有一只喵星人在觀星

“時候到啦”喵星人開口說，

“聊聊天下事”

這是一篇建立在以《天文館的貓》為基礎(chǔ)之上的科普文章，雖是科普，但內(nèi)容不僅僅是自然科學(xué)，而是多方面的知識哦~

完整的文章分為三大部分，分別為：

Ⅰ 天文館

Ⅱ 貓貓

Ⅲ 星空

本篇是該系列第一篇（其他內(nèi)容請在右側(cè)“4′32″故事”文集目錄中跳轉(zhuǎn)觀看）

主要以天文館為主

正文共??3451字，大概閱讀時長 6分鐘，網(wǎng)頁端閱讀更佳。

我將以問題為導(dǎo)向，以歌詞為根基為你講述《天文館的貓》歌詞中涵蓋的有趣的知識

當然，作者最看重的不是科普，而是有趣！

ps：都說yousa姐特愛科普知識，既然作為鳥蛋與鳥對抗是宿命，那我義不容辭前來對抗！

在正式科普之前，讓我們?nèi)胍幌聭?，回到大撕裂之前的日子。（未看過《安心的的末日之歌》的讀者朋友請?zhí)^下面一段，若是好奇歡迎跳轉(zhuǎn)觀看?。?/p>

在大撕裂前，天文館是喵星人最愛去的地方。盡管身為亞種的貓絕不會來這兒，但喵星人會，它們視這里為最高圣殿，在浩渺的星空下，它們可以清晰的感受這份震撼與宏大。天象廳占有圣殿中最大的空間。在這里爪下是緊密的巖石，打磨平整，上刻著復(fù)雜的公式和理論。抬頭是浩瀚的星空，占據(jù)了近乎全部的視野！喵星人的科技突破常在這里發(fā)生，下面的節(jié)選片段描述了情景。

（一聲驚喵之后，有一只喵星人飛奔了出去，在暗沉的只有星光照耀的大殿門口，甩出了兩道殘影，它似乎有靈感了！——《天文館往事? 》）

【上述引用中的兩道殘影是用來形容貓的眼睛在高速下移動的視覺效果，貓的眼睛會“發(fā)光”？殘影又是什么東西？請在第二篇和本篇的題外話中查看回答~】

?上述的情節(jié)確實打動了喵星科學(xué)家們，所以它們很喜歡來這里參加沙龍

【“沙龍”一詞源于意大利語“Salotto”，翻譯自法語“Salon”，原指會客廳。這里則作為一種聚會形式出現(xiàn)。過去的人們沒有互聯(lián)網(wǎng)呀，做不到線上聊天，常常就商量一下，挑一位德高望重且家里蠻大的人作為主人，在主人的會客廳里籌備一場沙龍，大家上談天文下談地理是無所不談，思想在這里信馬由韁，據(jù)說很多著名的思想都誕生在這樣的場合?！?/p>

而這一次沙龍的主題叫做“天文館的貓”，沒錯，是紀念那一首歌的。

首席科學(xué)官發(fā)表了講話：

“歡迎來到《天文館的貓》討論沙龍

我們將通過問問題的方式來幫助大家思考！問題是進步的源泉，是好奇心的鑰匙，是諸位貓友最關(guān)心的東西！我們不發(fā)表那些長篇大論的開場稿，討論現(xiàn)在，開始！”

