天文科学认为对太阳系行星的运动计算到了十分精确的地步,事实真的如此吗?通过对水星凌日和金星凌日数据(数据来源于nasa官网)的分析,得到的结果是误差很大。 图1: 天文测量学计算的恒星年为31558149.5秒
图2:本文计算恒星年的方法:地球从升交点B转一周回到B点所花费的时间,和从降交点C转一周回到C点所花费的时间。 从1631年到3956年金星凌日数据得到下面结果: 地球从金星升交点出发回到升交点的平均周期为31557729秒。 地球从金星降交点出发回到降交点的平均周期为31557696秒。 分别相差420.8秒和456秒。
从1605年到2295年水星凌日数据得到下面结果: 地球从水星升交点出发回到升交点的平均周期(地球恒星年)为31557970秒。 地球从水星降交点出发回到降交点的平均周期(地球恒星年)为31557958秒。 分别相差179秒和192秒。 详细数据见本文末尾。
非常大的误差,这是因为天文学中对图1中a点定位模糊,不精确造成的。 在天文观测中,图1中的a点并不好确认,科学家的办法是:图3:
天球参考系是以观测者(地球)为中心,遥远恒星在天球上投影为方位,建立起来的一套坐标系统。图4: 图5: 如果观测者地球在太空中没有任何转动,方向恒定,那么恒星年的测量计算可以做到足够精确。 但遗憾的是地球不停地转动,转速还很快,一个恒星年转360多圈。那么地球上观测到的天球参考系就在不停地转动(也就是说地球观测者看到的恒星,在不停地绕地球转动)。 图6: 天文科学家只好尽可能精确地测量出地球相对宇宙太空的转速,以便对地球观测到的天球参考系的位置进行修正。 开始测量计算恒星年:图7:
根据计算结果,时间误差每年约在200至400秒左右。这个误差很明显,并且会随着年数增加不断地累积,是什么原因导致科学家没有发现这个错误呢?
是岁差,掩盖和抵消了这个误差。岁差是地球自转轴方向因太阳引力作用产生的进动,现测量数据约为25772年进动一圈。 图10: 图11: 图12: 以下是详细数据(图2中方法计算): (时间补差)是指观测到凌甚时行星(地球)距离升交点/或降交点的时间差距,或者说再经过这么多时间该行星正好位于升交点/或降交点) 补差比是指时间补差与最小日心距的比值,也就是说时间补差与最小日心距约成正比关系。 数据来源于nasa官网。
天文测量学的这个错误,影响到太阳系所有行星运动的数值,也包括水星近日点进动值的精度。而水星近日点进动值的重测对相对论及整个物理起着至关重要的作用。 |