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別萊利曼趣味科普經(jīng)典叢書·有趣的天文

別萊利曼趣味科普經(jīng)典叢書·有趣的天文

出版社：中國水利水電出版社出版時間：2021-05-01
開本： 其他 頁數(shù)： 264
中 圖 價:¥20.4(4.1折) 定價  ¥49.8 登錄后可看到會員價
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別萊利曼趣味科普經(jīng)典叢書·有趣的天文 版權(quán)信息

別萊利曼趣味科普經(jīng)典叢書·有趣的天文 本書特色

適讀人群 ：大眾讀者讓兒童在實(shí)驗(yàn)中領(lǐng)悟天文的奇妙，北京市頂級名校名師點(diǎn)評推薦 ★名作者、眾多頂級名校名師點(diǎn)評推薦 作者雅科夫·別萊利曼俄國著名科普作家。他一生著有105部作品，其中大部分是趣味科學(xué)讀物。在半個多世紀(jì)以來，其作品深受歐美以及中國讀者的歡迎，被翻譯成多國語言在世界各地再版無數(shù)次，至今依然在全球范圍再版發(fā)行，深受全世界讀者的喜愛。 北京市育英學(xué)校數(shù)學(xué)教師，特級教師楊梅、北京市海淀區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校物理教研員，高級教師李俊鵬、河北省隆堯縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)物理教師，高級教師張虎崗、北京市育英學(xué)校，小學(xué)部和初中部任教數(shù)學(xué)學(xué)科高級教師賈艷菲、北京市育英學(xué)校，化學(xué)奧林匹克競賽教練化學(xué)骨干教師梁國興、北京市育英學(xué)校青年地理教師，天文奧林匹克競賽優(yōu)秀指導(dǎo)教師李軒。等眾多國內(nèi)各類教育名家傾情推薦。 ★讓為讀者匹配相應(yīng)的天文趣味游戲、趣味課堂 我們精心為讀者提供精彩的天文游戲，趣味課堂，讓孩子更有趣地學(xué)習(xí)和體驗(yàn)天文。讓孩子真正感受到“天文，原來可以這么簡單、自然、好玩！”

別萊利曼趣味科普經(jīng)典叢書·有趣的天文 內(nèi)容簡介

這是一本講述天文學(xué)基礎(chǔ)知識的趣味科普經(jīng)典。別萊利曼介紹了天文學(xué)很基本的相關(guān)內(nèi)容，他在對平時司空見慣的天文現(xiàn)象賦予了新穎有趣的解讀的同時，還著力于用一些很基本的計(jì)算來證明它們。即使是很簡單的問題，也會給出你意外的答案。你會發(fā)現(xiàn)天文學(xué)的神奇魅力，從專業(yè)天文學(xué)教程中過于艱深的理論和過于專業(yè)、復(fù)雜的器材而形成的困境中解放出來，輕松地邁進(jìn)天文學(xué)的大門。

