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第316章 世纪望远镜与几何模型（第6页）

方位角误差

仪器校准：望远镜轴与刻度盘未对准（机械误差）。

大气折射：未完全修正的地平附近光线弯曲（几何模型修正不足）。

角分级限制

光学像差：色差、球差使实际分辨率低于理论值（如世纪望远镜实际分辨率约o″）。

抖动：长焦距望远镜受风力影响，成像模糊。

六、科学影响

天文学：精确测量行星轨道，验证牛顿力学。

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航海：六分仪（世纪明）的前身，结合望远镜与几何模型实现经度定位。

数学：推动球面三角学与误差分析理论展。

总结

世纪时，望远镜通过提高角分级（分辨率）和方位角测量精度，结合几何模型（球面三角、轨道力学），将天体位置的测量误差从“度”降至“角分”甚至“角秒”级。这一进步不仅深化了人类对宇宙的理解，也为现代天体测量学奠定了基础。尽管存在光学和机械限制，但“观测工具+几何推理”的方法论范式已成为科学革命的标志。

地球公转轨道的直径（基线）：

要确定地球公转轨道的直径（基线），世纪的天文学家们通过多种观测和几何方法间接推算，最终得出日地距离（au，天文单位），进而知道地球轨道的直径（au）。以下是详细的历史背景、计算方法和关键科学家的贡献：

地球公转轨道直径（au）的测量原理

地球绕太阳公转的轨道是一个椭圆，但近似为圆形，其轨道半径（即日地平均距离）称为天文单位（au），而轨道直径就是au。

关键在于：如何测量au的实际长度（如千米）？

（）核心思想：三角视差法

利用地球上的两个观测点（或同一观测点在不同时间）对同一天体（如火星、金星）的视角差（视差角），结合几何学计算距离。

（）具体步骤

选择目标天体（如火星、金星）在不同时间的位置（例如地球位于轨道的两端）。

测量视差角（p）：从两个观测点看向火星的夹角。

已知地球上的基线（b）：两个观测点之间的距离（例如地球半径或两地距离）。

计算天体距离（d）：

[

d=frap}approxfrac{b}{p}adtext{当}ptext{很小，单位为弧度}

]

推导日地距离（au）：通过行星运动规律（如开普勒第三定律）推算。

历史测量方法

（）第谷·布拉赫（tychobrahe，–o）的贡献

通过精密观测火星的位置（无望远镜），积累大量数据。

开普勒利用这些数据现行星运动三大定律（o–），其中第三定律：

[

frac{t_}{t_}=frac{a_}{a_}

]

t是行星公转周期，a是轨道半长轴（与太阳的距离）。

已知地球周期t_{text{地球}}=text{年}，火星t_{text{火星}}approxtext{年}，可计算火星与太阳的相对距离。

但此时仍不知道au的实际距离（千米），需要物理测量。

（）伽利略（gaieogaiei，–）的尝试

提出用木星的卫星作为“天空时钟”来测量光和宇宙尺度，但未成功。

观测金星相位，支持日心说，但无法直接测距。

（）约翰内斯·开普勒（johanneskeper，–o）的突破

开普勒第三定律建立了行星轨道比例关系，但仍需绝对距离的校准。

（）乔凡尼·卡西尼（giovannii，–）和让·里歇尔（jeanricher，o–）的视差法（年）

方法：

年，卡西尼在巴黎，里歇尔在法属圭亚那（南美洲）同时观测火星。

两地的距离（基线b）由地球半径和纬度计算。

测量火星视差角p（相对于背景恒星的位置偏移）。