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TUhjnbcbe - 2023/8/31 20:34:00

“月亮是个小偷,她从太阳那里偷走了光明。”——莎士比亚

测量月球的距离现在对我们来说真的轻而易举,因为阿波罗11号任务期间,在月球上放置激光反射装置,通过激光测距我们很轻易的就能知道月球平均轨道半径为,千米,甚至还能测出来月球以每年3.8CM的速度远离地球。所以月球是我们目前研究的最好、最详细的地外天体。但是我们普通人没有高端设备,可我们有月食!下面就来说说怎么样通过月食测月球的距离和大小?

如何通过月食算出月球的大小

现在假设我们生活在人类登月之前,甚至在望远镜发明之前,这个时候我们已经知道了行星绕着太阳运行,我们只能用眼睛来了解天空。

在夜晚,当你仰望天空,你会看到什么?除了成千上万颗星星,最引人注目的就是月亮,它的光芒甚至能遮挡天空中的任何恒星。月球皎洁、明亮,其实它只是太阳光的搬运工!

当你看到月亮时,你可能会突发奇想,很想知道月球有多大,离我们有多远?

首先是月球的尺寸。要想知道月球的尺寸我们首先要知道的就是地球的尺寸,比较幸运的时,在公元前3世纪古希腊的埃拉托色尼,就计算出了地球的周长大约是公里,直径大约是公里。既然能这样算,说明埃拉托色尼也知道地球是圆的。

而且我们还需要知道一个事实就是太阳离地球比月球遥远得多。因为我们可以观察一个想象就能知道这一点!

那就是日食!因为月亮可以在太阳前面经过,并且能完全将太阳遮挡住,这就告诉我们太阳一定在很远很远的地方!而月球就离我们相对来说不叫近了。

我们可以做一个近似的假设:(这个假设只有当太阳比月球离地球远得多的时候,才比较准确),当我们在月球上看到地球的影子时,而影子的大小和地球的实际大小差不多。

那么我们在月球上看到过地球的影子吗?

基本上我们每天晚上都会看到月偏食!我们可以把一堆月偏食的图片拼接在一起,可以很直观地看到月球相对地球的大小。

所以要算出月亮的直径,我们只需要知道地球的直径,并测量地球的影子与月亮的大小之比!如果你猜地球的影子是月球的三倍大,就有点小了,但如果你猜地球是月球的四倍,就稍微有点偏高。事实证明,3又2/3(3.67)倍刚刚好好,如果我把4万公里的周长除以3又2/3,我得到的月球周长是公里,然后除以圆周率得到月球的直径是公里。

我们查到月球的周长是千米,相差不是很大,最主要的时要算对影子和月球大小之比。通过这样的方法我们就可以算出月亮的大小!

那么月球的距离呢?

只要你知道一个圆有°,全天一周也是°。我们就能算出月亮在天空中占了多少度!结果表明,月球的大小占全天非常接近半度(0.5°),这个度数取决于月球是在离地球最近的点(近地点)还是最远的点(远地点)。

如果我们就按照粗略的“半度”估计的话,只要记住一点三角函数的知识,我们就能很容易地算出月球和地球的距离!

根据角的大小之间的关系(θ),到月球的距离(L),和月亮的直径(d),给出的公式:

Ta(θ)=d/L

也就是说到月球到地球的距离不到40万公里。这与现代的平均距离,千米相比,这个结果确实不错。如果我们在考虑下月球的距离在,千米到,千米之间变化时,这个数字还是相当准确的。

因此我们只需要眼睛就可以算出月亮有多大,离我们有多远!

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