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【科幻】《星塔》(五)

2021-08-16 20:00 作者:李心乱  | 我要投稿

                    十三、探索

         虽然我无数次从过往的影像中看到全球各地的壮丽星空,看到宇航员拍摄其他星球表面的重要录像,也看到航天探索矩阵整装待发的恢宏场面。


         但我也还是希望能够亲眼去看看这一切。


        曾经作为科学标杆的天文学,时至今日居然只能用一个圆球来纪念,真令我唏嘘不已。


        我望着星航仪,看着它转了一圈又一圈,心中一次次地估算着它的角速度。


        并尝试在脑海中勾勒一些天体坐标系的样子——那是天体测量学的基础,也是天文学最基本的内容之一。


       “上边只有赤道坐标系啊,真是可惜!得把黄道坐标系也画上才行……对了,黄道坐标系,黄经λ和黄纬β,研究行星时得常用这个!对了,对了还有银道坐标系,银经b和银纬l,不过不太常用……”


       我习惯了一个人自言自语进行探索钻研了……因为习惯常年只有一个人了。


         真不巧,被路过的星筏看到了。


      “呦,大天文学家!又来这儿思考了?” 


        我斜着头睥睨了他一眼,又把视线挪回了星航仪,“老筏,你怎么也这么闲了?塔外边没麻烦事了?”


    “真幸运呀,今天没有。我这幅‘老骨头’可以多歇一歇了,也顺便来看看你。”


        星筏走了过来坐在我的旁边。


       “我记得你刚来这里的时候是对工程学更有兴趣吧?”


     “没错,但是研究工程学又有什么用?在这什么都建不了……”


     “研究天文不也是这样吗?”


     “我哪有研究天文,您说笑了……就这颗怪球和一点资料我哪够研究?只是胡思乱想罢了。”


                    十四、坐标

      “想象天体坐标系,对于没观察过周日视运动②的人来说,确实挺需要想象力的。”


     “是啊……我刚才就正想着往星航仪上多画几个坐标系呢。”


      “黄道坐标系?”

 

      “对,还有银道(坐标系)③!”


     “但,可惜有的坐标系是画不上去的……”


     “是啊……”我不禁叹了一口气。


      “地平坐标系④和时角坐标系⑤。这两个的坐标都是取决于观测者位置的。方位角A、地平高度h、与地理经纬度有关;时角t与地理经度有关,这些没法画上去。这儿一般的星航仪上只标着赤经α和赤纬δ,最多再加上一条黄道,太没趣了……”


      “地平坐标系中,似乎还有一些概念吧?”


     “啊,还有?哦,您说的是天顶距⑥吧!”我愣了一下,然后迅速点了点头。


      “天体到天顶的角距离,这个概念也挺常用的,尤其是估算消光的时候。”


      “唉,大多数天体在地球上空东升西落,能经过天顶的天体也只是极少数……毕竟那里实在是太寒冷了,高处不胜寒呀。”


      “那副院长先生,您是愿意奔向天顶,让Z的值不断缩小,使人们可以最清晰地看到自己?还是愿意老老实实待在南方地平线附近,露个脸就走呢?”星筏似笑非笑地问了这个问题。

               

         我像看小孩似的与星筏对视起来,后者却莫名地笑了起来。


      “你瞧你,你的表情真是有趣极了……我就是这么比喻一下罢了。”

                

     “老筏,你真是越来越像个小孩了。不如以后改叫‘老顽童’好了……”


     “抱歉,先生。如果您觉得有些话冒犯了您,就请把我当成一个不懂事的孩子吧!”


    “唉,老筏你又来了。有什么就尽管说嘛……”我收回视线,又开始盯着星航仪,沉默起来。


                    十五、怀疑

          忽然想到了刚才谈话中提到的一些概念,比如……散射!

 

      “散射,散射……”我低着头,又喃喃地自言自语起来。


        星筏猛地停止了脸上的笑容,突然郑重其事起来,“先生,事实上,我是来与你讨论一个严肃事的!”


    “哦,原来你是有正经事的,尽管说吧。”我又一次抬起头,面向老筏。


      “您应该知道,借助塔顶的大气微波调谐器,我们已经屏蔽了一千多年的星空,这一千多年中,外边世界的人们经历着生老病死,如此轮转数十代,而在塔内……”


        “对,我知道,而且我也是经历过塔外生活的人,不过对这些事早就习惯了。有什么话,您尽管说出来就是。”


       “我还仍只是这里的第三位领导者,塔内的我们让外界奉我们为神明,视星塔作圣地,以便让他们不敢靠近!”


