脑洞大开!微信启动画面是在月球上拍的吗?

脑洞大开!微信启动画面是在月球上拍的吗?

微信开启页面小人后面的地球是阿波罗 17 号太空船船员所拍摄的著名照片《蓝色弹珠》,本文试图仅从图中给出的信息,来判断微信启动画面中小人的背景、位置、以及周遭环境。

先给结论:

1. 只要这个小伙伴站在地球南纬 30°,东经 37°这点附近的上空,距离地球表面大于月 2.5 万公里,镜头和地球之间无遮挡,拍摄者从后面以长焦镜头拍摄,选择任何一个冬至日(保证南极圈极昼),待到格林尼治时间九点半,就可以拍到微信主画面。

2. 如果是在月球上拍的,需满足以下情况:

在 2006 年,冬至日农历初三当天或者前面这几天,格林尼治时间 9 点半,月亮运行到了白赤交角最大的 28.5°的最南端,直射地球南纬 28.5°附近。

这时一个小人站在月球背光面面向地球一侧的北半球的一个圆形凸起上,你站在他身后,拿着长焦镜头一对,哇,拍下了这张照片。

其实这个概率真的挺小的,不过至少还有可能不是么?下面给出具体的纯干货分析,适合理论党。

先来判断位置

微信知乎-02

首先,小人向地心望去,我们视线与地心的连线将落在地球圆面的圆心。于是在图片上作图,画出两条直径,交点 A 即为圆心。

也就是说,小人所处的位置,位于 A 点的正上方。你会发现 A 点西边是非洲大陆,东北方向一点点是马达加斯加。

那么只需要查找 A 点的经纬度,就可以知道小人在地球哪一点上空了,这时候我们需要一个地球仪。我打开了软件 Google Earth 代替。

微信知乎-03

如图,在 Google Earth 软件中把地球旋转到这个角度,标出 A 点。直接在软件下边栏可以查到这一点的经纬坐标:大约在南纬 30°,东经 37°左右。

也就是说,我们只要位于这一点之上的太空任何一点,都可以取得这个视角。

但是,注意!不能太近,太近了你根本看不到地球的边缘,人眼的双眼可视角度基本是在 120°左右,距离地球太近了地球会充满你的视野,所以拍摄这张照片至少要距离地球一定的区间内。

区间的下限是,至少按照可视角度要求,把地球舒舒服服地放在你视野的中间,旁边还有一些留白。

懒得算了,好在 Google Earth 有个作弊功能,你只需把地球摆在你视野舒服的位置,它可以自动帮你算出你所处的高度。

我模拟了一下,高度大约是不低于 2.5 万公里。(阿波罗 17 号太空船拍摄这张照片的高度是 4.5 万公里,在这个高度区间内)。

那区间的上限呐?可不可以无限远?

理论上可以,只要你有一个长焦镜头,你就可以看到地球的这个角度,就算你在一光年以外,只要用一个超长焦镜头,也可以拍下这张照片(但请注意,在一光年的尺度上,你可以晚一年再去一光年以外那个位置上摆好造型,那个时候光线才能传到你一光年以外的镜头里)。

然后这个天象发生之时,只要你的镜头和地球之间只隔了这个小伙伴,没有其他东东遮挡。

最后的答案是,你只要处于地球南纬 30°,东经 37°这点附近的上空,距离地球表面大于月 2.5 万公里,镜头和地球之间无遮挡,然后这个小人站在你前面,就可以看到这一幕。

那么,这个小伙伴有没有可能是站在月亮上呐?这取决于月亮有没有可能运行到这一点上空,而且距离也在这个区间内。

答案是,也有一点可能。

如果月亮要运行到点 A 正上方,这时,月球与地球中心连线与地球赤道面的交角必须等于这一点的纬度,而这个交角不可能大于运转面(白道面)与地球自传面(赤道面)交角(也就是白赤交角)。

根据天文学测算,白赤交角是不断变化的,这个角度在 18°17′到 28°35′之间周期性变化。也就是说,月亮直射点最往南可以直射到南纬 28.5°左右。

而 A 点的纬度在 30°。差了 1.5°,不过考虑到我用 Google Earth 测量的时候没准点偏了会有 1.5°的误差,那也就是说,月球在 A 点上方也有可能。

那如何判断这个时间呐?

先判断一下月相,我们已经推断出,月球在太阳和地球之间,那么必然是新月,也就是农历初一左右。

白赤交角一个变化周期是 18 年 11 天又 8 小时。18 年 11 天又 8 小时,这个时间周期叫做一个“沙罗周期”。

虽然我们《三体》迷都知道,三体运动除了几种有限的形式,一般说来是无解的。不过好在,日地月三体质量悬殊,近似情况基本可解。

太阳、地球、月亮每过一个 18 年 11 天又 8 小时的沙罗周期,位置就会进行一次循环。

每个沙罗周期里会顺次发生 43 次日食以及 28 次月食,这也说明地球一次日食或月食之后,等过一个沙罗周期,这个日食或月食还会原样再发生一次。

所以想要月亮运行到这一点上空,错过一个周期要等十八年。

上一次月亮赤纬最大年是 2005 到 2007 年期间,如果本图成立,就需要在这三年中选一下(当然你往之前或者之后数一个或者几个沙罗周期也行)。

但就算在 2005-2007 年里,也不是每一天都行。因为,要使月亮在新月时月亮直射点最南,必须在 12 月冬至前后。

为什么?请看下图,黄道和白道长这样:

微信知乎-04

为了让月亮直射最南,必须在白赤交角最大时,月亮与太阳同时运行到图的左边最南端,此刻,月亮直射地球南纬 28.5°,太阳直射南回归线附近,这样月亮位于日地中间,才有可能既满足“新月”条件,还满足“月亮最南”条件。

然后查回万年历,看看白赤交角最大那几年的冬至附近是否也恰好是新月。2005 年冬至是廿二,下弦月,排除。

2007 年冬至是十三,这都要满月了,也不行。2006 年,冬至日初三,啊,这一天差不多,还行!冬至前一天是初二,效果也不错!

那么,微信欢迎页这张图里,到底是不是冬至呐?

竟然真是!

微信知乎-05

这张图南方的南极圈全是亮的!正是南极圈极昼,也正是冬至日前后!并不矛盾!满足“新月最南”条件!棒极了!

地方时就好推算多了,太阳直射点为东经 37°左右,该经度地方时为正午 12 点,地球每小时转过 15°。这时预估格林尼治时间大约为上午 9 点半。

最后,推断一下环境吧

1. 如果小伙伴站在月球上,由于他后背和附近地面没有被身后的太阳照亮,而且还能看见地球,可以推断他要么是站在月亮的背太阳光一面,要么是身后有个什么东西遮挡了阳光。

2. 小伙伴看到的地球上面就是北方,证明他站在月球的北半球。

3. 小伙伴肯定不是直接站在月球地面上,因为他脚踩的地方弯的太厉害了,他应该是站在一个球型穹顶上面(就比如国家大剧院的房盖),然后拍摄者在远处以长焦镜头进行摄影,把小伙伴的身影投射在地球圆面上,显得尤为孤寂。使用的摄影技巧大约如下图:

图片来源:Latercera.com
图片来源:Latercera.com

(本文由作者 @汪有 授权发表,未经许可不得转载。@刘博洋 和 @One Two 对本文亦有贡献。)

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2 条评论

  1. qqqqqqqqqqq

    2016 江苏小高考题啊

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