如何通过观测恒星来计算地球运动的速度
如何通过观测恒星来计算地球运动的速度
大家好,我这里的学生做里一个小课题研究,通过连续观测恒星来计算地球运动的速度,现在孩子连续观测了3个月记录了每天晚上8点南鱼座的北落师门的方位角和高度角,现在不知道该如何计算,能否指点一下谢谢
Re: 如何通过观测恒星来计算地球运动的速度
不知你的學生的程度, 己有的知識(例如地軸的南極是位於地平南方的下面二十多度[以中國計])和數學的能力....很難作出建議。wzsyzxtws 寫:大家好,我这里的学生做里一个小课题研究,通过连续观测恒星来计算地球运动的速度,现在孩子连续观测了3个月记录了每天晚上8点南鱼座的北落师门的方位角和高度角,现在不知道该如何计算,能否指点一下谢谢
只是研究課題其實有個更好的測量方法, 因對學生而言時間的量度比角度的量度準確, 那應設定了有十字目鏡的望遠鏡向準某顆恆星, 保持望遠鏡位置和角度不變, 每天記錄星點對準十字線的時間, 那應十天己可有準確的數據了。應每天會早239.3秒, 十天會早了2393秒(約40分鐘), 那十天後到恆星到同一位置, 地球是轉了360 x 10 = 3600度, 時間是 10 x 24 x 60 x 60 -2393 = 861607秒, 兩者相除, 便知地球轉速為每秒0.00418度。
而星方面, 愈光和移動愈快愈好 選更近天球赤道的參宿四(Betelgeuse 赤緯+07° 24′ -1等), 或天狼星(Sirius, 赤緯-16° 43′, -1.5等)都會比1.2等位於差不多赤緯-30度的北落師門好。
地球运动的速度有分自转和公转。速度可以用每天多小度来量度。
自转速度为每天360度。也就说,一个恒星会出现同一个位置(方位角和高度角),于同一个时间(晚上8:00),同一个观察点,相隔一天之差的话。那你就看看那3个月里的数据,是不是隔天都一样就能证明之了。
公转的速度,同一个星,因为地球会公转,那么它的位置(方位角和高度角)也一定会有分别。
公转是重复的意思,一个恒星会每年同一个时间跑回原来的位置。3个月里的同一时间,它的位置会有偏差。
那你就看一下数据的第一天,和最后一天,相隔3个月的度数上的差,便能知道每天的度数差,也就是公转的速度。
不过我这里度数差指的是,未必就一定是方位角,或者高度角,那就得看看几何方面了,这里我就不懂了。
但不管是怎样的一个几何,其中必然会有一个固定的度数差,因为它是一个规律。
那你就在那3个月的数据里,看看能不能透过某种几何计算,找到这个固定度数,把它除以多小天里做成的差,
那就计算出每天的公转的速度了 。
自转速度为每天360度。也就说,一个恒星会出现同一个位置(方位角和高度角),于同一个时间(晚上8:00),同一个观察点,相隔一天之差的话。那你就看看那3个月里的数据,是不是隔天都一样就能证明之了。
公转的速度,同一个星,因为地球会公转,那么它的位置(方位角和高度角)也一定会有分别。
公转是重复的意思,一个恒星会每年同一个时间跑回原来的位置。3个月里的同一时间,它的位置会有偏差。
那你就看一下数据的第一天,和最后一天,相隔3个月的度数上的差,便能知道每天的度数差,也就是公转的速度。
不过我这里度数差指的是,未必就一定是方位角,或者高度角,那就得看看几何方面了,这里我就不懂了。
但不管是怎样的一个几何,其中必然会有一个固定的度数差,因为它是一个规律。
那你就在那3个月的数据里,看看能不能透过某种几何计算,找到这个固定度数,把它除以多小天里做成的差,
那就计算出每天的公转的速度了 。
Re: 如何通过观测恒星来计算地球运动的速度
鄧登凳 寫:不知你的學生的程度, 己有的知識(例如地軸的南極是位於地平南方的下面二十多度[以中國計])和數學的能力....很難作出建議。wzsyzxtws 寫:大家好,我这里的学生做里一个小课题研究,通过连续观测恒星来计算地球运动的速度,现在孩子连续观测了3个月记录了每天晚上8点南鱼座的北落师门的方位角和高度角,现在不知道该如何计算,能否指点一下谢谢
只是研究課題其實有個更好的測量方法, 因對學生而言時間的量度比角度的量度準確, 那應設定了有十字目鏡的望遠鏡向準某顆恆星, 保持望遠鏡位置和角度不變, 每天記錄星點對準十字線的時間, 那應十天己可有準確的數據了。應每天會早239.3秒, 十天會早了2393秒(約40分鐘), 那十天後到恆星到同一位置, 地球是轉了360 x 10 = 3600度, 時間是 10 x 24 x 60 x 60 -2393 = 861607秒, 兩者相除, 便知地球轉速為每秒0.00418度。
我的学生是初中的,已经根据他们的设计作出了观测,现在要做总结了,但是遇到困难了,能否给一个具体一点的建议或者方法?
而星方面, 愈光和移動愈快愈好 選更近天球赤道的參宿四(Betelgeuse 赤緯+07° 24′ -1等), 或天狼星(Sirius, 赤緯-16° 43′, -1.5等)都會比1.2等位於差不多赤緯-30度的北落師門好。
如果學生懂三角函數, 而簡化問題可用己知的北落師門位置
赤經 22h 57m 39.1s
赤緯 -29° 37′ 20″ (這是DEC值)
你也是知所在位置的地理緯道(LAT)[等同北落師門軌道面與地平關係]
那只要學生量度的仰角(ALT)便可算出時角(HA)
有關公式是: sin(ALT) = sin(DEC)*sin(LAT)+cos(DEC)*cos(LAT)*cos(HA) 或
HA = arccos([sin(ALT) - sin(DEC)*sin(LAT)]/[cos(DEC)*cos(LAT)] )
時角(HA)是恆星時(Sidereal Time)的一個角度, 每24小時的HA變化, 表示地球轉了360度+HA變化。那可算出地球自轉速度。
說明/參考:
http://www.lcsky.org/2.0/en/node/34
http://www.jgiesen.de/elevaz/basics/index.htm
赤經 22h 57m 39.1s
赤緯 -29° 37′ 20″ (這是DEC值)
你也是知所在位置的地理緯道(LAT)[等同北落師門軌道面與地平關係]
那只要學生量度的仰角(ALT)便可算出時角(HA)
有關公式是: sin(ALT) = sin(DEC)*sin(LAT)+cos(DEC)*cos(LAT)*cos(HA) 或
HA = arccos([sin(ALT) - sin(DEC)*sin(LAT)]/[cos(DEC)*cos(LAT)] )
時角(HA)是恆星時(Sidereal Time)的一個角度, 每24小時的HA變化, 表示地球轉了360度+HA變化。那可算出地球自轉速度。
說明/參考:
http://www.lcsky.org/2.0/en/node/34
http://www.jgiesen.de/elevaz/basics/index.htm
誰在線上
正在瀏覽這個版面的使用者:沒有註冊會員 和 2 位訪客