量日儀究竟是什麼樣的?

時間 2021-05-29 22:56:36

1樓:狐狸先生

感謝這位讀者提出這個問題。當時限於篇幅,這個問題一帶而過,沒有講的很清楚。

量日儀(heliometer)要解決的問題,是恆星在天空中的周年視差。也就是地球運轉到太陽軌道不同位置時,一顆恆星相對於恆星背景的移動。這需要涉及到天空中兩顆恆星之間的角距離的測定。

在最初人們試圖測定恆星角距離的年代,照相底片還沒有發明,觀測者雖然可以看到望遠鏡中兩顆恆星,但是精確的測量它們之間的角距離很難。量日儀就是做這個用途,當然最初,它是用來測定太陽的直徑的。

下面這個圖是乙個普通的望遠鏡,望遠鏡收集光線,就是鏡筒裡這個透鏡。天上的恆星的光線,被這個透鏡匯聚後成像,再經過目鏡,被人眼觀察到。

乙個愛好者用的天文望遠鏡

那麼,如果我們把這個透鏡從中間剖開,再稍稍錯位,會怎麼樣?在這種情況下,匯聚光線的透鏡,從一塊變成了兩塊,每半個透鏡都能成乙個像。因為兩塊透鏡稍稍錯開,光軸不重合,成的兩個像也就不重合。

下圖就是乙個量日儀(heliometer), 我們可以看到,兩塊透鏡是分開的,同時,分開的程度,可以通過機械結構調節。

黃銅製作的量日儀。John & Peter Dollond 製作於1758。

恆星間的角距離測量

當量日儀的兩塊鏡片分離,觀測者看到的星象A,B就各產生了乙個重像A',B'。A和A'分離的角度是由量日儀的鏡片分離程度控制的。下面,觀測者需要通過控制鏡片程度,讓A'和B重合。

這時,A-A'這兩個星象的距離,就等於A和B的距離,也就和鏡片分離的程度對應起來了。通過這樣的方法,夜空中的角度測量精度,轉化成了量日儀的機械精度,而後者可以通過改進工藝和加工水平提高。

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