別萊利曼趣味科普經(jīng)典叢書·有趣的天文 目錄

兩地之間，直線*短？ 002

經(jīng)度線長，

??還是緯度線長？ 011

阿蒙森的飛艇飛往

??哪個方向？ 011

五種常用的計(jì)時方法 013

白晝的長度 019

影子去哪兒了？ 022

物體的質(zhì)量是否與物體的

??運(yùn)行方向有關(guān)？ 025

如何利用懷表辨別方向？ 027

神秘的黑晝與白夜 031

光與暗的更替 033

北極的太陽謎團(tuán) 035

四季始于哪一天？ 036

關(guān)于公轉(zhuǎn)問題的三個假設(shè) 038

正午還是黃昏，

??地球距太陽更近？ 052

如果地球公轉(zhuǎn)軌道的

??半徑增加1米…… 053

用不同視角觀察同一運(yùn)動 055

地球之外的時間 059

年和月從何時開始？ 061

2月有幾個星期五？ 064

名師點(diǎn)評 065

如何區(qū)別殘?jiān)潞托略拢?068

畫錯的月亮 070

親密的“孿生子”：

??地球和月球 072

太陽為何沒有將月球

??吸引過來？ 075

你看你看，月亮的臉 076

是否存在第二個月球？ 080

為何月球周圍沒有大氣？ 081

月球到底有多大？ 084

月球上的神奇風(fēng)景 086

月球上的奇異天象 091

月食為何吸引著

??天文學(xué)家？ 098

日食為何吸引著

??天文學(xué)家？ 100

日食和月食為何

??每18年出現(xiàn)一次？ 105

當(dāng)?shù)仄骄上日月同時出現(xiàn) 108

關(guān)于月食的幾個問題 109

關(guān)于日食的幾個問題 110

月球上存在著什么天氣？ 112

名師點(diǎn)評 115

我們能在白天看到

??行星嗎？ 118

表示行星的古老符號 119

無法繪制的太陽系 122

水星為何沒有大氣層？ 125

金星何時*明亮？ 127

什么是火星大沖？ 129

行星，還是小太陽？ 131

消失的土星光環(huán) 134

天文學(xué)中的謎語 136

比海王星還要遙遠(yuǎn)的行星 138

什么是小行星？ 140

阿多尼斯星 143

木星的伙伴：

??“特洛伊英雄”星 144

旅行于太陽系中 144

名師點(diǎn)評 156

“恒星”的命名 160

為何只有恒星會眨眼？ 162

在白天能看到恒星嗎？ 164

什么是“星等”？ 166

用代數(shù)學(xué)看星等 168

用望遠(yuǎn)鏡觀測星星 172

太陽和月球的星等 173

太陽和恒星的真實(shí)亮度 176

*亮的恒星 178

各大行星在地球上和

??其他星球上的星等 179

為什么望遠(yuǎn)鏡

??不能放大恒星？ 182

如何測量恒星的直徑？ 185

令人驚異的數(shù)字 189

物質(zhì)之重 190

恒星為何叫“恒”星？ 196

天體距離的計(jì)量單位 199

與太陽距離*近的

??恒星系統(tǒng) 203

宇宙中的比例尺 206

名師點(diǎn)評 208

向上直射的炮彈 212

物體質(zhì)量在高空中的變化 216

圓規(guī)畫出的行星軌道 219

假如行星撞向太陽 224

從天而降的鐵砧 227

何為太陽系的邊界？ 228

儒勒·凡爾納的錯誤 229

如何稱出地球的質(zhì)量？ 230

地球的內(nèi)核 233

如何計(jì)算太陽和月球的

??質(zhì)量？ 234

如何計(jì)算行星的

??質(zhì)量和密度？ 237

重力在月球和行星的變化 239

天體上神奇的重力 241

行星內(nèi)部的重力變化 242

輪船的質(zhì)量變化 245

月球是否會影響氣候？ 250

名師點(diǎn)評 253



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別萊利曼趣味科普經(jīng)典叢書·有趣的天文 節(jié)選

