題:
如果“日照的每日週期”被全面繪製,為什麼地球不會總是“白天”?
dat tutbrus
2015-11-22 19:14:08 UTC
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我認為問題很清楚,但是我發現如果您在此處重繪此圖片:

"Seasons", as from Wikipedia

您會注意到,太陽與地球一樣大。但是,如果將太陽放大到與地球相比真實的大小,您將意識到地球將始終被日光覆蓋。那麼這是怎麼回事?

您應該嘗試繪製它,或找到這樣的圖像。記住縮放距離和大小。
您已經有了幾個很好的答案。可視化的另一種方式:如果應用您的推理,從地球上看,太陽也將必須填滿一半的天空。取而代之的是,您幾乎可以用拇指遮住它(實際上不嘗試這樣做,但是可以使用月亮,它看起來與太陽的大小大致相同)。
我可以從心理上解釋該圖像,就好像太陽實際上在距離上很遠,即使該圖像顯示它偏向右側。 (地球上的陰影會強制左右方向。)如果太陽離得很遠,光線仍將幾乎照原樣繪製。它們實際上不是平行的,但是它們之間的角度很小。就像在“現實生活”中一樣,地球只會在一側被繪製為照亮狀態。
五 答案:
kwinkunks
2015-11-22 19:25:27 UTC
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太陽真的很遠。因此,它的射線在地球軌道上基本上平行。因此,雖然您發布的圖表相對於太陽和地球之間的相對大小和距離顯然有點偏離,但是平行光線大約是正確的。

Sun and Earth - public domain image

因此,您的意思是在3D透視圖中,圖表是正確的嗎?還要想像您正在從太陽看地球。我認為結果可能會改變,因為據我所知,有無數的光是從太陽射出的(一種不科學的說法),並且地球上的每個點都是可能的。例如從太陽的頂部到地球的頂部?照明區域可能比半球大。
造成您的誤解的2D解決方案仍然只是關於太陽和地球之間的極端距離。 Q中的圖表本質上是卡通。
如果感興趣的話,@dattutbrus可以擴展。 http://www.takayaiwamoto.com/Earth_Moon_Sun/solar_eclipse_model_1.gif我喜歡Kwinkunks選擇的圖表更好。地球距離太陽約有150個太陽直徑。想像一下距離您約120英尺的籃球。差不多。
-1
Eubie Drew
2015-11-23 02:19:46 UTC
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太陽大約是地球直徑的100倍,從太陽到地球的距離大約是太陽直徑的100倍。 下方 是一幅圖像,顯示了太陽,地球以及它們之間按比例縮放的距離。乍一看,它只不過是一個黑條。原始圖片是 4000 像素(我的Pixlr Editor的限制)乘以60像素,而Earth小於一個像素。要查看完整尺寸,請單擊此處或在圖像上,然後在Web瀏覽器中將其顯示時,再次單擊以將其放大為完整尺寸。使用滾動條查看一端的太陽,另一端的地球。您需要仔細觀察 真的 才能看到地球。

the sun, Earth, and the distance between them to scale - public domain image

您如何繪製“小於一個像素”?
@Scott我只是使一個像素變暗了
在全尺寸圖片中,看起來您製作的是_lighter_而不是更暗的像素。
@RickyDemer比背景要亮,但要比地球填充像素時要暗。
Jon Hanna
2015-11-23 17:11:01 UTC
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但是,如果您將太陽縮放到與地球相比真實的大小,

會很大。但是,要以這種方式實現現實,您還必須擴大從地球到太陽的距離。

但是您甚至不必這樣做,因為有一種更簡單的方法

  1. 在地球上或非常靠近地球(您可能已經實現了這一目標)。
  2. 看看天空。
  3. ol>

    如果是白天,而不是多雲,您應該在那兒看到太陽(請不要一直望著…)。它不是很大,大約32英寸(略有變化),略大於0.5°。得到)。或在公主想要月亮作為生日的公主的故事中,公主的拇指與胳膊的長度差不多。

    僅靠太陽的光線沐浴地球還不夠。它足以使幾乎一半的光亮,幾乎一半的光暗,並具有一定時期,在該時期中,地球的給定點被某些但不是全部的太陽可見圓盤照亮。您可以通過相同的天空實驗(在日出或日落時朝地平線看)來看到這一點。

