第12章 天文解答

但是，巴比康主席并没有在欢呼中陶醉，他没有浪费一分一秒。次日下午，他就把大炮俱乐部的会员召集到议事厅里。经过长时间讨论后，大家一致表示，这一壮举中的天文学方面的问题应该向天文学家们咨询一下，一旦得到答复，机械装置问题将迎刃而解。为了保证“巴比康计划”顺利实现，决不允许出现丝毫遗漏。

于是，他们拟定了一份关于“巴比康计划”的详细报告，而且立刻寄给了马萨诸赛州的剑桥天文台台长。剑桥大学是美国最负盛名的学府之一。剑桥之所以闻名于世，是因为剑桥天文台汇集了世界上最杰出的天文学家。曾帮助鲍德清清楚楚发现仙女座流星的那台望远镜就存放在此，克拉克发现天狼星卫星的高倍望远镜也存放于此。有鉴于此，大炮俱乐部十分信任它。

时隔两天，大家迫切等待的回信终于递到了巴比康主席的手里。

回信的内容如下：

剑桥天文台台长致巴尔的摩大炮俱乐部主席阁下：

本月6日收到您以贵俱乐部全体会员的名义寄给本台的来信之后，本台迅速召集全体工作人员，并召开了紧急会议。研究答复贵部所提的问题：

1向月球发射炮弹是否现实？

2月球与地球之间的准确距离是多少？

3在足够的惯性作用下，炮弹到达月球需用多长时间？何时才是发射的最佳时间？

4何地何时月球位于最有利于炮弹到达的位置？

5大炮应该对准天空中的什么方位发射炮弹？

6月球处于什么方位时，才发射炮弹？

对于以上问题，本台研究之后作出如下答复：

1对于“向月球发射炮弹是否现实？”这一问题，答复是可以实现的。假如能使炮弹的初速度达到每秒12，000码，向月球发射炮弹完全可以实现。经过理论研究和长期实践证明，这个速度已绰绰有余。物体在刚离开地球时，既受到月球的引力，同时也受到地球的引力，并且此时地球引力占主导地位。但随着物体的升高，它的重量与距离的平方成反比。换句话说，距离增加二倍，此时的重量只占在地球时的四分之一了。所以，炮弹的重量将快速减轻。当月球的引力与地球的引力相等时，也就是当炮弹运行到全程的五十二分之四十七的地方时，炮弹将处于失重状态。自此，炮弹将在月球引力的作用下，坠落到月球上。但能否实现，完全取决于你们是否能使初速度达到12，000码。

2此问题关系到月球的公转问题，月球绕地球公转的轨迹事实上是椭圆轨道。地球为该椭圆的一焦点。所以，月球离地球时而远，时而近。沿用天文学套话来说，就是月球有时在近地点，有时在远地点。但是，处于近地点和处于远地点之间的差距相当大，对于此点你们决不能等闲视之。通过研究论证，月球在远地点时，距地球247，552英里，而在近地点时，只有218，657英里，两者之间相差28，895英里，大约占全程的九分之一。因此，在发射炮弹时，应选近地点为发射标准。

3假如月球在近地点时发射炮弹，而炮弹自始至终总保持着每秒12，000码的初速度，仅需九小时它就可以顺利抵达目的地；但由于诸多因素的影响，例如空气阻力，经过多方周密论证，炮弹需飞行83小时20分钟才能到达失重的地方。此外还需要13小时53分20秒才能到达月球。综上所述，在月球到达近地点之前的97小时13分20秒，应准时将炮弹发射出去。

4如果选击中月球的最佳方位，莫过于选定月球在到达近地点而又同时穿过天顶的那一刻，这样做可以减少相当于一个地球半径——3，919英里的距离。因此，炮弹的实际行程是214，976英里。可是，虽说月球每个月都会经过近地点，但并不是经过近地点时也经过天顶点，如果同时具备这两个条件，必须等待十八年零十一天。也许主也想让美国人扬眉吐气，明年的12月4日午夜，这两个条件将同时满足，即月球正穿过近地点，同时又穿过天顶点。

5从第四个问题中可知，发射炮弹的大炮应该瞄准天顶。这样，射击线路将和地平线垂直，从而有利于炮弹迅速摆脱地球引力。但是，要想确定月球是否在天顶，那么该地方的纬度必须不高于月球轨道平面的倾斜度，也就是说，大炮必须位于南纬或北纬0°～28°之间。

在其它所有地区，即使朝天顶发射，也是倾斜射击，这将有碍于实验的成功。

6在此问题上，必须要考虑地球自转而使炮弹产生偏差这一因素。如果忽视此因素，发射炮弹时，根据月亮每天行进13度10分35秒来看，月球应该在距离天顶53度的地方。换句话说，当月球在距离天顶点53度的地方，此时发射炮弹，当飞行完全程后，二者正好同时抵达。

但是我们考虑了地球自转顺差。炮弹经过16个地球半球才能到达月球，而从月球轨道方面看，却相差了11度，因此，应该在月球离天顶的度数上再加11度，共约64度。通过全盘考虑，在发射炮弹时，月光线与天顶的垂直线成64度角。

以上所有的答复，都经过剑桥天文台的专家精确论证。

答复摘要：

1大炮应置在南纬或北纬0°～28°之间的任何地方。

2大炮应对准天顶。

3炮弹的初速度不应低于每秒12，000码。

4应于明年12月1日22时46分40秒准时发射炮弹。

5经过4天飞行，在12月4日午夜整，月球经过天顶时，炮弹也抵达月球。

综上所述，大炮俱乐部的会员们应立刻开始进行这项事业所需的准备工作，必须在精确的时刻发射炮弹，如果错过明年的吉时，还将再等18年零11天，才能再遇到月球既穿过近地点又通过天顶的机会。

剑桥天文台的全体同仁将随时准备在天文学理论方面帮助你们，并和全体美国人一样，预祝你们早传捷报。

剑桥天文台台长：

JM贝尔法斯特

10月7日于剑桥