假设我们生活在一个没有空气的世界里,那么要计算和观测到日出时刻将会

简介: 假设我们生活在一个没有空气的世界里,那么要计算和观测到日出时刻将会是很容易的…

我们可能不完全理解观测天文学中最易理解的情况之一:太阳究竟什么时候升起?

每天早晨,太阳从东边以每小时1000英里(每小时1600公里)的速度从东边升起(如果你在赤道上),而且这样的日出会在我们的有生之年成千上万的早晨出现。

如果你认为你一生之中有什么能够每天数的,那就是日出。

现在,美国海军天文台的Teresa Wilson在密西根理工大学的一项分析中表明,传统的方法和历书可能会将已经普遍被大众接受的日出和日落时间缩短5分钟。

假设我们生活在一个没有空气的世界里,那么要计算和观测到日出时刻将会是很容易的…

但作为呼吸空气的哺乳动物,我们还有其他问题要解决。

空气会使光线弯曲,这就意味着由于大气的影响,太阳与其在地平线上的真实位置会略有偏移。

和月亮一样,太阳是为数不多的肉眼可见的天体之一,它的大小和距离足以使得我们在肉眼看来它不仅仅是一个光点。

而且,就像月亮一样,太阳的表面直径大约是半度,这意味着你可以用720个太阳来连接当地地平线的一端到另一端,或者180个太阳从地平线到天顶。

这个大小从一月的近日点到七月的远日点也有很小的变化,因为太阳似乎在膨胀,然后又从大约31.6’32.7’弧分收缩。

当然,你的实际地平线很可能是被太阳照亮的前景物体,除非你住在一个遥远的山顶上,或者是很幸运地能从海滩上观察日出和日落。

大多数标准的日出计算方法假设折射角为34’弧分钟,略大于太阳的表观直径。

Wilson在研究中指出,这个数值可以追溯到1865年,而它的使用可以追溯到17世纪的光学大师Isaac Newton。

然而,这个数值是近似的,不考虑当地的气象条件。

空气的表现在不同地区是非常不同的,比方说,在五大湖上空一月的一个早晨,和在非洲西海岸的一个炎热的,尘土飞扬的七月早晨。

然而,我们不妨简单地使用一个标准值,假设在这些完全不同的站点上的真实情况是相同的。

其中大部分(约600个)都附带了该站点的天气数据,Wilson随后将这些数据输入了三个不同的折射模型。

Wilson发现,虽然日出和日落的确会随着季节而变化,如冬季的预测往往会延迟,而夏季的预测则会提前。

尽管考虑到观察者所在的高度确实减小了差异,但在水面上观看日出似乎仍然放大了这一影响。

此外,模拟对流层天气的复杂影响并没有使差异消失。

Wilson发现,使用目前的34’标准,我们无法将实际的日出时间与预测的结果误差缩短至两分钟内。

Wilson指出,使用天文导航测量海上日出的误差一分钟,就会导致多达15海里的误差。

此外,目前,我们的时间被设定为天文时间,尽管有人呼吁从2023年开始,改变这一标准,废除删除并插入闰秒。

也许明智的预测可以考虑到当地的大气条件,借此能给观察者更好的日出和日落预测。


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