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天文知識新解

(2006年09月28日 17:57)

□作者: 廖甫運

[1]

現在的科普文章大多是精彩的故事加上知識的介紹。我在本文中想另闢蹊徑,作一下嘗試。用簡單的幾何知識加上簡單的三角函數知識,通過圖形對天文知識作一次“解析”。這樣不僅知其然還知其所以然。在這讀圖的時代我們的愛好者也許更易于接受。

太陽視角有多大


太陽視面對觀察者的張角叫視角。我們知道太陽視角大約是0.5°,我們來“解析”一下吧!見圖1。(為了更清楚地說明問題,本文沒有按比例繪圖)

圖1

 
我們的視線正好和太陽相切。在三角形中根據簡單的三角函數關系可以算出太陽的視角。(太陽半徑為695000公里,日地平均距離為149600000公里。)


我們還要更進一步。根據開普勒的運動三定律,地球繞太陽運動的軌道不是圓,是橢圓。太陽在其中的一個焦點上。來看看橢圓。見圖2

圖2

 
我們再來看太陽的視角。見圖3。

圖3

 


很明顯,地球在近日點時視角最大,遠日點時最小。
地球軌道的半長徑實際上就是日地平均距離。

(地球軌道的偏心率e=0.017。)


 現在我們知道了太陽最大視角是0.542°,此時地球在近日點。最小視角0.523°,此時地球在遠日點。同樣的道理,也可以得到月球的平均視角和最大、最小視角。大家自己試一下吧。
內地行星大距時的角距
內地行星由于軌道位于地球軌道的內側,從地球看它總在太陽的周圍運動。它與太陽的視距離最大的狀態叫大距。我們來考察一下金星的大距。
還是先看正圓軌道的情況。見圖4。
日地平均距離是1個天文單位,金星到太陽的平均距離是0.723個天文單位。金星大距時我們的視線正好和金星軌道相切。在圖中的三角形中運用三角函數得︰

圖4

 



 這只是理想狀況。由于地球和金星的軌道都是橢圓,所以金星大距的角距也是在一定範圍內變化。我們再來“解析”一下。見圖5︰

圖5

 
從圖可以看出,當地球與太陽距離最小,同時金星與太陽的距離最大時的大距的角距最大。(金星軌道的偏心率e=0.007)


最小的情況見圖6︰

圖6

 
當地球與太陽距離最大,同時金星與太陽的距離最小時的大距的角距最小。
 


金星大距的最大角距47.79°,最小的角距44.91°。

站在木衛一上看木星有多大


  最後做一個有趣的計算。計算的結果會使你大吃一驚。我在網上給出了計算結果,網友都不相信。
 如果我們站在木衛一上看木星,木星相當于我們在地球上看太陽的多少倍。木星的半徑71398公里,木衛一與木星的距離422000公里。耕具根據前面的分析和圖1我們可以得到在木衛一上看木星的視直徑︰
  α=2arcsin(71398/422000)=19.48°
在地球上看太陽平均視直徑=0.532°
兩者直徑之比=19.48°/0.532°=36.6。兩者面積之比=36.6X36.6=1339.56。
 如果我們站在木衛一上看木星,木星相當于我們在地球上看太陽的1339.56倍。是不是大吃一驚。
 下面是網友可可米奇做的假想圖。



廖甫運12/4/2006
 

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文章作者:廖甫運
責任編輯:skylook

[1]
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文章評論(1):
  1. (2007年03月18日 17:23 - 游客)
    llllllll

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