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太阳的体积大小和质量大小是怎么样知道的呢?是怎么样计算出来的呢?

原创推荐 来源:网络 编辑:付付 2018-05-21 11:55:42 浏览:

  太阳的体积大小和质量大小是怎么样知道的呢?是怎么样计算出来的呢?想要测量太阳的体积和质量,无疑!是一件特别难的事情,所以在古代也并不容易,而从丹麦的天文学家第谷开始就有了太阳体积大小的测量,究竟是怎么样测量出来的呢?我们一起来了解一下!

太阳的体积大小和质量大小是怎么样知道的呢?是怎么样计算出来的呢?

  测量太阳的体积和质量,尤其是在几百年前,科学技术尚且落后的年代,绝不是一两位科学家能够独立完成的伟大事迹。而这个故事,就要从1570年前后,丹麦伟大的天文学家第谷开始。1576年,第谷在丹麦和瑞典之间建立了世界上最早的大型天文台。这一天文台的建立总共花费了超过2000斤黄金。第谷在这里工作了23年,得到了海量的极其精确的观测数据,为开普勒后来的工作打下了坚实的基础。

  接下来的工作,则交于第谷的徒弟:开普勒。开普勒师从第谷,继承了来自第谷的海量观测数据,并根据这些数据,得到了之后影响深远的“开普勒三定律”:轨道定律、面积定律和周期定律。这三大定律可分别描述为:所有行星分别是在大小不同的椭圆轨道上运行;在同样的时间里行星向径在轨道平面上所扫过的面积相等;行星公转周期的平方与它同太阳距离的立方成正比。最重要的可以说是第三条:公转周期的平方,与到太阳距离的三次方成正比。知道了这个关系,我们就可以根据两个行星的不同周期,测算出两个行星到太阳距离的比例。而这里,伟大的天文学家哈勃,天才般得设计了“金星凌日”的测算方法。

  那时候,我们已经根据地球和金星公转周期的不同,测算得知二者公转半径的比例大约是1:0.72。如果我们能够在地球上的A、B两点同时分别观测金星凌日,那么就能看到凌日的金星,这个小黑点,在太阳上的不同位置A`和B`。再得知A,B距离后,就可以算出A`, B`两个位置的距离,也就能够计算得到太阳的直径。

  值得一提的是,1769年人们进行金星凌日的观测的时候,当时英法两国正在交战,但为了完成这项历史性的科学探测任务,法国政府特别下令海军不但不得攻击库克船长的奋进号(ENDEAVOUR),还必须保护其航行安全。正是在这种国际合作之下,数百年来未解的“天文单位”才得以在这难得的天象机会下见诸于世人。

  得到太阳直径,再有太阳的视场角,也就能计算出地日距离了。

  A * sin a = r

  到此,我们已经搞清楚了太阳的大小。但是太阳的质量,就又是另一个故事了。

  故事又是从第谷,开普勒师徒说起。他们观测了大量的数据,找到了开普勒三定律,这些结果被大名鼎鼎的牛顿给发掘出来,从开普勒三定律推导出了引力定律。

  而之后的故事,更是在实验室里完成的。卡文迪许,第一个进行了精确的引力常数测量。他设计并制造了一台扭称,用这台扭称,测量得到了大小铅球之间的引力,进而得到了引力常量。

  得到了引力常量,再根据刚才测量出来的地日距离,带入引力公式,

  就可以得到太阳的质量了!

  地日距离:149,597,870,700米

  太阳直径:1.392*10?千米

  太阳质量:1.9891*10^30千克

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