作者PrinceBamboo (竹笋王子)
看板sky
标题Re: [问题] 请教365.2422是否有更深层的含意?
时间Thu Mar 19 00:19:20 2015
我也不是这方面专门的 但最近刚好正在研究 因此也回一下
这篇将用简单到近乎过度 把读者当小学生也能懂的方式来讲XD
※ 引述《pobazrnoh (pobazrnoh)》之铭言:
: 地球1天为24小时:86400秒
: 地球自转1圈为23小时56分4秒:86164秒
上面分别是太阳日和恒星日 原po使用"一天"跟"自转一圈"的称呼
太阳日就是日常使用的一天没错 也就是一个昼夜
恒星日也的确是自转一圈 更精确的说是"以恒星为基准"自转360度的时间
: 地球绕太阳1圈为365.2422天 = 31556926.1秒
但是这边说法就不太正确了
365.2422日是一个回归年 是视太阳两次通过春分点的时间
365.2564日是一个恒星年 是视太阳两次通过某一恒星的时间 比回归年长了20分24秒
恒星年才是实际上地球绕太阳公转360度的时间
日常使用的一年是回归年 也就是一个寒暑
因此若比照上面"一天"跟"自转一圈"的称呼 那这边也应该说"一年" 而不是"绕太阳一圈"
回归年和恒星年的差异是岁差的影响 本篇暂且略过不提
: 地球绕太阳1圈为自转366.242586圈(31556926.1 ÷86164)
: 两者相差 1.000386 = 1 + 0.000386
: 如果自转1圈少1秒 => 86163秒,则相差 1.004635 = 1 + 0.004635
: 如果自转1圈多1秒 => 86165秒,则相差 0.996134 = 1 - 0.003866
: 有没有地球绕太阳1圈,自转圈数刚好比天数多1天,近乎分秒不差的八卦?
: 这是巧合吗?
你把一年除以一个恒星日 得到地球自转366.24圈
结果拿来跟一年除以一个太阳日的365.24天比
一个是"圈" 一个是"天" 单位不同如何能比? 的确是会刚好多一个恒星日 但不是一"天"
如同mtdas大说的 这不是巧合 而是数学上的必然
以这张课本上的示意图来看
http://i.imgur.com/77sOHM5.jpg
先假设排除所有地球的实际情况(实际自转一圈的时间,公转的角度,公转一圈的时间...)
只讨论在任何情况下都符合的结果
以遥远的恒星F为基准点 地球从E1走到E2时已经由西向东自转一圈(即360度)
但由於同时地球也已经绕太阳S向东公转了n度 因此对於近得多的太阳而言
地球还要再多自转n度 也就是从A到A1 才回到同样的相对位置
地球自转360度的时间即为一个恒星日 而自转360+n度的时间则为一个太阳日 也就是一天
如此每天累积下去
当地球公转了90度时 地球相对恒星而言也就比相对太阳多自转了90度
当地球公转了半圈(180度)时 地球相对恒星而言也就比相对太阳多自转了半圈(180度)
而当地球公转了一圈(360度)时 地球相对恒星而言也就比相对太阳多自转了一圈(360度)
因为每天都多自转n度 一年总共多自转了360度 所以一年的恒星日当然会比太阳日多1
(这边要用恒星年才会完全恰好 不过用回归年也差不多就是了)
只要套用这个模型(自转与公转方向相同)
无论地球离太阳距离,自转周期,公转周期...如何变化 都是适用的
所以mtdas大说原po考虑到秒是多余的
因为是先将一个太阳日定为一天 定一天为24小时 一小时为60分 一分为60秒
才得到秒的定义
回头来看现在地球的实际情况
一个恒星日为23小时56分4秒 一个太阳日为24小时
假设以地球经度0度,纬度0度为观测点
春分(阳历3/21)的正午12时 太阳和恒星F都正好位在头顶
隔天(3/22)上午11:56:04 恒星F就已经升到头顶了 但太阳还在天顶以东n度
经过约3分56秒 正午12时 太阳升到头顶 但恒星F也已经走到天顶以西n度了
这意味着: 恒星F--以及
天上的所有恒星--每天都提早约3分56秒升起
如此每天累积下去
过了93天後 来到夏至(6/22) 这天约清晨6时恒星F就已经在头顶了(已提早约6小时升起)
此时距离春分正午已经完成93个恒星日 但才过了92.75个太阳日
正午12时 恒星F已经在西方地平线 此时完成93个太阳日 但已经过了93.25个恒星日了
又来到秋分(9/23) 这天约午夜0时恒星F就在天顶了(已提早约12小时升起)
这时距离春分正午已经186个恒星日 但才约185.5个太阳日
正午时186个太阳日 约186.5个恒星日
到了隔年春分 恒星F比起去年已经提早约24小时升起 绕了一圈再度和太阳重合
因此当天正午时虽然刚好是365个太阳日 但却已经约366个恒星日了
不过其实还要再过约0.25天(也就是约下午6时) 太阳和恒星F才真正完全再度重叠
