第200章 弦月之距

情绪气氛都已经到这了,不把太阳测出来现在几人讨论小组显然是不会罢休的。

郑和兴致勃勃地扶着长髯,开口问道。

“所以,要怎么样才能测算出来,我们与太阳之间的距离?”

姜星火没有直接回答这个问题,他不露痕迹地瞥了一眼对方因为扶着大胡子而露出的脖颈后说道:“勾股定理知道吗?”

作为文化荒漠里长大的孩子,朱高煦尴尬地咳了咳。

卓老头虽然看不惯朱棣这个造反弑君的燕逆,不过对朱高煦好像倒没有什么特别的意见。

大约是觉得.各为其主?

亦或者是不屑于跟小辈计较?

反正无论如何,卓敬还是替朱高煦解了惑。

“《周髀算经》中曾经记录着商高与周公的一段对话,商高曰:……故折矩,勾广三,股修四,经隅五。这便是勾股定理的由来。”

这便是说,当直角三角形的两条直角边分别为3(勾)和4(股)时,径隅(弦)则为5,后世人们就简单地把这个定理说成“勾三股四弦五”,根据该典故也称勾股定理为商高定理。

三国时代的赵爽对《周髀算经》内的勾股定理作出了详细注释,记录于《九章算术》中“勾股各自乘,并而开方除之,即弦”,赵爽创制了一幅“勾股圆方图”,用数形结合得到方法,给出了勾股定理的详细证明。

“听起来不太难。”朱高煦如是评价。

姜星火淡淡道。

“是不难,我也没说过测算太阳有多难。”

“嘶~”

在姜星火看来,确实后世初中生卷奥数、物理都能弄明白的一系列测算过程,也实在是称不上有多难。

毕竟,前人早就告诉你怎么操作了,只需要照着弄就好,又不是让你发明扭秤实验、高塔扔球实验,也不需要你领悟“潘金莲的竹竿为什么落在西门庆的脑袋上而不是飞到嫦娥的手里”。

但对于大明的人们来说。

这种可以说是“手摘日月”的测算方式,显然还是过于超前了

“那勾股定理跟测算我们和太阳的距离,到底有什么关系呢?”

朱高煦作为姜星火的开山大弟子,知道自己在姜先生心中的固有印象,所以充分发挥了不懂就问的优良学风。

“有关系啊。”

姜星火继续画图。

没办法,几何这东西有的时候是真的挺好用的。

月亮————太阳

地球

姜星火开口道:“我先告诉伱们一个重要的前置条件,那就是月亮本身不发光,月亮的光,都是从太阳那里反射的。”

说罢,姜星火又拿出了他的经典教具。

李景隆留给他的八思巴文银币。

“月亮。”

老少三人齐齐望去。

“喔”

指鹿为马了属于是。

不过看着银币对准太阳,开始反光,三人倒也明白了姜星火的意思。

“那我问你们,请问什么时候,月亮、太阳、地球三者,才会如上面画的图一样,以月亮为一点,与太阳和地球同时呈直线,构成一个直角呢?”

姜星火摆弄着手里的银币,调整着位置。

而看着姜星火的动作,正在捻须的卓老头又忍痛捏断了一根胡须.因为太兴奋了。

“弦月的时候!”

“没错。”

所谓弦月,分为上弦月、下弦月,这便是由于日、地、月三者位置不断发生变化,月相便有盈亏的变化,这一点,古人也都充分意识到了,所以包括测算日食、月食什么的,大明沿用元朝的《授时历》,也能做到十次算对个七八次。

哦对了,还有一点寻常人很容易忽视的点。

一个月,为什么叫一个“月”?

这便是因为月亮从新月到满月朝向地球的月面被太阳照亮部分逐渐增大,月相由亏转为盈,而月相的更替变化周期为29.53天,约等于30天。

30天,就是一个“月”。

说回正题,所谓上下弦月,从月相上判断,还能看到的月亮完整边沿弧线当做弓臂,再做一条虚线连接弧线两端,想象成弓弦,弦在月亮上侧为上弦月,在下侧为下弦月。

也就是一个○从东北到西南或者反过来斜着切两半,就是上下弦月的样子。

而无论是上弦月还是下弦月,月亮,都是被均匀地切成两半。

换句话说,在月亮表面反射的太阳光,与地球之间,呈现了直角!

正是因为想明白了这个道理,卓老头才兴奋地捏断了一个宝贵的、所剩无几的胡须。

卓老头兴致勃勃地指着地面上画的地球、月亮、太阳说道。

“只要是弦月,按照历代钦天监算好的时辰和刻,就能得到一个直角,而只要得到直角,再算出大地和太阳之间的角度,就能得到三角形的两个角度,而第三个角度,只需要减一下就出来了!”

