教你記錄太陽的軌跡

2021-01-14 江幹城管


我們一生中會看到無數次的太陽東升西落,看起來好像千篇一律,沒什麼稀奇,早已經司空見慣了。
但你有沒有仔細的觀察過太陽運動和軌跡變化的細節呢?你知道 每天的日出點、日落點、正午太陽高度 ,以及一天中太陽完整的運動軌跡及變化規律嗎?


在一年中,每周一次或者兩次在同一時間、同一地點記錄太陽在天空中的實際位置,就能製作出太陽的「8」字形日行軌跡圖,對於地面上的觀測者來說,太陽只是高度產生了變化,其相對於星空的軌跡還是不變的。


並且地球是按照橢圓形軌跡運行,因此在地球距太陽較遠的一面,從那邊朝地平線的位置看,太陽的每日運行軌道呈現圓弧形,當我們的目光隨著傾斜∠翻轉過來,太陽的圓弧在天空中越來越高,在夏至日期間,太陽位於「8」字曲線的最高處,在冬至日則位於最低處。

英國一理工男在卡拉尼什巨石像記錄的一年不同時期正午太陽的位置,製成的這幅圖.




之前沒有數位技術合成的時候,早期拍攝傳統的太陽「8」字軌跡圖都採用多次曝光同一張膠捲獲得,它是在同一張照片上記錄全年的太陽運行軌跡,這種傳統的拍攝方法難度較大。並且這種方法還需要在相機上安裝一個特製的濾光片,因為拍攝者要在白天不使用濾光片的情況下曝光,曝光過度或者曝光不足都會影響照片質量。


有史以來製作的第一張太陽「8」字軌跡圖是在1978年至1979年拍攝完成的,它由44張太陽曝光畫面和一張房屋照片組成,全部是用同一張膠捲在同一地點拍攝,該圖記錄的是美國新英格蘭地區上空的太陽「8」字軌跡。


現在我們製作的太陽「8」字圖一般是由軟體合成,通過編程計算得到的,其製作思路是:先確定觀測點的經緯度,這樣就能知道該點在地球上的準確位置,然後同樣是按照攝影師的方式,選定一年中固定時間間隔的相同時間點,以角度的方式標定太陽直射點與觀測點相對方位和高度,最後將若干個計算點在一個平面上用虛擬的線連接起來。


既然在地球上可以將太陽的軌跡描繪成「8」字形,那麼在其他星球上呢?當然也是可以的,根據軌道計算,如果觀測者站在其他星球上,也有可能會記錄到太陽的「8」字軌跡圖,例如,在火星上,太陽運行軌跡更像是「淚珠」。

(ps:真的想去嘗試的朋友記得保護好眼睛)

end


編輯|方逸卿

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