才是地球真正公转一圈 经过四年就缺整一天了 所以每四年必须加一天闰日
那这个n度是多少呢 由於地球公转轨道并非完美的圆
所以公转的速度和角度每天都不一样
地球公转一圈(360度)为时365.25636天(即一个恒星年)
所以
平均每天公转角度为59'8.19" 接近1度
而
平均每天自转角度则为360度59'8.19" 接近361度
另外 恒星F现在大约相当於双鱼座ω星(中名霹雳五) 如图
http://ppt.cc/EhUk
: 推 ccc73123: 地球自转每年减慢15微秒 你说呢? 03/14 01:39
: → ccc73123: 你除出来的这个数字 每年都会不一样 03/14 01:41
: → pobazrnoh: 15微秒的减少,必定同时包含恒星日和太阳日,或许相除 03/14 01:43
: → pobazrnoh: 还是定值? 03/14 01:43
: 推 ccc73123: 怎麽会是定值 分子分母同时减少相同的数字除出来会一样? 03/14 01:48
ccc大说的是时间的绝对值
这当然是每年都会不一样的 而且会受到上述排除的任何条件影响
但公转一圈恒星日必定比太阳日多1的原因 也并非原po所想的比值之故
而只是简单的角度原理而已
: 推 ccc73123: http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=1812 03/14 02:29
: → ccc73123: 自己看图 恒星日和太阳日差异是这样来的 03/14 02:30
: → ccc73123: 这样你还会觉得在不同轨道上 恒星日和太阳日差会一样? 03/14 02:31
: → pobazrnoh: 图里说365.2422和366.2422,所以真的刚好差一天~ 03/14 02:35
: → pobazrnoh: 有请mtdas解释缘由!(可以的话,顺便连不同位能时此现 03/14 02:35
: → pobazrnoh: 象是否改变也一并赐教^^) 03/14 02:36
: 推 ccc73123: 假设地球自转速度固定 放在不同的轨道上恒星日和太阳日 03/14 02:36
: → ccc73123: 的差绝对会不一样阿 没这麽难理解吧 03/14 02:37
: → ccc73123: 用第二张图去想就很清楚了阿 03/14 02:38
: → pobazrnoh: 但是是否固定相差1日(1日之长短,由所在轨道决定)? 03/14 02:39
如上所述 恒星日会比太阳日多1
纯粹是因为当地球公转一圈时 相对於恒星自转也比相对於太阳自转多了一圈
所以无论如何都会差一个恒星日 但绝对值不会是固定的 会受任何条件影响
也并非原po以为的由所在轨道决定
看完这篇 再看ccc大贴的那个台大科教中心网页的图 应该可以完全明白
接下来我回文不得不提的是原po的态度
ccc大回应的内容都没错 但不是原po所想知道的方向
双方互不了解导致没有交集的讨论 於是ccc大举更极端的例子 原po更糊涂
两位浪费了很多时间在鸡同鸭讲 说穿了只是探讨方向没对上而已
但看到原po说什麽"快被那个老要探讨数学极值的人搞疯了" 让我有点火
就我看来是ccc大快被你搞疯了才对
然後ccc大贴的网页的图其实就已经回答了原po想知道的事情
因为原po的问题太简单 正常来说只要看到图就能理解
所以ccc大大概是没有想到这部分需要说明(也就是这篇花了3页篇幅所讲的东西)
而mtdas大则有抓到原po疑问的方向
但无奈的是 无论是对网站的图 还是mtdas大的提示 原po都没有去"了解"
於是还推出下面这种问题↓
: → pobazrnoh: 那请问为何公转半圈一定是多自转半圈,而不是一圈半, 03/14 08:53
: → pobazrnoh: 两圈半,三圈半...以此类推? 03/14 08:53
: 推 rockman73: 网站里就有说了吧 原PO的问题很简单 C大也讲得很明白.. 03/14 11:27
: → rockman73: 说真的 我也不知道该回答什麽了 03/14 11:28
: → rockman73: 网站下面就有解释那多一天是从哪里多出来的了 03/14 11:28
这本来根本是不需要特别说明的东西 我的感想和rock大完全一样
: 网站中没有解释,不过到此为止,我终於懂了。
: 网站中的恒星橘色扇形角度等於行星的橘色扇形角度,
: 所以公转一圈,会多一个360度的扇形,
: 因此地球也会多一个360度的扇形,就是多一圈。
网站中哪里没有解释了 那个图本身就是解释 只是你一直没去"了解"而已
: 所以我的问题的答案:
: 1. 不同轨道,是否恒星日与太阳日皆差一天?
