有一個(gè)很簡(jiǎn)單的問(wèn)題:太陽(yáng)和月亮誰(shuí)更大?
如果發(fā)生在日食上,月球比較大的時(shí)候,就是日全食,月球比較小的時(shí)候就是日環(huán)食。
但是如果用崔英現(xiàn)有的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn),只有月球的位置,才會(huì)在不同地點(diǎn)的觀測(cè)中,有可以觀測(cè)到的不同。比如,在她用來(lái)計(jì)算地月距離的一份數(shù)據(jù)中,濟(jì)南和金陵天文臺(tái)在近似相同的時(shí)刻(這兩地經(jīng)度相近),對(duì)月球的觀測(cè)發(fā)現(xiàn),與其他恒星的位置作為比較,金陵測(cè)得月球在天球面上,比濟(jì)南足足往北偏了4‘20’’,或者確切地說(shuō),離黃道面上北方星體的距離更近,近很多,甚至產(chǎn)生明顯的遮蓋效應(yīng)(這個(gè)距離在天空中是可能存在很多星星的),這么大的差距,是肉眼都可以明顯辨別的。
注:在這個(gè)測(cè)量上,地球直徑是有影響的,也可以測(cè)量月球與地面的角度來(lái)計(jì)算,但相對(duì)而言,利用天空作為背景更為準(zhǔn)確,可以避免大地水平線校準(zhǔn)的誤差。
而這兩地的地線大概是500公里,經(jīng)過(guò)計(jì)算,此時(shí)的地月距離約40萬(wàn)公里。在另外一些時(shí)候,崔英拿到的結(jié)果在36萬(wàn)到38萬(wàn)之間,這都是正確范圍之內(nèi)。w*w*w.3*9*t*x*t.c*o*m 全站無(wú)彈窗廣告閱讀盡在3__9_小說(shuō)網(wǎng)這個(gè)距離算出來(lái)以后,根據(jù)月亮的視角就可以估算出它的直徑,是3400公里左右。
這個(gè)成就,成為了欽天監(jiān)當(dāng)年上報(bào)的最讓人震撼的成就。長(zhǎng)久以來(lái),嫦娥奔月和月宮的傳說(shuō),在現(xiàn)在天文學(xué)的知識(shí)之下,成為了確確實(shí)實(shí)的數(shù)據(jù)和證據(jù)。各大報(bào)刊紛紛頭版頭條刊登這個(gè)結(jié)果。
可是崔英仍然不滿足。這是因?yàn)?,她有一個(gè)新的估算方法:放大過(guò)的視角估算法。
本來(lái),量角器是在一個(gè)扇形上作為標(biāo)記,可以測(cè)量任意角度。不過(guò)這專注遠(yuǎn)距離天體的測(cè)量上,這個(gè)量角器就用不上了。
比如,通過(guò)一個(gè)100倍的望遠(yuǎn)鏡放大以后,人眼的分辨能力可以到0.00016度,這需要一個(gè)無(wú)比精密的量角器才能測(cè)量。這個(gè)時(shí)候,如果在望遠(yuǎn)鏡的成像境內(nèi),放上一個(gè)刻度的標(biāo)尺,直接在光學(xué)上進(jìn)行讀數(shù),就不用六分儀那樣,用外在的機(jī)械標(biāo)尺進(jìn)行讀數(shù)了。這個(gè)最新的驗(yàn)證型的天文望遠(yuǎn)鏡是李治的提示下,崔英專門訂制的,在沒(méi)有成熟的使用方法時(shí),她還沒(méi)有在各地都天文臺(tái)中推廣應(yīng)用。
這個(gè)望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)是500倍,也就是說(shuō)月亮在這個(gè)望遠(yuǎn)鏡里,足足可以填充整個(gè)視野(267角度),環(huán)形山什么都清晰可辨。在這個(gè)望遠(yuǎn)鏡的幫助下,人眼可以區(qū)別天空中角距離0.12’’。借助宇宙背景的幕布,用500公里的地線長(zhǎng)度,可以測(cè)量2500萬(wàn)公里。遺憾的是,仍然沒(méi)有辦法測(cè)量金星最近時(shí)候的距離!
