2014咱们学天文 · 0112:你的手表几点了?(上)

标签:
天文入门科普时钟找方位 |
分类: 天文 |
上篇文章出来以后,有朋友让我先给解释解释所提到的观测项目啥意思,比如:太阳8字轨迹是什么东西?
如图所示,它又称日行迹(analemma):
http://s15/mw690/001O0G7lty6FJo9aCu2de&690·0112:你的手表几点了?(上)" TITLE="2014咱们学天文 · 0112:你的手表几点了?(上)" />
特尔斐上空太阳轨迹(图片来自网络 : Anthony Ayiomamitis, TWAN)
http://s5/mw690/001O0G7lty6FJoaXzCs64&690·0112:你的手表几点了?(上)" TITLE="2014咱们学天文 · 0112:你的手表几点了?(上)" />
2010年太阳运行轨迹(图片来自网络 :Tamas Ladanyi, TWAN)
它看起来很漂亮,要拍出来也并不需要很复杂的设备,有台单反相机、三脚架,以及滤光片就够。一年里每天同一时刻去拍一张太阳的位置,然后叠加起来就ok了(略有些细节和技巧,稍后解释)。
其形成原理是:太阳运行的时间周期与人们定义时间的周期,其间存在时差,照片体现了这种差距。
这么解释比较粗略,下面我来详细聊一聊,将涉及以下内容:
1、时钟指示和太阳方位之间的关系;
2、地理位置与太阳方位的关系;
3、人们如何定义时钟、如何定义一天;
4、最后,介绍拍摄太阳8字轨迹的细节。
一、时钟和太阳方位之间的关系
话说,有次@捣乱喵 跟我聊天,谈到最近看了个电视剧,里面的男女主角在野外迷了路,手机也打不通,要判断方向,怎么做呢?编剧安排了如下剧情:
男主咔嚓把自己的手机砸了……
男主又咔嚓把自己的机械表砸了……
然后他们找了个水坑……
男主用手机话筒里取出的磁铁把手表里取出的指针磁化成指南针裹上女主护肤油让它浮在水面上找到了南方顺利脱困!
我听完简直吐槽无力了,编剧你虽然极大地发挥了作为炎黄子孙龙的传人的本色,能活学活用祖先的四大发明之指南针原理,可是你让男主在外面这么败家,他爹在家知道吗?
其实利用机械表在晴天判断方向,是个比较常见的知识点,很多朋友也都知道。但为了挽救那些编剧笔下的倒霉主角,我在此简单也介绍一下:
用一块机械表,看看现在的时间与中午12点还差多久,然后从12点的刻度往时针的方向画一半的时间,用这个时间的刻度去对准太阳,则12点刻度就指向南方。
比如:
早上8点半,距离中午12点还有3.5个小时,从12点刻度往时针方向画其一半的时长1.75个小时,也就是10点15分的刻度,用它对准太阳,12点就指向了南方。
http://s13/mw690/001O0G7lty6FJofv0zq4c&690·0112:你的手表几点了?(上)" TITLE="2014咱们学天文 · 0112:你的手表几点了?(上)" />
又比如傍晚7点看到即将落山的太阳,这时候它距离中午12点已过去7小时,从12点往时针方向画一半3.5小时,是3点半的刻度,用它对准太阳,12点也是指向南方的。(为啥不是往逆时针方向画到9点半的刻度?后面会解释)
http://s10/mw690/001O0G7lty6FJohTemRd9&690·0112:你的手表几点了?(上)" TITLE="2014咱们学天文 · 0112:你的手表几点了?(上)" />
此法理论依据是:地球24小时自转一圈,并由此造成了昼夜交替一次。而且观测者所在位置,每当中午12点,太阳的方位即处于正南方。
一般所用的机械表,表盘是12小时制的,时针每12小时会绕一圈,比地球自转的速度快一倍。
以上方法就是用“时间间隔折半”来产生时针走慢的效果,以模拟太阳在中午12点在哪个方位。
http://s13/mw690/001O0G7lty6FJokYRB2ec&690·0112:你的手表几点了?(上)" TITLE="2014咱们学天文 · 0112:你的手表几点了?(上)" />
方法看起来挺简单,也不用败家去砸手机砸手表什么的,用来拯救一般电视剧的主角迷路肯定是够了。
不过我们也要问一句:它找出来的方向究竟准不准?