        “这个我知道,不过我在塔外可没完全被你们‘洗脑’,虽然曾经也很想进来,但也确实不敢靠近……”

 

       “因为我们监视着塔外人的一举一动,对何试图探索古代人类遗迹的人加以控制,甚至消灭掉他们。这一切,都是为了一个所有人都不理解的原因……您觉得我们这样做到底值得吗?”


       “我……”我一时不知道怎样作答,艰难地组织着语言。


       “我……自从你们给我进行记忆移植,掌握了你们所有的知识之后,我对你们隔离知识行为的正确性就没有任何怀疑了……所以我觉得,应该是值得的……”


      “作为曾经生活在塔外的人,您对我们没有任何怀疑了?”


      “唉,这……”


        这其实也我一直以来最为头痛的问题,因为我自己也不清楚为什么会对他们毫无怀疑了。


        不过 的确,我的大脑已经被移植入曾经人类掌握的重要科学知识。


        但在这些科学知识之中,近来我才发觉少了一样最重要的东西!


        那是在我走进星塔大门时,曾被他们许诺会让我获得的东西!


          人类文明衰落的真相!

     


        科普:

       (因本文为连载系列,①在前文部分)


       (②周日运动:  也称太阳视运动,周日视运动,是描述地球上的观测者每天观测到天空上天体明显的视运动状态,在近极区尤为明显。

        这由于地球绕轴自转使然,使得所有天体都绕着这个轴(从观测者眼中即绕着北极星)作圆周运动,这个圆圈称周日圈,完成一圈运动需时23小时56分4.09秒(即一整个恒星日)。而日、月之东升西落也是周日运动之体现。)



       ③ 银道坐标系:  银道坐标系是以太阳为中心,并以银河系明显排列群星的平面为基准的天球坐标系统。

        银道面与天赤道相交,交角为62°36′,升交点的赤经为18h49m(历元1950.0) 。

       银道面(galactic plane):银道所在的平面。天球上沿着银河画出的一个大圆称为银道,与银河的中线非常接近,银河是银河系主体部分在天球上的投影。

        银道面也是银河系的主平面。以银道面作为基本平面的坐标系称为银道坐标系。银道面与天赤道相交,交角为62°36′,升交点的赤经为18h49m(历元1950.0)。

     银道坐标系(galactic coordinate system):在恒星天文学中应用一种天球坐标系。           经过太阳且与银盘(见银河系)的对称平面相平行的平面称为银道面,它与天球相交而成的大圆称为银道。

        银道面是银道坐标系的基本平面。在银道两侧与银道相距90°的两点,称为银极。与北天极邻近的银极称北银极(NGP),与南天极邻近的银极称为南银极(SGP)。经过银极的任何大圆称为银经圈;与银道平行的小圆称为银纬圈。


 

        ④    地平坐标系:  地平坐标系中的基本圈是地平圈。

        地平圈就是观测者所在的地平面无限扩展与天球相交的大圆。从观测者所在的地点,作垂直于地平面的直线并无限延长,在地平面以上与天球相交的点,称为天顶;在地平面以下与天球相交的点,称为天底。

        在天球上,天顶和天底与地平圈的角距离均为90°,只不过一个在地平圈以上,另一个在地平圈以下。地平圈把天球分为可见半球和不可见半球两部分。

        由于天球的半径是任意长的,而地球的半径则相对很小。

        因此,观测者所在的点可以认为是与地心重合的,地平圈也可以看成是以地心为圆心的,这与观测者所在点的地平面在天球上是完全一致的。

        通过天顶和天底可以作无数个与地平圈相垂直的大圆,称为地平经圈;也可以作无数个与地平圈平行的小圆,称为地平纬圈。

        地平经圈与地平纬圈是构成地平坐标系的基本要素。

 


