木星只有一颗,为什么观测记录里有两套自转经度?
赤道云带和高纬云带转得不完全一样,不能用一个“固定表面”钟来描述。
木星照片上的条纹来自大气。不同纬度的云带运动不同,观测者用系统I和系统II记录两种常用的旋转节奏。我们给两条带各放一个标记,比较它们怎么经过中央。
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先猜一下
两套自转经度是不是表示记录了两颗木星?
查看答案与解释
不是,是不同纬带的旋转参照 — 同一颗气体行星的云带并非整块刚性表面。
再把体验和科学连起来
先把木星当成有云带的气体行星
图案是示意云带,不是像地球陆地那样固定的地表地图。
不同纬度可有不同角速度
给两种自转节奏分别编号
系统I常用于赤道带,系统II用于更高纬带。两个经度值在同一个时刻都可以有意义。
W₁=17.710°+877.90003539°d;W₂=16.838°+870.27003539°d
把观测方向和光行时加入
木星自身转动之外,还需知道地球看向它的方向,和光从它到这里的延迟。
几何中央经线包含距离光行时项
明亮圆盘与整个圆盘略有不同
相位修正把几何中央经线移到明亮部分的中央。P再说明北极轴在图像中朝哪边倾斜。
几何 ω → 相位修正后的视中央经线
d是距规定基准时刻的日数,两条W使用不同自转率。先求几何中央经线,再加光行时和相位修正;系统I、II的经度不能直接相减当作天体移动。
试一试
固定经度标记,推进时间;注意几何中央经线与明亮部分中央经线还包含一个相位差别。
动手看一遍 →
符号不用背
- 系统I / II
- 赤道带与较高纬带采用的两套自转经度
- ωI / ωII
- 几何圆盘中央经线
- DE / DS / P
- 地球纬度 / 太阳纬度 / 北极位置角
算法、精度与适用范围
实现第43章高精度主要路线:日期黄道VSOP87地球/木星、书中经度光行时近似、两个系统的旋转角、DE/DS、几何中央经线及相位修正后的明亮圆盘中央经线、光行差与章动后的P。未把第44章低精度几何冒充本课高精度法;本课另用已编译AA+的多个日期独立对照。图上两个云带标记分别使用系统I/II几何中央经线投影,不是真实大红斑位置,未模拟云层漂移或流体动力学。低精度43章路线已作为第44章低精度卫星所需几何计算,低精度中央经线及相位简式亦在math中实现并核验,但未单独开关展示。
我的理解检查
本课两条带上的标记是真实大红斑预报吗?
不是 — 实际云团还会漂移,示意标记只用来讲两套经度。
比较两个经度前,最该确认什么?
用的是同一系统和同一时刻吗 — I/II及几何/视中央经线不能混用。
木星自身转动快,光行时还重要吗?
重要 — 快转行星在几十分钟光行时内会明显改变朝向。
先说明是哪个自转系统、哪个时刻,以及几何还是明亮圆盘的中央,经度才有可比性。
Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 第 43 章