闲聊天文小知识

张瘦身

学习笔记——闲聊天文小知识

偶然看到网上有人就日常生活中自然现象提出疑问，也引起我的好奇，想一探究竟，在其过程中，慢慢的开始对天文知识产生了兴趣，对头顶上的苍穹和夜空的星辰有了一些认识。
法国作家说过“天上的星、地上的花、人间的爱是世上最美的三样东西。”
花美是因花落。人间真爱的美，是因沧桑多变、世态炎凉。星星的美，则是永恒与恬静。
拿着望远镜对照星图，在夜空中寻找到一颗颗对应的星星，描绘出星座的轮廓，看到数十、数百、数千年前发出的星光，会有温馨的喜悦和满足。体会到宇宙的永恒、人生的短暂，生命的珍贵。
下面把当初遇到的问题，根据我的学习心得，做一些粗浅介绍。

一、朝北的门窗，能照进阳光吗？

1、答案是，能。是在特定的时间，朝北的门窗能照进阳光。

时间就是夏季前后。

以扬州为例，凌晨5点到8点，太阳都在东北方向，阳光可以照进朝北的门窗。

到8点30分左右，太阳已接近正东方，门窗就没有太阳。

过了9点，阳光到了南方。

下图是我们从在地球上所看到的太阳的移动轨迹，在太阳升起和落山时，阳光就可以照进朝北的门窗。

2、但是，在实际太阳系统中，太阳是不动的，地球在围绕太阳运行，那么从太空的角度看待这个过程是什么样的呢？

首先一定要一个概念，过了春分，地球的地轴开始倾斜，我们所在北半球向太阳低头躬身。照在北半球的阳光，越来越接近垂直。

下图，就是太阳不动，地球在夏至时围绕太阳转动的效果。

所谓晨昏线，就是指看到的太阳在东方的地平线上的位置。

从早晨开始，绿色的房屋，从向右倾斜，到上午与阳光平行，再到中午向左倾斜的变化。而阳光始终是平行不变。

因为地轴倾斜，5点钟阳光，相对于房子，从东北方向照射绿色的房子，所以阳光能够照进北面的门窗。

因为地球的表面是个球体，地球自转到8点半左右，房屋朝北即经线方向不变，但是与太阳的方向变成与太阳平行的位置，所以阳光进不了门窗。

到了9点钟以后，因为太阳的直射点，不会超过北回归线，地球的表面是曲面，房屋仰面朝向太阳，所以阳光照射进朝南的门窗。请看灰色直角三角形示意与阳光有了角度。在回归线，阳光与地平面垂直。

3、总结：清晨的阳光可以照进北面的门窗，是因为春分以后地轴向太阳倾斜，同时清晨太阳在接近地平线上。靠近中午，太阳照进朝南的门窗，是因为，地轴向太阳倾斜最多就是23，5度，我们生活地方在23，5度以北，太阳在南方，所以照进南面的门窗。

上图，太阳从冬至到夏至的变化,实际就是地球低头的结果，而不是太阳上升了。

第一张图中，太阳从冬至到夏至的变化,实际就是地球低头的结果，而不是太阳上升。

二、为什么满月不固定在农历十五，有时十四、有时十六？

蓝色是地球，灰色表示满月。白圈表示初一的朔月。

1、月球围绕地球运行的轨道，是椭圆形的。地球不在椭圆的中心，是在一个焦点上，是偏在一边的，为了说明问题，图形画的有点夸张。

2、如果运行的第一种情况，从朔月到满月走的路程较短，农历十四就可能满月。

3、如果运行在第二种情况，从朔月到满月走的路程就要长一些，可能要到农历十六满月。

以上两种情况，

4、总结：因为月球轨道是椭圆形，从朔月到望月的路程长短不一，所以满月不一定在十五。

三、超级月亮为什么不是一年出现一次？

1、首先说超级月亮是什么，见图

上图月亮在望月即满月时，正好运行到最靠近地球的位置，即近地点、月球、地球、太阳在一条线上，此时月亮就是超级月亮。

2、可能以为，一年以后，近地点还在这个位置，所以，超级月亮应该是一年出现一次。如下图。

3、但是，我们忽略了一项运动：月球运行的椭圆形轨道，自身也是在旋转的。术语叫“进动”

月球运行的椭圆轨道自身转一圈360度，要8.85年。

一年转40.678度，过了12个月，回到上一年位置时，近地点已经旋转了40.678度，

蓝色为地球，灰色为月球。绿色椭圆，为第二年地球回到同一个位置时，椭圆形轨道状态，地球自传一年后，月球轨道自身旋转了40.7度。近地点、地球、太阳不在一条线上。所以不能形成超级月亮。

