基礎與宇宙距離階梯
小角近似
假設你知道某樣東西在天空中看上去有多大(它的角大小),又知道它有多遠——你能算出它的真實大小嗎?對於天文學中常見的極小角度,有一個奇妙簡單的捷徑,能把這件事變成一次乘法。它叫小角近似。
當一個角很小時,它所張的弧和橫跨它的直弦幾乎一模一樣,於是繁瑣的三角學坍縮成一條乾淨的規則:物理大小約等於角大小乘以距離,前提是角以弧度計。實際中天文學家用一個親切的版本:一個物體的真實大小,等於它的距離乘以它以角秒計的角大小,再除以約206,265(一弧度中的角秒數)。反過來,這同一關係把一個測得的角換算成距離——一角秒視差定義一秒差距,正是如此。
這個近似,是把角度與真實大小貫通整個領域的無聲主力。它讓你能從太陽黑子的視大小算出它多大,從一個星系的角張度和距離算出它多大,從一顆恆星的視差算出它多遠。它對自身的局限也很誠實:這個竅門只對小角成立。對於跨好幾度的東西,比如整片天空,或被探測器近距離看到的鄰近行星,你就必須改用完整的三角學。
月球約在384,000千米外,張約0.5度(1800角秒)。代入小角規則,算得它的真實直徑約為3,400千米——與真實的3,474千米只差百分之幾,而所用的不過是一個角和一段距離。
角度加距離即得真實大小——小角近似在實際中的運用。
這個近似只對小角有效——角度變大時它會悄然失效。讓簡單形式「大小=角×距離」在極限下嚴格成立的天然單位,是弧度而非度。
又稱
另見