红大戟

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TUhjnbcbe - 2022/12/11 22:01:00

当我们举头望明月时可曾想过,这颗又圆又大的盘子到底距离我们多远?

你有想过嫦娥和玉兔平时有多孤单寂寞觉得冷吗?

没有,因为你只想到你自己…….(误)

古希腊的数学家/天文学家喜帕恰斯只使用了一枚硬币跟一只尺,便简单解决了这个问题。

简单来说,他就只是用了高中生都应该会算的相似三角形概念而已。

让我们来复习一下相似三角形……

简单来说当角度为定值的两个一大一小三角形,小三角形以绿色表示,大三角形以红色表示,角的对边与底边将始终维持固定比例,也就是。

喜帕恰斯当年的做法是…调整硬币与人之间的距离,调整至硬币看起来的视直径与月球视直径一样大时,纪录下硬币与人之间的距离,利用已知的月球直径与硬币直径,便可以求得月球的距离了!

等等这不科学呀!怎么知道月球直径的?这又是开了什么大绝!

原来在喜帕恰斯之前,便已有许多学者致力钻研于地球与月球大小,是的不用怀疑!远在古希腊时代便已有许多学者认为地球是圆形的!举凡毕达哥拉斯、阿利斯塔克皆属相信地球是圆形的学派!甚至阿利斯塔克还曾经试图量测地日距离!他也是第一位提出日心说模型的学者。

喜帕恰斯便是踩着前人累积的智慧前进,阿利斯塔克利用月食的地球阴影大小推算出地球应当是月球的三倍大,而埃拉托色尼利用同经度两地点夏至时的太阳天顶角与两地距离反推测出地球圆周长约公里,藉由这两位前辈的努力,喜帕恰斯便得以算出的月球直径,再借以算出地月距离约为公里。

已知目前的地月距离在至公里间浮动,因此可推算喜帕恰斯当年测出月球距离的误差应是在28~36%之间。

………………这误差看起来根本大到不能接受呀……………

听起来好像很简单,不如就让我们仿效喜帕恰斯,以一把15.9公分的尺量测月球的距离吧!

想不到一开始就遭遇了大麻烦!对!没错!明眼人都看得出来的大麻烦!不要提醒我尺面没有完全垂直于镜头方向这件事!我量到的冷尺长度只会是实际尺长度乘上投影角度的结果!

没办法这是缺乏良好观测地点及观测小天使?帮忙下仓促成行的结果,月球升起的速度比记忆中快上不少,若无法即时将影像撷取下来,尺与月球将难以被呈现在同一幅视野当中,我与冷尺的距离一定要拉到越远越好才行!否则将会面临到一个让人崩溃的问题。

嗯,对!我还是崩溃了……看出崩溃点了吗?

景深!就是景深!那个以前老镜头才有的景深尺!现在镜头都拿掉了这东西!但却不代表现代镜头可以不用考虑他的存在!

简单来说就是冷冷尺与月球不在类似的距离上,造成”对焦注一时的焦点不同,因此远方的月球与近的冷尺焦点差太多!无法在同一幅影像中都呈现清楚!当然!现经,缩光圈可以改善这个问题,但我已经缩到f/36去了…….Orz…

相信明眼人应该也看得出来,当月球清楚时冷尺是模糊的,冷尺清楚时换月球是模糊的,而且因为两幅影像的焦距(像距)不同,因此应可明显发现月球(或冷尺)的大小在两幅影像中是不一样的!这将会造成测量时不小的量测误差!

最后的量测结果,当月球是清楚时,冷尺轮廓的不确定性造成了约±76pixel的冷尺总长度误差。这部份的偏差量或许可藉由更小的感光元件片幅,更小的光圈与冷尺间更长的距离来尝试降低景深的影响。

用以量测冷尺和月球比例的影像,使用两幅不同时间拍摄的影像叠合,用以标示月球移动方向。

再来就是量测月球的视直径了,直接对月球的两端点量测,得出两颗月亮平均的直径约为.57pixel。

再来就是试图量测冷尺的视直径了,因为我没把冷尺调整成跟月面视直径一样宽,因此需要量测他在画面中所站的角度是多少,再去和月面视直径做比较。由于轮廓是模糊的,所以只能取能区分的到的最大与最小边缘平均值,因此最后将冷尺在画面中所占的视角视为pixel。

综合以上,可知(月球视直径/冷尺视角)间的比值为,也就是冷尺放在现在这位置上时,它长度的倍正好与月球视直径相等。

再来便是要仿效阿利斯塔克在两千多年前所作的量测,我需要地球的影子,于是便召唤月全食的出现!

对着月球及地球阴影尝试画大圆,找出所对应的大园直径比例。经由量测,地球阴影的大小与月球直径间的比例关系应为2.4:1,月球直径在此有被高估。

而地球圆周长埃拉托色尼当年的量测结果是公里,现代量测值则是公里。可推算出月球直径应为公里,若修正太阳光非平行光入射的问题后,月球直径则是公里。

综合以上资讯,月球直径为公里(暂沿用古希腊的观测方式),冷尺与相机距离为公尺,冷尺长度为公尺,冷尺长度的倍即为公尺,经过相似三角形的计算后地月距离为公里,与拍摄当时的实际地月距离公里相比,距离短少了公里,约12.1%的误差。

崩溃啦!!!古希腊人测出来的结果(误差在28%~36%间)竟然与我动用这么多高科技(?!)设备的测量结果差不了太多,这到底是古希腊人太强大或者是我太废?!!!!

现在的地月距离的量测则是直接使用雷射测距仪进行测量,因此可获得非常精确的地月距离,对!你没看错,就是使用那妖术般的雷射测距仪,只要对准阿波罗计划时装置在月球上的雷射全反射器,便可精确获得地月间的距离!

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