另外一個(gè)辦法就是用更大的望遠(yuǎn)鏡,可是,由于現(xiàn)有的望遠(yuǎn)鏡還是光學(xué)折射式的,這個(gè)500倍的望遠(yuǎn)鏡,制作難度已經(jīng)是近乎于無(wú)法制作。盡管它達(dá)到了這么大的放大率,可是對(duì)小星體的成像效果卻不清晰。這是因?yàn)楣鈱W(xué)鏡片磨制中的球差導(dǎo)致的。此外還有嚴(yán)重的色差,導(dǎo)致星星看起來(lái)都像兩個(gè)紅藍(lán)色疊加起來(lái)一樣。這都決定了,看不看得到和能不能測(cè)量,這是兩回事。
不過(guò),有一個(gè)隱隱約約的想法是很正常的。假設(shè)太陽(yáng)圍著地球轉(zhuǎn),那么星空背景的周期與太陽(yáng)的周期近似相同,但卻有一個(gè)無(wú)法愈合的誤差,這個(gè)誤差使太陽(yáng)在星空中緩慢但是以一年為周期而進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。太陽(yáng)和星空另一個(gè)共同點(diǎn)就是它們有一個(gè)同樣傾斜的黃道面。此外,所有的行星都是基本在這個(gè)黃道面左右運(yùn)動(dòng)。它們看起來(lái)和地球的轉(zhuǎn)動(dòng)毫無(wú)關(guān)系。
如果地球靜止不動(dòng),那么這些星體都運(yùn)動(dòng)就顯得毫無(wú)規(guī)律。但如果把旋轉(zhuǎn)的中心改為太陽(yáng),這一切就好解釋得多了。比如為什么金星總是在太陽(yáng)附近出沒(méi),火星的運(yùn)動(dòng)為什么這么無(wú)常,而木星則為什么穩(wěn)定地多…那是因?yàn)樗麄兤鋵?shí)并不是繞著地球轉(zhuǎn),而是繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)。這樣在地球看來(lái),他們的轉(zhuǎn)動(dòng)就可以通過(guò)求得地球公轉(zhuǎn)周期和他們公轉(zhuǎn)周期來(lái)推算。w*w*w.3*9*t*x*t.c*o*m 全站無(wú)彈窗廣告閱讀盡在3__9_小說(shuō)網(wǎng)
崔英還在思考,李忠卻不知好歹地竄了進(jìn)來(lái)。
“娘,爹爹叫我來(lái)問(wèn)你,我和女同學(xué)之間可能要做的什么事是什么事…”李忠眼巴巴的賣萌,和善可親的二媽媽比口密腹劍的老爹大人可好說(shuō)話的多。
崔英聽了面色變換了幾陣。她自然知道是什么回事,可是,她每日在這里苦心研究還要帶孩子的時(shí)候,有一個(gè)人卻優(yōu)哉游哉的忙一些他早就會(huì)做的東西,嘴里還不停地抱怨:“唉,太粗糙了。唉!太簡(jiǎn)陋了!唉,完全都沒(méi)有做下去的心情!”這個(gè)人經(jīng)常在實(shí)驗(yàn)室坐著什么也不干,耗上一整天,最好才愁眉苦臉花十分鐘就組裝好一個(gè)東西…一個(gè)可能會(huì)動(dòng)也可能不怎么靈光的東西,然后扔給別人去維修改進(jìn)。
這個(gè)人還經(jīng)常教孩子鼓搗一些莫名其妙地玩意!這個(gè)男女之事,怎么輪到她這么早來(lái)教的?
崔英讓李忠稍等,隨后就面掛寒霜的沖進(jìn)了李治的實(shí)驗(yàn)室。
“喲。吃了槍藥了。。你這是…”李治還沒(méi)意識(shí)到他攤上了大麻煩事。
“陛下,你可真是悠閑??!居然會(huì)教小孩子做這個(gè)了!”崔英的臉上寫了三個(gè)大字:很不爽。
“喲。這,你這是,怎么了,還會(huì)不好意思說(shuō)這個(gè)?”李治看到老婆臉上都表情不是動(dòng)情的嬌羞,于是覺(jué)得很疑惑。
“臣妾自然會(huì)教。只不過(guò),臣妾最近苦于不知道怎么證明行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,如果陛下讓我教小孩子男女之事,是不是也該指點(diǎn)一下臣妾都難題呢?”
看著崔英臉上的表情,這哪里是一副請(qǐng)人幫忙的樣子,明明是不幫忙就罷工的架勢(shì)??!
