昨夜星辰

来源: 梦笔2015 于 2015-11-26 09:54:15 [档案] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读：次 (11301 bytes)

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1610年1月7日意大利人伽利略（Galileo Galilei）用自制的望远镜看木星时发现了木星边上的4颗小星。后续几天的观察使得伽利略确信它们不是围绕地球转动，而是围绕着木星运动，是木星的卫星或“月亮”。木卫体系的发现第一次具体地证明了天上的群星不都围绕着地球转，宇宙还有其它中心。这一发现支持了早于他60年的哥白尼提出的“日心说”。这一发现使得托勒密（Claudius Ptolemy）在公元二世纪建立的天上群星以地球为中心的环绕运行模型（地心说）最终退出人类文明的舞台，使得他编写的划时代的十三卷本天文学百科全书，当时天文学家必读的巨著《天文学大成》（Almagest）成为历史典籍。为纪念伽利略，这四颗木星卫星也常被称为伽利略卫星。

现代数码相机的高感光度使得不需借助望远镜也可以拍摄下一些星星。这里，用数码相机拍摄的4组照片重现405年前伽利略动摇了地心说的发现。

相机：Nikon D5100 数码相机。相机设置：AF-S Nikkor 55-300mm 镜头，光圈：4.5，速度：1/40秒，感光度ISO:6400。木星在天顶附近，使用三脚架很不方便，手持相机摄影。拍摄时角度有变动，因此不同照片里天空的方位有偏转。所有照片都用300mm焦距拍摄，因此这些照片的比例尺是一样的，前后照片上的星际距离是可以比较的。由于气象原因，不同照片感光程度会有变化。

拍摄地点：我家。

拍摄时间：2015年3月-4月。此时木星和地球之间的距离很近，约为6亿公里，比“合”时的9亿公里近了许多。照片拍摄时间由数码相机自动记录，精确到分。

这四颗卫星几乎在同一个平面上绕木星公转，而且，它们的轨道平面和木星绕太阳的轨道平面非常接近，因此，从地球上看它们，它们几乎排成一条直线，它们的视运动就像5个点在一条直线上相互挪动。它们之间常发生相互遮映各种现象，如木卫食，木卫掩，木卫凌木，木卫互掩，木卫互食等。这些现象发生时，我们看到的卫星数会减少。木星半径是地球的11倍，体积是地球的1000多倍。它远大于它的卫星，在这些照片中木星总是可以被看到。

木星的4个卫星大小基本在一个数量级上，和地球的月亮差不多一般大。下面表格列出它们的一些特点。这些特点有助于我们在6亿公里之外辨认它们。

在亮度上，Ganymede 最亮，Io 次亮，Europa 第三亮，Callisto 最暗。视星等数值越小的越亮，1级之间亮度相差约2.5倍。从轨道半长轴上看，Io 离木星最近， Europa 为次，Ganymede 第3，Callisto 最远。 Callisto的视运动可以到达比Io离木星更近的地方，但Io的视运动不会到达超过木星直径3倍远的地方。Io 和 Europa 公转周期都较短，是在一天里比较容易看到位置变化的卫星。

卫星身份的识别例证。摄于2015年3月12日凌晨12点06分。左右两张照片是同一张照片。右边的加箭头，示卫星所在位置。对照卫星特点，我对它们的身份做了如下的判断：从左往右或从上往下依次为 Callisto，Io，木星，Europa，Ganymede。如有不同意见，欢迎指正。

第1组. 分别摄于3月31日和4月5日晚，相隔5天零50分。4颗卫星在这两晚都出现。但它们和木星的相互位置明显发生变化。如果地球是它们的共同的环绕中心（地心说），它们位置的变化就难以解释。如果卫星是绕着木星转，问题倒是迎刃而解。

2015年3月31日晚10点07分

2015年4月5日晚10点57分

第2组和第3组照片分别记录3小时左右Io在木星的同侧做的反向的视运动。如果说5星中有环绕地球转的（地心说），至少有不绕地球转的。用卫星环绕木星运动就可以简洁地解释这些现象。

第2组. 2015年3月31日晚到4月1日凌晨，历时近3个小时。Io“靠近”木星。

3月31日晚10点07分

3月31日晚10点08分

3月31日晚11点32分

4月1日凌晨12点16分

4月1日凌晨12点25分

4月1日凌晨12点45分

第3组. 4月3日晚到4月4日凌晨，历时3个多小时。Io“远离”木星。

4月3日晚10点03分

4月3日晚10点12分

4月3日晚11点14分

4月4日凌晨1点31分

第4组.从4月4日晚到6日凌晨，历时近28小时的4卫星视运动。 Ganymede在最左边，Callisto在最右边，Io和Europa分别在木星的左右两侧。Io在28小时里走完近3/4圈的轨道（公转周期1.7天）。

4月4日晚8点07分

4月4日晚8点09分

4月4日晚8点49分

4月4日晚8点55分

4月4日晚9点22分

4月5日凌晨12点30分

4月5日凌晨1点20分

4月5日晚上7点33分（与上一张隔18小时），Io已再现。

4月5日晚上9点43分

4月6日凌晨12点00分

后记

本小记只展示伽利略众多天文学发现中的一个。作为他的发现的针对对象托勒密和哥白尼，他们和伽利略一样，都是杰出的科学家。他们都曾对星空做了毕生的大量精密细致的记录和测算。他们的成果都曾引领过人类宇宙观的航向。他们的成果放在今天，都是卓越非凡的。例如，尽管托勒密建立的地心模型把宇宙的“心”摆到地上，但他的模型仍可准确地预报出日食和月食的发生时间。对于他们，尽管学说由于新发现而被放弃了，但他们的光芒，与日月同辉。

附图

伽利略画的4幅木星卫星视运动示意图。大圈表示木星，星号代表卫星；Ori.：东方方位；Occ.：西方方位。有时只看到2或3个卫星，因为其余的可能因为彼此间的遮映而不能被看到。这是他在1610年出版的《星际信使》中的一页。