【原】為什么太陽和月球看起來一樣大？角大小為你解答

天文在線 2023-04-08 發(fā)布于云南

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簡介：角大小是用來描述一個(gè)物體在天空中出現(xiàn)時(shí)的尺寸，以弧分和弧秒為單位，表示球體上多的角度。物體的角大小由其實(shí)際大小及與觀察者距離決定?？梢杂檬肿龊唵蔚臏y量尺。

你或許對(duì)“角分”和“角秒”這兩個(gè)術(shù)語略有耳聞，但對(duì)其認(rèn)知也僅僅停留于“好像在哪里看到過”這一層面，不過這也怨不得觀眾老爺們，因?yàn)檫@兩個(gè)詞的應(yīng)用面可以以“狹隘”一詞來描述。這兩個(gè)詞語是用于測量角大小的，僅在現(xiàn)代天文學(xué)中才會(huì)有所應(yīng)用。那么，傳說中的“角大小”又是用來做什么的呢？最簡單粗暴易于理解的說法就是，角大小是用于判斷天空中物體的維度大小的。

正如先前所說，角分與角秒是用于測量角大小的，它們是如何發(fā)揮作用的呢？這需要從角分與角秒本身說起。角分與角秒實(shí)際上代表的是其在圓周上的不同角度，一角秒的大小是1°的1/3600，由弧度制表示也就是180/，一角秒的大小大約是一角分的3600倍，也就是大約206,265角分。

這些數(shù)據(jù)由常人看來讓人摸不著頭腦，實(shí)際上在天文學(xué)家的手上大有用處，他們可以以此測算出兩個(gè)天體之間的距離，以及在觀測天體時(shí)需要縮放的倍率。在其他領(lǐng)域——例如光學(xué)領(lǐng)域，角大小同樣發(fā)揮著重要作用，角大小能夠測算出光學(xué)儀器的精確度，得出有關(guān)物體在可視范圍內(nèi)的大小縮放等問題。

角大小能夠用于指出由地球視角可見的天體表面大小。以月球?yàn)槔?，月球是人類最為熟悉的天體之一，它的角大小就是在30角分左右。

角大小與線性尺寸的區(qū)別（圖例）

一個(gè)物體的角大小取決于它的實(shí)際大小以及它與觀測點(diǎn)之間的距離。如果一個(gè)物體的實(shí)際大小是固定的，那么觀測距離越遠(yuǎn)，角大小越??；如果一個(gè)物體的觀測距離是固定的，那么實(shí)際大小越大，角大小同樣也會(huì)越大。

可是在測量方面又會(huì)出現(xiàn)新的問題。若要問起天體的形狀，或許大多看官潛意識(shí)里便會(huì)認(rèn)定多數(shù)天體是圓形或球形的，實(shí)則不然。很多天體——例如星系，星云等——都是非球形的。不是球形，便不存在所謂直徑了，這樣的情況應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)呢？此時(shí)，我們會(huì)分別測量出此類天體的內(nèi)徑以及外徑。例如小麥哲倫星的視覺直徑5° 20' x 3° 5'就是這樣得來的。

度、分、秒分別是什么？

在我們對(duì)角大小進(jìn)行深入探討分析之前，我們需要重新明確一下我們對(duì)于“角”的定義。在一個(gè)圓中，有360個(gè)1度，但“度”卻并非是在角度測量中的最小單位。如果我們把1°平均分為60份，那么我們所分得每一個(gè)角的大小就是一角分。如果我們重復(fù)剛才的操作，再將一角分平分為60份，那么我們分得的每一小份就是一秒分。

測量一個(gè)角的角度可以測量其跨度大小，并且以度、角分、秒分等單位進(jìn)行描述。一秒分是其中最小的單位，它的大小大約是1°的1/3600倍。

角大小是什么？

有了關(guān)于“角”的知識(shí)作為基礎(chǔ)，現(xiàn)在我們就可以開始對(duì)“角大小”這一概念展開更多研究了?，F(xiàn)在，找到一個(gè)你想要測量其角大小的物體，由你（觀察者）向被觀察物體的兩側(cè)分別作射線，兩線之間的夾角就是我們所說的“角大小”了，上圖中包含觀察者于月球之間角大小的圖例，可供理解參考。

如果嫌計(jì)算角度太麻煩、并且不需要太過精確的計(jì)算結(jié)論的話，這里有一個(gè)更為方便的測量方式，你所需要的僅僅是——手。同時(shí)，你幾乎不需要任何知識(shí)儲(chǔ)備。首先，抬平手臂將手掌伸開在面前，接下來……沒有接下來，看見你小指指根到指尖兩側(cè)形成的夾角了嗎？那大約就是1°。

實(shí)用測量工具——手

實(shí)驗(yàn)：計(jì)算一下月球的角大小吧！

零零散散的理論知識(shí)收獲了一籮筐，不進(jìn)行一下操作應(yīng)用怎么行呢？接下來就一起試著計(jì)算一下月球的角大小吧！不需要復(fù)雜精密的天文設(shè)備，一把卷尺和一把直尺足矣。

第一步，伸直手臂并且用直尺測量出月球直徑。當(dāng)然，在滿月的時(shí)候才能對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)測量，測量數(shù)值大約在5mm（即毫米）到8mm左右，其中誤差值依季節(jié)變化和手臂長短不同而變。測量完成后記錄數(shù)值。

第二步或許是唯一一個(gè)你需要求助他人的步驟，你需要測量你的手和眼睛之間的距離。測量完成后記錄數(shù)值，應(yīng)以毫米（mm）為單位，與上一組數(shù)值（即測量所得月球直徑）統(tǒng)一。

現(xiàn)在，我們只需要做一些簡單的計(jì)算就能大功告成。

公式12-角大小計(jì)算公式

通過計(jì)算，我們就能得出月球角大小的弧度制表示方法。其中，Sap是我們測量所得的月球大小，I是我們測得的手眼距離。將先前測量所得的數(shù)值帶入公式后，我們就可以得到弧度制角大小的精準(zhǔn)數(shù)值。

公式13-已知角大小與距離，求直徑

月球弧度制角大小的數(shù)值乘206,246，其所得結(jié)果就是月球角大小的角秒大小，再除以60就能得到月球角大小的角分大小。由此，計(jì)算結(jié)果應(yīng)該在30角分到35角分左右。

太陽的角大小

從常規(guī)上來判斷，你是不是會(huì)認(rèn)為太陽的角大小一定比月球大得多或者小得多？

啊，可別急著去看太陽！強(qiáng)光造成的視力損傷可不是鬧著玩的。

單從我們的視角看來，太陽和月球的大小似乎相差無幾，因此才會(huì)產(chǎn)生日食，但是實(shí)際上我們都知道，二者的大小可不在同一級(jí)別上，太陽的大小大約是月球的400倍。既然如此，為什么從地面上看太陽和月球的大小差不多呢？因?yàn)楸M管太陽的大小是月球的400倍，太陽與地球的距離同樣是月球與地球距離的400倍，因此，二者角大小相近，由此才產(chǎn)生視覺上大小近似的感覺。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3. Suda-魚小卿卿卿- Tim Trott

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