4、按照地球运行速度，似乎再走40天左右，近地点、地球、太阳就可以在一条直线上了。但是当地球运行40天期间，椭圆轨道也还在旋转，所以地球还要再多走几天。经过“行星会合”公式计算，最终，近地点、月球、地球、太阳四点成一线，需要13.944个月，约为14个月。

四、为什么北极星不移动

1、天上的星星都在各自的位置，看着好似恒定不动，所以被称为恒星。

2、那么北极星以及其他恒星为什么看起来都不移动？看看我们的空间都在经历哪些运动。

3、地球的自转的线速度，在扬州的位置大概是每秒400米左右，自西向东转动。

4、地球围绕太阳公转一圈即一年。速度每秒30公里， “嘀嗒”一声，相当于从扬州到了江都。

5、在地球的公转中，月亮围绕地球的轨道每秒1公里，轨道在运动中，也不是椭圆形，而像是拉长的弹簧。从侧面看，就像一条波浪线。

6、太阳带着它的子孙，围绕银河系转动，速度每秒230公里， “嘀嗒”一声，相当于从扬州到安徽的芜湖或者浙江的湖州。太阳系的行星、卫星等子孙，按照像提起来了的蚊香，那样螺旋轨道，追随的太阳一起向武仙座奔跑。我们每秒钟都在不同的空间。

7、这些速度与日常生活、交通工具相比已经很惊人，但是，人一辈子下来，恒星的位置还是几乎看不到动。什么原因呢？

首先，我们肉眼所能看到的星星，99%在银河系一千光年内，大部分不超过500光年。越是靠的近的恒星，与太阳的同向运动，相对位移很小。遥远的恒星，也在运动，即使速度、方向有差异，但是由于距离太远，感觉相对位移更小。

8、一光年有多大，太阳系?的半径是一光年。以洲际导弹速度为例，速度最高每秒9.6公里，一光年需要飞3.52万年，才能离开太阳系。

9、以太阳系的飞行速度每秒230公里，一年下来，我们想象应该是走很远了吧？但是算下来结果，是让人吃惊的。

太阳按照每秒220公里的速度，围绕银河系转一圈需要2.5亿年，也就是2.5亿年转了360度。那么一年转多少度呢？一年数字太小了，我们就按照上下五千年计算，360度÷2.5亿年×5000年=0.0072度。

五千年走过了0.0072度，走的路程是0.005光年，相对银河系周长32万光年，几乎没动。我们用生活场景看看0.0072度什么感觉。

10、一个周长400米跑道的标准体育场，半径为：（400÷3.14159）÷2=63.66米（半径）。

用三角型正切函数计算，63.66×tan(0.0072) ×100=0.7999厘米。

我们站在跑道上，面对体育场的中心，向左或者向右移动不到一公分距离，角度就移动了0.0072度。这就是5000年移动的角度。这说明的直径10万光年的银河系之浩瀚，5000年移动了这么小的角度，再加上，其他恒星也在同方向的运动，远处的恒星过于遥远视差感觉极小。因此，从几千年的记录看，周围的恒星变化是很小的。

五、为什么每天再同一个时间同一个位置，拍下太阳的照片叠加在一起，是“8字形”？

不知各位是否看过这样的照片：

这是每天或者每月，在同一个地点，中午12点钟，拍摄的太阳照片叠加起来的效果。

其原理稍难理解，如果嫌麻烦，可以跳过。

从上面的图可以看到，太阳在一年中，有高有低，有左有右。下面是简单说明：

1、太阳在最低最南端的时候，是在冬季，地球仰起身体。阳光斜照在北半球，阳光分散了，所以冬天冷。

2、在最高点，是夏季地球低下了身体。太阳接近直射，同样面积得到的阳光多，所以气候炎热。

3、太阳在8字型中心的左边，说明地球跑的快，或者说是太阳跑得慢。太阳在12点的时候，没有运行到正中的位置。

4、太阳在8字型的右边，说明太阳跑的快，或者说是地球跑得慢，在中午12点的时候，太阳已经超过了正中的位置。

下面分析原因：

5、地球低头与抬头，说是在地球早期，有一颗大的流星体撞了地球，流星体与地球脱落的部分形成了月亮，地球也被撞歪了，歪了23度多。就这么歪着围着太阳转，夏季北半球低头朝向太阳，太阳光直射就是夏天。当北半球抬起头时，太阳斜照地面，太阳光少，就是冬季。也就是太阳8字型，高低的成因。

