木星只有一顆,為什麼觀測紀錄裡有兩套自轉經度?
赤道雲帶和高緯雲帶轉得不完全一樣,不能用一個「固定表面」鐘來描述。
木星照片上的條紋來自大氣。不同緯度的雲帶運動不同,觀測者用系統I和系統II記錄兩種常用的旋轉節奏。我們將兩條帶各放一個標記,比較它們怎麼經過中央。
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先猜一下
兩套自轉經度是否表示記錄了兩顆木星?
查看答案與解釋
不是,是不同緯帶的旋轉參照 — 同一顆氣體行星的雲帶並非整塊剛性表面。
再把體驗和科學連結起來
先把木星當成有雲帶的氣體行星
圖案是示意雲帶,不是像地球陸地那樣固定的地表地圖。
不同緯度可有不同角速度
給兩種自轉節奏分別編號
系統I常用於赤道帶,系統II用於更高緯帶。兩個經度值在同一個時刻都可以有意義。
W₁=17.710°+877.90003539°d;W₂=16.838°+870.27003539°d
把觀測方向和光行時加入
木星自身轉動之外,還需知道地球看向它的方向,和光從它到這裡的延遲。
幾何中央經線包含距離光行時項
明亮圓盤與整個圓盤略有不同
相位修正把幾何中央經線移到明亮部分的中央。 P再說明北極軸在影像中朝哪邊傾斜。
幾何 ω → 相位修正後的視中央經線
d是距規定基準時刻的日數,兩個W使用不同自轉率。先求幾何中央經線,再加光行時和相位修正;系統I、II的經度不能直接相減當作天體移動。
試一試
固定經度標記,推進時間;注意幾何中央經線與明亮部分中央經線也包含一個相位差異。
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符號不用背
- 系統I / II
- 赤道帶與較高緯帶所採用的兩組自轉經度
- ωI / ωII
- 幾何圓盤中央經線
- DE / DS / P
- 地球緯度 / 太陽緯度 / 北極位置角
演算法、精確度與適用範圍
實現第43章高精度主要路線:日期黃道VSOP87地球/木星、書中經度光行時近似、兩個系統的旋轉角、DE/DS、幾何中央經線及相位修正後的明亮圓盤中央經線、光行差與章動後的P。未把第44章低精度幾何冒充本課高精度法;本課另用已編譯AA+的多個日期獨立對照。圖上兩個雲帶標記分別使用系統I/II幾何中央經線投影,不是真實大紅斑位置,未模擬雲層漂移或流體動力學。低精度43章路線已作為第44章低精度衛星所需幾何計算,低精度中央經線及相位簡式亦在math中實現並核驗,但未單獨開關展示。
我的理解檢查
本課程兩條帶上的標記是真實大紅斑預報嗎?
不是 — 實際雲團也會漂移,示意標記只用來講兩套經度。
比較兩個經度前,最該確認什麼?
用的是同一系統和同一時刻嗎 — I/II及幾何/視中央經線不能混用。
木星自身轉快,光行時還重要嗎?
重要 — 快轉行星在幾十分鐘光行時內會明顯改變朝向。
先說明是哪個自轉系統、哪個時刻,以及幾何圖形還是明亮圓盤的中央,經度才有可比性。
Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 第 43 章