普通人如何測量月球半徑?

或許需要一定的儀器,但絕不是直接百度一下這樣的回答。

其實本來的假定是地球半徑什麼的都已知,但是吳天宇順便把如何測量這些數據的問題也給回答了,業界良心啊!


如果把一切已知的必要數據都算作未知來測,都得用生活中常見道具重測的話,那基本思路這樣吧:

1.進行自由落體運動實驗,計時算出地表的重力加速度。
g=frac{2h}{t^{2}} h是墜落高度,t是墜落用時。

2.根據萬有引力定律,可以算出地心、月心距離r_{Earth-Moon}和地球半徑r_{Earth}的關係。
Gcdotfrac{Mm}{r_{Earth}^{2} }=mcdot g

mcdot frac{4pi ^{2}}{T}cdot r_{Earth-Moon}= Gcdotfrac{Mm}{r_{Earth-Moon}^{2}}
最後化簡可以得到:
r_{Earth-Moon}=sqrt[3]{frac{gcdot r_{Earth}^{2}cdot T^{2}}{4pi^{2}}}

3.測量滿月時的月球在視線中的視角大小	heta ,根據北極星與地平線的夾角測出所在地的緯度alpha

4.根據餘弦定理算出所在地與月心的距離r_{You-Moon}和地球半徑r_{Earth}的關係。
r_{Earth-Moon}^{2}+r_{Earth}^{2}-r_{You-Moon}^{2}=2cdot r_{Earth-Moon}cdot r_{Earth}cdot cosalpha

5.根據餘弦定理算出月球半徑r_{Moon}和所在地到月心距離r_{You-Moon}的比值,再化成與地球半徑r_{Earth}的關係。
2r_{You-Moon}^{2}-r_{Moon}^{2}=2r_{You-Moon}^{2}cdot cos	heta

6.最後就是要測地球半徑了…

對不起我想了很久沒有想出簡單的辦法,惟一覺得可行的是,延正北方向開出足夠長距離,起碼幾百公里吧,記錄里程為s,再測北極星與地平線夾角,也就是緯度,eta 。根據與之前所在地的緯度差,算出地球周長,求得地球半徑。

frac{s}{C}=frac{eta-alpha}{2pi},C=2picdot r_{Earth}

r_{Earth}=frac{s}{eta-alpha}

7.OK,最後把你測過、算過的數據都代進去計算,就可以求出月球半徑了。表達公式太繁瑣我就不寫了,通過數值一步步直接算比較簡單。

以上所有步驟都是可行的,完全DIY,只不過比較麻煩。


如果覺得古希臘那幫神人是普通人的話,推薦我的遠古偶像:
阿里斯塔克斯
阿里斯塔克斯觀察到月球穿過地球的陰影需要一個恆星月的時間。因此他估計到地球的直徑是月球的三倍。根據埃拉托色尼所計算的42000公里的地球周長,他認為月球的周長應為14000公里。事實上,月球的周長約為10916公里。


既然你都說了是普通人,最好的方法可能是要問科學家叔叔了(╯3╰)


第5個錯了吧,r(moon)應該是d(moon)吧


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