli. Í Reykjavík er þessi tími 4 stundir og 55 mínútur. Ef meðalflóðbiðin er reiknuð fyrir alla daga, hvernig sem stendur á tungli, kallast það leiðréttur hafnartími (á ensku: "corrected establishment" til aðgreiningar frá "common establishment"). Algengt er að leiðréttingin nemi 10-15 mínútum, en í Reykjavík er munurinn minni en þetta; leiðréttur hafnartími Reykjavíkur telst vera 4 stundir og 58 mínútur, og er það tíminn sem tilgreindur er í svarinu á Vísindavefnum. 

-------------------------------------------------------------------------------------------------
Viðbót 27.2. 2001.  Svarið  á Vísindavefnum hefur nú verið lagfært. Enn skal þó áréttað að "hafnartími" hefur nákvæmlega sömu merkingu og enska hugtakið "establishment of the port". Íslenska orðið er sennilega dregið af danska heitinu ("havnetid")
-------------------------------------------------------------------------------------------------

8. "Hvort er tungli ea Mars lengra fr jru?"

    essi spurning birtist Vsindavefnum mars 2003. svarinu kom fram, svo sem rtt er, a Mars vri mun lengra fr jru en tungli. En til nnari skringar voru birtar tlur um mestu og minnstu fjarlg essara tveggja hnatta. Sagt var a minnsta fjarlg tunglsins vri 363 300 km, en s mesta 405 500 km. Um Mars var sagt, a minnsta fjarlg hans vri um a bil 78 milljn km, en mest gti fjarlgin ori um a bil 380 milljn km. Allar eru essar tlur rangar. Hi rtta er, a fjarlg tungls getur leiki bilinu fr 356 400 km til 406 700 km, og fjarlg Mars er breytileg fr tplega 56 milljn km til rsklega 400 milljn km.
 
    Svo miklar skekkjur vef, sem kennir sig vi vsindi, hljta a vekja undrun. Almanaki Hsklans er snd mesta og minnsta fjarlg tungls hverjum mnui. ri 2003 mtti sj ar tlur fr 357 upp 407 sund km, og hefi v s nrtka heimild ngt til ess a vekja efasemdir um svari Vsindavefnum. Hva fjarlg Mars snertir, vildi svo til a gst etta sama r (2003) var Mars aeins 56 milljn km fr jru (sj http://almanak.hi.is/mars.html), .e. 30% undir eirri lgmarksfjarlg sem tilgreind var Vsindavefnum!

    Spyrja m, hvaan essar rngu tlur Vsindavefnum su komnar. Vsbendingu um a er a finna texta svarsins, v a ar er vitna eldri svr vi spurningunum "Hva er tungli langt fr jru?" og "Hva er langt til Mars". fyrra svarinu sem vitna er til,  er sagt a braut tungls um jru s sporbaugur me miskekkju 0,0549 og jrina rum brennidepli. Vri a rtt, myndi mesta fjarlg tungls fr jru vera margfeldi af a og (1+e) en minnsta fjarlgin margfeldi af a og (1-e) ar sem a er mealfjarlgin (384 400 km) og e miskekkjan. annig reikna fengjust svipaar niurstur og Vsindavefnum. Strfrin er einfld og tkomurnar stust ef jrin vri fullkomlega hnattlaga og ekki gtti adrttarafls slar og reikistjarna. En truflandi hrif, og fyrst og fremst adrttarafl slar, valda v a braut tungls um jru  er ekki nkvmur sporbaugur heldur aflagast hn mjg svo flkinn htt. v er gerningur a finna mestu og minnstu fjarlg tungls me eirri reikniafer sem hr var lst.

    Villurnar mestu og minnstu fjarlg Mars eiga sr arar skringar. svarinu vi "Hva er langt til Mars" er sagt a fjarlgin milli Mars og slar s 227 940 000 km, en ess ekki geti a hn s breytileg. Ef vi reiknum me a brautin s hringlaga og a braut jarar s a lka, annig a jrin s alltaf  149 600 000 km fr sl (sem er mealfjarlgin), er augljst a minnsta fjarlg milli jarar og Mars verur mismunur essara tveggja talna  en mesta fjarlgin jafngildir summu talnanna.  annig fum vi nokkurn veginn svrin Vsindavefnum (78 milljn km og 380 milljn km). reynd vkja bar brautirnar verulega fr hringlgun, og a srstaklega vi um braut Mars.  Forsendurnar fyrir treikningunum eru v rangar og niursturnar eftir v.   

 
.S. des. 2000 til  des. 2003