前言
遠古以來,月球是離我們最近的天體。很自然地,人們想去月球上。但是,飛到那裡又有多遠呢?
什麼是地球到月球間的距離
理論上講,從地球到月球的距離是指兩者間中心的距離,而且是可以測量的,但是,通過日常生活中常用的方法來衡量這個距離是不可能的。因此,只能通過三角公式來計算它們間的距離。
月球的近地點和遠地點
談到這個概念時,我們應該記住,在月球軌道的每一點上,我們的地球到月球的距離都是不一樣的,原因是月球的軌道呈橢圓形。月球軌道的最近點稱為近地點,最遠點稱為遠地點。因此,在近地點到地球的距離將達到357000公裡,而遠地點到地球的距離將達到406000公裡。人們通常談到地球到月球的距離是指平均距離,即:384,399公裡。
到達月球的時間
宇宙飛船將不得不花費很長的時間飛向月球,而且這種飛行形式並不是以直線飛行。按照第二空間速度(11.2公裡/秒)計算的話,理論上,其飛行時間將需要10個小時,但事實上,花費的時間會更長。之所以要花費這麼長的時間,是因為飛船在大氣層中要逐漸提高速度,使其能從地球引力場中逸出,併到達第二空間速度。然後,當飛船接近月球時,將不得不減速。順便說一下,這個速度是現代太空船達到的最大速度。
根據官方數據,1969年,美國人飛往月球所消耗的時間為76小時。
可以想像一下,如果以5公裡/小時的速度步行到月球,則大約9年的時間;如果以100公裡/小時的速度開車去月球上,則需要160天;如果乘坐飛機到月球的話,則需要飛行持續飛行大約20天。
如何測量?
從地球到月球的距離
從過去,人們就試著去測量地球到月球的距離,首先從最基本的角度測量工具中獲得數據,利用幾何方程建立了「阿里斯塔克斯」體系。通過計算,阿里斯塔克斯認為,地球到月球的距離為80個地球半徑,即:地球半徑6 371公裡,乘以80,就可以得到509 680公裡;而阿基米德認為,地球到月球的距離為62個地球半徑,即 :6,371 * 62 = 395,002公裡。
公元前二世紀,一位名叫希帕克斯的數學家和天文學家認為,到月球的距離比我們地球的半徑大60倍,得出這一結論,是基於他對月球運動及其周期性日食的觀察。
由於在月食時,太陽和月亮具有相同的角度大小,因此,根據三角形相似性的性質,可以求出到太陽和月球的距離之比;再次應用這些性質,Hipparchus計算出,地球直徑是月球直徑的2.5倍,即:RL = R3 / 2.5。
從1'的角度,人們可以觀察到一個大小比它距離小3,483倍的物體,這一點在Hipparchus時代就已經是眾所周知的。
因此,到月球的距離是地球的232 * Rz / 2.5 = 60個半徑,即:6 371 * 60 = 382 260公裡。最有趣的是,藉助現代儀器進行測量,證實了古代科學家的正確性。
當然現在,我們可以在雷射儀器的幫助下,能夠精確地測量到月球的距離。同時,測量時間可以在很短時間內完成。
有趣的事實
1.可以將太陽系中的所有其他行星放置在地球和月球之間;2.每年,地球到月球的距離大約會平均增加4釐米,原因在於,行星沿著螺旋軌道的運動以及地球和月球引力相互作用的逐漸下降;3.從理論上講,太陽系的所有其他行星都可以放置在地球和月球之間。如果把包括冥王星在內所有行星的直徑加起來,那就得到一個為382100公裡的值。
結語
毫無疑問,我們今天談論的是地球與月球間的距離問題,就它的測量而言,我們不得不佩服古代科學的「先進性」,但同時也遵循了自然科學原理,在一定條件下,是沒有辦法動搖的,例如,三角形的相似性。