天文学侦探系列

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  许多科幻小说中都有人类登上月球,并在那里安家的美妙想象。小于老师也是从小读科幻小说、看科幻电影长大的男孩子,对于飞向宇宙充满了售种各样的幻想……其中,我的宇宙终极梦想当屠“人类定居月球”!
  正因为怀抱这样的梦想,数年前第一次看到“微信”的启动画面时我就被深深打动:一个人站在月球眺望地球故鄉,在这样一个每天都有科学新突破的时代,这个画面承载了人类太多的深情与梦想。然而就在前一阵子,这个画面发生了微妙酌改变。
  细心的同学们一定发现了,这两幅画面只有一个区别,那就是地球的样子不太一样了。那么问题来了,我们能否简单地通过这两张照片来判断,这位“月球居民”分别是在哪两天“抬头望乡”的吗?让我们再次变身天文学侦探,还原一下“事件现场”吧!
  推理
  为了简化这个问题,我们可以不考虑月球公转轨道平面和地球公转轨道平面的夹角(黄白交角=5°09’),因为这个夹角并不大,所以我们干脆直接忽略掉。
  我们知道,因为地球本身不发光,只能反射太阳光,所以地球和月亮一样,总是一半明亮,一半漆黑。那么想要在月球上看到画面中那般明亮的地球,“月球居民”的视线一定要与太阳光平行,也就是说假设我们拿一把超级大尺给太阳和地球连上一条线,“月球居民”一定要处在这条连线上才能看到地球明亮的一面。
  月亮运转到这条“连线”上时,应该是“农历初一”前后。显然,这两张照片就是“月球居民”在农历初一前后“拍摄”的。但是如何确定更具体的拍摄时间呢?或者说照片应该是在一年12个月中,具体哪个月的农历初一拍摄的呢?
  线索
  仔细将微信地球照与常用的地球仪进行对照就会发现,两张图中的“月球居民”虽然同样望向地球,但是他们望见的位置并不一样,图1中的地球中心位置是非洲大陆南部,而图2的中心位置则是印度尼西亚附近。因为图中有云层的遮挡,不方便观察,那么咱们利用搜索网站中的“地球功能”去掉云层再来看看效果吧。
  这下我们终于看清楚了,图1中月球居民的视线中心刚好位于南回归线附近,图2则是赤道附近。结合我们之前的推理图,显而易见,两张图中太阳光在地球上的直射点也应分别是南回归线和赤道。
  现场还原
  根据天文学常识,“太阳光直射地球南回归线”这种情形,一年只有一次,也就是在北半球的冬至。而“太阳光直射赤道”一年当中却有两次机会,一次是北半球的春分,另一次是北半球的秋分。那么,现在我们就可以画出前后两种微信启动画面的天体关系示意图了。
  我们回想一下,在科学课上学过的二十四节气,或者翻一翻日历就知道,每年冬至、春分和秋分,日子基本上都是固定的。北半球的冬至是在每年12月22日前后,春分在3月21日前后,秋分则是在9月22日前后。所以,“月球居民”注视着非洲大陆南部的那张图应该是“拍摄”于12月22日左右的某一个农历初一前后;注视着印度尼西亚的那张图应该是“拍摄”于3月21日或者9月22日左右的某一个农历初一前后。至此,我们终于可以非常确定地说,整个“月球居民望乡”事件已经成功侦破啦!
  善用科学的力量,勤于思考,我们每个人都能成为大侦探。
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