科學(xué)家們歡騰雀躍，這一場沙龍也正式開始了。

Ⅰ?天文館

老邁而陳舊的天文館

?你最愛守在這個房間

『請問什么是天文館？』

世界上有很多名為科技館/博物館，但內(nèi)含天文館的存在，它不一定獨立成館，而往往作為博物館或大學(xué)的一部分。

天文館的活動不僅僅是眺望星空（僅眺望星空的叫天象館），同樣也作為天文普及工作的有力場地而存在。

當然以上介紹的是廣義上的天文館（準確說是天文展館）

『世界上第一座天文館是？』

1925年5月10日（距今96年），世界上第一座天文館在德國慕尼黑建成啟用。這并不是一家獨立的天文館，它是德意志博物館的一部分。

在這坐投影天文館（世界上第一個投影天文館）里你能看見南北半球可以看到的所有星座、銀河和星云（真真的360°

在這之前，除非在地球上跋涉千里，反復(fù)橫跳，奔走于各大天文觀測臺之間觀測，否則是做不到360°觀看星空的?。ㄖ徊贿^想看個全景星空這是想累死貓貓嗎？）

1925年的投影儀呀！難以想象那時的人們就能享受到這樣的體驗了

這簡直是天文意義上的創(chuàng)舉?。ㄏ挛挠懈敿毜谋硎觯?/p>

『中國的特殊天文館有哪些？』

中國的第一座天文館是于1957年建成并正式對外開放的北京天文館

而直播中yousa說過想去的上海天文館則是目前全球最大天文館?。痈袊@號

就在不久前7月17日（2021），上海天文館開館與世界會面

它是一個獨立但不完全獨立的場館

之所以這么說，是因為地理上它獨立成館（見上圖）而名義上則是上海科技館的分館

有超過120件/套文物藏品，包括牛頓、伽利略等的原版著作，以及約70件著名隕石，包括品種稀有的月球隕石、火星隕石在館內(nèi)展出。

還有嫦娥五號在2020年登月取得的部分月壤樣品在館內(nèi)珍藏和展示。（是異星的土壤！）

『天文館有幾座？』

世界上有大約100＋大型天文館

其他的天文相關(guān)的展廳就不好計數(shù)了

yousa在直播時提問“成都有幾座天文館”時應(yīng)該指的是那種帶有天象廳的大型天文館，因為成都其實是有小型社區(qū)式天文館的。

『天文館的票價是多少？』

上海天文館成人參觀票30元/人，球幕電影票40元/人

需要預(yù)約買票，像這種網(wǎng)紅場館實在是一票難求

『天文館的房間都有哪些？』

經(jīng)典的房間大概有：天象廳，天文知識展廳，科技電影場館，小型的觀測臺，

以及在天文場館很有代表性的傅科擺

本文章就拓展下傅科擺

擺擺擺擺~抱歉，竄臺了

先讓時間回溯到1851年的巴黎，國葬院（今法國先賢祠）的大廳里，讓·傅科（Jean Foucault）正在進行一項有趣的實驗。傅科在大廳的穹頂上懸掛了一條67米長的繩索，繩索的下面是一個28千克的擺錘，擺錘的下方是巨大的沙盤。每當擺錘經(jīng)過沙盤上方的時候，擺錘上的指針就會在沙盤上面留下運動的軌跡。（就像你在沙灘上用樹枝作畫）

傅科擺有一個重要的特點，那就是架子與擺繩之間有一個特殊，簡單而巧妙的裝置－萬向節(jié)

（下面例子中會解釋）

按照日常生活的經(jīng)驗，這個碩大無比的擺應(yīng)該在沙盤上面畫出唯一一條筆直的軌跡

實驗開始了，人們驚奇的發(fā)現(xiàn)，傅科設(shè)置的擺每個來回，在沙盤上畫出的軌跡都會偏離原來的軌跡（準確地說，在這個直徑6米的沙盤邊緣，兩個軌跡之間相差大約3毫米）。

該實驗被評為“物理最美實驗”之一?? 。這太令人震撼了，67米長的繩索帶動著重達28千克的擺錘劃破空氣，在大廳中回蕩。劃下一道道證明真理的軌跡（讓我想起了三體中用來催眠太陽的巨大紀念擺）