**章 地球以及它的運(yùn)動 兩地之間，直線*短？ 小學(xué)課堂上，一位數(shù)學(xué)老師用粉筆在黑板上畫出了兩個點(diǎn)，并提問：“有誰可以畫出這兩點(diǎn)之間的*短距離？”有一位同學(xué)舉手，并走上講臺。他接過老師手中的粉筆，略加思索之后，在這兩點(diǎn)之間連出了一條曲線。 這位老師感到很詫異，也很生氣。他問這位學(xué)生：“我們明明講過‘兩點(diǎn)之間，直線*短’！你為什么連出了一條曲線呢？” 學(xué)生則回答：“這是我爸爸教給我的，他是個公交車司機(jī)！ 同學(xué)們，你們是贊同這位老師的說法，還是這位學(xué)生的說法呢？在下面的圖1中，相信很多同學(xué)已經(jīng)知道，圖中標(biāo)為虛線的那條曲線，就是由好望角抵達(dá)澳大利亞*南端的*短航線。而圖2中那條標(biāo)為實(shí)線的曲線，則是由日本橫濱抵達(dá)巴拿馬運(yùn)河的*短航線。由此看來，我們必須要認(rèn)同那位學(xué)生的觀點(diǎn)了。 如果你覺得我是在開玩笑的話，我可以向你證明：我所說的一切，都已經(jīng)經(jīng)過地圖測繪員的測繪，被驗(yàn)證為事實(shí)了。 那么，這個問題究竟該如何解釋？這時候就必須提到我們在日常生活中經(jīng)常見到的地圖，以及航海員工作時所**的航海圖了。關(guān)于這兩種圖，有一個基本常識：地球是一個球體。也就是說，它的任何一個部分，都無法被人為延展成一個中間既不重疊，又不破裂的平面圖。所以，沒有人能夠在一個平面上完全真實(shí)地畫出某一塊陸地。故而在繪制地圖和航海圖時，人們就會對圖中的事實(shí)進(jìn)行一定程度的歪曲。從某種意義上說，想要找到一張沒有經(jīng)過歪曲和變形的地圖，是根本不可能的。 接下來我們來說說航海圖。提到它，就不能不提到一個人：生活在16世紀(jì)的荷蘭地理學(xué)家墨卡托，他發(fā)明了航海圖的繪制方法。如今，我們將這種繪制方法稱作“墨卡托投影法”。如圖2所示，這張航海圖上布滿了格子，每個人都很容易看懂。上面的每一條緯度線都是橫向的、彼此平行的直線，而經(jīng)度線則以與它們垂直的條條直線來表示。 那么，我們就可以提出以下問題：在同一緯度上，如何找到兩個港口之間的*短航線？你可能下意識地認(rèn)為，那一定是這兩個港口之間的緯度線。由于地圖上的緯度線全部都是直線，而根據(jù)“兩點(diǎn)之間，直線*短”的定理，這個問題便迎刃而解。然而，我必須很遺憾地告訴你：答錯了。這條緯度線并不是我們要找的*短航線。 實(shí)際上，在一個球體的表面，兩點(diǎn)之間的*短距離并不是它們所連成的直線，而是經(jīng)過這兩個點(diǎn)的一個球大圓（在球體表面上，我們把圓心與球心重合的圓稱為球大圓）上面的弧線。這條球大圓弧線的曲率，小于經(jīng)過這兩點(diǎn)的其他任何一條弧線（這些弧線所在的圓被稱為小圓）的曲率。并且，球大圓弧線的曲率與球體的半徑成反比。所以，在地圖或航海圖上呈現(xiàn)為一條條直線的緯度線，實(shí)際上都是地球上的一個個小圓，這也就意味著，同一緯度線上的兩點(diǎn)之間，其*短距離并不等于緯度線。 我們可以通過圖3的實(shí)驗(yàn)來證明這一點(diǎn)。在一個地球儀上標(biāo)出任意兩點(diǎn)，用一條線繞著地球儀將這兩點(diǎn)相連，再將這條線拉緊，就會發(fā)現(xiàn)，這條線與緯度線根本就不重合。在圖中我們可以發(fā)現(xiàn)，這條被拉緊的線才是這兩點(diǎn)間的*短距離，而它并不是地球儀上的任何一條緯度線。這是因?yàn)，在地圖上，我們用直線來表示地球上一條條彎曲的緯度線。而反過來說，地圖上任何一條不與直線重合的線都是曲線。于是，我們就能明白，為什么航海圖上兩點(diǎn)之間的*短距離是曲線而不是直線了。 我們可以再舉一個例子加以說明。許多年以前，在俄國爆發(fā)過一場巨大的爭論。人們想在圣彼得堡和莫斯科之間修建一條鐵路（即尼古拉鐵路，又稱十月鐵路），但并不知道這條鐵路究竟應(yīng)該是直線還是曲線。