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望遠鏡裡的行星,為什麼不總是正圓?

距離決定圓盤有多大,扁率和觀看角度決定它有多扁。

行星與太陽系小天體

一個扁一些的球,從赤道方向看像橢圓,從極地方向看更接近圓。先用土星的本體圓盤試試;本課不把環也算進圓盤。

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先猜一下

扁球從極地方向看,會比從赤道方向看更圓嗎?

查看答案與解釋

會 — 圓盤是三維形狀的投影。

再把體驗和科學連結起來

原書兩表

A與B是原書所列的歷史常數。

sE=a/Δ

極半徑

土星用觀察緯度修正投影。

sP=√(b²cos²B+a²sin²B)/Δ

木星近似

地球相對木星的緯度小,書中通常直接用極半徑。

sP≈b/Δ

縮放

同一行星用固定角度比例尺;距離太近時會超出示意視場,不強行縮回原尺寸。

畫面像素不可當角秒

把計算鏈展開

s赤道 = a/Δ s极向 = √(b²cos²B + a²sin²B)/Δ d赤道 = 2s赤道;d极向 = 2s极向

a、b是1 AU處赤道與極向角半徑(角秒),Δ用AU。 B=0°時看出本體扁率,朝極軸看時兩方向角半徑相同。畫面像素不代表角秒。

試一試

選擇土星,比較赤道方向0°與極地方向90°。切換其他行星可看距離對視大小的影響。

動手看一遍 →

符號不用背

Δ
假設地心距離AU
B
土星中心看地球的緯度
sE/sP
投影赤道/極半徑角秒

演算法、精確度與適用範圍

覆蓋第55章行星表A/B和土星極半徑投影。木星、土星赤道/極半徑分別列出;不將月面或土星環混入本體。冥王星原書B值2.07″/Δ在原始碼表外說明,可作為同式計算;不適用A組。本地 AA+ ApparentSaturnPolarSemidiameterB 使用極半徑作前因子,與原書p390的赤道半徑前因子不一致;本站採用原書式,並以極向觀看應呈圓形的幾何邊界獨立核驗。

我的理解檢查

本課土星橢圓包含土星環嗎?

不包含 — 只計算本體角半徑。

同一行星放遠一倍,角半徑近似?

減半 — 原書使用s₀/Δ。

換一組半徑常數,輸出可否略變?

可以 — 資料定義及版本是計算的一部分。

眼前的扁圓是形狀、距離和觀看方向共同作用的結果。

Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 第 55 章

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