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高斯家老太太的视力

上周末在三联蹭书,看到一篇好玩的。说高斯弄了架天文望远镜,就颠颠地请他老妈看金星。满以为老太太看到呈现月牙状的金星会大吃一惊,没想到老太太问的是:为什么望远镜里看到的金星小月牙,开口方向转了180度呢?

她要是生在伽利略的时代,早就给架出去烧了。伽利略当年用望远镜看出金星的月牙后,心里又喜又怕地用暗语记录了这个现象。

日环食

日环食从东非中部大湖区开始,跨过印度洋,结束于中国河南山东交界处。 北京时间16:43至16:55,云南腾冲(中国最佳观测点)、大理、四川泸州、重庆、河南商丘可见相当均匀的圆环。图为商丘下午16:55看到的景象(Starry Night模拟),日月的左上方(东方)是金星。

Stellarium

推荐一款开源天文软件Stellarium

关于中文界面:按F2,而后选择Language为“中文”,此时菜单会变为中文, 但是天体和方位如太阳、行星、月球,及地平线上的东西南北四字或许会显示为方框框。 解决方法:从机器的控制面板中打开“字体”,选择Simsun或Simhei、 或任意已知的中文字体(例如我用的是微软雅黑),拖到 C:\Program Files\Stellarium\data文件夹下, 改名为ukai.ttf,重启Stellarium即可。

如果你对程序启动时的状态显示依然是方框框感到不满, 解决办法是使用文本编辑器如Notepad(写字板)打开上述文件夹下的fontmap.dat, 把default那一行的DejaVuSans.ttf和DejaVuSansMono.ttf都改为ukai.ttf,保存文件, 重启Stellarium。

天王星和海王星

在双鱼座拍到了天王星,在摩羯座拍到了海王星。在北京严重光污染的天空中,这真不是件易事。放大细细看,它们还真是蓝色的啊。

天王星在恒星背景下。左上角是俺的窗户框子,不是什么巨大的天体。

淡蓝色的天王星亮度可以和木卫四相比,视张角则是后者的两倍,如此醒目的天体,若不是在天空中移动得太慢,早就被人认出是行星了。只用了半秒的曝光,ISO-200。本图和天王星都被PS放大过。

海王星的曝光就得两秒了,ISO-800。

在噪点背景映衬下,海王星不屈不挠地反射着蓝色的光辉。

朱庇特和他的情人们

从左至右:木卫二Europa、木卫一Io、木星Jupiter、木卫三Ganymede、木卫四Callisto。
设备:Canon EOS 20D, 280mm, f/4, 1s。

木星和木卫

木星和木卫

月合木星

左下角那个小亮点就是木星啦……

月合木星

月合木星

2009年日全食

2009年日全食 - 贝利珠

2009年日全食 - 贝利珠

2009年日全食 - 日冕

2009年日全食 - 日冕

杭州。

早晨六点爬起来,往窗外一瞧,天阴沉沉的,心里凉了半截。

八点,太阳竟然出现了,云层薄到足以让太阳在地上投下锐利的影子,而且不刺眼,简直都不需要戴护目镜了。 大家赶到钱塘江北岸,钱塘江铁路桥东侧,江畔的人行道上空空荡荡的,只有几个环卫工人偶然经过,好奇地看一眼我们架起的行头。

日全食如约而至,月球的影子从西方的天空横扫过来,我简直可以触到戴安娜的衣襟了。09:34:52,食既。太阳的右下边缘,粉红色的火光轻快地闪了几 下,倍利珠亮了起来,短短的两三秒,它在骤然变暗的天空中显得异常明亮。但只一瞬间,倍利珠就消失了,日冕像一只白蝴蝶一样,在黑太阳周围展开了翅膀。

江畔的人们一片欢呼。四围的地平线上浅浅地泛着光辉,那是月影没有遮住的一圈天空的余晖。头顶上的云已经完全散开,日冕丝丝缕缕的结构清晰勾勒出太阳的磁场:左方偏上是北磁极,右方偏下是南磁极。白蝴蝶的翅膀在太阳的低纬上空伸展开来。

五分钟很快过去了,月影的西边缘离开我们的速度也是奇快,转瞬间,西方明亮的天空就压了过来,太阳的右上方,红色光点又开始了跳动,生光倍利珠大放异彩,由于这时云量很少,它比食既的那一刹那更像一枚钻石戒指。

我们并没有等到复圆,就撤了设备去海宁去看钱塘潮。很快,天空也乌云四合,下午倾盆大雨。听说,当天,月影扫过的很多地方都是大雨,很多“最佳观测点”完全没看到太阳。我们的运气真是太好了,感恩!

 


背 景 资 料

今天发生2009年全球唯一的一次日全食。

这次日全食的月球本影自西向东横跨中国长江流域,而且发生在夏季的上午,对于中国的观测者十分有利。又因为月球刚刚越过近地点,而地球又刚过远日点,因此月球投在地球上的本影面积相当可观,行至沪杭地区时,直径已有三百公里左右。而不利之处在于长江流域正值梅雨季节,天气变化无常。

如果错过了这次的观测时机,下一次发生在中国的日全食是2035年9月2日(北京可见)。

中国全境可以见到至少日偏食,以下省会可见全食。由于月影总是自西向东移动,因此成都在08:07首先观测到初亏。上午09:11,月球本影覆盖成都,并以每秒一千米的速度向东飞奔。 09:37,本影遮蔽上海,09:42从杭州湾离岸出境。在所有可见全食的省会城市中,武汉、杭州和上海一带是最佳观测位置,可以看到近六分钟的全食;而最差的观测点是成都,从食既到生光尚不足三分钟。

