日地距离的测量在用雷达测量太阳系大小之前,人们是如何测量日地距离
在用雷达测量大小之前,人们是如何测量日地距离的?要说明计算方法。
测量日地距离的方法有好几种,一种是利用金星凌日(即太阳、金星一地球刚好在一条直线上);另一种方法是利用小行星测量日地距离。历史上就是用前一种方法测出地球到太阳的距离的,现在也是这样算出日地平均距离的,即从地球上发出一束雷达波,打到金星上面,再从金星上反射回来。利用这种方法测出的日地平均距离为 149,597,870公里,大约为15,000万公里。 1726年哈雷就提出利用不同地点观测金星凌日来测量日地距离的方法。 1677年,21岁的哈雷对将要发生在1761年的金星凌日作了预报,他明白,自己是无法亲自看到那年的金星凌日了。但哈雷相信,只要通过观测金星凌日得到了金星的视直径,并且知道金星的公转周期,则太阳视差可以很容易地由开普勒第三定律推算出来,从而计算日地距离。 1761年,果然如哈雷所料,出现了金星凌日,但由于金星路径太过接近太阳边缘,无法精确测量,家们只好相约8年后,1769 年的另一次金星凌日时再完成哈雷这桩壮志。 1769 年5月23日,在欧洲天文学家与航行至塔希提岛的库克船长合作观测下,终于得到精确的观测资料。值得一提的是,当时英法两国正在交战,但为了完成这项历史性的科学探测任务,法国政府特别下令海军不但不得攻击库克船长的奋进号(ENDEAVOUR),还必须保护其航行安全。正是在这种国际合作之下,数百年来未解的“天文单位”才得以在这难得的天象机会下见诸于世人。 1771年,法国天文学家拉朗德(Lalande)根据这次珍贵的观测资料,首次算出了地球与太阳间的距离大约为 1.52~1.54亿公里,与今日的测量值1.49597870691亿公里甚为接近。 现代的日地距离是用雷达测地球和金星距离得出。在18世纪以前还不能合理的测量日地距离。 哈雷在18世纪初建议了一个巧妙的方法。这个方法我是从《大中天文学》上了解的,没有图很难理解,但我又搜不到图,所以只能大概的讲讲。 首先,通过简单的测量,能定出各个行星与太阳的距离与日地距离的比值(只需简单的几何计算,从略)。 那么只要定出一个行星到太阳的距离即可。问题是怎么定。 哈雷想,金星凌日时,日,金,地三体一线,但是从不同的地方看金星在日面上的投影是不一样的!这个没图很难解释,可以想,月亮在日全食时在地面的投影也是不同的,只有在一个小点处会有日全食。同样,金星也是这样,只是这个差别比月亮小地多。 在金星凌日时,我们从南半球和北半球分别观测,记录金星在日面的投影,再进行计算,便可得到金星到地球的距离与两个观测点的直线距离之比。(实际上,测量金星凌日的时间更有用,误差更小,详细我没图就解释不了,希望楼主自己能好好想想)。 地球的半径测量时间相对较容易的(具体方法从略),那么通过简单计算,两个观测点的直线距离也不难得出。用这个数据,可以算出地金距离,再计算,便得出地日距离。 而地月距离测量方法大致相同,不过背景就换成恒星背景,所以测量相对容易。基本上地球半径一得出,地月距离就立即得出了。