如果您生活在月球的另一端，您如何推断地球的存在？

假设您在月球另一侧的穹顶上放置了一位天文学家，他将我们对轨道力学的最新了解武装起来，从而使地球永远对它们隐藏。

（并且，当然，假设此人对他们所处系统的了解并不多，他们无法从观察中收集到这些信息。如果您愿意，可以想象一下，他们了解了我们所有的现代半球半自动轨道力学和相关物理学，并且然后被传送到我们的月亮。）

现在，可以合理地预期这个人应该能够从对天空的观察中推断出他们所处的物体是二元系统的一半，并且他们应该能够测量轨道特征（半长轴，椭圆度，倾斜度以及重心的位置（更靠近另一个身体，对应更大的伙伴）。需要哪些观察来推断呢？这些观测需要什么水平的观测精度？它对应于什么历史时期？（也就是说，第谷·布拉赫（Tycho Brahe）的工具包就足够了吗？伽利略（Galileo）的工具？古希腊人会使用吗？或者这需要19世纪后期（甚至更晚）的天文台吗？）

（正如MartinV的答案所指出的那样，我们的天文学家可能很难区分一对轨道运行的物体与一个巨大的物体之间的情况。因此，如果方便的话，您可以假设通过距圆顶约100 km的短距离飞行，我们的天文学家能够测量通过测量在不同的点太阳能倾斜度与它们之间的距离已知，月球半径点菜Erathostenes。）

— 埃米利奥·皮桑蒂（Emilio Pisanty）
source

恒星视差肯定会大大帮助您，那就是19世纪。

@ LucJ.Bourhis恒星视差，或至少是其主要成分，与太阳绕着轨道的半径成正比，而月球轨道的成分比这要小得多，所以对我来说这似乎是一种非显而易见的解决方案（而且也不很清楚，19世纪的观测结果能否达到所需的精度）。我怀疑最可能的候选者是恒星背景的太阳视差（或者，等效于恒星与阴历的时钟），但我想知道您的准确度（与历史参考相比） d为此。

— Emilio Pisanty

当然！这不是我的想法。从历史上看，月球是可以从地球上观测到的事实，有助于测量许多太阳与地球之间的距离。我当时正在考虑使用视差来获取该距离。

半月视差仍然可能对火星等有用。月球的轨道直径为〜0.0026 AU，火星可以为〜1AU，所以角度为〜0.0052弧度或0.3度，不是吗？不确定这些年来与恒星视差的观测结果如何比较，但是似乎可以观察到，这可能会将火星相对于遥远恒星的位置改变。

我想知道月亮的5度倾斜角度是否足够？（5.14度），相当于每29天上下轨道距离的9％）或相对于太阳的1度的1/6。相对于近距离火星来说，少了一点。观察火星的14天上下移动，但不是一致地进行，例如，有时上升，有时下降。

— userLTK

Answers:

甲体潮在月球远侧地震仪会拿起在太阳能潮流，并且由地球产生20英寸体失真。月亮处于“潮汐锁定”状态时，它并不是处于完美的圆形轨道中，而且会有些摇摆。解放。您的地震仪应该兼顾两种效果。

如上所述，建议每28天观察一次火星周期视差，这可能是一种更简单的方法。

— 游荡陌生人
source

这是一个有趣的答案。地球的确会在月球上引发一小波“潮汐”，而解放将使它绕月运动。这种影响很小而微妙-仅凭它，它就能使聪明的科学家推断出太空中未知和不可见物体的存在吗？

— MartinV

地震效应是一个有趣的现象，尽管我不清楚您如何实际测量它们。是的，我同意视差是最可能的答案，但我一直在寻找更定量和详细的信息。

— Emilio Pisanty

这是一个非常好的问题-相当微妙。

TL; DR;

最早的机会可能是太阳的恒星视差在月际间的变化可能使观察者得出以下结论：i）月亮是单个很大的旋转天体，或者ii）它是多天体联合的一部分旋转系统。但是，i）似乎与近距离和强烈弯曲的地平线不一致。

