视而不见的有力证据
视而不见的有力证据
其实,要证明地球在围绕太阳公转,不必测出视差和光行差,只要留心一下四季星空和树影就行了。
但是,由于四季星空和树影是人们司空见惯的东西,所以数千年来并没有人从这个角度来考察地球与太阳的关系。但是,看似复杂高深的日地关系,跟我们司空见惯的四季星空和树影有着非常密切的联系。
晴朗的夜空有许多地球公转的证据。你看那深邃莫测、一望无际的黑色天幕上的星星,有的明亮,有的暗淡,有的发出红色光芒,有的光辉呈蓝白色。那些明亮的星星组成了一个个星座。
在一年当中,不同季节里天空出现的星座是不同的。夏季星空我们是最熟悉的,满天都是星,一条宽阔的银河像白带似的由南向北横贯天空,显得绚丽多彩,婀娜多姿。位于银河两岸的牛郎星和织女星翘首遥望着,特别令人注目,千百年来,留下了动人的鹊桥相会故事。
银河东南的牛郎星两旁各有一颗较暗的小星,与牛郎星几乎在一条直线上,民间称这3颗星为扁担星。银河西岸的织女星附近,4颗星组成梭子形状。在织女星的东南面、牛郎星的西北面有一个排列成“十”字形的天鹅座。天鹅座里有颗亮星叫天津四。
在银河南端,西边有个天空最壮丽的星座,形状像一只蝎子,它就是大名鼎鼎的天蝎座。天蝎座里有一颗红色亮星叫心宿二,我国古代称为大火星。天蝎座的东面是人马座,它的6颗星组成南斗六星,与北斗七星遥遥相对。北斗七星出现在西北方天空中。
随着秋天到来,夏夜星空渐渐偏向西方,银河从东北到西南跨越天空。天蝎座已在西南方地平线上想往地下隐去了。北斗七星也移到北方的低空或地平线下面。在东北方的银河中,可以见到仙后座。
在天顶偏南的方向上有4颗亮星组成一个大四边形,其中有3颗是飞马座成员,东北角上那颗亮星和其他一些星星组成仙女座。在仙女座里,有一团模糊的云雾状物质,它就是有名的仙女座大星云。由仙后座出发,沿银河往东北,就见到英仙座,它排列成“人”字形。
冬天的夜晚,东南方天空高挂着全天亮星最多的猎户座。它仿佛是一个威武的猎人,一手举着盾牌,一手提着棍棒,腰间还系着银光闪闪的腰带,佩带着寒气森森的宝剑。我国古人称它参宿。从猎人腰带向东南看去,就是天空最亮的天狼星了。
古埃及人注意到天狼星和太阳一起升起的时候,不久尼罗河水就会泛滥。天狼星所在的星座是大犬座,它宛若猎狗在天空追击猎物。大犬座北面是一条“小狗”,它就是小犬座。从猎人腰带往西北是一条“金牛”,它是众星组成的金牛座。
金牛座中有1颗明亮的红色星球,我国人民早就认识它了,古人称它毕宿五。在这个星座里,还有许多星团聚在一起,肉眼看起来,似乎是拥抱在一起的七颗星,民间称它“七姐妹”,江南人也叫它“冬瓜子星”,天文上叫它昴星团。
日子一天天过去,送走了寒冷的冬天,春天像花枝招展的小姑娘,跳着、笑着来到了。春夜,狮子座最引人注目。狮子前半身由6颗星组成,它们组成的图形像一把弯弯的镰刀,或者像一个反写的“?”。“镰刀”东面3颗星组成一个三角形,它们是“狮子”的后半身。把它的前后两个半身连起来看,真有点像一头跃跃欲试的雄狮,要捕食前方的巨蟹呢!
大概因为狮子座是春天的象征吧,古埃及人非常崇拜狮子座。埃及著名的金字塔旁的狮身人面像,据说就是取“狮子”作身躯,“室女”作头而凿成的。在狮子座北面,是家喻户晓的北斗星。
北斗七星在大熊座,它们又像一把勺子,“勺子”柄古人称做斗柄。斗柄所指的方向同季节有关系,《诗经》里写道:“斗柄东指,天下皆春;斗柄南指,天下皆夏;斗柄西指,天下皆秋;斗柄北指,天下皆冬。”
这是每天日落后2小时以内的情况。我们如果仔细观察就会发现,经过1~2个月,原来东方地平线上没有的星座从地平线下升起来了;原来东方地平线上的星座升高了;原来在南方天空中的星座移到了西方;原来在西方地平线上的星座没入地平线以下了。
上面叙述的现象好像是整个天空在从东向西移动似的。实际上这不是天球在从东向西移动,而是太阳在恒星间由西向东移动的反映。这种移动叫做太阳的视运动。而太阳的视运动正是地球公转运动的反映。
不但四季星空可以反映地球绕太阳公转,树影的变化也可以反映这个事实。细心记录一下一年内树木影子的长度,就会发现一个有趣的现象:同一棵树在不同的季节,影子的长短是不同的。
一般说来,冬天树木影子长,夏天影子短。仔细测量一下,每年冬至这一天,树木影子最长;夏至这一天,树木影子最短。夏至以后影子一天天变长,冬至以后影子一天天变短。
我们的祖先早就知道这种现象了,并且利用这种现象制造出仪器来测量一年的长度。中国科学院紫金山天文台上有一架叫做圭表的古代天文仪器,它就是利用太阳影子变化来测定一年长度的。
圭表由互相垂直的两部分组成的:圭是用玉或铜刻制的长尺,沿南北方向平躺在地面上,表是直立的标杆。根据正午落到圭尺上的表影长度,就可准确地确定一年的长度和季节。
在河南省登封县有座巍峨的测景台。它是元朝著名天文学家郭守敬领导修建的,它本身就是一座巨型圭表。测景就是测影的意思。台高四丈(1丈=3.3333米),相当于高表。它北面是躺着的长圭,长十二丈八尺,上面有刻度。用这座巨型“圭表”测量季节和一年的长度,比以前的圭表更精确。
根据太阳影子长度的变化,利用圭表测出,1年的长度是365.25天。而现代方法计算出,1年的长度是365.2422天,两者相差很小。
影子的长短还可以用来测量地球的大小。公元前3世纪,居住在现在埃及亚历山大港的希腊学者埃拉特色尼,就用影子最早测量了地球的大小。
圭 表
夏至这一天,在亚历山大港正南方的塞恩的枯井里,阳光直射井底,而在亚历山大港的影子却同竖直的木杆之间构成7.2度角度。亚历山大港和塞恩之间相距800千米,用这种办法测出地球的圆周长是40000千米,和我们今天所采用的数值极为相似。我国唐代著名天文学家僧一行,也用类似的方法测量过地球的大小。
说过了地球公转所产生的现象,我们来看看它是怎样绕太阳公转的吧。地球沿椭圆形轨道绕太阳公转,每年运行一圈。地球在轨道上位置不同,运行的速度不相同,平均速度是29.8千米/秒。地球在轨道上位置不同,到太阳的距离也不相同。每年1月3日前后,日—地距离最短,等于14710万千米,这一点叫做近日点;每年7月4日左右,日—地距离最长,等于15210万千米,这一点叫远日点。