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制作赤道式日晷,需要两个前提条件:
一是确定正南、正北方向,因为晷针的朝向得是正南正北;
二是确定当地纬度,用90度减去纬度,就是晷盘与水平面的倾斜角度。
确定了这两个参数,就能确保晷盘与赤道面平行。
正南正北比较容易确定,在地上立一根直棍子,其影子最短时为正午,此时影子所指即为正北或正南方。
现在是7月初,刚过夏至没几天,太阳直射位置在北回归线附近,而他们这里应该在北回归线以南,所以正午时分,太阳是在正北方,影子是指向正南的。
因为影子短,可能测不太精确,但他们也不需要特别精确。
那就只需确定当地纬度了。
王胖子看向麦克:“咱这里的纬度,你有办法测算出来吗?”
麦克微微一笑。
“北纬9.2度。”
他直接说出了结果。
王胖子惊讶:“嚯!你……你什么时候测出来的?”
麦克笑道:“测量本地纬度最简单的办法,就是测量阳光与水平面的夹角,再根据当天太阳的赤纬度,通过计算得出来。
王胖子、沈曼如、石悦听得一脸懵。
王胖子问:“别的都明白,太阳赤纬度是什么意思?”
麦克给他们解释:“太阳赤纬度是天文学概念,简单理解,就是当天太阳光直射的纬度。
每年的春分与秋分,太阳直射赤道,所以这两天的太阳赤纬度就是0。
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夏至,太阳直射北回归线,其赤纬度就是北回归线的纬度:23.5。
冬至,太阳直射南回归线,太阳赤纬度就是-23.5。
其它日期太阳的赤纬度每天都会变化一点,需要查阅太阳赤纬表才能得知。
而咱这里又没有赤纬表,所以想通过这种办法测量纬度,只能在春分、秋分、夏至、冬至这几个特殊节气的正午进行测量。
不久前,6月21号正好是夏至,我当时留心了,找肖恩哥借了水平尺和量角器,在正午测了一下阳光与水平面的角度为57.7度左右,通过计算就得出我们这里大约为北纬9.2度。”
麦克所用计算公式为:当地纬度=90度-阳光角度-太阳赤纬度=90-57.7-23.5=9.2。
“我了个去,麦克啊,你这必须要加鸡腿啊!”
王胖子听得半懂不懂,但很明确的是,如果错过夏至,就只能再等三个月,到秋分才能准确测量。
麦克之所以测算纬度,是因为那天正好是夏至,他觉得能知道荒岛的纬度,说不定将来有用,何况也不费多少事,于是就测了一下。
至于测量工具,水平尺和量角器他们早就做出来了。
水平尺是盖新房时肖恩做的,用十字形的靠尺加一个线锤,就等效于水平尺。
量角器是他们后来做的,先做一块半圆的大木板,画出90度,再画出几个常见角度:30度、45度、60度,它们的三角函数值,比如正切值,都是已知的,画个直角三角形就能确定角度。
画好这些角度后,再利用尺规作图,作角的平分线,45度平分得到22.5度、30度平分得到15度,然后再平分,得到11.25、7.5、5.625、3.75……
或者,用带刻度的直尺和圆规,利用一些几何知识,做出角的三、五等分,进而得到5度、3度、1度。
这种三、分等分会有误差,误差大小取决于刻度是否精确。
无所所谓,大差不差就行了。
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