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第13章 天文解答

但是,巴比康主席并沒有在歡呼中陶醉,他沒有浪費一分一秒。次日下午,他就把大炮俱樂部的會員召集到議事廳里。經過長時間討論后,大家一致表示,這一壯舉中的天文學方面的問題應該向天文學家們咨詢一下,一旦得到答復,機械裝置問題將迎刃而解。為了保證“巴比康計劃”順利實現,決不允許出現絲毫遺漏。

于是,他們擬定了一份關于“巴比康計劃”的詳細報告,而且立刻寄給了馬薩諸賽州的劍橋天文臺臺長。劍橋大學是美國最負盛名的學府之一。劍橋之所以聞名于世,是因為劍橋天文臺匯集了世界上最杰出的天文學家。曾幫助鮑德清清楚楚發(fā)現仙女座流星的那臺望遠鏡就存放在此,克拉克發(fā)現天狼星衛(wèi)星的高倍望遠鏡也存放于此。有鑒于此,大炮俱樂部十分信任它。

時隔兩天,大家迫切等待的回信終于遞到了巴比康主席的手里。

回信的內容如下:

劍橋天文臺臺長致巴爾的摩大炮俱樂部主席閣下:

本月6日收到您以貴俱樂部全體會員的名義寄給本臺的來信之后,本臺迅速召集全體工作人員,并召開了緊急會議。研究答復貴部所提的問題:

1向月球發(fā)射炮彈是否現實?

2月球與地球之間的準確距離是多少?

3在足夠的慣性作用下,炮彈到達月球需用多長時間?何時才是發(fā)射的最佳時間?

4何地何時月球位于最有利于炮彈到達的位置?

5大炮應該對準天空中的什么方位發(fā)射炮彈?

6月球處于什么方位時,才發(fā)射炮彈?

對于以上問題,本臺研究之后作出如下答復:

1對于“向月球發(fā)射炮彈是否現實?”這一問題,答復是可以實現的。假如能使炮彈的初速度達到每秒12,000碼,向月球發(fā)射炮彈完全可以實現。經過理論研究和長期實踐證明,這個速度已綽綽有余。物體在剛離開地球時,既受到月球的引力,同時也受到地球的引力,并且此時地球引力占主導地位。但隨著物體的升高,它的重量與距離的平方成反比。換句話說,距離增加二倍,此時的重量只占在地球時的四分之一了。所以,炮彈的重量將快速減輕。當月球的引力與地球的引力相等時,也就是當炮彈運行到全程的五十二分之四十七的地方時,炮彈將處于失重狀態(tài)。自此,炮彈將在月球引力的作用下,墜落到月球上。但能否實現,完全取決于你們是否能使初速度達到12,000碼。

2此問題關系到月球的公轉問題,月球繞地球公轉的軌跡事實上是橢圓軌道。地球為該橢圓的一焦點。所以,月球離地球時而遠,時而近。沿用天文學套話來說,就是月球有時在近地點,有時在遠地點。但是,處于近地點和處于遠地點之間的差距相當大,對于此點你們決不能等閑視之。通過研究論證,月球在遠地點時,距地球247,552英里,而在近地點時,只有218,657英里,兩者之間相差28,895英里,大約占全程的九分之一。因此,在發(fā)射炮彈時,應選近地點為發(fā)射標準。

3假如月球在近地點時發(fā)射炮彈,而炮彈自始至終總保持著每秒12,000碼的初速度,僅需九小時它就可以順利抵達目的地;但由于諸多因素的影響,例如空氣阻力,經過多方周密論證,炮彈需飛行83小時20分鐘才能到達失重的地方。此外還需要13小時53分20秒才能到達月球。綜上所述,在月球到達近地點之前的97小時13分20秒,應準時將炮彈發(fā)射出去。

4如果選擊中月球的最佳方位,莫過于選定月球在到達近地點而又同時穿過天頂的那一刻,這樣做可以減少相當于一個地球半徑——3,919英里的距離。因此,炮彈的實際行程是214,976英里。可是,雖說月球每個月都會經過近地點,但并不是經過近地點時也經過天頂點,如果同時具備這兩個條件,必須等待十八年零十一天。也許主也想讓美國人揚眉吐氣,明年的12月4日午夜,這兩個條件將同時滿足,即月球正穿過近地點,同時又穿過天頂點。

5從第四個問題中可知,發(fā)射炮彈的大炮應該瞄準天頂。這樣,射擊線路將和地平線垂直,從而有利于炮彈迅速擺脫地球引力。但是,要想確定月球是否在天頂,那么該地方的緯度必須不高于月球軌道平面的傾斜度,也就是說,大炮必須位于南緯或北緯0°——28°之間。

在其它所有地區(qū),即使朝天頂發(fā)射,也是傾斜射擊,這將有礙于實驗的成功。

6在此問題上,必須要考慮地球自轉而使炮彈產生偏差這一因素。如果忽視此因素,發(fā)射炮彈時,根據月亮每天行進13度10分35秒來看,月球應該在距離天頂53度的地方。換句話說,當月球在距離天頂點53度的地方,此時發(fā)射炮彈,當飛行完全程后,二者正好同時抵達。

但是我們考慮了地球自轉順差。炮彈經過16個地球半球才能到達月球,而從月球軌道方面看,卻相差了11度,因此,應該在月球離天頂的度數上再加11度,共約64度。通過全盤考慮,在發(fā)射炮彈時,月光線與天頂的垂直線成64度角。

以上所有的答復,都經過劍橋天文臺的專家精確論證。

答復摘要:

1大炮應置在南緯或北緯0°——28°之間的任何地方。

2大炮應對準天頂。

3炮彈的初速度不應低于每秒12,000碼。

4應于明年12月1日22時46分40秒準時發(fā)射炮彈。

5經過4天飛行,在12月4日午夜整,月球經過天頂時,炮彈也抵達月球。

綜上所述,大炮俱樂部的會員們應立刻開始進行這項事業(yè)所需的準備工作,必須在精確的時刻發(fā)射炮彈,如果錯過明年的吉時,還將再等18年零11天,才能再遇到月球既穿過近地點又通過天頂的機會。

劍橋天文臺的全體同仁將隨時準備在天文學理論方面幫助你們,并和全體美國人一樣,預祝你們早傳捷報。

劍橋天文臺臺長:

JM貝爾法斯特

10月7日于劍橋

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