天體的視大小

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假如我們按照這個(gè)比例在紙上畫個(gè)大熊星座的圖,把這張圖放在明視距離里來看,我們看見的星座就同它在天空中出現(xiàn)的時(shí)候我們看到的一樣。所以可以說,這就是一張按照天然視角的比例所畫的大熊星座圖。如果你對(duì)這個(gè)星座──不但是圖,而且直接對(duì)它本身──有過很深的印象,那末看了這張圖以后,你的腦子里就會(huì)重新浮起這個(gè)印象來。如果你知道了所有星座的各個(gè)主星之間的角距(這可以從天文年歷和類似的參考書里找出來),你就可以用“天然比例”畫出一幅整個(gè)的天文圖來。畫的時(shí)候,只要準(zhǔn)備一張每格1毫米見方的方格紙,把紙上每4.5毫米當(dāng)做1度就成了表示星球的圓圈面積,應(yīng)當(dāng)比照著亮度來畫。
    現(xiàn)在來談行星。行星的視大小也同恒星一樣,小到對(duì)肉眼說來只是一些光點(diǎn)。這也是可以理解的,因?yàn)闆]有一個(gè)行星(除了在最明亮?xí)r期里的金星),在肉眼里的視角會(huì)超過1分,也就是說,會(huì)超過能使我們分辨出物體大小的臨界視角(在比臨界視角更小的視角里,每一個(gè)物體對(duì)我們說來都只能是一個(gè)點(diǎn))。
    下面這張表列著各個(gè)行星的視角,每一個(gè)行星后面有兩個(gè)數(shù)字,第一個(gè)數(shù)字是這個(gè)行星離地球最近時(shí)候的視角,第二個(gè)是最遠(yuǎn)時(shí)候的視角:
     視角(秒)
    水星    13~5
    金星    64~10
    火星    25~3.5
    木星    50~31
    土星    20~15
    土星的環(huán)  48~35
    把這些數(shù)值照“天然比例”畫在紙上是不可能的:甚至視角1分(也就是60秒)在明視距離里也只有0.04毫米,這個(gè)大小肉眼自然是無法分清的。所以我們得按照在放大100倍的天文望遠(yuǎn)鏡里所見的行星圓面來畫。圖272就是在這種放大情況下畫成的一張行星視大小的圖。圖下的那條弧線代表在放大100倍的天文望遠(yuǎn)鏡里的月面(或日面)的邊緣。在這條線上面是水星離地球最近和最遠(yuǎn)時(shí)候的大小。再上去是在各種位相里的金星;它離我們最近的時(shí)候是完全看不見的,因?yàn)槟菚r(shí)候它是用它那沒有照到日光的一面朝著我們的。后來漸漸可以看到它的狹窄的月牙般的形狀,所有行星的“圓面”沒有比這更大的。在以后的位相里,金星要越來越小。在它滿輪的時(shí)候,它的直徑就只有它在月牙形時(shí)候的1/6。
               
    在金星的上面畫的是火星。在左方,你可以看到它在離地球最近的時(shí)候我們?cè)诜糯?00倍的天文望遠(yuǎn)鏡里望見的大小。在這樣小的圓面上你想能夠看清些什么呢?還得把這個(gè)圓圈再放大10倍,你才可以得到天文學(xué)家在用放大1000倍的強(qiáng)大天文望遠(yuǎn)鏡研究火星的時(shí)候所得到的印象??墒羌词乖诜诺眠@樣大的圓面上,什么東西都擠得很緊,你能夠不確切地認(rèn)出那些大家都知道的“運(yùn)河”之類的細(xì)節(jié),或者覺察出那似乎是跟生長(zhǎng)在火星的“?!钡椎闹参镉嘘P(guān)的輕微的顏色變動(dòng)嗎?怪不得某些觀察者提出的證據(jù)會(huì)同別人指出的不一致,或者某些人認(rèn)為是清楚地看見了的東西,另一些人卻認(rèn)為不過是光學(xué)上的幻覺……
    龐大的木星和它的那些衛(wèi)星,在我們這張圖里占著顯著的位置。它的圓面比其他行星都要大得多用牙形狀的金星除外,而它的4個(gè)主要衛(wèi)星并排排在一條直線上,幾乎等于月面直徑的一半。這里的木星是離地球最近時(shí)候的大小。最后是土星和它的環(huán),以及它的的一個(gè)衛(wèi)星(泰坦),它們?cè)陔x地球最近的時(shí)候,也是相當(dāng)惹人注目的。
    讀者由此可以明白,每一個(gè)可見的物體,如果我們認(rèn)為它離我們比較近,看起來就會(huì)覺得它小。相反地,如果由于某種原因,我們過大地估計(jì)了物體離我們的距離,那末這物體在我們眼里就會(huì)相當(dāng)大。
    下一節(jié)要講愛倫坡的一篇很有啟發(fā)性的描寫錯(cuò)覺的故事。這篇故事初看好像不可信,然而卻完全不是虛構(gòu)的。我自己也曾經(jīng)上過這種錯(cuò)覺的當(dāng),飽受了一次虛驚。讀者當(dāng)中一定也有許多人可以從自己的生活里找到類似的情況。