*終，沙皇尼古拉一世親自出面，結(jié)束了這場爭論：這條鐵路應(yīng)該是一條直線，而不是一條曲線。我們可以想見，如果說尼古拉一世當(dāng)年得到了像圖2一樣的一張地圖，他就不會這么認(rèn)為了。他肯定會說，這條鐵路應(yīng)該是曲線，而不是直線。 此外，我們還可以通過數(shù)學(xué)計(jì)算來進(jìn)行更為嚴(yán)密的論證。 我們已經(jīng)知道，在地圖上曲線航道要比直線航道短。假設(shè)有這樣兩個港口，它們之間的距離是60°，并且與圣彼得堡同時位于北緯60°線上。至于地球上有沒有這樣真實(shí)的兩個港口，并不是我們在此要考慮的問題。在圖4中，O點(diǎn)代表地心，A和B則分別代表上述的兩個港口，經(jīng)過A、B兩點(diǎn)的弧線是它們所處的緯度線，其弧長為60°，點(diǎn)C則是這條緯度線的圓心。我們以地心O為圓心，經(jīng)過A和B畫一個球大圓，就可以看出，球大圓的半徑與球體半徑相等，即OA=OB=R。在圖上，這個球大圓的弧線與A和B所處的緯度線已經(jīng)十分地接近，但它們并非同一條線。同時，我們還可以通過公式，計(jì)算出每一條弧線有多長。已知A和B同時位于北緯60°線上，所以，地球半徑OA和OB與地軸OC的夾角分別都是30°。然而在Rt△ACO中，30°角所對應(yīng)的AC邊長（即北緯60°緯線圈的半徑）應(yīng)等于大弦半徑AO的一半，即r=R/2。而AB（上文已知為60°）的長度，應(yīng)為北緯60°線（共360°）總體長度的1/6。由于緯線圈的半徑r=R/2，所以緯線圈的長度是球大圓長度的一半。地球上每個球大圓的長度約為40000公里，因此，緯度線上AB弧線的長度是1/6乘40000的一半，約等于3333公里。 與此同時，我們還可以計(jì)算出通過A、B兩點(diǎn)的球大圓的弧線長度，即我們要找的*短航線的長度。在小圓上，60°角所對應(yīng)的弦恰好是小圓之內(nèi)接正六邊形的一邊，故此，我們可以得知AB=r=R/2。將O點(diǎn)與弧線AB的中點(diǎn)D相連稱直線OD，則可以得到一個Rt△ODA，其中∠ODA為90°。又因?yàn)镈A=AB/2，OA=R，所以sin∠AOD=DA/OA=1/4。我們查閱三角函數(shù)表，可以得知∠AOD=14°28′5″，即∠AOB=28°57′。 擁有了以上這些數(shù)據(jù)，我們便可以輕易地算出*短航線的長度了。在地球上，球大圓弧度1′的長度大約為1海里，即1.85公里，于是28°57′就可以換算為約3213公里。 綜合以上的計(jì)算，我們可以得知：如果按照緯度線航行，A、B兩點(diǎn)之間的距離約為3333公里，而沿著球大圓的弧線（即圖中的曲線）航行，距離約為3213公里，后者比前者省去了幾乎120公里的路程。 如果有人想要驗(yàn)證一下圖中的那條曲線究竟是不是球大圓的曲線，方法很簡單：只需要一個地球儀和一條線。在圖1中，好望角距離澳大利亞*南端，其直線航線約有6020海里，但曲線航線只有5450海里，減少了570海里，即1050公里。在地圖上，如果在上海和倫敦之間連上一條直線，則這條直線一定會穿越里海；然而，它們之間的*短航線，則是過圣彼得堡繼續(xù)向北。通過分析這些航線，我們便可以知道，如果在航行之前沒有弄清航線的話，一定會造成時間和物資上的浪費(fèi)。 在當(dāng)前社會，時間和物質(zhì)資源的節(jié)省非常重要，F(xiàn)在再也不是那個依靠著帆船出海航行的時代了，時間對我們每個人而言都異常寶貴。當(dāng)輪船被發(fā)明出來之后，時間就變成了金錢，航線縮短，就意味著所需要的燃料也會節(jié)省，花銷也就更少。所以，如今航海家們所使用的航海圖并不依據(jù)墨卡托的設(shè)計(jì)，而是一種叫作“心射”的投影圖。這種航海圖用直線來表示球大圓的弧線，有了它，航船就可以始終以*短航線來航行了。 那么，對于歷史上的航海家來說，他們是否知道我們在上文中所提到的知識呢？答案是確定的。既然如此，他們?yōu)槭裁匆廊皇褂媚ㄍ性O(shè)計(jì)的地圖，而不用依據(jù)球大圓繪制的航海圖呢？