既然地球一直在以很大線速度公轉,那麼天文觀測是怎麼進行的呢?

抱歉普通高三學生見識短淺...
所以想問這個相對運動是怎麼消除的呢?


喂喂高三小朋友現在不應該專註高考嗎?還有不到10天就是了吧......

不過既然你誠心誠意地發問了,

我就......簡單說兩句吧。


地球的公轉線速度大約是30km/s的樣子。可能題主產生了這樣的疑問:既然地球在以很大的線速度公轉,那麼我們在地球上進行天文觀測,就好像在一列高速飛馳的列車上看風景。在這種狀態下進行的觀測還靠譜嗎?

太長不看版:地球運動會影響天文觀測,解決辦法是通過觀測/計算得到確切的影響程度,然後進行修正。

簡單說兩句版:

地球公轉會帶來一種叫「光行差」的現象。

光行差究竟是什麼呢?請看視頻:

(雖然有優酷的水印,但很明顯是來自寶島台灣的視頻)

視頻中,老師用雨中行走時雨滴方向變化的例子進行類比,當行走的速度/方向改變,為避免淋濕,撐傘的角度也要作相應的調整。類似的,地球公轉會導致天體的視位置出現變化。

有人大概會覺得,就地球那點公轉線速度,在光速面前可以忽略不計吧。的確,現實中地球公轉速度和光速的比值很小(30和30萬,萬分之一)。但這看似微不足道的萬分之一,還是會導致我們觀測到的天體出現位置偏移。

油管上還有一段卡爾·薩根的解說:

不知各位有沒有注意到視頻中這個畫面:

這裡展現的是隨著地球公轉,全天恆星都會呈現周期性橢圓運動,越接近南北(黃)極,軌跡形狀會越接近正圓;越接近黃道面,軌跡越扁:

(來源:Wikipedia)

如圖所示,光行差造成的恆星視位置變化最多可達40" ,這個偏差還是不小的。

雖然出現了偏差,但大可不必擔心,畢竟地球是有幾十億年駕齡的老司機,開車還是很穩的。光行差帶來的恆星視位置變化具有周期性,所以只要摸清了恆星位置的具體變化規律,我們在研究時進行修正即可。

PS:其實地球自轉對天文觀測的影響更顯著,會產生所謂的恆星周日視運動,消除影響的方法也不難,就是讓望遠鏡動起來,比如使用赤道儀跟蹤天體。(題主真正關心的可能是這種現象對天文觀測造成的影響,但題干給出的關鍵詞卻是「線速度」和「公轉」,我不寫光行差感覺都對不起這道題......再說高中生應該能夠正確區分公轉和自轉吧?)

PPS:地球公轉不僅會帶來光行差,還會產生恆星周年視差。但恆星周年視差跟地球公轉的線速度關係不大,一顆恆星的周年視差大小取決於地球軌道半徑與該恆星距離的比值。所以太陽系以外周年視差最大的恆星自然就是比鄰星,約為0.77",由周年視差引起的恆星位置變化最多可達1.54",比光行差的影響小了一個數量級。英國天文學家詹姆斯·布拉得雷(James Bradley)當年就是在尋找恆星周年視差的過程中無意發現了光行差現象。

PPPS:另外地球大氣也有不少貢獻(蒙氣差)。

PPPPS:以上介紹的是地球公轉引起的周年光行差現象。此外還有地球自轉引起的周日光行差,以及太陽和太陽系在宇宙空間運動引起的長期光行差。剛才說了簡單講講,這裡就不展開了(逃


拓展閱讀:

Aberration of light:介紹光行差的維基百科頁面

James Bradley - Wikipedia:首位發現光行差現象的天文學家詹姆斯·布拉得雷

光行差測定研究 - 中國知網


我感覺有的答主理解錯了題主的意思。題主不是在問光行差的問題和地球平動的問題,而是在問地球轉動導致天體在望遠鏡中移動了。也可以說,題主不是在問天體位置的重複性(間隔很長時間多次觀察)的問題,而是在問天體位置的穩定性(一次觀察很長時間)的問題。

先說地球的自轉。地球自轉會導致星體相對於地面上觀測者視線的方向發生變化,不利於觀測。於是一些高級的天文望遠鏡帶有伺服運動功能,天文望遠鏡按照與地球自轉相反的方向轉動,使得被觀測的天體總是位於視線中心而不會移動。

