太陽離地球有多遠爲什麼總在東方升起
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太陽離地球有多遠爲什麼總在東方升起,相信小時候我們都對太陽比較好奇,總會問太陽離地球有多遠爲什麼總在東方升起?那下面小編就給大家分享一下關於太陽的相關信息,
太陽離地球有多遠爲什麼總在東方升起1
這也許是一件讓人驚訝的事:在人類歷史的大部分時間,我們對太陽幾乎一無所知。我們不知道它由什麼組成,又如何形成,亦或它如何製造能量。我們不知道它有多大,我們也不知道它有多遠。
繞行太陽的我們距它大約1億5千萬千米,事實上,由於我們的軌道是一個橢圓形,這只是一個平均數。在最近的地方,地球離太陽1億4千7百萬千米;而最遠的距離則會達到1億5千2百萬千米。
太陽系中的距離太大,以至於天文學家使用這個距離作爲測量標準,從地球到太陽的平均距離就此被稱爲天文單位。天文學家不說冥王星距離太陽58.8億公里,而說這有39個天文單位、或AU。
圖解:儘管有所謂的黑滴效應使金星凌日的測量非常困難,但這種罕見的現象,長久以來仍是測量天文單位的最佳方法。
你可能會驚訝地發現,太陽到地球的距離僅在最近幾百年才被確定。相關變量實在是太多了。如果天文學家知道它有多大,就可以知道它有多遠,反之亦然,然而這兩個數字都十分神祕。
古代的天文學家,尤其是希臘人,曾試圖通過幾種不同的方式估算到太陽的距離:測量地球上陰影的長度,或將月球及其軌道的大小與太陽相比。 不幸的是,他們至少估計少了10倍。
弄清楚到太陽的距離的關鍵來自金星,因爲它會直接從前方越過太陽。這種罕見的現象被稱爲“金星凌日”,在108年間只會發生兩次。一經發現,準確測量的最佳機會就在1761和1769年的金星凌日期間來了。天文學家被派往全球各地去觀察金星開始及完全移過太陽正面的精確時刻。
通過比較這些時刻,天文學家得以通過幾何學來算出我們離太陽到底有多遠。他們最初的計算得出這個距離是24000倍地球半徑。考慮到我們在現代測得的結果是23455倍地球半徑,這還不賴。
現代天文學家可以使用雷達和激光脈衝來計算太陽系中天體的距離。例如,他們向水星這樣的遙遠天體發射強烈的無線電波束,然後計算出波從這一行星反彈並返回地球所需的時間。由於光速是衆所周知的,往返時長就會告訴你這個行星有多遠。
天文學確實幫我們找到了我們在宇宙中的位置。生活在許多的大謎團已經得到解決的時代,真是太好了。我迫不及待地想看看下一個要到來的發現是什麼,儘管我現在還不知道。
相關天文知識
天文單位(Astronomical Unit,可寫作au、ua、或AU)是一個長度單位,約爲地球到太陽的距離。然而,地日距離會因爲地球繞太陽旋轉而產生變化,一年間會從最大值(遠日點,aphelion)到最小值(近日點,perihelion)再回到最大值。天文單位最初被認爲是地球的遠日點和近日點的平均值,自2012年以來它被確定爲149597870700米,或約1.5億公里(9300萬英里)。它主要被用於測量太陽系內或其他恆星周圍的距離,也是另一個天文長度單位秒差距(parsec)的定義的基本組成部分。
太陽離地球有多遠爲什麼總在東方升起2
如果我們身邊有個比較懶惰的人突然變得勤快起來,我們總會這樣調侃他“這太陽怎麼打西邊出來了啊!”意思這看上去不可思議很反常。在人們的生活經驗中,太陽永遠的都是從東邊出來,西邊落下。這是頑固不化的真理。
咱們先來說一說爲什麼太陽總是東昇西落。其實道理很簡單,這是由地球的自轉造成的。地球的自轉方向是自西向東。所以我們在地球上看到的是東昇西落的。但是如果嚴格的說,太陽並不總是在正東方升起和正西方落下的。
地球上的晨昏線
但是由於地球的自轉軸和地球公轉軌道之間有一個66.5°的夾角,因此在地球上不同的地點和不同的時間點上,地球上的日出並不是嚴格的正東方升起和正西方落下的。
在春分和秋分這兩個節點上,太陽直射地球的赤道上方,這時候地球上的晝夜平分,都是12個小時。在春分日和秋分日,地球上的任何一個地方的日出都在正東方,日落在正西方。
不過在6月21日的夏至日的時候太陽直射北迴歸線,這一天在地球的北半球的大部分地區,太陽會在東北方向升起,在西北方向落下。這一天特別是在北緯66.5°的北極圈上,太陽會在正北方向升起,在正北方向落下,它會在天空中的運動軌跡會是一個圓圈。北極圈以內,則是太陽中日不落,極晝開始了。
