怎樣用盡可能少的道具測量地球直徑?

時間 2021-06-01 13:14:28

1樓:

既然要求道具盡可能少……

已知:1、2023年7月28日的月食,全食時間共1小時44分(看新聞,或者用手錶計時,理論上「完美月食」全食階段1小時47分,但是我們假裝不知道)。

2、月亮的視張角大約半度,換算弧度制大約0.009(大約相當於50公尺外的臉盆,可用簡單的幾何方法測算)。

3、地球上能看到日環食,也能看到日全食,所以太陽的視張角和月亮差不多(常識)。

4、月亮乙個盈虧週期(農曆乙個月)接近30天(常識)。

5、一年大概365天(常識)。

6、地表重力加速度9.8(常識,也可單擺測量,需要尺子和手錶)。

夠了,開始計算。

1、一年12個月,加上地球本身也在以相同方向公轉,一共是13個圈,所以月亮繞地球公轉週期大約27.7天,角速度ω大約2.63e-6;

2、也就是說,月亮一小時在天球上執行的角度大約0.0097,乘以1小時43分,再加上個月球張角,減去個這段時間地球轉動的角度,得到地球的本影區直徑視張角大約0.024。

3、根據幾何關係,本影區的直徑等於地球等大的陰影減去太陽的視張角,所以地球那麼大的陰影大約是0.033(弧度制),可知地球半徑和地月距離的比值β大約為0.0165。

4、根據萬有引力公式推算(詳見另一篇回答:普通人如何測量月球半徑?),地月距離r=(β/ω)g,代入資料,得到r=38.

7萬千公尺。再乘以2β,得到地球的直徑大約12765千公尺

查表得地球平均直徑12756千公尺。

買一贈二,還可以順便估算月球直徑和地月距離。

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