2009年8月3日 星期一

觀天入門:扁扁落日

和前一個觀天習題一樣,在不同日子的日落及日出,以及太陽低垂於不同的高度(仰角)時進行觀測。只是這裡要記錄的是你看見的太陽的扁平程度,你也可以拍攝照片後實際量測。當然不要忘了記錄氣象及天空條件,試著找出它們和不同的落日的扁平量之間的關係。

在不同的日子觀察日出和日落,然後測量太陽的扁平度,說的比做的容易。對在海平面高度的觀測者而言,太陽若是剛好在地平線上方,它的垂直高度較水平寬度小了約百分之廿,也就是太陽當時的扁平度(Oblateness)為20%。若觀測者在飛機上,則太陽的扁平度可以再多一倍;若在同樣的制高點,當太陽在地平線上方5°時,太陽的扁平度只有7%,當時人們能看得出來嗎?而且,人們甚至已經習慣於日出和日落時看到扁平的太陽,即使扁平度達到10~15%,我們可能依然不知!還好,這是可以克服的問題,你只要將頭(和身體)偏向一邊,直到原來水平的目光變成垂直為止。但是你如何測量每天的變化呢?尤其是一個小小的目標(記得用個硬幣就可輕易遮住太陽嗎?)每個晚上一點點的扁平度變化,又不能把太陽拿下來放到桌上用尺來量。

如果你有拍攝照片就可以用尺來量了,這當然要多花一點成本,但現在簡易經濟的傳統相機或數位相機都十分普遍,大部份的人們都已有現成的了,不需要你去買一台昂貴的專業相機。如果你沒有一個長鏡頭來放大太陽的影像,你可以在沖洗相片時放大,或是用幻燈片在牆上投影放大,然後就可以用尺量測太陽的長度和寬度,並計算出扁平度。記得還要在照片上或牆上量出太陽離地平線的高度,這是非常重要的,太陽的扁平度和仰角有關。這也很容易,因為太陽的水平寬度不受當時高度影響,還是在0.5°,比較一下就知道當時的高度。(如果你使用數位相機在電腦上測量,記得換算螢光幕的光點的水平/垂直尺寸扭曲比例。)

最後一個問題是:為什麼在不同的晚上,太陽會有不同的扁平度?答案是在不同的晚上,同樣低懸天際的物體,大氣的折射效果不會次次相同。其原理於下一個觀天習題再作說明。

問題

一、太陽在地平線上方的平均扁平度約為20°,在你的觀察中出現大幅偏離的機會為何?

二、你肉眼觀察並評定的太陽扁平程度和事後由照片上量出的扁平度有多大差別?那些地形地貌或天空的景像會使用高估或低估太陽的扁平程度?

三、在太陽極端扁平的時候,其與氣溫和水溫有什麼樣的關連?(參考下一個觀天習題)

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