卓老头越说越兴奋,甚至有些手舞足蹈了起来。

“而三角形的三个角的角度都算出来,假定地月距离为单位一,那么地日距离、月日距离也能算出来,然后、然后.”

卓老头的眼神开始变得有些茫然。

勾股定理,只能把三个边和三个角给导出来,后面没路了啊!

“然后怎么算?”

姜星火提醒道:“根据地球直径,来算月亮直径,进而推导太阳直径。”

“如何算?”

姜星火又在地面上开始画画了,他一边画一边说道:“勾股定理算出来了地球、月亮、太阳三者的距离比例(假设地月距离为1单位)和角度,那么可以用等比例放大,来推算太阳直径。”

地球—月亮—太阳

画完,姜星火解释起了原理。

“因为三者一条线的时候,也就是日全食的时候,月亮能几乎完美挡住太阳。”

“那么从地球上看,太阳、月亮的大小基本相同,也就说明从地球看月亮和看太阳的视角是一样的所以,既然勾股定理知道了太阳到地球的距离大约是月亮到地球的距离的几倍,那么也就能等比例推测出,太阳直径是月亮直径的几倍,用很基础的相似三角形的比例关系就可以算出来。”

见大弟子有点似懂非懂,姜星火直接画了两个挨在一起的三角形,然后把第二个等比例放大了一下,朱高煦这才明白过来。

“所以接下来,因为郭守敬已经算出来了地球的半径、直径,我们只需要算地月直径比例,得到了月球的直径,就能通过倒推出来上一步的太阳直径?”

卓老头反应了过来。

“正是如此。”

姜星火赞同地点了点头,随后道:“那你们想一想,地月直径比例怎么算?”

——————

“地月直径比例,怎么算?”

密室里,朱高炽开始搞“三个臭裨将顶个诸葛亮”了,他看向了郭琎和柴车。

还真别说,头脑风暴一下,就是比一个人苦思冥想好得多。

“殿下,小臣倒是有个想法。”柴车忽然道。

“你说来听听。”

朱高炽忙道。

“刚才姜先生说了日食的时候,月亮能遮住太阳.小臣就在想,那如果是月食的时候,也就是地球遮住了太阳射向月亮的光,对吧?”

柴车怼了怼郭琎。

“啊,对对对!”

“那便是说,既然姜先生他们说元代的郭守敬算出了地球的直径,是否可以在月食的时候,用某种方法,算出月亮的直径呢?”

朱高炽闻言一怔:“怎么算?”

“这”柴车面露难色,“小臣也没想好,只是有这么个想法。”

毕竟,柴车也不是专门学天文和数术的,所以说,也只是灵光一闪,有这么一个想法,其他具体怎么算,就不太清楚了。

闻言,朱高炽倒也没有为难他,毕竟朱高炽也没指望从这两个小吏口中能得到答案,都是寻常读书人。

可朱高炽苦思冥想了片刻,还是没搞懂,日食、月食、地球、月亮,这些乱七八糟夹在一起的东西,到底是怎么能算出来个数的。

没办法,数学这种东西,不会就是真的不会。

光靠想,是想不出来的。

所以,朱高炽把希冀的目光,望向了那面饱经沧桑的扩音墙壁。

——————

“已知地球直径,现在要求得月球直径,继而求地月直径比例。”

姜星火明确了问题,随后说道:“办法,还是刚才的老办法。”

“勾股定理?”朱高煦问道。

“肯定不是。”卓敬摇了摇头。

姜星火不打算绕圈子,直白道:“刚才的等比例放大法。”

“这怎么等比例放大?”朱高煦清澈的眼神里满是愚蠢。

“月食。”

姜星火指着地面上的图案说道:“可以用计算月亮刚开始进入地球阴影,到月亮完全被遮蔽的时间,也就是月食的前半段的时间。”

“然后再计算月亮进入地球阴影到脱离地球阴影的时间,也就是月食的整个时间。”

“这两个时间的比例,也就是月亮直径,与月亮所经过地球阴影区的比例。”

“而我们只需知道地球上的阴影区长度,月亮的直径长度,就可以等比例放大出来!”

闻言,三人再看着地面上的图案,刹那间竟然觉得其中仿佛蕴含了可以摘星拿月的天地至理一般。

卓敬抬头看了一眼姜星火,心中暗叹:“果真有通天彻地的能耐,道衍所言,竟然非虚!”

