觀(guān)測(cè)日晷在月球表面的指針變化
清華美院學(xué)生：為地球授“月亮?xí)r”
來(lái)源：北京晚報(bào) 2016-11-23 孫樂(lè)琪
日晷，寓意最為豐滿(mǎn)的時(shí)間圖騰。月亮，寄托著中國(guó)人美好遐思的化身。它們之間能有交集嗎？日前，在由國(guó)防科工局舉辦的“我心向月”——月球探測(cè)載荷創(chuàng)意設(shè)計(jì)活動(dòng)中，清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院信息藝術(shù)設(shè)計(jì)系的團(tuán)隊(duì)就將二者融合在一起，設(shè)計(jì)出了“地月日晷”的新穎項(xiàng)目，并為其詩(shī)意地取名“天涯共此時(shí)”。該項(xiàng)目在活動(dòng)中獲得二等獎(jiǎng)，并將作為我國(guó)月球探測(cè)后續(xù)任務(wù)科學(xué)載荷的備選方案。
“伴隨著‘地月日晷’指針的交匯與離別，每一個(gè)關(guān)注日晷的人都會(huì)從中感受到溫暖與期待。每一天，月亮上的日晷都會(huì)如老友般如約而至，縱然虛空萬(wàn)里，也為我們帶來(lái)遠(yuǎn)方的問(wèn)候。”負(fù)責(zé)項(xiàng)目整體概念提出和科學(xué)驗(yàn)證的路奇同學(xué)說(shuō)。
“月上一日，地上一月”
“海上生明月，天涯共此時(shí)。”這首耳熟能詳?shù)奶圃?shī)用天上的明月為不能共處一地的親人之間營(yíng)造了“共處一時(shí)”的情感寄托。每每舉頭望月，總有人不禁要問(wèn)，遠(yuǎn)方的他是否此時(shí)此刻也在看著同一個(gè)月亮呢？從古至今，時(shí)間概念一直與天體運(yùn)行的空間概念有著緊密的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，清華美院的同學(xué)們提出為嫦娥四號(hào)搭載一個(gè)月球版的“日晷”的想法，“以月球表面為天文觀(guān)測(cè)點(diǎn)，為地球上的人們授以‘月亮?xí)r’；同時(shí)通過(guò)地月互動(dòng)的方式，讓地球民眾有機(jī)會(huì)在月球上留下自己的祝福，真正產(chǎn)生地月之間的情感寄托。”
為什么人們總看不到月亮的另一面？為什么一個(gè)月是30天左右？為什么月亮有陰晴圓缺？路奇介紹，在太陽(yáng)系這個(gè)單恒星星系中，地球和月亮的唯一主要光源都是太陽(yáng)。在月球上，也有著和在地球上相似的太陽(yáng)日。“月球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間約等于29.32個(gè)地球日，我們可以將月球日和地球日的關(guān)系稱(chēng)之為‘月上一日，地上一月’。如果進(jìn)一步將月亮上的一天劃分為29個(gè)‘月球小時(shí)’，我們就得到了‘月上一時(shí)，地上一日’的對(duì)應(yīng)關(guān)系。”
這些看似初級(jí)的月球天文問(wèn)題雖然可以用文字、圖表、動(dòng)畫(huà)來(lái)解釋?zhuān)?ldquo;百聞不如一見(jiàn)”。為了讓月球版“日晷”的升空承載更多科普的價(jià)值，清華美院的同學(xué)們讓這個(gè)嫦娥四號(hào)搭載的月面計(jì)時(shí)器以第一人稱(chēng)視角傳回反饋信息，從而使得地球上的人們可以直觀(guān)感受到月亮上的日出日落是如何對(duì)應(yīng)不同月相變化的。
地月互動(dòng)實(shí)現(xiàn)情感寄托
路奇介紹，“天涯共此時(shí)”原理在于“在月日晷”安裝于嫦娥四號(hào)攝像頭可以拍攝到的位置。嫦娥四號(hào)的攝像頭拍攝太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)造成的“指針陰影”在日晷表盤(pán)上的方向變化后，發(fā)送回地球服務(wù)器，進(jìn)行月亮授時(shí)過(guò)程。