它要准,得建立在两个基础上:
1、中午12点,太阳确实在南方;
2、手表的走时很精准。
——但是很遗憾,这两个基础都不能很简单地建立起来。这与观测者的位置和观测时间有关,更涉及到人们对时间的定义。所以……它找出来的方向误差可能还挺大的!http://www/uc/myshow/blog/misc/gif/E___6744EN00SIGG.gif·0112:你的手表几点了?(上)" TITLE="2014咱们学天文 · 0112:你的手表几点了?(上)" />
这就引出了我要谈的第二个问题和第三个问题:
· 地理位置与太阳方位的关系
· 人们如何定义时钟、如何定义一天?
-- 且听下回分解 -- http://www/uc/myshow/blog/misc/gif/E___6725EN00SIGG.gif·0112:你的手表几点了?(上)" TITLE="2014咱们学天文 · 0112:你的手表几点了?(上)" />
补充1:根据@小小张 的提示,关于机械表找方位还有个方法,用当前时间(24小时制)除以2的刻度(比如傍晚7点就要算成19点,其一半为9点半),指向太阳,则12点刻度指向北方。
原理和中午12点的差不多,不过这个方法的12点刻度含义是夜里12点。怎么解释其原理?大家试试 :)
http://s1/mw690/001O0G7lty6FJoqdDEY80&690·0112:你的手表几点了?(上)" TITLE="2014咱们学天文 · 0112:你的手表几点了?(上)" />
补充2:当前的“智能化可穿戴设备”挺热门的,比如智能手表,也可以考虑增加一功能:到了野外迷路没信号,无法利用gps的时候,点设置,让屏幕显示指针表盘,以便于人们用来查找方向。
我在ipad上装过一些应用,就可以实现这样的功能。
比如这个:直接显示当前时间的太阳位置,不用费劲去计算一半时间
http://s11/mw690/001O0G7lty6FJorOK6u2a&690·0112:你的手表几点了?(上)" TITLE="2014咱们学天文 · 0112:你的手表几点了?(上)" />
又如这个是24小时制,时间刻度与太阳方向一致,直接对准就可以,不但能指示方位,还能看到月亮和八大行星所在
http://s2/mw690/001O0G7lty6FJotLBIJ81&690·0112:你的手表几点了?(上)" TITLE="2014咱们学天文 · 0112:你的手表几点了?(上)" />
===========================
【近期天象简介】
前段时间每天傍晚日落后出现在西方的那颗亮星——金星,最近不会再在日落后出现了。它已穿过太阳和地球中间的区域,由昏星转为晨星,每天早上在日出之前闪耀于天空的东方,成为名副其实的“启明星”,直到11月份。
而另一颗亮星——木星将陪伴每个无心睡眠的人度过漫漫长夜,它差不多傍晚六七点从东北方升起,到半夜会升得很高,凌晨四五点从西北方向落下。它目前所在区域为双子座,周围还有猎户座、大犬座、小犬座等,亮星云集。即使不少人抱怨城里的空气质量很差,但假如天气晴朗,还是可以轻易地欣赏到它们的。(不过最近快到农历十五,月光有一定的干扰)
图为天象软件Stellarium所模拟的2014年1月12日晚10点北京地区的东南方星空:
http://s9/mw690/001O0G7lty6FJovMUpa28&690·0112:你的手表几点了?(上)" TITLE="2014咱们学天文 · 0112:你的手表几点了?(上)" />
如图所示,它又称日行迹(analemma):
http://s15/mw690/001O0G7lty6FJo9aCu2de&690·
特尔斐上空太阳轨迹(图片来自网络 : Anthony Ayiomamitis, TWAN)
http://s5/mw690/001O0G7lty6FJoaXzCs64&690·
2010年太阳运行轨迹(图片来自网络 :Tamas Ladanyi, TWAN)
它看起来很漂亮,要拍出来也并不需要很复杂的设备,有台单反相机、三脚架,以及滤光片就够。一年里每天同一时刻去拍一张太阳的位置,然后叠加起来就ok了(略有些细节和技巧,稍后解释)。
其形成原理是:太阳运行的时间周期与人们定义时间的周期,其间存在时差,照片体现了这种差距。
这么解释比较粗略,下面我来详细聊一聊,将涉及以下内容:
1、时钟指示和太阳方位之间的关系;
2、地理位置与太阳方位的关系;
3、人们如何定义时钟、如何定义一天;
4、最后,介绍拍摄太阳8字轨迹的细节。
一、时钟和太阳方位之间的关系
话说,有次@捣乱喵 跟我聊天,谈到最近看了个电视剧,里面的男女主角在野外迷了路,手机也打不通,要判断方向,怎么做呢?编剧安排了如下剧情:
男主咔嚓把自己的手机砸了……
男主又咔嚓把自己的机械表砸了……
然后他们找了个水坑……
男主用手机话筒里取出的磁铁把手表里取出的指针磁化成指南针裹上女主护肤油让它浮在水面上找到了南方顺利脱困!