(本章完)

第201章 《大明星空志》【求月票!】

“真是令人.难以置信。”

郑和托着自己快要掉下来的长髯,颇有些怅然。

这便是说,姜星火已经提出了一套证明“日心说”完整的论证方法,然而眼下恐怕很难马上测量。

或者说,正是由于姜星火所提出的论证方法逻辑太过无懈可击,但却无法马上验证,反而让几人觉得可惜。

看着头顶隐在云层中的一轮太阳,哪怕是生性无畏如朱高煦,此时依旧感受到了凡人在日月星辰之下的渺小。

哪怕朱高煦身高九尺,乃是雄赳赳的一条男子汉,可他个人在物质意义上的高度、质量、力量,在更广阔的对比对象面前,还是不值一提。

“姜先生,跟日月相比,我们人是如此的渺小,真的有机会,在未来的某一天,以凡人之力,丈量日月吗?”朱高煦不禁问道。

“当然。”

姜星火肯定地说道:“而且我相信,距离那一天的到来,或许并不会非常遥远。”

卓老头闻言,看着这个气质沉静而自信的青年,一时之间,竟是也不自觉地升起了几分信服之感。

或许真的在未来的某一天,大明会在这个名叫姜星火的青年的主持下,真正地丈量日月。

念及至此,卓老头却也是纠结了须臾。

卓老头在犹豫,要不要接受道衍的条件。

毕竟当初道衍上门来找他的时候,他还是抱着将信将疑的态度,颇有些不屑的感觉,觉得道衍夸大其词。

但如今看来,如果自己真的想接受道衍的条件,恐怕颜面上就不太好看了。

“可惜,可惜”

卓敬摇了摇头,心意仍然不定。

参与到天文之学的颠覆性突破,固然令卓老头心动,但严格地来说,这还不够。

——要是再有点令人心动的东西就好了。

见几人都沉默不语,朱高煦试探性地问道。

“姜先生,那,下课?”

姜星火收起了手中的银币,并且顺便用了零点零一秒的时间缅怀了一下李景隆。

“还有问题吗?没问题可以下课了。”姜星火说道。

卓老头还沉浸在自己的思绪中,可郑和此时哪怕手都举麻了,还是坚持问了一个问题。

“姜先生既然有丈量日月之能,在下胸中却有个困扰了许久的疑问,实在是不吐不快。”

“且说来。”

姜星火看向这位怪异的红脸长髯汉子。

嗯,今天天虽然不热,但好歹是中午,貌似他的额角,在流红色的汗?

姜星火扯了扯嘴角,假装没看见。

郑和隔着长髯艰难开口道:“那晚曾见姜先生的球形海图,有些类似浑仪,但又不太像有点像元朝人制作过的物件,可城池、地名、国名的精度却非常高,在下想问问姜先生,制作时是如何定位的?”

“经纬度。”

姜星火简单说道。

“经纬度?”郑和咀嚼着这个新名词。

所谓经纬,倒是好理解,经天纬地嘛,可是经纬度是什么意思?

见他们有些不解,卓敬补充道:“《大戴礼记·易本命》记载:凡地东西为纬,南北为经。小友所说的经纬度是‘北极高’和‘里差’吗?”

所谓北极高,就是在古代华夏纬度的初步概念,当然,这里要指出的是,北极高跟后来纬度的概念,还是有一定微小差别的。

这里面的原理便是因为北极星是处于整个地球地轴的延长线上,而且距离非常远,故此,在北半球的任意一个角度去观察北极星,这个角度与地平线之间的夹角,就等于北极星的仰角,也就约等于该地的纬度。

换言之,如果北极星在你脑袋上,恭喜你,你到北极点了。

如果北极星在地平线上,那么伱就到赤道了。

同样的道理,如果你四十五度仰望天空发现了北极星,那只能说明你处在北纬四十五度。

而纬度与经度这两个概念,目前华夏做的比较好的是纬度的测量,最典型的自然是郭守敬测量大地,这个就不多做赘述了。而关于经度,也就是所谓的“里差”,则是此前所提《西行记》作者耶律楚才提出的,但并没有进行实际的测量。

这便是因为纬度是由自然产生的,赤道就是零纬度,两极则是九十纬度,有固定的标准,但经度则完全不同,这世界上就没有一个天然的零经度,只能靠人类自己的标准来划分。

姜星火微微颔首道:“便是差不多的意思,而经纬度,就相当于一个个井字格,只要确定自己在哪个井字格里,就能确定自己的具体位置。”

大海波澜壮阔,同时也蕴含着无数的惊涛骇浪。

如果航行的船只在大海中迷失,显然是一件非常糟糕的事情。

所以,郑和几乎瞬间就意识到,经纬度对于远洋航海的重要性。

“北极高倒是好说,这个能很轻易地测出来,哪怕在船上,熟练的水手用牵星板也能测出来。”

郑和疑惑道:“可是里差,也就是经度,该怎么测出来呢?”