實(shí)際上，這就好比每一枚硬幣都有兩個面一樣：墨卡托設(shè)計(jì)的地圖雖然存在著種種缺陷，但是在一定的條件下，如果利用得當(dāng)，它依然會為航海家們提供相當(dāng)大的便利與幫助。 首先，除了距離赤道太過遙遠(yuǎn)的地方之外，墨卡托地圖所表示的面積較小的地區(qū)，其輪廓大致來說還是準(zhǔn)確的。一個地方距離赤道越遠(yuǎn)，它在地圖上所顯示的面積就比實(shí)際上的面積越大，同時，一個地區(qū)所處的緯度越高，它在地圖上遭到的拉伸就越嚴(yán)重。而對于門外漢來說，這樣的地圖就比較難以理解。比如，在墨卡托地圖上，格陵蘭島的面積類似于整個非洲大陸，而阿拉斯加看上去則比澳大利亞大得多，如圖5所示。然而實(shí)際上，格陵蘭島只相當(dāng)于非洲面積的1/15，就算把它的面積和阿拉斯加的面積相加，其總和也只有澳大利亞的一半而已。不過，那些熟悉墨卡托地圖的航海家們，并不將地圖上陸地大小的差距視作問題，他們對此可以秉承包容的態(tài)度，因?yàn)樵谝粔K極小的區(qū)域內(nèi)，航海圖上所顯示的陸地面積與實(shí)際情況其實(shí)相差不大。 其次，在航海中，墨卡托地圖會為航海家們提供極大的便利，因?yàn)樗俏ㄒ灰环N用直線來表示輪船定向航行航線的地圖。所謂的“定向航行”，是指輪船航行的方向與方向角保持不變。也就是說，在航行時，輪船的航行軌跡與所有經(jīng)度線所形成的夾角完全相等。這些圍繞著地球的螺旋狀曲線被稱為“斜航線”，只有在墨卡托地圖這種以平行直線表示經(jīng)度線的航海圖上，才可以用直線來表示航線。我們知道，地球上所有的經(jīng)度線圈都與緯度線圈彼此垂直，即它們的夾角都是直角。因此，在墨卡托地圖上，我們可以看到每一條經(jīng)度線都垂直于緯度線。簡單來說，墨卡托地圖的一大特色，便是布滿了這種以經(jīng)度線和緯度線繪制而成的方格。 由此我們便可以知道，航海家們樂于使用墨卡托地圖是有原因的。如果一位船長想要抵達(dá)某一個港口，他就可以這樣做：用直尺在出發(fā)地和目標(biāo)地之間連上一條直線，再測量出這條直線與經(jīng)度線的夾角，借此確定航向。在無邊無際的海面上，只要船長讓他的船一直沿著這個方向航行，就一定可以抵達(dá)他想去的港口。由此可以看出，這條所謂的斜航線雖然未必是*短、*節(jié)省資源的，卻是對船長和船員們來說*簡單的。再舉個例子：假設(shè)我們像圖1一樣，想從好望角去往澳大利亞的*南端，那么，我們只需要保證航船一直沿著東南方向約87°50′航行就可以了。但是，如果我們想要沿著*短航線前進(jìn)，就必須時刻變換航船的行進(jìn)方向：讓航船先沿著東南42°50′的方向前行，抵達(dá)某一點(diǎn)后，再改為向東39°50′的方向。然而實(shí)際上，這條所謂的*短航線并不存在，如果沿著這樣的航線，*終到達(dá)的就是南極點(diǎn)了。 一個很有意思的現(xiàn)象是：一些斜航線與球大圓的航線在某些地帶會重合。當(dāng)我們沿著赤道，或者經(jīng)度線航行時，就是如此。這其中的原因是：在墨卡托地圖上，這些地方的球大圓航線恰好是以直線繪制的。不過除此以外，其他地方的斜航線，就和球大圓上的航線完全不同了。 經(jīng)度線長，還是緯度線長？ 同學(xué)們在課堂上都學(xué)過相應(yīng)的地理知識，因此對有關(guān)經(jīng)度線與緯度線的問題應(yīng)該都不會陌生。但是下面這個問題，大家未必能答得上來：1°的經(jīng)度線總是比1°的緯度線長嗎？ 看過這個問題之后，很多人都會認(rèn)為這是正確的。在這些人看來，答案很顯然：任何一個經(jīng)線圈都要比緯線圈長，而經(jīng)度和緯度，又是根據(jù)每一條經(jīng)線圈和緯線圈的總體長度計(jì)算得出的，故此1°的經(jīng)度線自然要比1°的緯度線要長。這種解釋看起來十分合理。然而必須說明的是，我們往往忽略了這樣一個事實(shí)：地球并不是一個標(biāo)準(zhǔn)的正球體，而是一個類似于橢圓形的球體，越靠近赤道，弧度就越大，也就顯得越來越扁平。對于這樣一個不規(guī)則的球體來說，赤道的長度當(dāng)然要大于經(jīng)線圈的長度，甚至一些靠近赤道的緯線圈，也會比經(jīng)線圈要長。