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科学家是怎样算出地球与月球之间的距离的？

月球,地球,距离科学家是怎样算出地球与月球之间的距离的？

发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：

科学家是怎样算出地球与月球之间的距离的？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

利用地球的几个已知参数和物理知识可以简单计算地月距离，方法如下：

需已知的条件：

1）地球半径，R1=6371KM，可以简单使用40000/2pi=6369KM,记得有句诗叫坐地日行八万里。

2）地球表面的重力加速度，g=9.81m/s^2

3）月球绕地球公转周期，T=27.3天，这个数是可以观察的，如果简单点用29天，精度差点。

4）向心力公式，F＝mwwR

5）万有引力公式,F=GMm/RR

6）认为月球公转轨迹近似为圆形

然后就可以求地月距离（地心至月心）即月球公转半径R

圆周运动有

a=wwR和a=GM/RR,其中a为月球运行时的向心加速度，由万有引力提供，M地球质量，R月球公转半径，w公转角速度，w=2pi/T

另外有g=GM/R1R1,这是地表面物体的加速度由万有引力提供。

R^3=gR1^2/w^2;

当T取27.3，R=38.28万公里，

当T近似取为29，R=39.85万公里，

实际值地月距离为38.44万公里。

回答于 2019-09-11 08:43:50

　地球到月球的平均距离是384,400千米 。月球离地球近地点距离 为 35.7万 千米 (就是地表到月表);距离地球最远的远地点距离为40.6万千米(就是加上月球与地球的直径)。 月球是离我们地球最近的星球。平常月亮距离地球大概是40多万公里，由于月球环绕地球运行是一个以一个轴心为主的椭圆形的轨道，因此，月球距离地球最远比最近时多5万公里。同样是满月，月球距离地球最近比最远时，月亮的视直径大14%，视面积大30%。 月光从月球传到地球的时间只要1.3秒，也就是说只眨了下眼的功夫。可是这么短的时间，它的路程却有38万多千米。并且月球轨道以3.8cm/a的速度向外偏移，也就是以每年3.8厘米的速度远离地球而去。　　古人测量地球到月球的方法：　　古人最早测量地月距是通过肉眼观察进行大概的测量，最早测定月地距离的人是伊巴谷，其在公元前180年左右出生于小亚细亚，也就是今天的土耳其。　　伊巴谷发明了一种“瞄准器”，一根约两米长的木杆上，有沟槽可容一个挡板在其中滑动，在木杆的一端竖立一块有小孔的板，人眼从小孔中观察星体，同时滑动挡板，使它刚好遮住目标。根据挡板与小孔之间的距离及挡板的宽度，就可以算出被测物体的相对大小，或星空中两点的视距离。　　他还发明了一种星盘，可以测天体的方位和高度。人们还传说他制作过一个天球仪，刻在上面的恒星数目比他列在星表上的还多。还是让我们欣赏伊巴谷是如何测量日、月、地三天体的距离的。　　他观测了一次日食，同埃拉托色尼一样，他也需要两个地点的观测数据。在土耳其附近，人们看到了日全食;而在经度接近而纬度不同的亚历山大城，只能看到日偏食，月球最大遮住了太阳的4/5。　　由此，他推算出了月球的视差，他也将太阳光处理为平行照射到地球上。他的计算结果是，月球直径是地球的三分之一，月地距离是地球半径的60.5倍。第一个数据偏大了一点，对于第二个数据，按照现在的测量结果，月地距离是地球半径的60.34倍。由于埃拉托色尼已经给出了地球半径的数据，于是伊巴谷得到了月地距离的真实数据。　　让我们替伊巴谷算一下：38400×60.5/(2×3.14)=37万千米。现代的月地距离数据是38万千米。2100多年前的祖先，手持木杆，单凭一双肉眼，就得到如此准确的数据，面对这样的结果，我们后人实在是没有什么可骄傲的，我们发明出来的令人眼花缭乱的“先进”技术，只是反映出我们理性思考的贫乏和虚弱罢了。　　伊巴谷的太阳数据误差较大，主要还是受阿里斯塔克的数据影响。伊巴谷算出的太阳直径是地球直径的12倍多，而实际太阳直径超出地球达百倍之多;他的日地距离是地球半径的2500倍，而实际是两万多倍。　　科学家测量地球到月球的距离的方法：　　1、三角法　　比如说地球在春分点和秋分点时分别观测一颗恒星对地球的角度，然后以公转轨道半径为基线，算出它距地球的距离　　对于较近的天体(500光年以内)采用三角法测距。 500--10万光年的天体采用光度法确定距离。10万光年以外天文学家找到了造父变星作为标准，可达5亿光年的范围。 更远的距离是用观测到的红移量，依据哈勃定理推算出来的。 月球是距离我们最近的天体，天文学家们想了很多的办法测量它的远近，但都没有得到满意的结果。科学的测量直到18世纪(1715年至1753年)才由法国天文学家拉卡伊(N.L.Lacaille)和他的学生拉朗德(Larand)用三角视差法得以实现。他们的结果是月球与地球之间的平均距离大约为地球半径的60倍，这与现代测定的数值(384401千米)很接近。　　2、光谱在天文研究中的应用　　人类一直想了解天体的物理、化学性状。这种愿望只有在光谱分析应用于天文后才成为可能并由此而导致了天体物理学的诞生和发展。通过光谱分析可以：(1)确定天体的化学组成;(2)确定恒星的温度;(3)确定恒星的压力;(4)测定恒星的磁场;(5)确定天体的视向速度和自转等等。　　3、激光测量　　雷达技术诞生后，人们又用雷达测定月球距离。激光技术问世后，人们利用激光的方向性好，光束集中，单色性强等特点来测量月球的距离。测量精度可以达到厘米量级。 列如：　　用激光测距仪测量从地球到月球的距离。激光的传播速度为3×108m/s，在激光从地球发射到月球后再反射回地球的过程中，所需时间为2.56s，求地球到月球的距离。　　s=v.t/2=3乘10的8次方乘2.56/2=384000000米=38.4万　　科学家们所用的这种精细测量地月距离的新设备叫做“阿帕奇月球激光测量仪”(英文简称APPOLLO，和“阿波罗”同名)。为了达到期望的精度，来往于地月之间的激光脉冲计时精度必须达到几皮秒(1皮秒等于百亿分之一秒)的水准。由于光速是已知的，因此通过测量激光脉冲在地月之间(准确地说是在“阿帕奇月球激光测量仪”和安放在月球表面的反射阵列之间)往来的时间就可以求得两点之间的精确距离。

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