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岁差研究

 释怀斋 2017-07-06

<:ARTICLE> 岁差研究
 
 
 
投稿时间:2013-01-29 06:10 投稿人:王金甲
 
历史的看待岁差问题,1543年哥白尼的《天球运行论》发表,1600年意大利科学家布鲁诺为宣传《天球运行论》,被宗教裁判所判为“异端”烧死在罗马鲜花广场,1687年牛顿发表《自然哲学的数学原理》用“地轴进动”解释岁差,有力的支持哥白尼的“日心说”。
岁差最早发现无证可考,有记载的是公元前二世纪古希腊天文学家喜帕恰斯发现岁差。当时是“地心说”时代,人们普遍认为地球是宇宙中心,所有天体都围绕地球公转,岁差属于正常现象。天文学家用“日晷”测出太阳运动的周期是365日5小时48分46秒,命名为太阳年(以后称回归年)。夜间用“三点一线”法测量恒星的运动周期是365日6时9分10秒,命名为恒星年。
哥白尼40岁时提出了日心说,并经过长年的观测作图和计算完成他的伟大著作《天球运行论》。1533年,60岁的哥白尼在罗马做了一系列的讲演,但直到他临近古稀之年才终于决定将他的著作出版。1543年5月24日去世的那一天才收到出版商寄来的一部他写的书,他用毕生的精力以实际观测为依据精心制图计算去研究天文学,为后世留下了宝贵的遗产。随着哥白尼的逝世天文学的革命并不彻底!现在的教材仍然沿用地心说时代形成的概念。 
当然日心说普及的最大障碍就是岁差。岁差在地心说时代看其是合理,在日心说面前就显得不合理。抵制哥白尼《天球运行论》的顽固传统势力最主要的证据就是;一个地球的公、自转,为什么会出现了回归年与恒星年的时间差(岁差)问题?太阳也是恒星为什么与其它恒星会有时间差?公元1687年牛顿发现“万有引力用日月对地球赤道隆起部分的吸引解释了岁差发生原理,虽然没有有效证据,但有力的支持了哥白尼的“日心说”。
哥白尼利用陀螺自转变慢时难以维持定向性质,陀螺轴的上端画圈现象(进动)来解释岁差。把地球看成是南、北对顶的两个陀螺(见图一)显然有些荒唐。
玩过陀螺的人都知道(见图一),陀螺自转角速度变慢,那么陀螺轴上端就会出现与自转方向相向的画圈现象,究其原因是陀螺在极力保持重心垂直于地心引力。而地轴的进动方向为什么与自转方向相反?显然是风马牛不相及。
我们知道陀螺运动属于刚体运动。地球的火爆发证明地球不是刚体运动所以陀螺运动与地球运动性质截然不同岂能在一起相提并论。
地轴进动解释的岁差本来就荒唐,牛顿又用万有引力解释岁差使得荒唐变成合理。牛顿用万有引力导致所谓的地轴进动解释岁差的300多年来,由于不影响天文历法计算,地球的运动属于地球科学,岁差属于天文学,所以从没有人去证明它的合理性。分科过细导致人们丧失真正认识自然规律的能力,以讹传讹到如今。
地球的公、自转运动无非是引力与斥力作用下的惯性运动。地球的地轴倾斜围绕太阳公、自转决定了地球一年必须公转360度。岁差就是研究为什么一年地球公转小于360度?引起节气点西移(退行)?
如果没有岁差一年地球该公转360度
天文学把天空肉眼能观测到的恒星划分成十二宫,每宫相距30°,把每年春分时间的位置记录在对应的十二宫的位置上。
地心说时期的岁差概念图,地球在公转轨道上由公元前2287年的天蝎座退行到现在的室女座
在地心说时代,人们普遍认为所有天体都围绕地球公转,所以对节气点的记载是太阳运动。如上图;公元前2287年的春分时节地球公转在天蝎座,可是,记载的却是金牛座。现在春分时节地球公转在室女座可记录的太阳在双鱼座。这也就是说随着“哥白尼”的故去,这场天文学的革命并不彻底。
地球公转360度需要365日6时9分10秒。天文学界把地球公转360度命名为恒星年。回归年的时间是365日5小时48分46秒,比恒星年短20分24秒,显然地球在回归年的时间里公转小于360度,经计算回归年时间地球公转了359度59角分9角秒740毫角秒。
岁差问题归根结底就是研究回归年为什么地球公转小于360度?牛顿认为是“地轴进动”(见图三)并把地轴进动解释岁差的方法编写进世界高校教材中(地球概论),牛顿地轴进动解释的岁差只针对春、秋分点在“黄道”上西移(退行)而对于其它的22个节气点却无能为力,属于纸上谈兵。实验证明地轴进动不能使回归年的时间短于恒星年。实验证明只有地球差异旋转才能导致回归年的时间短于恒星年导致岁差。
地球是分层构造,在固体潮汐的作用下每层角速度不等这是自然规律,符合理论力学。固体潮汐的实质就是岩浆潮汐。
从图四等效模拟实验的方法可以看出,地壳(橡胶圈)比地幔(永磁体)少自转50角秒260毫角秒,那么相应的地球在回归年的时间里少公转50角秒260毫角秒。地球的自转与公转有着互补关系,这就是岁差数学模型的基础。
岁差数学模型:地壳、地幔=回归年、恒星年。
任何理论的提出都必须有实验的支持。岁差的基础就是解析几何学,也可以简化等效成简单的平面几何。研究岁差就是研究地球表面的点与地球中心点的运动轨迹问题。
笔者在《岁差科普》一文中:
1、在世界天文学史上,第一次提出天文“毫角秒”单位,1角秒=1000毫角秒;
2、第一次通过实验,用“地球差异旋转”解释岁差发生原理;
3、第一人提出岁差数学模型。
 
参考文献:
[1] 王金甲等 地壳弦动才是大陆漂移的真正动力 中国科技发展经典文库中国档案出版社2006卷
[2] 金祖孟 陈自悟 地球概论(第三版) 高等教育出版社 2005年4月
作者:王金甲 退休工程师 中国地球物理学会会员
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