用肉眼看去金星和木星,能看出金星要比木星大8到10倍嗎?
我怎麼感覺滿天的星星都一樣大啊。
四百年前伽利略發現,用肉眼看去,金星要比木星大8到10倍,但是如果在望遠鏡里看,木星則是金星的4倍大。這一長期令人困惑的現象在最近的一篇論文中得到了合理的解釋。
相關文章:
南方周末 - 伽利略的困惑終獲解決
PNAS:科學家解決伽利略遺留的難題――為什麼白點看起來比相同體積的黑點大
引用部分乃伽利略親筆所述,出自其著作《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》,所以問題中金星與木星8-10倍的大小關係是伽利略本人在金星合木星前後(金星和木星在天空中挨得比較近時)通過裸眼觀測得到的「主觀感受」。
一開始的補充說明只有現在引用的那一句話,沒有其他東西。於是我估摸著是題主在某篇報道上看到然後來知乎提問的(題主我猜對了沒有~!),於是我截取了一段百度:
我對普通媒體的科學類報道向來不抱太大的信心,所以我這個時候格外關注這篇報道的引用源,只要引用源不是「堅料」,那下面基本不用看了。
然後我搜啊搜,找到另一個網站的報道[1],也就是問題補充里「相關文章」第二個鏈接。發現原來這個引用源是篇高大上的論文[2]。
於是我把論文下載下來仔細研讀看看哪裡出現了伽利略,結果發現正文第一段就提到了,說他是這一研究領域的先驅者:This recent discovery resonates with pioneering studies by Galilei (4) and von Helmholtz (5) who noticed that visual spatial resolutionwas higher for dark than light stimuli.
可是第一段過後就沒有伽利略什麼事了......我讀的書少,你不要耍我!
於是我拉到最後看論文的參考文獻,發現引用的是:4. Galilei G (1632) Dialogo Sopra i Due Massimi Sistemi del Mondo (Battista Landini,Florence, Italy).
哇擦咧什麼東西!別慌,有度娘:
小弟有眼不識泰山......於是我找到了這本《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》的英文版[3],發現了不得了的事情:
We may assure ourselves of the same fact by another experiment which I have made many times–assure ourselves, I mean, that the resplendent bodies Of More vivid illumination give out many more rays than those which have only a pale light. I have often seen Jupiter and Venus together, twenty-five or thirty degrees from the sun, the sky being very dark. Venus would appear eight or even ten times as large as Jupiter when looked at with the naked eye. But seen afterward through a telescope, Jupiter』s disc would be seen to be actually four or more times as large as Venus. Yet the liveliness of Venus』s brilliance was incomparably greater than the pale light of Jupiter, which comes about only because Jupiter is very distant from the sun and from us, while Venus is close to us and to the sun.
這原來是實打實的原文啊!小編你真是業界良心!
來到這裡還有一個疑問,也是 @吳易易 提到的關於金星和木星視直徑的問題,為什麼伽利略說他看到的木星大小是金星的4倍呢?I have often seen Jupiter and Venus together, twenty-five or thirty degrees from the sun, the sky being very dark.
原來伽利略是在金星合木星前後(金星和木星在天空中挨得比較近時)用望遠鏡同時觀測兩者得到的結論。我們可以用軟體進行模擬,我印象中的一次金星合木星發生在2008年12月1日:
金星視直徑為16.6",木星視直徑為34.0",視面積大小的確是4倍關係。
不過需要說明的是金星合木星前後兩者的視面積不總是四倍關係,比如在今年(2015年7月1日傍晚)發生的一次金星合木星,兩者的視直徑相當,金星甚至稍稍大一些:
(木星:32.4" vs 金星:32.6")
開上帝視角可能更加直觀:
(1629年12月20日 金星合木星)
(2008年12月1日 金星合木星)
(2015年7月1日 金星合木星)
我選取了伽利略年代的一次以及近年的兩次金星合木星,可以發現地球與木星的連線會與金星的軌道相交兩次,若此時金星位於距離地球較遠的交點,則木星與金星的視面積是四倍關係(或者更大);若金星位於距離地球較近的交點,則兩者大小相當。
至於這個神奇錯覺背後的原因,就得回到回答中提到的論文了,不過這不屬於這個問題的範疇了,題主有興趣可以再開一個問題。
PS:還是挑到了小編的報道裡面的一些小骨頭。小編在引述伽利略「金星比木星大8-10倍」的結論時可能有意無意地忽略了伽利略是在金星合木星前後觀察到的結果,可能會導致讀者誤認為伽利略是在不同時間下分別觀測金星和木星而得到的結論。人眼應該也是有解析度的。。。
金星比木星大8到10倍是肉眼看到的結果。因為金星最亮可以達到-4.9等,而且活動範圍是在距離太陽48度以內的範圍,金星亮度非常大,即使上合,星等也在-3.6等以上。如果木星與金星會合,那麼木星與太陽角距離低於48度,此時木星位於遠離地球的位置,亮度不會超過-1.8等,而金星在與太陽角距離48度範圍內,最高亮度可以達到-4.9等,最大亮度甚至可以達到木星最小亮度的20倍。即使是通常亮度,金星可以達到-4.2等左右,亮度達到木星的10倍是很容易的,當然有個前提條件,就是金星與木星相合,也就是兩顆星在天空中處於同一位置。
不能,都是點。
人眼的最小角解析度一般是按照1.5"計的。
金星在地球上的視直徑是:0°0"30.0"
木星在地球上的視直徑是:0°0"39.0"
所以,引用的資料首先數據本身就是錯的,二者視直徑接近。
其次,在地球肉眼是無法分辨金星和木星的大小的當物體對人眼的視角小於1′時,人對物體的細節就不能分辨,看起來就是一點。
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