| 词条 | 木星卫星蚀 |
| 释义 | § 光速的天文测定 人们常常把天文学单纯理解为把已有的物理定律用以解释观测到的天文 现象.其实,由于天体所处的各种奇特状态提供了大量地面上无法实现的物理状态,因此,大量的天文观测结果实际上为建立新的物理定律提供了观测事实,如牛顿的万有引力公式的建立就是依据的开普勒关于行星运动的三定律.与相对论的建立有关的光行差现象也是首先在天文观测中发现的.现代物理学中的一个重要常数,光速.,也是在1676年,由法国天文学家罗默从对木卫一的观测中得到的.从对光传播所作的一切观测中知道,光速是十分巨大的.伽里略试图用灯光信号来测量这个速度,但没有成功,因为光通过地面上的距离只用极短的时间.因此要想成功地进行这种测量,只有利用天文空间中天体之间的巨大距离. 每当卫星进入木星的影子里时,就发生卫星食.如果木星上有一个观测者,他认为每隔一段时间t,就出现一次卫星食,t等于卫星绕木星转一圈的时间.如果L为木星到地球的距离,那么,这个信号要经过一段时间L/c后才能到达地球.如果令1表示在卫星转一圈的时间里距离L的改变量,那么在地球上的观测者看来,每相邻两次卫星食之间的时间间隔就稍有不同,而为t+1/c.因此从地球上看到的卫星食周期就要比从木星上看到的真正周期长些或短些,这要看距离L是增加还是减小而定.从地球上观测时,卫星转n圈所需的时间等于tn=Nt+1n/C 。 上式中In是在卫星转n圈的时间里距离L的总改变量.这里有两个未知量t和c,它们可以根据两个适当选择的观测来确定.首先,地球和木星之间的距离L经过一定时间tn.后又相距同样远.我们可以估计一下这个时间间隔tn.内发生的卫星食数N.因木星运动得比较慢,所以可以近似认为仅取决于地球的轨道位置,故可把tn.取为地球绕太阳公转一圈所需的时间,即一年.由此可求出t. 其次,我们从地球和木星相距最近时的那个位置开始,数一下半年时间内发生卫星食的数目N',此时l'N等于地球的公转轨道直径(即1个天文单位约3×108公里).我们由此可计算t'N=N't+l'N/c.通过观测得到延迟时间t'N-N't为17分即约1000秒,由此得到C=300000公里/秒,它十分接近光速的精确值. § 相关历史 1727年布拉德莱发现,因光速有限而引起的另一效应——光行差现象,即所有恒星似乎在作一种共同的周年运动,它显然与地球绕日运动相对应.从粒子的观点来看很容易理解这一现象.如图18所示,如果地球是静止不动的,则为了观测一个天体,我们必须将望远镜镜头直接对准该天体,相反,如果地球正在向右运动,则望远镜镜头必须倾斜一个角度.有关光的传播性质的研究导致了日后狭义相对论的出现. |
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