城市 初亏 食既 食甚 生光 复圆
成都 08:07 09:11 09:13 09:14 10:26
重庆 08:08 09:13 09:11 09:17 10:30
武汉 08:15 09:24 09:27 09:29 10:46
杭州 08:22 09:34 09:37 09:40 10:59
上海 08:24 09:37 09:39 09:42 11:01

其他可见日全食的城市有:雅安、乐山、自贡、资阳、泸州、南充、江津、恩施、宜昌、荆州、荆门、黄石、九江、安庆、铜陵、池州、黄山、芜湖、无锡、苏州、湖州、绍兴、嘉兴、宁波、舟山。打擦边球的城市有:(月影以北,需要向南走才能见到全食)德阳、达州、六安、合肥、马鞍山、常州。(月影以南,需要向北走才能见到全食)张家界市(武陵源可见)、常德、岳阳、庐山景区、景德镇、金华、义乌。

视频:2009年日全食,月影扫过中国长江流域(大圈是半影,小圈是本影,本影内可见日全食)
此视频由Starry Night Enthusiast模拟生成

月合金星

下班出门一抬头,看见月合金星,呈眨眼状,挺调皮的样子。

月合金木成笑脸

月合金木。太阳之外全天最亮的三颗天体,在西方的天空中,排列出世界上最大的笑脸。右上方的亮星是木星,左下方的是金星。

2008年月合金木

2008年月合金木

手机上的天文

天文离我们并不远,从自己的手机上就可以研究一些天文。

举例来说,查查自己的手机日历,看看今年的春分、今年的秋分以及明年的春分是哪天? 2008年3月20日、2008年9月22日和2009年3月20日,对吧。现在我们再稍微花点时间,算算这三个日子之间的时间差。你会发现,2008年春天,太阳从直射赤道(春分)向北出发,抵达北回归线(夏至)后掉头向南,再次到达赤道(秋分)共花了186天。而在南半球进行的相似过程(从秋分到来年春分),却只用了179天。北半球的春夏比秋冬长7天,这是怎么回事呢?

出乎意料的事实是,地球北半球的夏季时节,地球距离太阳比北半球的冬季时节更远些*。物理学又说,在远离太阳的轨道上,行星运行的速度比较慢;在靠近太阳的轨道上,行星运行的速度比较快。本来半径较大的轨道就比较长,再以更慢的速度运行,晚点现象就更严重了。这就是春夏比秋冬多出7天的原因。

让我们考虑得再深一点,问自己一个更难的问题:地球在一年的什么时候离太阳最近?要回答这个问题,依然没有超过手机的范围。事实上,这个问题和刚才的问题实质是一样的,只是把一年分得更细一些,需要的数据更多一些而已。这多出来的数据就是二十四节气。

可能很多人以为二十四节气是中国农历的词汇,但是它们确确实实是阳历的概念。天文学规定,太阳运行到黄经0度的一瞬间被称为春分,以后太阳每运行15度,即是下一个节气:清明是黄经15度,谷雨是黄经30度,依此类推。

让我们从手机上把任意一年的24个节气找出来,计算出每两个相邻节气的天数之差。你会发现,小寒(1月5号)附近,节气天数差的值是最小的,即此处地球运行速度最快,距离太阳最近。有时你可能会发现小寒附近的天数差不是最小,例如2008年的大雪到冬至是14天,立春到雨水也是14天,而冬至到小寒、小寒到大寒、大寒到立春都是15天。这是因为以“天”来计算的结果十分粗糙,有时,“14天”可能比“15天”更长些!如果你有小时候看那种纸版日历的记忆:今日立春(3点17分),你就很容易明白我说的是什么。从今天的23点59分到明天的0点1分只有两分钟,但在日历上算是差了一天;今天的0点1分和23点59分之间差了将近一天,但在日历上没有区别。所以,如果遇到这种14-15-15-15-14的情况出现,那么,中间的那个15可以被认为是整个序列的最小值。

为了减少这种因为数字化运算造成的误差,产生更有说服力的结果,我们可以取十年的序列做平均,把数据抹得更平滑一些。读者不必自己做实验了,我这里已经把2001年到2010年的240个日子记了下来,算出所有相邻节气的时间差,并做了十年的平均,以及六次多项式的光滑曲线。点这里看所有的数据吧(Excel格式)。

在下面的图中,纵轴的数字是相邻节气的相差天数,横轴的数字是节气编号:1代表春分到清明@,19代表冬至到小寒,20代表小寒到大寒。瞧!小寒确实是地球离太阳最近时的节气。


* 开普勒定律:行星围绕太阳运转的轨道是一个椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上。在椭圆轨道上运行的物体必然距离焦点时近时远。常见的一个问题是,既然夏天地球离太阳更远,为什么地球夏天比冬天热呢?提出这问题的人是北半球本位主义者,南半球的人就不会觉得很诧异。这个“不诧异”也是基于错误的理解上的。地球的各处寒热不同,是因为太阳直射斜射的差异,而不是因为距日远近。

@ 我为什么喜欢拿春分作第一个数据点?因为它是天文学上的新年:太阳运行到黄经0度是春分。春分在天文学上是春季的第一天(而不是立春!)。即使是星相学里,也把白羊作为黄道十二宫的第一宫,因为它的第一天是春分。