遺憾的是在2010年4月6日轉(zhuǎn)移至法國國立工藝博物館的原傅科擺鋼索突然斷裂，擺錘和地面結(jié)構(gòu)遭到了無修復(fù)的破壞。

為什么偏離會出現(xiàn)？

偏離的出現(xiàn)也是傅科擺的意義所在，他說明了一個事實——地球在自轉(zhuǎn)。

你能證明自己腳下的大地在轉(zhuǎn)動么？你為何會質(zhì)疑天圓地方，大地恒不變？你思考過嗎？

不知各位見沒見過蛋糕店有那種旋轉(zhuǎn)的展示臺，上面擺著香噴噴，有著晶瑩奶油的大蛋糕。

（假設(shè)yousa過生日啦！弄來一個插著50根蠟燭的蛋糕！）

如果你在展示臺旋轉(zhuǎn)時站定于一個位置，手臂舉刀沿著一個方向來回切割以劈開蛋糕，會發(fā)生什么？各位讀者可以想象一下。

刀光（來回擺動的擺錘留下的尾跡）切開了（在）蛋糕（地球上顯示）。

盡管你直直的劈向蛋糕的中央，但是蛋糕并沒有被從中劈開，而是被分成了幾小塊，很像披薩廣告中的標準切法。（可以直接裝盤分蛋糕啦?。?/p>

這蛋糕之所以沒被從中劈開，是因為展示臺在旋轉(zhuǎn)！這樣的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了切割的偏移。

誒誒誒，不對呀，如果地球是個蛋糕，那該是一個大大大蛋糕呀！我們可都是呆在蛋糕上和蛋糕一起旋轉(zhuǎn)的，偏移不改出現(xiàn)的呀！

正常的擺確實和地球一同轉(zhuǎn)動，但它是傅科擺，這不得不揭開上面所提到的萬向節(jié)了。

萬向節(jié)是一個消解擺架轉(zhuǎn)動（這自然包括地球自轉(zhuǎn)帶來的擺架轉(zhuǎn)動）的關(guān)節(jié)

這很像相機的穩(wěn)定器，不論你手如何抖動（擺架如何轉(zhuǎn)動），拍攝的畫面都依然穩(wěn)定。

這就使得擺繩好像被上帝之手提了起來，自己擺自己的，與地球的轉(zhuǎn)動不相關(guān)了。

筆者對傅科擺的解釋蒼白無力，不如看個演示視頻。

所以可通過傅科擺的偏移揭示地球的旋轉(zhuǎn)。

若我們在自己家造一個傅科擺可不可行呢？為什么天文館的傅科擺會那么大？

在北極或南極點造一個傅科擺要24h可以完成一個大的周期（演示視頻里那樣）

在巴黎造一個傅科擺要31.8h（有一個傾斜度）

在家里呢？如果在北極的觀測到傅科擺旋轉(zhuǎn)一周的時間是A（A=24h），那么在任意緯度γ上，傅科擺旋轉(zhuǎn)一周所需的時間是A/sinγ

中國的南方可能要2到3天才可以完成一個大的周期

在赤道上則是幾乎沒有偏移的。

因為擺的運動全靠慣性，為了能在停擺之前發(fā)現(xiàn)偏移，我們需要知道：

讓擺停止的是空氣阻力，空氣阻力會消耗擺球內(nèi)蘊含的能量

擺運動的越慢空氣阻力對其做用的效果越小，加長擺繩可以讓擺的擺動速度減緩

所以擺繩要足夠長。

擺球要足夠大則是為了積蓄充足的能量。

這也是為什么會有67米長的繩索和重達28千克的擺錘了。

與這個知識點相關(guān)的地轉(zhuǎn)偏向力即科里奧利力就是為了解決偏轉(zhuǎn)問題而假想出來的力。

對傅科擺更詳細的介紹可以看看科學(xué)聲音的視頻。

天象廳重復(fù)了無數(shù)遍

沒能在幕布的光影中重現(xiàn)

『什么是天象廳？里面的幕布什么樣？』

說到天文館的核心，那當屬天象廳了，在這一部分筆者就會以天象廳為核心講述

很多人都誤解了天象廳（天象館）里的投影設(shè)施及天象模擬設(shè)備

它既不是對夜空的直接光學(xué)觀測（這有別于天文臺），也不是簡簡單單像電影院里那樣放一個影片（但是有些場館有這樣的項目），而是高精度的模擬，其類似于游戲宇宙沙盤（Universe Sandbox），但更為嚴謹真實，也更突出的視覺效果。

天象的人工模擬是建立在一系列多樣化的技術(shù)上，你想過那一個個璀璨的恒星該如何展示在幕布上面嗎？你想過投影機該如何變換才能交織出宇宙的宏大嗎？

“恒星球”是光學(xué)與電子機械技術(shù)的結(jié)晶，投影機體系涉及幻燈機錄像放映機和穹頂式投影儀組成的綜合系統(tǒng)以及激光器的使用。

這些創(chuàng)造投影體系的科學(xué)家和技術(shù)人員其實是在創(chuàng)造一個宇宙，這個宇宙要能有很多現(xiàn)實宇宙的細節(jié)，且應(yīng)該是現(xiàn)實宇宙的精確投影（有點繞，你口胡了嗎），這是個很有挑戰(zhàn)的事情。