Gordon Stanger
2015-11-23 01:11:03 UTC
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鑑於已知的到太陽的平均距離以及太陽和地球的半徑,基本的三角函數很簡單。如果地球和太陽的大小完全相同,並且沒有大氣折射,那麼將照亮地球的一半或180度。但是由於太陽要大得多,又假設沒有大氣折射,因此地球的確切180.522度將被照亮。由於大氣霧度變化,空氣密度的溫度控制差異和雲的分佈,計算由陽光在大氣中折射到黑暗區域而引起的額外照明非常困難。我想如果要包含折射的暮光,可以再增加一個或兩個學位。

Jay
2015-11-23 20:55:44 UTC
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由於與地球相比,太陽有多大,在任何給定時間,只有一半的地球可以面對太陽。

嘗試繪製一個圖表,其中太陽相對於地球要大得多。地球。將其放大十倍或一百倍,或者全力以赴按比例繪製。假設它是如此之大,甚至看起來都不像圓形,而只是無限長的直線。儘管如此,在任何給定時間,只有一半的地球面對它。除非陽光可以穿透地球,或者某種程度上洩漏到邊緣,否則地球的一半仍然是黑暗的。

更新

啊,我明白了從現在開始。好吧,是的,如果太陽無限大,或者至少非常大且非常靠近,並且如果光在任何方向上都離開了太陽表面上的任何給定點,那麼是的,光線可能無法到達地球的某些部分面對太陽。他們實際上無法到達對面的那一點,但我想足夠接近了。我承認,我想到的是從太陽到地球的光線,其方向平行於從地球中心到太陽中心的直線。

我假設所有離開太陽表面的光都不會從中心直接向外傳播,因此在某種程度上,您的模型是合理的。坦白說,我對物理學的了解不足,無法說出與現實的相似程度。我想更多的光是直接從中心射出,而不是從切線切入,因為太陽不是一個具有薄薄發光面的暗核,而是從內部發出光。我不知道相對數字是多少。但我想問題不是光的數量,而是任何光。因此,讓我們接受您的模型。

是的,如果太陽足夠大且足夠近,例如來自太陽北極的光可能會碰到地球“遠方”的一點。相切。如我的圖中所示。

但是,在現實生活中,它並不大或不大。讓我們計算數字。

enter image description here

讓$ s $為地球到太陽的距離,$ r $為半徑太陽,和$ A $從北極沿地球曲線的角度。然後我們有下面顯示的三角形,其中$ h $是三角形的高度。與此處的所有其他數字相比,地球的半徑非常小,因此基本上會舍入。由於$ s $與$ r $相比非常大,因此$ h $非常接近$ r $,因此為了保持幾何簡單,我們假設$ h = r $。 (由於$ r \ ge h $,計算$ h $的實際值會傷害您的情況。)

因此幾何形狀告訴我們$ r = s * \ sin A $。

太陽位於約9,300萬英里之外。因此,在這種情況下,光線要到達地球北極上方45度,我們將:

$$ r = 93,000,000 * \ sin(45)\\ r = 93,000,000 * \ frac {\ sqrt 2} {2} \\ r \大約65,000,000 \\ $$

也就是說,太陽的半徑必須超過6500萬英里。在現實生活中,它遠不及它,更像是432,000。 \\ sin A \ le h / s \\\ sin A \ le \ frac {432,000} {93,000,000} \\\ sin A \ le .004645 \\ A \ le 0.266°\\ $$

也就是說,太陽光可以從極點“流失”大約1度的1/4。

我認為OP推測太陽應該足夠大,以至於光線會在邊緣洩漏。
@kwinkunks繪製圖表。它不是那樣工作的。不管太陽相對於地球有多大,光線都只能直接照射到一半的表面上。我想您可以說有些光可能會反射離開大氣層或近太空中的物體,從而在地球的另一側發光(就像月亮在某種程度上一樣),但這並不意味著使太陽足夠大就意味著整個地球將處於直射的陽光下。那不是幾何的工作原理。
我做了[繪製圖表](http://imgur.com/JtQuF3d),它確實可以那樣工作。
@kwinkunks [您擊敗了我!](http://i.imgur.com/BZ4rf1Q.png)。
@Jay最初我對此感到有些困惑,但是我認為這是因為我將太陽視為放射狀發光的點光源,所以您是正確的。但是,太陽不是點光源,實際上是隨機向各個方向發光的。因此,實際上有可能使光束照亮地球的另一側,如圖所示
@kwinkunks等:啊,我知道你來自哪裡。查看我的更新。


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