如果不是，那肯定是当我们开发涉及质量和引力的轨道力学定量模型时

我不认为恒星视差会直接帮助我们，因为它（在现代）只是告诉我们，我们在绕太阳公转的轨道上运行，而对地球-月球系统本身了解甚少。

让我们看一下月球上的托勒密等效物（称其为月球-托勒密）如何看待它。他无法将地球月球系统与他只是坐在创作中心的固体物体上的假设区分开。当然，他不会看到围绕他的轨道上的“月球”，但他会看到太阳，恒星和主要行星。恒星视差（对他来说，太阳“穿过黄道带”）只会告诉他，太阳正绕着月亮旋转，行星也一样。行星行星轮的存在是使他的模型起作用的好奇心-但它确实工作，他对地球一无所知

月亮伽利略号可能（或可能不会）发展日心说的模型-他错过了地球伽利略号拥有的一项关键见解：地球并不特殊，因为其他行星也有卫星。月亮-伽利略（Moon-Galileo）会发现木星的轨道系统很有趣，但不是关键见识，因此他可能不会开发新模型。即使这样，别人也会。

尽管如此，在一个定性的科学世界中，仍然没有什么可以帮助月球观测者推断出地平线后地球的存在。

我怀疑，当轨道力学发展到足以将质量和引力纳入计算时，真相将不可避免。可能是在Moon-Kepler时代左右。

我不确定我是否同意有关观察行星观测的评论-我看不到它们如何帮助区分地球-月球系统，而不是简单的，非常大的，没有协轨器的旋转月球体（这是很自然的假设）。通过暗示更大的月球体的简单旋转，甚至可以消除由月球绕地球旋转引起的视差的每月变化，尽管我们的英雄肯定会质疑其与月球表面的曲率和距离的兼容性。月球地平线。

— 马丁五世
source

看来我误解了这个问题的意图。如果需要，您可以假设您对轨道力学有完整的现代知识─在进行历史比较时，我最感兴趣的是实验技术，而不是概念上的进步。如果您愿意的话，您可以把这种情况想象为一个天文学家，他在半人马座上学习了所有现代轨道力学，然后被传送到了我们的月球表面。所以，他们有重力和力学如何工作的全面了解，他们只是没有特定系统的任何需要预先观察了解他们所在。

— 埃米利奥Pisanty

但是就您的月亮托勒密而言，他是否不需要为太阳添加一个表轮呢？这就是恒星视差观测，一旦切换到日心视点，它将转换为地球-月球轨道半径。但是，它将有多重要，以及将有多难衡量？

— Emilio Pisanty

谢谢Emilio-在太阳行星上，鉴于Moon-Ptolemy可用的设备，我认为它可能太小了。关于您的其他评论-完全没有沟通错误；这是你的问题，所以我想我误会了！考虑到将现代设备移植到月球上的专家，我认为他们会很快找到答案-视差摆动与月球的视在大小相结合无疑会引发问题。实际上，专家会看着小而多岩石的月球本身，并立即问“这是围绕什么轨道运行”的问题。

— MartinV

是的，我的期望是他们会很快找到答案；问题是他们将如何以及需要什么设备。（在您的最后一句话中，鉴于我们对岩石系外行星的普遍了解不多，我认为这不是自然的预想。但是从表面看，月球和谷神星之间的差异很小，因此表面不一定代表您在人造卫星上，相反，鉴于半径和表面重力，岩石表面和缺乏大气层可能是很自然的特征。）

— Emilio Pisanty

由于天空中最引人注目的事物：太阳的运动，位于月球另一侧的观察者将很难解释它站在一颗行星上的原因。

确实，由于月球绕地球的轨道偏心，所以日长（即太阳的“天空速度”）取决于您站在月球轨道上的位置。

从观测结果来看，例如在太阳系中其他几乎完美围绕地球的行星（以及众所周知的原因），她应该被迫排除“我站在椭圆形的单个天体上”的假设。

我无法在合理的时间内计算出月球另一边的白天长度的变化，对此感到遗憾。

我将尝试用Wikipedia图像说明另一个效果：由于月球的两点偏移和倾斜的轨道计划，太阳轨迹在天空中的高度会逐年变化（周期：8至9个地球年）。

通过Rfassbind-自己的作品。，公共领域，链接

地质学家，Homunculus 2-来自英语维基百科，CC BY 3.0，链接

— 乔梅尔
source