Si vous habitiez de l'autre côté de la Lune, comment pourriez-vous en déduire l'existence de la Terre?

Supposons que vous déposiez un astronome, armé de nos connaissances actuelles en mécanique orbitale, sur un dôme situé de l'autre côté de la Lune, afin que la Terre leur soit perpétuellement cachée.

(Et, bien sûr, supposons que cette personne n’a pas de connaissances spécifiques sur le système dans lequel elle se trouve, au-delà de ce qu’elle peut extraire des observations. Si vous voulez, imaginez qu’elle a appris toute notre mécanique orbitale moderne et la physique associée en alpha centauri, et puis s'est téléporté sur notre lune.)

Or, il est raisonnable de s’attendre à ce que cette personne puisse déduire d’observations du ciel que le corps sur lequel elle se trouve est la moitié d’un système binaire et qu’elle devrait pouvoir mesurer les caractéristiques orbitales (demi-grand axe, l'ellipticité, l'inclination) ainsi que la position du barycentre (beaucoup plus proche de l'autre organe, correspondant à un partenaire beaucoup plus massif). Quelles observations faut-il en déduire? Quel niveau de précision d'observation est nécessaire pour ces observations et à quelle époque historique correspond-il? (Par exemple, l'équipement de Tycho Brahe aurait-il été suffisant? Celui de Galilée? Les anciens Grecs? Ou aurait-il besoin d'un observatoire de la fin du XIXe siècle (ou même plus tard?)?)

(Comme indiqué dans la réponse de MartinV, notre astronome pourrait avoir du mal à distinguer les situations avec une paire en orbite versus un seul corps énorme. Ainsi, si cela vous convient, vous pouvez supposer que, via de courtes incursions d'environ 100 km du dôme, notre astronome est: capable de mesurer le rayon lunaire en mesurant les inclinaisons solaires en différents points avec des distances connues entre eux, à la Erathostenes .)

Un sismomètre de marée corporelle situé de l'autre côté de la lune détecterait à la fois la marée solaire et la distorsion corporelle de 20 pouces produite par la Terre . Bien qu’elle soit "verrouillée", la lune n’est pas dans une orbite parfaitement circulaire et vacille également un peu; libration . Votre sismomètre devrait détecter les deux effets.

Regarder la parallaxe du cycle de mars tous les 28 jours, comme suggéré dans les commentaires ci-dessus, pourrait être un moyen plus simple.

C'est une très bonne question - et assez subtile.

TL; DR;

L'opportunité la plus précoce pourrait être que des changements inter-mensuels de la parallaxe stellaire du Soleil pourraient amener l'observateur à conclure que soit i) la Lune est un corps unique, de très grande taille, en rotation, soit système rotatif. Cependant, i) semblerait être incompatible avec un horizon proche et fortement incurvé.

Sinon, certainement lorsque nous développerons un modèle quantitatif de la mécanique orbitale impliquant la masse et la gravité

Je ne pense pas que la parallaxe stellaire nous aiderait directement, car elle (à notre époque) nous dit simplement que nous sommes en orbite autour du soleil et que nous ne parlons guère du système Terre-Lune lui-même.

Voyons comment un équivalent de Ptolémée sur la Lune (appelez-le Lune-Ptolémée) pourrait le voir. Il n'aurait aucun moyen de distinguer le système Terre-Lune de son hypothèse qu'il est simplement assis sur un objet solide au centre de la création. Bien sûr, il ne verrait pas de "lune" en orbite autour de lui, mais il verrait le soleil, les étoiles et les grandes planètes. Une parallaxe stellaire (pour lui, le Soleil "se déplaçant à travers le zodiaque) lui dirait simplement que le Soleil tourne autour de sa Lune, tout comme les planètes. L'existence d'épicycles planétaires serait une curiosité nécessaire pour faire fonctionner son modèle - mais travailler et il n'a aucune notion de la Terre

Moon-Galileo pourrait (ou ne pourrait pas) être capable de développer le modèle héliocentrique - il manque une idée clé de Terre-Galilée: la Terre n'était pas spéciale parce que d'autres planètes avaient aussi des lunes. Moon-Galileo trouverait le système orbital de Jupiter intéressant, mais ce n’était pas une idée clé. Il se peut qu’il ne développe pas le nouveau modèle. Malgré tout, quelqu'un d'autre le ferait.

Néanmoins, dans un monde scientifique qualitatif, rien ne pourrait aider l’observateur de la Lune à déduire l’existence de la Terre derrière l’horizon.

Je pense que la vérité deviendrait inévitable lorsque la mécanique orbitale se serait suffisamment développée pour incorporer la masse et la gravité dans les calculs. C'était peut-être à l'époque de Moon-Kepler.

Je ne suis pas sûr d’être d’accord avec les commentaires concernant les observations des planètes - je ne vois pas en quoi elles permettent de distinguer un système Terre-Lune d’un corps de Lune en rotation très grand et simple sans co-orbiteur ( ce qui serait une hypothèse naturelle à faire). Même les changements mensuels de parallaxe causés par la rotation de la Lune autour de la Terre pourraient être évités en suggérant la simple rotation d'un corps de Lune beaucoup plus grand - bien que notre héros puisse certainement en douter de la compatibilité avec la courbure apparente et la distance qui les sépare. Horizon de la lune.

Un observateur situé de l'autre côté de la lune aurait du mal à expliquer qu'il se trouve sur une seule planète à cause du mouvement de la chose la plus remarquable dans le ciel: le soleil!

En effet, en raison de l'excentricité de l'orbite de la lune autour de la Terre, la durée du jour, c'est-à-dire la "vitesse du soleil dans le ciel", dépend de votre position dans votre orbite lunaire.

Et à partir d'observations qu'elle peut faire, par exemple sur d'autres planètes presque parfaitement arrondies dans le système solaire (et pour des raisons bien connues), elle devrait être obligée d'écarter l'hypothèse "je me tiens debout sur un corps céleste elliptique célibataire".

Désolé, je ne peux pas calculer la variation de la durée du jour de l'autre côté de la lune dans un laps de temps raisonnable.

Un autre effet que je vais essayer d'illustrer avec des images de Wikipedia: l'élévation de la trajectoire du soleil dans le ciel changerait d'année en année (cycle: entre 8 et 9 années terriennes), en raison de la précession absidiale de la lune et de son plan en orbite incliné:

Par Rfassbind - Travail personnel., Domaine public, Lien

Par le géologue, Homunculus 2 - depuis Wikipedia anglais, CC BY 3.0 , Lien