通過計(jì)算，我們可以知道，從赤道到南北緯5°之間，緯線圈的長度要比經(jīng)線圈長一些。 阿蒙森的飛艇飛往哪個方向？ 挪威的南北極探險家羅阿爾德·阿蒙森（1872—1928），曾與同伴在1926年5月乘坐“挪威”號飛艇進(jìn)行過一次探險。他們從孔格斯灣起飛，先是飛越了北極點(diǎn)，共計(jì)花去三天的時間，*終抵達(dá)了美國阿拉斯加州的巴羅角。 我想問的問題是：阿蒙森的團(tuán)隊(duì)從北極返回時，飛艇飛向哪個方向？當(dāng)他們又從南極返回時，飛艇又飛往哪個方向呢？在沒有任何輔助工具的情況下，你該如何回答這個問題？ 北極點(diǎn)是整個地球的*北端。因此，在北極點(diǎn)的位置，無論朝哪個方向飛，其結(jié)果都是朝向南方。所以，當(dāng)阿蒙森他們從北極點(diǎn)返回時，自然是向著南方飛行，而南方也是唯一的方向。在阿蒙森當(dāng)時記錄的日記中，有如下片段： “我們的‘挪威’號飛艇在北極上空盤旋了一圈，便繼續(xù)著航程……離開北極時，我們一直向南飛行，直到我們在羅馬降落為止！ 依據(jù)同樣的道理，南極點(diǎn)是整個地球的*南端，阿蒙森在經(jīng)過南極點(diǎn)返航時，也是一直向著北方航行的。 作家普魯特果夫?qū)戇^一篇幽默小說，其中的主人公誤打誤撞闖入了一個位于世界*東端的國家。小說中有著這樣的一段描寫： “不管是前、后還是左、右，一切方向都是朝東的！那么西方到底去哪兒了？你可能會誤認(rèn)為，你總有一天會找到西方，就好像是在濃霧的天氣迷了路，卻總能看到遠(yuǎn)處那個恍惚著晃動的一點(diǎn)……但是，這完全是不可能的！實(shí)際上，就算是你一直向后退，你也一直在朝著東走！總而言之，在這個國家，除了東方以外，根本就不存在其他的方向！ 然而事實(shí)上，地球上根本就沒有這么一個前后左右都是東方的國家，卻存在著北極點(diǎn)和南極點(diǎn)：在它們的周圍，都是南方或者北方。如果你在北極建了一所房子，那么它的每一面都朝向南方；而如果這幢房子位于南極點(diǎn)，情況則完全相反。 五種常用的計(jì)時方法 在我們的日常生活中，鐘表是非常常見的。然而，不知你是否有所思考：鐘表所顯示的時間，究竟代表了什么？當(dāng)一個人說“現(xiàn)在是晚上7點(diǎn)”時，又究竟意味著什么？ 你也許認(rèn)為，這個人的意思是，他說話時鐘表的時針恰好指向“7”這個數(shù)字。那么，這個數(shù)字“7”又究竟是什么意思呢？你可能會說，這表示正午之后，又過去了一個晝夜更替的7/24。然而，這一個晝夜又是怎樣的一個晝夜？所謂的“一晝夜”，又究竟是什么含義呢？ 在生活中，我們經(jīng)常聽到“又過去了一晝夜”這樣的表述。在這個表述中，“一晝夜”就是指地球繞著地軸自轉(zhuǎn)一圈所花費(fèi)的時間。那么，我們該如何計(jì)算這個時間呢？我們可以找到觀測員頭頂正上方天空中的一個點(diǎn)（也就是所謂的“天頂”），再找到地平線正南方向上的一個點(diǎn)，再將這兩個點(diǎn)連接起來，作為觀測的基準(zhǔn)線。接著，測量太陽的中心兩次經(jīng)過這條基準(zhǔn)線之間的時間間隔，便是所謂的“一晝夜”了。當(dāng)然，由于各種因素的影響，這個時間間隔每一次并不是那么固定，但彼此相差都不大。因此，我們也沒有必要要求鐘表完全契合于太陽的運(yùn)行，因?yàn)閷τ谌祟惗，是根本沒有可能達(dá)到這樣嚴(yán)格的對應(yīng)的。在一百多年之前，巴黎的時鐘匠人就如此告誡人們：“關(guān)于時間，我們千萬不要相信太陽——它是個騙子！ 然而，問題在于如果我們不相信太陽的話，又該用什么辦法來校準(zhǔn)我們所使用的時鐘呢？事實(shí)上，那位巴黎匠人口中的“騙子”只是個夸張的說法，實(shí)際的太陽無法成為我們的參考，太陽模型卻可以被我們用來進(jìn)行校準(zhǔn)。這個太陽模型無法像真實(shí)的太陽那樣發(fā)光發(fā)熱，我們只是利用它來校準(zhǔn)時間。