你想做星空的調(diào)動者，宇宙的見證人嗎？

雖不能像模擬游戲中那樣可以自由調(diào)動星球的軌跡，但你可以抬手一揮，讓時間同星空一起流轉(zhuǎn)！

典型的天象館投影系統(tǒng)所展示的“星空”可以被設(shè)置在任何時間下，無論是過去的，還是于現(xiàn)在。甚至你能看到科學(xué)家們計算出來的未來天空圖景！

運用天象儀配合其他放映設(shè)備，在穹頂天幕上可以表演從地球到太陽系、銀河系直到總星系以外任何地點的，從宇宙大爆炸的瞬間到如今直至未來無窮歲月里的，自然界中看不到、摸不著、到不了的宇宙事物。天象儀能提前展示2009年的日全食和12000年后織女星擔任未來世界的北極星；也能使時光倒流，重現(xiàn)1054年天關(guān)客星爆發(fā)；演示太陽從西邊出的幻想更是易如反掌。它還能讓觀眾乘上火箭登臨月球，遠征比鄰星，甚至飛出銀河系去尋訪外星人。

并且它為觀眾們所提供的星空視角也是地球上任意緯度的。這也是上文提到的遺憾現(xiàn)在可以彌補的原因，能夠偏安一隅而見天下星河，真是技術(shù)帶給我們最大獎勵！

讓我們繼續(xù)深入天象廳（天象館）

球幕，地平式，穹頂式，這無不是為了最大最真實的觀星體驗而設(shè)計的，那個圓乎乎的頂幕就是我們的遼闊天空

天象廳中的座位很像在電影院，但比電影院寬敞很多，以不同的角度排列，滿足每一個人的宇宙夢~，你想抱著貓貓坐哪里呢？北京天文館的天象廳采用紅、綠、褐、藍四區(qū)的座椅和pv中的全紅色略不一樣，估計是為了區(qū)分座次區(qū)域。

迷你夜空

甚至今天，我們個人也能擁有屬于自己的“天象館”，那是個擁有著“永恒的星光”的地方。

只要購買一架星空投影儀，就坐在地板上就能欣賞到迷你的夜空，在家中一窺宇宙之美啦~

題外話

『殘影』

人眼的視覺暫留是0.1秒，這是眼睛能夠記憶的大概時長

高情商罵人技能level up↑

你這記憶力還不如金魚×

你的眼睛都比你記憶力強√

如果從記憶的角度來思考自己的所見還是挺神奇的，你的眼前曾有過無數(shù)細節(jié)，只不過你將忘掉大部分罷了，那我會記住那部分呢？當然是你了（土味情話get）

一般能在0.1秒內(nèi)完全離開原位置的運動速度就可能產(chǎn)生殘影

把你的爪子放到目光正中，對著亮初晃一晃，殘影出現(xiàn)！你快到顯出殘影！

但具體還在于你盯著哪看，我們的眼睛有著強大的追蹤的能力（猛禽必備）

你會發(fā)現(xiàn)盯著擺爪軌跡的中心和波動眼神跟隨爪子看到的情況大不一樣。

因為近大遠小的關(guān)系，遠處的物體需要以極大的速度才可以離開在你眼中的原有位置。

所以讓遠處的物體長生殘影是極其困難的。

第一篇的科普就此完畢，是不是再去聆聽《天文館的貓》會更有感覺了呢。

創(chuàng)作本系列作品也是希望大家能明白，每件事，每首歌背后都藏著無數(shù)的學(xué)問，我們該當以好奇之心懷抱他們，讓他們在你的腦中，身邊流動起來。就像是貓兒的光帶，從腳下聯(lián)系到1400光年外的星球，聯(lián)系到世界的每一處。世間的趣味大概莫過于此，因為你理解他們，所以星星點點都與你有關(guān)。