       ⑤时角坐标系,是一种用定量的方法表达天体位置的天球坐标系。其基本圈是天赤道,基本点是天北极和天南极。

        时角坐标系是天球坐标系的一种,又称第一赤道坐标系。常在天文观测中使用。

       时角坐标系又称“第一赤道坐标系”  ,地球赤道平面延伸后与天球相交的大圆,称为天赤道。

        天赤道的几何极称为天极。天赤道是赤道坐标系中的基圈,北天极P 是赤道坐标系的基本极。

       由于所取的主圈、主点以及随之而来的第二坐标的不同﹐赤道坐标系又有第一赤道坐标系和第二赤道坐标系之分。


        第一赤道坐标系的主圈是子午圈﹐主点是天赤道与子午圈在地平圈之上的交点F ﹐天体的第二坐标是大圆弧FB =t 或球面角FP ﹐t 称为天体的时角。由主点F 开始按顺时针方向量度时角t ﹐从0°~360°﹐或从0~24。周日运动不会改变天体的赤纬﹐而仅仅使时角发生变化。

        第二赤道坐标系的主点是春分点﹐它是黄道对赤道的升交点﹐过春分点的赤经圈就是该坐标系的主圈﹐春分点的时圈与天体时圈之间的球面角 P 或大圆弧B =α﹐是天体在第二赤道坐标系中的第二坐标﹐称为天体的赤经。

       赤经α是由春分点开始按逆时针方向量度的﹐从0°~360°﹐或从0~24。第一赤道坐标系是右旋坐标系,第二赤道坐标系为左旋坐标系。

        天体的周日运动不影响春分点与天体之间的相对位置﹐因此也就不会改变天体的赤经和赤纬﹐而在不同的测站﹑不同的观测时间﹐天体的时角却是变化的。所以,在各种星表中通常列出的都是天体在第二赤道坐标系中的坐标 赤经和赤纬﹐供全球各地的观测者使用。

 



        ⑥天顶距(英文名:zenith angle)定义:在天体方位圈上,天体与天顶之间的角距离,称之为天顶距。

         计算:它由测站点铅垂线的天顶起算,由0°量到180°。某一天体的天顶距等于该天体的地平高度之余角(即90°-该天体的地平高度)       

        竖盘显示角度,在国内外全站仪或者电经中表示的多为V,严格的讲应该是VA,即Vertical Angle(垂直角);是设定了水平0°00′00"(简称水平0),整平仪器后将望远镜转动到水平视线时(简单理解就是正镜、望远镜向前方)垂直角度应该显示0°00′00"。

       若竖盘显示格式设定的是“天顶0°00′00",即望远镜沿铅锤方向逆方向(望远镜对着天空、目镜对着铅锤方向向下)为0°00′00",国内行业界专家称之为“天顶距”,则竖盘显示的角度为天顶距。


      对于此称谓,ISO标准称之为Zenith Angle,简称ZA。

     例如对于全站仪或者电经若显示V:94°44′15";严格地说应该显示ZA:94°44′15"才是最科学的。不过,国内业界人员多数已经习惯了,应该理解。


         显示角度计数:

        对于角度计数开始位置,根据设定不同(水平0或者天顶距),然后根据设定的基准顺时针转动,转动多少显示多少。对于ZA:94°44′15",就是相对天顶0顺时针转动了94°44′15"。

        另外,对于水平角可将水平角任意位置置0,转动照准部时根据左角(L:Left Angle)或者右角(R:Right Angle)显示角度值。左就是逆时针计数,右就是顺时针计数。


        拓展:

       SD:即Slant Distance就是斜距离。在测量时要架设仪器以及反射棱镜,斜距是仪器中心点和反射棱镜中心点的距离。

       (1)关于仪器测距发射点、接收件中心与仪器中心点不一致的问题,各仪器厂家在出厂的时候都进行了仪器常数设定进行过改正的。

      (2)对于反射棱镜架设中心与棱镜光路中心等不一致问题,采用棱镜常数设定进行改正;只要在仪器里面设定即可。就是忘记设定了也没有关系,进行内业数据处理时加上棱镜常数即可。


       HD:Horizontal Distance即水平距离;就是仪器中心点到过反射棱镜中心点的铅垂线的垂线距离。


       VD:Vertical Distance即高差,数据等于:仪器中心点在反射棱镜中心点的铅垂线上的垂足点,与反射棱镜中心点的距离。相对于大地基准面,若仪器中心比反射棱镜中心点高,该数据为正,反之为负值。


      已经诞生很多免棱镜全站仪,对于SD、HD、VD理解上相同。

       把测量目标点理解成反射棱镜中心点即可。当然,使用免棱镜功能时,常数是不一样的。

    

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