第四章 劍橋天文臺的回信
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第四章 劍橋天文臺的回信
第四章
劍橋天文臺的回信
巴比凱恩並沒有沉醉在人們對他的歡呼喝彩聲之中,而是爭分奪秒地抓緊準備。首先是在大炮俱樂部辦公室召集會員們開會。經過討論,決定就計劃的天文學部分向天文學家們諮詢,等他們的回信一到,就可著手討論機械裝置問題。為了保證這個偉大的實驗成功,每一個細節都不能疏忽。
於是,他們擬訂了一份包括各種專業問題的直言不諱的清單,寄往馬薩諸塞州的劍橋天文臺。這座誕生了美國第一所大學的城市正是以它的天文臺而聞名於世。那兒彙集了一些功勳卓著的天文學家,那兒有一架功率強大的天文望遠鏡,它使鮑德揭開了仙女座的奧祕,使克拉克發現了天狼星的衛星。這個聞名遐邇的天文臺有充分的理由值得俱樂部的信賴。
果不其然,巴比凱恩主席兩天後就收到了大家翹首以待的回信,內容如下:
劍橋天文臺臺長致巴爾的摩大炮俱樂部主席:
巴爾的摩大炮俱樂部本月6日以全體會員名義給劍橋天文臺的來信已收悉,我臺辦公室隨即召開會議研究。對來信所提的問題,我們認為應答覆如下:
第一個問題:“可以向月球發射炮彈嗎?”
是的,只要炮彈的初速度達到每秒一萬二千碼,就可以向月球發射炮彈。經計算,這個速度就夠了。物體離開地球時,其重量與距離的平方成反比,換句話說,距離增加三倍,重量就減少九倍。因此,炮彈的重量將迅速下降,最後當月球引力和地球引力相等時,即炮彈行程的五十二分之四十七點五二時,炮彈的重量就完全消失了。這個時候,炮彈不再有重量,如果過了這一點,就會單單由於月球引力的作用,降落到月球表面。從理論上來說,這個實驗完全可以實現,至於成功與否,就取決於發射器械的功率了。
第二個問題:“地球與它的衛星的確切距離是多少?”
月球圍繞地球執行的軌道不是圓
形的,而是橢圓的,我們的地球佔據著其中的一個圓心,因此,月球有時離地球近,有時遠,或者用天文學術語的說法,它有時在遠地點,有時在近地點。然而,最遠和最近的空間距離相差是很大的,大到不容我們忽視的地步。事實上在遠地點時,月亮距地球有二十四萬七千五百五十二英里,而近地點僅有二十一萬八千六百五十七英里,相差二萬八千八百九十五英里,即相當於全程的九分之一多一點。所以我們應以月球的近地點的距離作為計算的依據。
第三個問題:“在給予了足夠的初速度的前提下,炮彈飛完全程要多少時間?因此,為了保證它到達月球某一指定地點,應該在什麼時候發射最為適宜?”
如果炮彈永遠保持它離開地球時每秒一萬二千碼的初速度,只要九小時就可以到目的地,但事實上這個開始的速度會不斷減慢。經過周密計算,炮彈將需要三十萬秒,也就是說八十三小時二十分鐘,才能到達兩個星球引力平衡的地方,然後再需五萬秒,即十三小時五十三分二十秒,即可達到月球表面。因此,必須在月球到達瞄準點之前九十七小時十三分二十秒發射。
劍橋天文臺
第四個問題:“炮彈落在月球的最佳位置應該是什麼時候?”
綜上所述,首先應選定月球處於近地點,同時又是越過天頂的時刻,這樣可縮短炮彈的行程,其距離相當於地球的半徑,即能減少三千九百一十九英里,這樣,最後的行程為二十一萬四千九百七十六英里。
雖然月球每個月都要經過近地點,但不一定同時經過天頂點。要同時符合以上兩個條件要間隔很長時間。因此必須等待它們重合的時刻。說來也巧,明年的12月4日,月球將同時滿足這兩個條件:在半夜,它將位於近地點,即離地球最近,同時又正好在天頂的位置。
第五個問題:“發射炮彈的大炮應瞄準天空的哪一點?”
根據前面的觀測材料,大炮應對準發射地
的天頂點,這樣,發射角度才能與水平面垂直,炮彈才會儘快擺脫地球引力的影響。但為了讓月球位於天頂,前提是這個地方的緯度不能高於這個天體的軌道平面的傾斜度,也就是說,應該在南緯或北緯零度到二十八度之間。任何其他地區發射,必然是斜向射擊,這將妨礙實驗的成功。
第六個問題:“炮彈發射時,月球應該位於天空的什麼位置?”
往天空發射炮彈時,每天前進十三度十分三十五秒的月球應處於距天頂點四倍於這個度數的位置,就是說離天頂點五十二度四十二分二十秒,這個距離正好與炮彈飛行所需要的時間相符。可是,考慮到地球自轉運動造成的炮彈偏差,炮彈必須走過一個相當於十六個地球半徑的偏差才能到達月球,這相當於月球軌道十一度左右,因此應在以上提到的月球與天頂的距離上再加上十一度,總計六十四度。這樣一來,發射時月球的方位應與地面的垂直線成六十四度角。
以上就是對大炮俱樂部會員向劍橋天文臺所提問題的答覆。
概括為:
一、大炮應安置在北緯或南緯零度至二十八度之間的地區。
二、炮口應對準當地的天頂。
三、炮彈必須具有一萬二千碼的初速度。
四、發射時間應該是明年12月1日晚上十一時十三分二十秒。
五、炮彈將於發射四天後,即12月4日晚十二點整抵達月球,這時月球正穿過天頂。
貴俱樂部會員們應儘快開始這樣一項工程所需的各項工作,必須準備好在規定的時間發射,因為,如果你們錯過了12月4日這個日子,那麼下次月球同時越過近地點和天頂點的時間,就是十八年零十一天之後的事了。
我臺辦公室願意在天文學理論方面向你們提供全力支援,並和全國人民一起,祝你們成功!
劍橋天文臺臺長
貝爾法斯特
劍橋天文臺,10月7日
(本章完)