我听完简直吐槽无力了,编剧你虽然极大地发挥了作为炎黄子孙龙的传人的本色,能活学活用祖先的四大发明之指南针原理,可是你让男主在外面这么败家,他爹在家知道吗?
其实利用机械表在晴天判断方向,是个比较常见的知识点,很多朋友也都知道。但为了挽救那些编剧笔下的倒霉主角,我在此简单也介绍一下:
用一块机械表,看看现在的时间与中午12点还差多久,然后从12点的刻度往时针的方向画一半的时间,用这个时间的刻度去对准太阳,则12点刻度就指向南方。
比如:
早上8点半,距离中午12点还有3.5个小时,从12点刻度往时针方向画其一半的时长1.75个小时,也就是10点15分的刻度,用它对准太阳,12点就指向了南方。
http://s13/mw690/001O0G7lty6FJofv0zq4c&690·
又比如傍晚7点看到即将落山的太阳,这时候它距离中午12点已过去7小时,从12点往时针方向画一半3.5小时,是3点半的刻度,用它对准太阳,12点也是指向南方的。(为啥不是往逆时针方向画到9点半的刻度?后面会解释)
http://s10/mw690/001O0G7lty6FJohTemRd9&690·
此法理论依据是:地球24小时自转一圈,并由此造成了昼夜交替一次。而且观测者所在位置,每当中午12点,太阳的方位即处于正南方。
一般所用的机械表,表盘是12小时制的,时针每12小时会绕一圈,比地球自转的速度快一倍。
以上方法就是用“时间间隔折半”来产生时针走慢的效果,以模拟太阳在中午12点在哪个方位。
http://s13/mw690/001O0G7lty6FJokYRB2ec&690·
方法看起来挺简单,也不用败家去砸手机砸手表什么的,用来拯救一般电视剧的主角迷路肯定是够了。
不过我们也要问一句:它找出来的方向究竟准不准?
它要准,得建立在两个基础上:
1、中午12点,太阳确实在南方;
2、手表的走时很精准。
——但是很遗憾,这两个基础都不能很简单地建立起来。这与观测者的位置和观测时间有关,更涉及到人们对时间的定义。所以……它找出来的方向误差可能还挺大的!http://www/uc/myshow/blog/misc/gif/E___6744EN00SIGG.gif·
这就引出了我要谈的第二个问题和第三个问题:
· 地理位置与太阳方位的关系
· 人们如何定义时钟、如何定义一天?
-- 且听下回分解 -- http://www/uc/myshow/blog/misc/gif/E___6725EN00SIGG.gif·
补充1:根据@小小张 的提示,关于机械表找方位还有个方法,用当前时间(24小时制)除以2的刻度(比如傍晚7点就要算成19点,其一半为9点半),指向太阳,则12点刻度指向北方。
原理和中午12点的差不多,不过这个方法的12点刻度含义是夜里12点。怎么解释其原理?大家试试 :)
http://s1/mw690/001O0G7lty6FJoqdDEY80&690·
补充2:当前的“智能化可穿戴设备”挺热门的,比如智能手表,也可以考虑增加一功能:到了野外迷路没信号,无法利用gps的时候,点设置,让屏幕显示指针表盘,以便于人们用来查找方向。
我在ipad上装过一些应用,就可以实现这样的功能。
比如这个:直接显示当前时间的太阳位置,不用费劲去计算一半时间
http://s11/mw690/001O0G7lty6FJorOK6u2a&690·
又如这个是24小时制,时间刻度与太阳方向一致,直接对准就可以,不但能指示方位,还能看到月亮和八大行星所在
http://s2/mw690/001O0G7lty6FJotLBIJ81&690·
===========================
【近期天象简介】
前段时间每天傍晚日落后出现在西方的那颗亮星——金星,最近不会再在日落后出现了。它已穿过太阳和地球中间的区域,由昏星转为晨星,每天早上在日出之前闪耀于天空的东方,成为名副其实的“启明星”,直到11月份。
而另一颗亮星——木星将陪伴每个无心睡眠的人度过漫漫长夜,它差不多傍晚六七点从东北方升起,到半夜会升得很高,凌晨四五点从西北方向落下。它目前所在区域为双子座,周围还有猎户座、大犬座、小犬座等,亮星云集。即使不少人抱怨城里的空气质量很差,但假如天气晴朗,还是可以轻易地欣赏到它们的。(不过最近快到农历十五,月光有一定的干扰)
图为天象软件Stellarium所模拟的2014年1月12日晚10点北京地区的东南方星空:
http://s9/mw690/001O0G7lty6FJovMUpa28&690·