“行了,把你手上的東西拿過(guò)來(lái)吧!唉,又要費(fèi)腦子咯…”李治才明白為什么崔英拿著厚厚的一疊資料來(lái)找他了。
“看看你們觀測(cè)到了啥…”
這一疊手稿都是記載著連續(xù)幾天都觀測(cè)中,行星在天球面上運(yùn)動(dòng)的軌跡。當(dāng)然,精度是相當(dāng)有限的,大概只能精確到1角分。不過(guò),對(duì)于粗略估算行星周期,是沒(méi)有問(wèn)題的。
崔英丟下手稿,瞬間就恢復(fù)了和顏悅色的表情,很滿意的回頭教導(dǎo)小孩子去了。
拿起來(lái)最上面一個(gè)手稿,上書:太白金星位于(以下數(shù)據(jù)根據(jù)2013年11月20日真實(shí)數(shù)據(jù)捏造金星位置:ra赤經(jīng)19時(shí)01分30秒,da赤緯-26度15分49秒)斗宿四以西1度30分?,F(xiàn)在通用的記法是吧角度換算成時(shí)間。天球一圈360度,對(duì)應(yīng)二十四小時(shí)。一小時(shí)等于15度,1分等于15角分。這個(gè)記法的好處就是方便計(jì)算時(shí)間。比如同時(shí)太陽(yáng)的位置是在15時(shí)45分,這意味著,太陽(yáng)落山后2小時(shí)15分后,金星也會(huì)跟著落山。這個(gè)季節(jié),大清早的時(shí)候金星還沒(méi)升起來(lái),看不到,只有在日落后這一點(diǎn)時(shí)間才能看到,而且你看到的時(shí)候它也只有30度就要落山,會(huì)比較靠近地面,如果有個(gè)晚霞之類的,就更不好看了。但金星因?yàn)榫嚯x地球很近,所以又是全天第三亮的天體,最亮的“星星”,所以還是比較容易看的。
李治確定了太陽(yáng)和金星在天球中的位置角度,是2小時(shí)15分,對(duì)應(yīng)著是30度175角分也就是接近33度的樣子。他在紙上首先畫了一個(gè)角,正是33度,然后在一條邊上記10厘米為1,代表太陽(yáng)和地球的距離,是一個(gè)天文單位(1.49億公里),角的頂點(diǎn)是地球,邊上那個(gè)點(diǎn)就是太陽(yáng)了。然后以太陽(yáng)為圓心,畫一個(gè)0.7代表天文單位的圓。這個(gè)圓與角的另一個(gè)邊的交點(diǎn),就是金星可能位于的軌道位置——它可能有兩個(gè)或者3個(gè)交點(diǎn)。但只要在接下來(lái)的幾天觀察它與太陽(yáng)的距離在增大還是在減小就可以知道它是位于那一個(gè)點(diǎn)了。(注,由于金星和地球的公轉(zhuǎn)方向是相同的,因此在金星落后于太陽(yáng)的時(shí)候,很顯然就能判斷它具體是在哪一邊)
確定位置以后,由于地球公轉(zhuǎn)的速度是365日一周,也就是每天在軌道上跑差不多一度的角度,而金星的公轉(zhuǎn)周期是224天,每天跑1.6度。那么金星在地球看來(lái),每天接近太陽(yáng)的角度就可以計(jì)算出來(lái)了。
附:利用三角函數(shù)公式可以在沒(méi)有紙筆做圖的情況下近似解出這個(gè)問(wèn)題。35度的正切是0.7,正好是地球,金星和太陽(yáng)成為一個(gè)直角三角形,而且太陽(yáng)是直角頂點(diǎn)時(shí)候的情形(但這不是金星和太陽(yáng)差別最大的角度)。所以33度意味著要么它正在以較慢的速度離開太陽(yáng),要么以很快的速度追上太陽(yáng)。
45的余弦差不多正好是0.7,這個(gè)角度是金星成為直角三角形頂點(diǎn),達(dá)到金星和太陽(yáng)最大的距離(45度,3小時(shí))。所以,10度處除以0.6,得到17天,那么金星大概在今后17天左右離開太陽(yáng)達(dá)到最遠(yuǎn)點(diǎn),然后以很快的速度追回來(lái)。另外一種情況恩,留給讀者自己思考(其實(shí)是作者不善心算就犯懶了)