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送你一个天空般大小的北斗七星时钟

作者: 杏鑫注册简介_杏鑫注册有限公司 来源: 杏鑫注册简介_杏鑫注册有限公司-杏鑫娱乐平台登录-杏鑫娱乐开发团队-官方网站app下载 发布日期: 2024-07-25
信息摘要:
  手机电量耗尽不知几点?没关系,天上还有一个巨型钟表!快来学习如何利用北斗七星确定时间。  图注:北斗七星在夜空中冉冉

  手机电量耗尽不知几点?没关系,天上还有一个巨型钟表!快来学习如何利用北斗七星确定时间。

  图注:北斗七星在夜空中冉冉升起。有了北极星和北斗七星,我们就可以构想出一个简易的“时钟”。

  计时是一种非常古老的活动。早期,人类通过观察太阳和月亮在天空中的移动来标记时间的流逝。我们甚至可以把插在地上的竖棍影子当作一个原始的时钟。人类最早制造的计时装置是日晷和水钟。日晷依赖晴天的太阳,水钟则依靠水的滴漏。13世纪晚期出现了钟楼,人们听钟报时。到了18世纪,熟悉的钟表和指针才面世。

  三百年后,手机和数字时钟帮助我们记录时间。手机直接从全球定位系统(GPS)卫星获取时间,或者是通过附近的信号基站获取时间(这些信号基站也使用 GPS )。目前在轨的31颗 GPS 卫星中(至少有24颗保持全天正常运行),每颗都配有多个原子钟,这些原子钟可以将时间精确到1000亿分之一秒以内。

  图注:在这幅动态图中,24颗 GPS 卫星组成的星座围绕地球运转。从地球表面任意一点(图中地点是科罗拉多州的戈尔登)观测,所看到的卫星数量会随时间变化。这些卫星携带稳定的原子钟,可为地球上任何地方的 GPS 接收机(包括手机)提供准确的时间和定位。

  秒是现代计时的基本单位,原子钟测量同位素铯133在微波辐射的激发下从低能态跃迁到高能态9,192,631,770次所经历的时间就是一秒钟的长度。这种如此精确的“振动”保证了原子钟约1亿年的误差只有1秒,与之相比,我们日常的时间体验可谓是粗略不堪了。

  在古代,依靠星星来判断时间虽然不是那么精确,但是这种方法仍然可以在紧要关头助我们一臂之力。天朗气清的日子里,夜幕降临后抬头望向北方,就能看到北斗七星了。春天,这七颗明亮的星星在头顶上空旋转;秋天,它们则徘徊在树梢房顶。勺头的那两颗星星分别叫做天枢(大熊座α)和天璇(大熊座β),它俩组成了一个星群,唤作“指针”。假想有一支箭一箭双星射穿它俩,这支箭就会指向北极星(小编注:从天璇向天枢延长其长度5倍,大概就到北极星了,这是利用更亮的北斗星寻找北极星的好办法)。

  图注:利用北斗七星来寻找北极星的方法先放一边,我们调转方向,从北极星向天枢天璇延伸出一条线小时制钟表的时针。在上图这个例子中(当地时间4月25日晚上9时48分),北斗七星时针指向24点钟的位置。使用下文介绍的公式,并算上夏令时(作者所在地区夏天的时制)调前的一个小时,可以得出大约是当地时间的晚上10点钟。

  下面我们开始制作北斗七星时钟,从北极星开始,将其视为经典模拟时钟的表盘中心。由从北极星延伸到两颗“指针星”的线小时就在北方的天空中扫完一圈。我们日常所见的普通时钟是12小时制的,上方是正午/午夜的12点,下方是傍晚/早晨的6点。因为地球24小时自转一周,星星相对于我们也是24小时转一圈,所以北斗七星时钟是24小时制的钟面,24/0点在“表盘”的顶部,12点在底部。随着地球自西向东转动,星星时钟就自东向西以逆时针的方向每小时转动15 °。

  图注:本地时间7月20日凌晨1点(距离3月6日大约4.5个月),北斗七星时针指向9点,我们来求解出正确的时间:9- (2 × 4.5) = 9 - 9 = 0。再加上被调前1小时的夏令时,正确的时间是当地夏令时凌晨1点左右。

  一只坏了的手表每天只能报出两次正确的时间(小编注:这里所说的“坏”是指手表指针转动速率不准确了,如果转动速率准确,但是时间没有对准,那么这个表指示的时间会一直错)。

  而北斗七星时钟也有一个缺陷,它一年只有一天能全程指示出正确的时间,就是3月6日那天(小编注: 极其精确的表述应当是:只有一个时刻是准确,而某一天全程准确是因为那个时刻就落在了这一天,所以这一天内误差很小可以认为都是准确的。那为什么是3月6日这天呢?这与我们假想的24小时制的表盘要把24/0放在顶端、把12放在底端有关,3月6日北斗七星时针在24点时就是转到了最顶端的位置)。

  在3月6日那天,如果北斗七星时针指向22点,那就是晚上10点。如果是指向19点,那就是晚上7点。对于其他日期的时间,需要用下面这个简单的公式得出:

  举个栗子,如果在4月25日晚上你面朝北方,发现北斗七星时针指向24:00,那么实际时间大约的时间是:

  将小数转换为分钟(0.8 x 60,1小时=60分钟) ,得出是当地标准时间(LST)下午8:48。

  图注:1月6日,如果看到北斗七星时钟指向18:00,我们可以解出实际时间: 18 - (2 x 10) = 18-20 = -2。从24减去2等于22,得出是当地标准时间晚上10点。

  在上述计算公式中,如果解出一个正数,就从午夜(0点)加上这个正数值;如果解出一个负数,就从午夜(24点)减去这个负数值。根据使用北斗七星时钟的经验,我发现它的误差大约在30分钟以内。

  还有一点需要注意,我们使用的时区时间和所处位置的当地时间是有偏差的,这就要看你在所处时区的什么位置了——如果你位于在时区中央经度的西侧,那么北斗七星时钟会稍微落后于真实的时区时间,如果你位于时区中央经度的东侧,则会稍微超前。

  纵观人类历史,计时精度的不断提高,推动了技术和科学的进步。尽管如此,回顾过去,欣喜地发现天体的时空之轮仍在嗡嗡作响,这也太有趣了。

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