而且，我們假設(shè)這個太陽的運(yùn)行速度恒定不變，但和真實(shí)的太陽在地球上“繞行”一圈（這個表述其實(shí)并不準(zhǔn)確，因?yàn)閷?shí)際上是地球自身在轉(zhuǎn)動）的時間相同。在天文學(xué)中，我們將這個太陽模型稱為“平均太陽”。當(dāng)平均太陽經(jīng)過我們之前所連的校準(zhǔn)線時，我們把這一時刻稱為“平均正午”，而將兩個平均正午之間的相隔時間稱為“平均太陽日”。依據(jù)這個理論，我們將利用這個模型推算出的時間稱為“平均太陽時間”。我們可以看到，平均太陽時間和真實(shí)的太陽時間并不相同，但我們可以用它來校準(zhǔn)我們鐘表上的時間。如果你想知道一個地方的真實(shí)太陽時間，你可以利用日晷來進(jìn)行測量。它用太陽照射在針上的投影來顯示時間，與時鐘不同。 也許有人會因此覺得，太陽經(jīng)過校準(zhǔn)線的時間間隔肯定存在著差異，因?yàn)榈厍蚶@著地軸進(jìn)行自轉(zhuǎn)時，速度一直在變化。但這種說法并不正確。事實(shí)上，這個時間差與地球的自轉(zhuǎn)速度沒有任何關(guān)系，而是由于地球繞行太陽公轉(zhuǎn)速度的變化而引起的，如圖6所示。 圖6標(biāo)注出了地球繞太陽公轉(zhuǎn)時在軌道上所經(jīng)過的兩點(diǎn)。在地球右下方的箭頭，代表地球的自轉(zhuǎn)方向。從北極點(diǎn)上看，地球呈逆時針方向自轉(zhuǎn)。對于左邊地球上的A點(diǎn)而言，這時它正好直面太陽，意味著時間是正午12點(diǎn)。我們都知道，地球在自轉(zhuǎn)時也圍繞著太陽進(jìn)行公轉(zhuǎn)運(yùn)動，那么，當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)一圈后，它在公轉(zhuǎn)軌道上就會轉(zhuǎn)移到偏右的某一個位置，也就是圖中右邊所顯示的地球位置。這時，將點(diǎn)A與地心相連，這條地球半徑的方向并未發(fā)生變化，卻由于地球在公轉(zhuǎn)軌道上的位置發(fā)生了改變，點(diǎn)A便不再直面太陽，而是偏向了靠左的一邊。這時，點(diǎn)A的時間便不再是正午，等到過了幾分鐘，太陽越過點(diǎn)A與地心所連成的地球半徑時，點(diǎn)A才迎來它的正午時間。 我們根據(jù)圖6可以看出，實(shí)際上，一個真正太陽日的時間，比起地球自轉(zhuǎn)一圈所花費(fèi)的時間要稍微長一些。假設(shè)地球在勻速進(jìn)行公轉(zhuǎn)，且公轉(zhuǎn)軌道是以太陽為圓心的一個正圓形，那么一個真正太陽日與地球自轉(zhuǎn)一圈的時間之差就是恒定的，我們可以輕易地計(jì)算出來。而且，將這個固定不變的細(xì)微時間差乘365（也就是一年的天數(shù)），便恰好是一個晝夜的時間。換句話來說，地球繞行太陽公轉(zhuǎn)一周所花費(fèi)的時間，正好比地球繞地軸自轉(zhuǎn)一年的時間多出一天，而地球自轉(zhuǎn)一圈所需要的時間，恰好是一天。這樣，我們便可以計(jì)算出地球自轉(zhuǎn)一圈的時間為 365晝夜÷366=23小時56分4秒 實(shí)際上，這個公式所計(jì)算出的一天的時間，恰好是地球以除太陽外其他任意一顆恒星為基準(zhǔn)自轉(zhuǎn)一圈時所花費(fèi)的時間。故而，我們還可以將這樣的一天稱為“恒星日”。 恒星日比起一個太陽日要短3分56秒。如果將這個時間差四舍五入，便是4分鐘。不過這里我們需要知道，由于各種因素的影響，這一時間差并不是恒定不變的。比如，地球并非勻速繞行太陽公轉(zhuǎn)，而公轉(zhuǎn)軌道也并非一個正圓形，而是個橢圓形。所以，地球的公轉(zhuǎn)速度在靠近太陽的位置上會快一些，在遠(yuǎn)離太陽的位置上便會慢一些。另外，地球自轉(zhuǎn)時的軸線與公轉(zhuǎn)軌道的平面并非垂直，而是形成了一個夾角，故此，真正太陽時間與平均太陽時間也并不相等。在一年之內(nèi)，只有4月15日、6月14日、9月1日和12月24日這四天，這兩個時間才相等。 