太陽在天空中的軌跡
正好相反的是,這一天正好是南半球的“冬至日”。南半球的大部分地區,太陽在東南方向升起,在西南方向落下。南緯66.5°的南極圈的太陽則在正南方的地平下上露了一下頭就馬上又在南方落下去了。南極圈內的極夜開始了。
如果以南北方向爲分界線的話,地球的大部分地區的太陽都是在南北分界線的偏東邊升起,偏西邊落下。不過在太陽系中有一顆星球就不一樣了,這就是金星。在金星上就出現了我們認爲的最不可思議的事情,“太陽打西邊出來了”!因爲金星的自轉方向和地球正好相反,是自東向西。
太陽離地球有多遠爲什麼總在東方升起3
地球是近似於球的橢球,在兩極方向略扁,赤道方向略鼓。同時地球也在一個近似於圓的橢圓軌道上繞太陽公轉。在公轉的同時自轉。因爲我們研究的問題非常簡單,所以假設地球是一個球體,地球繞太陽公轉的軌道是圓形的,是可以的。同時我們也要假設太陽是不動的,雖然這可能與實際情況不符,但出於同樣的道理,使我們所要探討的問題變的簡單。
好,太陽不動,地球在自轉的同時圍繞着太陽公轉。地球以南北極的連線爲軸自轉。地球的這個自轉軸和地球公轉的軌道平面有一個傾角。正是這個傾角的存在,導致了北半球和南半球的春夏秋冬。這是後話,在這裏暫時不涉及。
從北極方向俯視地球,地球的自轉是逆時針的,從南極方向俯視地球,地球的自轉是順時針的。我們以北極方向俯視地球爲例,地球的自轉是逆時針的,中國位於北半球。當中國轉到地球的背面,陽光照射不到的時候是夜晚。當中國轉到地球的正面,陽光照射得到的地方,是白天。
太陽早上從東方升起的時候,距離第二天太陽早上從東方升起的時候,大約是一天,24個小時,對應着地球自轉了一圈,回到它原來的位置,因此自轉的週期也是24小時。24小時轉過了360度,我們假設地球的自轉速度是恆定的`,(事實上大致如此,存在一些微小偏差,在此忽略不計。)很容易計算出每小時轉過15度。這15度,對應的就是經線上的15度。這一個小時,也就是我們平常所說的一個小時的時差。所以我們說時差的時候,比如說北京和巴黎有4個小時的時差,就是說北京和巴黎在經度上隔了60度。是不是挺有意思?
假設在夏天,北京,每天早上6:00,太陽從東方升起。我們近似的可以這樣理解,早上6點,北京正好轉到地球的側面,太陽光剛剛可以照射到它。6個小時後,中午12點,北京轉到地球的正面,太陽光完全照射到它。再過6個小時,下午18點,北京轉到地球另一側的側面,太陽光剛剛可以照射到它。再過6個小時,晚上24點,北京轉到地球的背面,太陽光完全照射不到它。如此循環往復。在這裏,我們有一個問題,夏天是晝長夜短,冬天是晝短夜長。爲什麼?
對於站在地球上的人來說,迎着地球自轉的方向就是東,揹着地球自轉的方向就是西,指向北極的方向就是北,指向南極的方向就是南。我們平常所說的,上北下南,左西右東,就正好反映了這個位置關係。可是試想一下,如果我不是站在地球上,我站在地球公轉的軌道平面上平視地球,我們就發現有趣的變化。北還是北,南還是南,太陽的位置是不變的,它爲什麼早上出現在東邊,下午出現的西邊呢?大家都知道,是因爲地球自轉。可是地球再自轉,也不能把太陽從地球的東邊搬到地球的西邊去。就是說,在太陽系內,我們人類所規範的東西方向是沒有意義的。
這個問題也好理解,我舉一個例子。我們平時所說的上北下南,左西右東是不準確的,應該是前北後南,左西右東。我站在地球公轉的軌道平面上平視地球時,北還是北,南還是南,西還是西,東還是東。此時是真正的上北下南,左西右東。好,這個時候我向後轉,向後轉之後我就看不到地球了,沒關係,我們把自己平移到地球相對的另一側去,讓我們還可以看到地球。這個時候我們發現,轉身之後,原來的西變成了東,原來的東變成了西。太陽根本就沒動,導致這樣的變化的是地球的自轉。
所以準確的說,對地球上的我們來講,迎着地球自轉的方向是東,揹着地球自轉的方向是西。我們在宇宙空間的位置,由於地球的自轉和公轉,是無時無刻不在變化着的,真可謂是,坐地日行八萬裏。
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