在轉動上,公轉會產生和自轉類似的影響,這些影響都可以折算一下,讓望遠鏡反向轉動,就可以基本消除。

對於行星的觀測也是類似的,只不過望遠鏡的反向轉動會比較複雜,望遠鏡轉動速度不再是一個常數了。

如果用簡易望遠鏡觀測,就會發現天體在望遠鏡中移動了,只能依靠經常手動調整來彌補地球轉動造成的影響。


這個運動並沒有被消除。所以我們各個季節看到的夜空是不同的。

太陽的位置在銀河系的城鄉結合部。地球又每年都要繞太陽轉一圈。所以比如說夏天,地球的夜晚這一面是朝向銀河系中心的城區部分的,於是我們能看到璀璨的夏季銀河。以及這個方向的星星燈火。而冬天,地球就繞道太陽另一邊去了,銀河中心的方向被太陽照得啥也看不見了。而夜晚部分朝向的是銀河系郊區部分,那麼看到的銀河也就很淡了。

所以我們每個季節看到的星空都是不同的。比如說每天晚上12:00,他們都比昨天的這個時間,移動了一點點。而我們正是根據這個,來幫助我們劃分季節和回歸年。

春天我們說龍抬頭,就是東方青龍的兩個角,大角星和角宿一,在入夜時刻開始從地平線升起。

有一個成語叫七月流火,說的就是天蠍座的主星,大火,也叫心宿二。七月以後就逐漸降到地平線下面去了。

織女星為啥叫織女星?就是因為每年七月左右婦女們都有織布的傳統。而這個季節,天上有一顆很亮很明顯的星,這就是織女星(織女星旁邊還有四顆星像個織布用的梭子)。牛郎是後來的外傳裡面出現的強組CP。

再看獵戶座腰帶的三星,除了它們天文學上的名字,還有個昵稱叫做福,祿,壽。這個昵稱為啥有著濃濃的鄉土氣息?因為獵戶是冬季最明顯的星座。每年過年時候我們抬頭看,它就是夜空中的戰鬥機。

如果獵戶出現在夏天,也許這三星就不叫福祿壽,叫冰激凌了。

今天我們知道了這些是因為地球公轉引起的。但是古代,人們並不知道。所以古代想像的宇宙是一個蓋著我們的大球,所謂「天似穹廬」。

所以我們認為不是我們自己在轉,是這個穹廬每年在我們頭頂轉一圈。這個穹廬又叫做天球。

正是因為有這些天體視運動,我們的夜空才變得更加浪漫和有趣吧?


很大嗎?

大嗎?


幾乎所有的天文觀測就是建立在地球在公轉這個基礎上的呀。


因為地球在公轉,所以我們就能觀測出一年中那些離我們比較近的天體在一年中角度的變化。用地球公轉的直徑除上這個角度,我們就能測出這些天體離我們的距離,並且這使得我們有機會利用其他的方法測出更遠天體的距離。知道了天體的距離之後,我們觀測的其他數據,比如天體的亮度,才會變得有意義。


給你舉個簡單的例子把,當你坐在高鐵上,時速三百公里,你看高鐵旁邊的房子,大樹,一閃而過,你根本沒有辦法去觀察,可是你往遠看,看遠處山上的東西,並沒有一閃而過,再去看月亮或者太陽,仍然很平靜的掛在天上,所以並不影響你去觀察他們。
你說了地球有很大的線速度,可是影響我們觀察的並不是線速度,而是你相對於被觀察物的角速度,離的近了,角速度變化快,你無法觀察,離的遠了角速度變化慢,對你的觀測影響就小了。


既然想到公轉為什麼就沒想到自轉呢?明顯自轉的影響肉眼都能看得出來啊。所以你知道為什麼天文望遠鏡上要裝個赤道儀?
另外,地球的公轉明顯是非常有利於天文觀測啊,不然人類在地球上永遠只能看到宇宙 的一半天區了,另一半天區在白天被太陽遮擋了,黃道12宮永遠只能看到一半了。
另外,你說地球公轉的線速度很大,這個顯然是對天文尺度的距離沒什麼概念啊。要知道離太陽系最近的恆星也在4光年之外,所以為什麼我們把恆星稱之為恆星?


這個在大學專業課地球概論中會用光行差來解釋。

光行差是什麼呢?