: Ans:是的,只是这"一天"的绝对时间值,因轨道而异
: 2. 潮汐锁定时,是否也是差一天?
: Ans:是的,潮汐锁定时,公转一圈为1个恒星日,0个太阳日
: 相减还是等於1
: 3. 地球自转速度降为0时,是否也差一天?
: Ans:是的,这时公转一圈为0个恒星日,1个太阳日
: 相差仍然是1
: 网站上有说:「同理,若行星自转与公转方向相反时,恒星日将会较太阳日长。」
: 其实,"潮汐锁定"和"自转速度为0",
: 刚好分别是以太阳为观测点时,
: 「自转与公转方向相同」与「自转与公转方向相反」的两个极端
: Ex:1. 潮汐锁定时,太阳看到地球顺时针公转,同时也顺时针自转,所以只看到同一面
: 2. 自转速度为0时,太阳看到地球顺时针公转,
: 感觉上也有相对的逆时针自转(但其实此时地球完全没有自转)
: 要回答问题,看来还是要靠自己...@@
: Case close,谢谢收看XD
说这种话好像一切都是靠你自己一样
没有ccc大贴的网页 没有mtdas大的提示 完全是你自己领悟出来的吗 不用感谢他们?
这种看图就该明白的东西费了他们那麽多唇舌你才想到 还讲这样的话
大家没嘘真的是太客气了
: 注:本鲁天文知识浅薄,诚心发问,
: 倘若答案实为相关学系之基本概念,恳请解惑,勿鞭数十驱之别院,感恩^^
知识浅不浅薄都无妨 但从你的回应态度完全看不出哪里诚心发问了
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 111.251.225.139
※ 文章网址: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/sky/M.1426695562.A.5F1.html
※ 编辑: PrinceBamboo (111.251.225.139), 03/19/2015 23:04:27
1F:→ pobazrnoh: 谢谢你的解答,我"诚心"受教 03/20 23:55
2F:→ PrinceBamboo: 推文假谢又私信来呛就不用了 你应该向c大和m大道歉 03/21 02:03
3F:→ PrinceBamboo: 内文两点修正 1.c大回答方向是受原po问法不对影响 03/21 02:12
4F:→ PrinceBamboo: 以原po"分秒不差"问法 c大往相差绝对值非定值的方向 03/21 02:13
5F:→ PrinceBamboo: 解释是合理的 自己不清楚自己问题的人没资格怪c大 03/21 02:14
6F:→ PrinceBamboo: 2.m大推文说明已经是过度详尽了 绝非只是提示而已 03/21 02:16
7F:推 mtdas: 谢谢pobazrnoh提问了不错的问题而给各板友了解的机会 03/21 17:34
8F:推 mtdas: 也感谢PrinceBamboo及原推文各板友的热心回答~ 03/21 17:35
9F:推 wefun: brilliant!!! 03/22 10:30
10F:推 pobazrnoh: 谢谢版主! 03/22 12:40