“天涯共此時(shí)”的方案設(shè)計(jì)主要由“在月載荷部分”和“在地互動(dòng)部分”組成。其中，在月載荷部分就是在嫦娥四號(hào)的著陸器上搭載一個(gè)日晷到達(dá)月球表面，以實(shí)際著陸地點(diǎn)的月球經(jīng)度為基準(zhǔn)展開(kāi)測(cè)量。“功能包括：拍照記錄月球上由于太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)造成的指針陰影在日晷表盤(pán)上的方向變化，作為向地球提供的月球時(shí)間的直觀(guān)依據(jù)。通過(guò)公眾參與，將地球人的祝福送達(dá)月球，傳輸?shù)皆谠氯贞械娘@示器，實(shí)現(xiàn)地月之間的互動(dòng)。利用攝像頭對(duì)在月日晷指針的軌跡以及顯示器中的祝福文字進(jìn)行記錄并傳回地球，在互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上與公眾分享。”通過(guò)月地互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的地月情感寄托，并激發(fā)大家參與的熱情。
而“天涯共此時(shí)”在地互動(dòng)部分則通過(guò)在地服務(wù)器收集并整理嫦娥四號(hào)攝像頭拍攝的月球日晷照片，并定時(shí)發(fā)布到社交網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，形成月球授時(shí)的儀式感。
路奇說(shuō)，“天涯共此時(shí)”的工作狀態(tài)分為“工作模式”和“休眠模式”。“在月日晷”在“工作模式”下進(jìn)行晷盤(pán)調(diào)整和晷面拍照及傳輸。由于月球背面的環(huán)境因素，日晷在夜晚進(jìn)行休眠，保證每個(gè)日晝能順利工作。
“月時(shí)”可用于航海和捕魚(yú)
路奇介紹，月球授時(shí)的意義與定義格林尼治標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間相似，因?yàn)樵诖酥耙恢笔怯糜^(guān)測(cè)月相來(lái)判斷朔望月變化的。有了在月授時(shí)，則又多了一種較為精確的計(jì)量時(shí)間的方法。“月球日、月球時(shí)的定義對(duì)航海、捕魚(yú)等行業(yè)有突出的輔助作用，可以幫助人們更準(zhǔn)確把握潮汐時(shí)間與強(qiáng)度之間的關(guān)系。”
而“月亮?xí)r間”更豐富的內(nèi)涵在于探索其文化意義。日晷作為我國(guó)最古老的人工計(jì)時(shí)器縱貫千年，見(jiàn)證著華夏文明的發(fā)展。雖然隨著現(xiàn)代社會(huì)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)日晷的實(shí)用性漸漸被更加精確便捷的計(jì)時(shí)器所取代，但作為最具中國(guó)特色的時(shí)間圖騰，日晷所蘊(yùn)含的文化底蘊(yùn)是其他計(jì)時(shí)工具遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法企及的。“我們希望通過(guò)嫦娥四號(hào)向月球發(fā)送一個(gè)量身定制的現(xiàn)代科技‘日晷’，記錄嫦娥四號(hào)在月球每一個(gè)日夜的時(shí)間流逝，通過(guò)與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，讓地球上的我們也可以感受到‘遠(yuǎn)隔天涯’的嫦娥四號(hào)與我們‘共度此時(shí)’。”
“如果可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的傳播方式，全程直播日晷的安置、姿態(tài)調(diào)整、校準(zhǔn)等一系列非常具有趣味性和科技含量的過(guò)程，可以激發(fā)大眾，尤其是青少年對(duì)于航空航天、機(jī)械控制、電子信息等方面科學(xué)技術(shù)的興趣與熱愛(ài)。”清華美院的同學(xué)們認(rèn)為，這種持續(xù)的科學(xué)普及對(duì)于培養(yǎng)新一代的中國(guó)科技人才有著重要意義。
編輯：苑苑
