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  • 趣味幾何學
  • (俄)別萊利曼著 余杰編譯
  • 1389字
  • 2021-10-29 18:14:26

6.手指測角儀

其實自己加工一個結構簡單些的測角儀也很容易,尤其是在你會操作測角儀的情況下??墒?,在旅行時,就不可能隨身攜帶測角儀了,這個時候,與我們相伴的“活的測角儀”就派上用場了。這種“活的測角儀”就是我們的手指。要用手指估測出視角的近似值,只要事先做些測量工作和一些相關的運算就可以。

我們前伸胳膊后食指指甲形成的視角是必須記住的。寬度達1cm的一般為成人的指甲,姿勢處于胳膊伸直的情形時,指甲和瞳孔相距60cm,此時,我們觀察指甲的視角約為1°(實際比1°要小,相距57cm時的視角才是1°)。未成年人的胳膊不僅短而且指甲也較成人的要窄些,那么,他們的視角也就約為1°。如果朋友們不是完全仰賴書上的數(shù)據(jù)而是自己測量并加以解答的話,那就太棒了,可以驗證一下測量結果同1°的誤差。若誤差很大,你就需要考慮換一根指頭了。

明確了這點后,你就可借助該方法估測其他微小的視角了。那些被你伸出的手臂上的食指指甲擋住的物體,你觀測它的視角為1°,其自身寬度的57倍就是你們之間的間距。假設指甲擋住的僅是一半物體,這個時候觀察的視角是2°,其自身寬度的約28倍為你們之間的間距。

一半指甲就可擋住一輪滿月,即觀測到滿月的視角為0.5°,這樣一來,月球自身直線長度的114倍就是它和我們之間的間距。我們居然徒手解決了很有意思的天文學測量工作!

要測量稍大些的角度不妨借助大拇指帶指甲的那節(jié),讓它蜷曲,同下面的那節(jié)構成90°后手臂前伸。成年人的此節(jié)手指長(并非寬度)為3.5cm左右,瞳孔至手指的間距約為55cm。這意味著,觀測的視角大概為4°,該手指能估算出4°的視角,當然,也不難估測到8°的視角。

我們下面再介紹兩個用“活的測角儀”測量時有可能用到的角度。它們形成于我們伸出胳膊的指縫間,一是盡量讓食指與中指分離,此時它們的間隙視角在7°~8°;二是讓大拇指與食指分開至最大,此時它們的間隙視角在15°~16°。

在一望無際的郊外旅行的時候,很多情況下需要借助手指測角儀。例如,你發(fā)現(xiàn)遠方有一列貨運火車經(jīng)過,你就可伸出胳膊,讓大拇指蜷曲,這樣一來,蜷曲大拇指第一節(jié)的一半就擋住了整節(jié)車廂,于是車廂的視角在2°。由于每節(jié)貨車車廂約為6m,不難求得你和它之間的間距:6×28≈170m。沒錯,這個數(shù)值是近似值,但是比目測的結果誤差小一些。

我們同大家探討一下在原處借助自己的身體構建直角的方法。

假設要過某一個點朝確定的方向引一條垂線,這樣的話,站在此點后,面向已知方向,保持頭部靜止,向要引垂線的方向伸出一只胳膊并豎起大拇指,用眼去看。假設你用同伸出的胳膊同向的眼睛觀測(即伸右胳膊就用右眼觀察,伸左胳膊就用左眼觀察),找些其他的物體,比方說大拇指正好遮住了石塊或灌木叢。然后,你就得由站立的位置朝找到的物體牽引直線,即要求的垂線。也許你不太喜歡這個方法,但是使用后你就清楚該“活的垂線測定儀”的益處了。

在你手頭缺乏測量工具的條件下,借助“活的測角儀”可以測量星球同地平線之間的高度角、測到星體之間間距的角度,等等。甚至,你無須借助任何測量工具,僅需借助圖67中的方法,便可做出一切小塊地的地形平面圖,比如,要測定一個小湖時不妨先作長方形ABCD,然后測量自湖邊具有明顯特征的點引出的垂線長,接著測定垂線底邊到長方形各個頂點的間距。如果遇到了如同魯濱孫那樣的境況,借助自己的手就可測量出角度(并可以用腳測到間距),你的手和腳這些測量工具就能幫你早日擺脫困境。

圖67 湖的平面圖

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