这里便是要说,为什么在姜星火的前世,郑和七次下西洋都没有发现美洲?明明距离非洲已经算是隔海相望了啊!

原因就在于,华夏、天竺、阿拉伯等地区,在这个时代用的都是牵星术以及水罗盘。

元、明两代用于导航的罗盘是二十四方位水罗盘,其罗盘将圆周二十四等分,并以十二地支、十天干除戊、己(属土,位于中央)外余下八个、及八卦的四个斜向方位逐一命名,为二十四针,使方向能够准确地指示。

有点类似于后世网游里的坑爹小地图,在一个圆形小地图上,给你显示出了几个目标的方向,但你既不知道有多远,也不知道前面都有什么。

按照这种二十四针水罗盘来航海,结果就跟元代的《真腊风土记》所记载的差不多。

“自温州开洋,行‘丁未针’,历闽、广海外诸州港口,过七洲洋,经交趾洋到占城。又自占城顺风可半月到真蒲,乃其境也。

又自真蒲行‘坤申针’,过昆仑洋,入港,港凡数十,惟第四港可入,其馀悉以沙浅故不通巨舟,然而弥望皆修藤古木,黄沙白苇,仓卒未易辨认,故舟人以寻港为难事。自港口北行,顺水可半月,抵其地曰查南,乃其属郡也……”

二十四针水罗盘会告诉你,顺着丁未针能到真蒲,路上会遇到什么,一概不知。

而这个水罗盘的方位指向的目的地,也不是天生自带的,而是一代代航海者摸索出来的。

所以说,在大明这个时代,正是由于缺乏“经纬度”的概念,无法在茫茫大海中准确定位,只能顺着海岸线走,不然就会走丢。

郑和下西洋就是如此,所以他最远只能到达非洲,不可能发现隔海相望的美洲大陆,原因就在于牵星术和水罗盘由于都没有前人探索过那里,所以自然就没有任何信息可供参考。

嗯,前面全是空气墙,勇者请回吧。

所以为什么在明代前后以及西方的大航海时代有那么多蹲点的海盗?譬如五峰船主汪直,又譬如郑氏父子等等。

便是因为,这个时间段,世界上所有往来于西欧、阿拉伯、天竺、华夏之间的商船,都只能沿着海岸线走,依靠前人探索出来的稳定航路和补给点来确保自己不会迷失于大洋中。

姜星火说道:“测量经度的办法,倒也不是没有。”

“哦?还请姜先生细细说来。”

“一天是十二个时辰,没问题吧?”

几人齐齐点头,这个没问题。

“而之前我们说过,地球是在自转的,也就是说,一天转一圈,那么每个时辰,就是三分之一个直角度数(30°),而我们只需要通过两地的日晷来判断时间差异,就能在陆地上获得知道比较粗糙的经度差异了,通过反复地测试,最终能以穷举法的方式,在大明的国土上获得。”姜星火说道。

“便是说,如果南京是正午,说不得成都还是上午没到正午,也就是测时间差就好了?”郑和还是觉得有些不对,“姜先生,在陆地上可以这么慢慢测,错了也不要紧,毕竟城池都是固定的.可是海上漂浮不定,该怎么来判断经度呢?”

“月距法。”

看着红脸的汉子,姜星火轻轻地吐出这三个字。

而随着不经意间看对方撩起长髯,姜星火的心头却有了些许猜测。

这人,怎么这么对航海感兴趣啊.

不过姜星火也无暇细想,继续道:“所谓月距法,就是利用月亮的移动来测量经度。因为月亮在天空中的相对位置每时每刻都在改变,大约每半个时辰移动一个月亮直径的距离。所以只要在两地分别观测月亮,准确记下它移动到某个位置的时间,就能算出两地的经度差。”

“而这,只需要一个《大明星空志》,也就是一个完整的星表,有完善的背景星图用来当月亮的背景参照物,就可以记录月亮等星体的固定移动规律。这便是‘月距法’的基础,计算月亮在某个时间走到了哪颗星星中间,就可以作为出发地时间的参照物。”

(本章完)

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