6、说到太阳的左右摆动，就复杂一点了。

第一个因素：因为地球轨道是椭圆，根据开普勒的第二定律，在近日点冬至时，地球转的快，太阳相对慢，在中午12点，太阳就会在8字形中心的东（左）面。在远日点，夏至，地球转动慢，太阳相对快，中午12点，太阳在8字形中心的西（右）面。这是太阳8字舞的次要原因，其结果将会被后面的因素叠加改变。

7、第二个因素，在夏至（冬至同理）地球低头朝向太阳。

因为地轴倾斜，太阳直射黄道23.5度线。

因为球型，太阳直射线，即黄道线比赤道转动的周长线短。

赤道线与黄道对应，时间靠赤道线度量，线段比黄道线长。

8、第三个因素，地球在春分点和秋分点附近，赤道与黄道的倾角。也是形成8字形的是主要因素。

在春分、秋分附近，地球运行的轨道即黄道与地球的赤道相交了23.5度。

因地轴倾斜，地球赤道斜着自转。地球也斜着身体，在黄道平面上，公转移动。

地球24小时完成自转一圈，但是因赤道倾斜，赤道在斜边自转，而地球在黄道上移动的距离短于赤道自转的长度。即地球并没有跑完，与赤道等长的黄道路程的任务。造成地球慢，太阳快，太阳偏西的现象。

9、下面再说说地球快慢与观察到的现象。

假设在地球位于 A 点时，地面上有一个小人看到太阳在正南方向，此时小人所在地点的地方时为正午 12 点。一天之后，地球公转过角度，到达了 C 点，小人又看到太阳在正南方向了。在这一天内，地球自转过的角度其实并不是 360 度，而是 360 度加，这样小人才能对准太阳。

10、如果由于某种原因，在这一天内地球公转（走）快了，转过的角度大于，到达了 D 位置。注意地球自转过的角度还是360°+，于是小人就会看到太阳偏东了。相反，如果公转（走）慢了，转过的角度小于，只到达了 B 点，小人就会看到太阳偏西。

11、总结：太阳形成8字舞，受两个因素影响：

第一、地球轨道是椭圆形，根据开普勒定律，近日点地球移动快，远日点地球移动慢。

第二、赤道与黄道23.5度的倾斜。这个因素的影响力比第一个要大得多。

在夏至、冬至左右，太阳扫射距离短，太阳慢地球快，太阳比前一天更偏东。

在春分、秋分左右，地球移动距离短，地球慢太阳快，太阳比前一天更偏西。

六、为什么北半球河流右岸冲刷比左岸严重？

1、因为地球自传，产生了垂直于地轴，而不是垂直于地面的离心力。

离心力分解为垂直分力和水平分力。

2、垂直分力，垂直于地平面，在赤道最大，在北极南极最小。该力减轻（抵消）物体的重量，所以，在北极重10公斤的物体，在赤道只有9.947公斤，其中主要因素是离心力的增加，次要因素赤道到地球核心远一点，引力变小。

3、水平方向的分力，使一切可以流动的物体向赤道集中，导致地球形状变扁。

4、地球自转还产生了一种力量，叫地球自转偏向力。

偏向力，就是图中，红色箭头表示，使原本流动的物体，改变了方向。在北半球总是向右转。

5、偏向力的本质：

地球自西向东自转。在北半球，越靠近赤道，线速度越快，越靠近北极，线速度越慢。

当物体由南向北运动时，从转动速度快的地方来到速度慢的地方，因为惯性，要保持较快的速度，自然冲在队伍前面，因而向东偏转，即向右偏转;

6、由北向南运动时，从转动速度慢的地方来到速度快的地方，同样因为惯性，落在队伍后面，也是向右偏转。

地理纬度越高的地方，偏向力越大。沿赤道运动时此力消失。

7、由东向西运动时，抵消了部分自转速度，惯性离心力变小，向南的趋势减弱，因而向北偏转，也是向右偏转;

8、由西向东运动时，增加了自转速度，惯性离心力变大，向南的趋势增强，也同样是向右偏转。

9、偏向力和离心力是如何影响河道？

偏向力和惯性力，这种力虽然微弱，但在长时间和大量水流的累积作用下，会对河流产生显著影响。使得河流在流动时发生偏转，导致北半球河流右岸冲刷严重，左岸相对平静。这种冲刷作用使得河流有向右弯曲的趋势，而左岸则容易形成沙洲或堆积物。
2024-11-12