通俗的說就是運動著的觀測者看到的光的方向,和同一時間同一地點,靜止中的觀測者所看到的光的方向的偏差。舉個栗子: 下雨的時候(無風的情況下),你在雨中靜止,感受到的雨滴是來自你的正上方,而如果你在雨中奔跑,感受到的雨是從你的前方傾斜落下。

同理,由於地球自傳公轉的原因,地球上的觀測者觀察天體總是存在光行差。
地球的公轉速度為30公里每秒光速為30萬公里每秒由此估算光行差的角度約為十幾角秒,這個角度對於我們日常中使用的小型天文望遠鏡來說是可以忽略不計的。

有前途(⊙o⊙),學姐看好你...
我像你這麼大的時候只知道整天吃吃吃,不會思考人生...


快去準備高考啊


乖孩子,咱們不去想高鐵,高鐵太快,說給你拉遠就給你拉好遠。
為什麼地球跑得這麼快我們還能觀察星星來?因為「大河向東流啊,天上的星星參北斗(⊙o⊙)哇!」
地球跑的再快也是在太陽系尥蹶子,老驢拉磨離不開那個圈兒,太陽系外的恆星(行星和彗星基本咱也瞅不見)該在哪兒還在哪兒,所以我們觀察夜空的時候,天空是圍著北極星(中天紫薇)轉的。但是地球跑得很快,老鐵你說的沒毛病,所以北斗星今天在北極星下面躺著,幾個月後又跑到北極星左面掛著去了,這就要介紹線速度很大的這條線了。
我們在觀察的時候首先要以自我為中心,這點跟重要,太陽圍著地球轉,月亮圍著球轉,太陽和月亮圍著地球轉的軌跡就是你現在三維抽象出來的公轉軌道,老祖宗管它叫–––黃道!不光太陽月亮在黃道上,太陽系所有的行星基本處於一個軌道面,也就是都離黃道不遠。由於水星和金星是內軌道星, 所以這兩顆星基本上是貼著地平線在跑,不太容易觀察,能看到升得很高的也就是火星,木星,土星,都離黃道不遠,但到底多高讓人琢磨不透,因為公轉周期不一樣么。但北斗就不一樣了,去年春天在哪個位置,今年春天基本也就在那兒,這就跟地球線速度飛快的跑有關了,老祖宗把驢拉磨的那個圈兒——黃道上標了幾個點,也就是春分,夏至,秋分,冬至。再想密一點就背二十四節氣吧!
其它低一點的恆星並不會跑到東來跑到西,就像房子在你的東邊,你轉到磨後面房子還是在你的東面,只是視線會被遮擋或者發生一定的視角變化,總之作為觀察者,要記得天空不是圍著太陽轉的哦!

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用普通天文望遠鏡觀測的時候,星星跑得太快,總是跑出我們的視鏡,這其實是與地球自轉有關的,自轉的角動量決定了離我們越遠的恆星線速度越大,跑得越快,用低檔的器材基本無法觀測,所以我們的望遠鏡也一樣要以北極星為軸,跟著天空一起轉。但是南半球看不到北極星怎麼辦嘞?關我屁事,我又買不起天文望遠鏡,我又去不了南半球,不是有虛擬天文館么!


大學物理實驗會學誤差分析,這點誤差可以忽略


明顯自轉的影響大得多


打個不太恰當的比方,就像生物課上用顯微鏡一樣,當放大倍數調地特別大的時候,載玻片有可能輕微一動就看不到剛剛的某個細胞了


公轉的速度相比於宇宙中的尺度,實在的太微不足道了,光銀河系就跨域十萬光年,我們的太陽系繞銀河系公轉需要約一億年。給你舉個形象的示例,我們最近的比鄰星,在地球公轉軌道直徑的尺度上觀察測量,也就是隔半年測量兩次,它的視察只有零點五個角秒,而它距離我們只有幾個光年。所以說,公轉的影響可以忽略。持續觀測自轉的影響要明顯的多。當然長期的觀測,由於公轉太陽的位置也會累進,所以夜間可觀測的天區也會循環變化。


因為太遠了,所以幾乎相當於沒動


朋友,你看過天上的飛機嗎?


相對於光的速度,地球的速度在短時間內可以忽略,不用考慮。


首先,光速是永遠不變的,這簡化了觀察後的計算過程。
其次,地球繞行對天文觀測有重要意義,天文學家可以通過測定半年內天體與地日連線所成角度的變化量計算出天體與地球間的距離。


所以來學物理吧


地球線速度在觀測中是可以觀測其效應的,關鍵詞 光行差


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