我們還能算出，在2月11日和11月2日這兩天，真正太陽時間與平均太陽時間之間的差距*大，大概為15分鐘。圖7中的曲線，表示一年之內(nèi)的每一天中真正太陽時間和平均太陽時間之間的差距。 圖7??時間方程圖 在天文學(xué)中，我們通常將這張圖稱為“時間方程圖”，用它來表示真實(shí)太陽正午和平均太陽正午之間的時間差。比如在4月1日，在計(jì)時準(zhǔn)確的時鐘上，真正的正午應(yīng)該是12時5分，也就是說，圖中的曲線只能夠代表真正太陽正午的平均時間。大家一定看到或聽說過“北京時間”“倫敦時間”等說法。之所以有這些不同的說法，是因?yàn)殡S著地球上各個地方的經(jīng)度不同，每一經(jīng)度上的平均太陽時間也不同。具體來說，每一座城市都有它自己的“地方時間”。在火車站，我們也會發(fā)現(xiàn)“城市時間”與“火車站時間”的不同，這是因?yàn)，所謂的“城市時間”是這座城市的所有鐘表所顯示的時間，所依據(jù)的乃是當(dāng)?shù)氐钠骄枙r間；而全國的“火車站時間”是統(tǒng)一的，一般都以該國的首都或某座重要城市的地方時間為準(zhǔn)，因?yàn)榱熊囆枰勒者@個時間離開和抵達(dá)車站。比如，俄國的火車站時間便采用了圣彼得堡的地方時間，即平均太陽時間。 由于地球上的經(jīng)度不同，各經(jīng)度的時間也不同，我們便把整個地球劃分成24個平均的時區(qū)，在每一個時區(qū)之內(nèi)，各個地區(qū)都使用這一時區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)時間，也就是這個時區(qū)*中間的那條經(jīng)線所對應(yīng)的平均太陽時間。所以，整個地球只有24個彼此不同的時間，而不是每一個地方都使用自己的地方時間。 在上文中，我們總共討論了三種計(jì)算時間的方式，即真正太陽時間、某一地點(diǎn)的平均太陽時間和時區(qū)時間。除了以上三種方法之外，天文學(xué)家們還經(jīng)常使用另一種時間——恒星時間。恒星時間是通過恒星日計(jì)算得來的。如前所述，與平均太陽時間相比，恒星時間要短大約4分鐘，并且在每年的3月22日與平均太陽時間相等。然而，從這一天的第二天開始，每一天的恒星時間就要比平均太陽時間早4分鐘了。 第五種計(jì)時方式，被稱為“法令規(guī)定時間”。與時區(qū)時間相比，它往往要早出一個小時，這是為了調(diào)節(jié)人們在每年中白晝比黑夜更長的那些季節(jié)的生活作息，通常由春季至秋季，這樣就可以促使人們減少燃料和電的使用。在西歐的很多國家，通常只在春天使用這種時間，具體說來，就是將春季的半夜1時在鐘表上調(diào)快至2時，到了秋天，再將當(dāng)時撥快的時間調(diào)回來，這樣就可以使時間恢復(fù)正常了。而俄國則會在全年都如此調(diào)整時間，目的也是減輕發(fā)電設(shè)施的負(fù)擔(dān)。 說到這兒，還有一則小小的插曲：俄國是自1917年起使用這樣的法令規(guī)定時間的，并且還曾經(jīng)將時間提前過好幾個小時。中間有幾個年頭，這樣的調(diào)整曾經(jīng)中斷；直到1930年春天，政府又重新規(guī)定恢復(fù)法令規(guī)定時間，并且把地區(qū)時間統(tǒng)一提前了一個小時。

別萊利曼趣味科普經(jīng)典叢書·有趣的天文 作者簡介

雅科夫·別萊利曼（1882 ─ 1942）： 俄國著名科普作家。他17 歲開始在報刊上發(fā)表作品，1909 年大學(xué)畢業(yè)后，便全心投入教學(xué)與科普寫作中。別萊利曼一生著有105 部作品，其中大部分是趣味科普讀物。半個多世紀(jì)以來，其作品被翻譯成多國語言在世界各地再版多次，深受全世界讀者的喜愛。 凡是讀過別萊利曼趣味科普讀物的人，無不為他作品的優(yōu)美、流暢、充實(shí)性和趣味性而傾倒。1942 年3 月16 日，在德軍圍困列寧格勒期間，這位對世界科普事業(yè)作出非凡貢獻(xiàn)的科普大師不幸遇難。

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