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来,和安君叔叔一起探寻老师没讲过的“天大的秘密”

2021-02-28 18:58:06 安君叔叔的亲子科学课 微信号 

【按】这是《为什么?——安君叔叔的亲子科学课》第1课的拓展阅读(原标题为《关于日、月、年的“为什么”》)。

“习以为常”是学习和研究的大敌,科学精神要求我们对习以为常的东西追问“为什么”。比如,我们追问“为什么会有日、月、年”,就能学到很多科学知识。

所谓“日”,就是太阳升降一次的时间——阴雨天我们也能从天亮、天黑感觉到太阳在乌云背后的升降。那,太阳为什么会有规律地升降呢?

那是因为地球自西向东转个不停(称为“自转”),被太阳照着的区域是白天,没照着的区域就是黑夜。

那,地球为什么会自转呢?

这个问题就深了。牛顿搞明白了地球为什么要公转,也没搞明白为什么要自转。

科学观测发现,不仅是地球,包括太阳、月亮在内,所有天体都在自转,只是方向和快慢不同。科学家们认为,那是因为组成天体的物质原来就有各自的运动方向,被“万有引力”吸在一起后,这些运动会互相抵消,剩下的“角动量”产生了自转。但这还只是假说①,你完全可以证明或者推翻它!

“恒星日”和“太阳日”

那么,地球多长时间自转一圈呢?

并不是24小时。

原来啊,地球自转的同时还绕着太阳公转,当地球转到一圈时,从地面上看,太阳还没回到原位,需要多转一会儿才行。一年下来,正好多转一圈。

【S8】大家可以找一张纸,画一个地球公转轨道,然后用硬币模拟地球,在自转的同时绕着太阳转,看看“一年”下来,是不是自转多一圈“太阳”才回到原位。

天文学家把地球自转一圈的时间叫“恒星日”②,把太阳回到天空中同一位置的时间叫“太阳日”。“每日24小时”的“日”指的是“太阳日”——所以,地球自转一圈的时间比24小时要少一点。

【S9】三年级的数学知识就算出地球自转一圈的准确时间,还能精确到秒!你不试试吗?

一年中,正午太阳在天空中的轨迹,在同一地点拍摄。最高处是夏至,最低处是冬至,“8”的交叉点是春分、秋分。

不要批评古人幼稚,居然坚持认为太阳绕着大地转。你能研究出地球怎样绕着太阳转,才能让太阳转出这样的轨迹吗?

那,“太阳日”就是24小时吗?

咱们不要轻信老师和书本,自己来证明:找一根路灯杆或电线杆,在两个晴天的中午,通过日影测量1“日”到底是多少时间(如果有日晷更好)。

因为日影有模糊的边界,所以很难精确到秒。当我们不能提高测量工具的精度时,可以通过放大测量对象来提高精度。比如,用妈妈的厨房秤很难称出一张纸的重量,但我们可以称出100张同样的纸再用除法算出结果。同样的道理,我们可以通过测量10“日”、20“日”的方式,算出1“日”的时间。

【S10】如果是上半年,请先测量立春之前的“日”,再测量春分与清明之间的“日”。

下半年,建议先测秋分与国庆之间的“日”,再测冬至与元旦之间的“日”。

如果现在正好是暑假,可以先测7月1-20日之间的“日”再测8月10-31日之间的“日”。

一定要认真哦。这是老师和爸爸妈妈从来没有告诉过你的,“天大”的秘密!可不要错过。

①从哲学的角度,所有科学理论都是尚待推翻的假说,从地心说、日心说、万有引力到相对论、量子力学都不例外。

但有意思的是,数学定理一旦证明就永远有效。过了两千年,《几何原本》仍然可以当作数学教材,而牛顿关于万有引力的《自然哲学的数学原理》现在只有安君叔叔这样的文科生才会去读。

②“恒星日”指恒星回到天空同一位置的时间。

其实,恒星每天在天空中的位置也并非静止,但由于恒星离我们太远了,比起太阳的距离来,最近的“三体星系”(VGS_31)远27万倍,最亮的天狼星(大犬座α星)远54万倍,北极星(小熊座α星)远2745万倍。因此每天恒星的位置变化可以忽略不计。

你愿意继续追问关于“月”和“年”的“为什么”吗?可以让爸爸妈妈扫描上图二维码,参加【安君叔叔的科学夏令营】,和安君叔叔一起探寻“天大的秘密”。

    本文首发于微信公众号:安君叔叔的亲子科学课。文章内容属作者个人观点,不代表和讯网立场。投资者据此操作,风险请自担。

(责任编辑:李莹 HN016)
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