這也許是一件讓人驚訝的事:在人類歷史的大部分時(shí)間,我們對太陽幾乎一無所知。我們不知道它由什么組成,又如何形成,亦或它如何制造能量。我們不知道它有多大,我們也不知道它有多遠(yuǎn)。
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繞行太陽的我們距它大約1億5千萬千米,事實(shí)上,由于我們的軌道是一個(gè)橢圓形,這只是一個(gè)平均數(shù)。在最近的地方,地球離太陽1億4千7百萬千米;而最遠(yuǎn)的距離則會(huì)達(dá)到1億5千2百萬千米。
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太陽系中的距離太大,以至于天文學(xué)家使用這個(gè)距離作為測量標(biāo)準(zhǔn),從地球到太陽的平均距離就此被稱為天文單位。天文學(xué)家不說冥王星距離太陽58.8億公里,而說這有39個(gè)天文單位、或AU。
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圖解:盡管有所謂的黑滴效應(yīng)使金星凌日的測量非常困難,但這種罕見的現(xiàn)象,長久以來仍是測量天文單位的最佳方法。
你可能會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn),太陽到地球的距離僅在最近幾百年才被確定。相關(guān)變量實(shí)在是太多了。如果天文學(xué)家知道它有多大,就可以知道它有多遠(yuǎn),反之亦然,然而這兩個(gè)數(shù)字都十分神秘。
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圖解:天文的距離單位秒差距是使用天文單位做基線,視差是角度1弧秒的距離。圖中的1AU和1pc為依照比例(參見恒星視差)。
古代的天文學(xué)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?qū)⒃虑蚣捌滠壍赖拇笮∨c太陽相比。不幸的是,他們至少估計(jì)少了10倍。
弄清楚到太陽的距離的關(guān)鍵來自金星,因?yàn)樗鼤?huì)直接從前方越過太陽。這種罕見的現(xiàn)象被稱為“金星凌日”,在108年間只會(huì)發(fā)生兩次。一經(jīng)發(fā)現(xiàn),準(zhǔn)確測量的最佳機(jī)會(huì)就在1761和1769年的金星凌日期間來了。天文學(xué)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(shí)刻。
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通過比較這些時(shí)刻,天文學(xué)家得以通過幾何學(xué)來算出我們離太陽到底有多遠(yuǎn)。他們最初的計(jì)算得出這個(gè)距離是24000倍地球半徑。考慮到我們在現(xiàn)代測得的結(jié)果是23455倍地球半徑,這還不賴。
現(xiàn)代天文學(xué)家可以使用雷達(dá)和激光脈沖來計(jì)算太陽系中天體的距離。例如,他們向水星這樣的遙遠(yuǎn)天體發(fā)射強(qiáng)烈的無線電波束,然后計(jì)算出波從這一行星反彈并返回地球所需的時(shí)間。由于光速是眾所周知的,往返時(shí)長就會(huì)告訴你這個(gè)行星有多遠(yuǎn)。
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天文學(xué)確實(shí)幫我們找到了我們在宇宙中的位置。生活在許多的大謎團(tuán)已經(jīng)得到解決的時(shí)代,真是太好了。我迫不及待地想看看下一個(gè)要到來的發(fā)現(xiàn)是什么,盡管我現(xiàn)在還不知道。
相關(guān)天文知識
天文單位(Astronomical Unit,可寫作au、ua、或AU)是一個(gè)長度單位,約為地球到太陽的距離。然而,地日距離會(huì)因?yàn)榈厍蚶@太陽旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生變化,一年間會(huì)從最大值(遠(yuǎn)日點(diǎn),aphelion)到最小值(近日點(diǎn),perihelion)再回到最大值。天文單位最初被認(rèn)為是地球的遠(yuǎn)日點(diǎn)和近日點(diǎn)的平均值,自2012年以來它被確定為149597870700米,或約1.5億公里(9300萬英里)。它主要被用于測量太陽系內(nèi)或其他恒星周圍的距離,也是另一個(gè)天文長度單位秒差距(parsec)的定義的基本組成部分。
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