NASA使用多少pi的十进制数字



本周,我们从一位Facebook订阅者那里收到了一个问题,即NASA科学家和工程师在计算中使用的数学常数pi(π)的小数位数是多少

JPL 3,14 ? , :
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我们将这个问题交给了黎明任务的负责人兼总工程师马克·雷曼。这是他说的话。

“谢谢您的提问!这不是他们第一次问他。实际上,六年前的六年级生,一个科学和航天爱好者,曾提出过这样的问题,后来他很幸运获得了物理学学位,并从事太空探索工作。他叫马克·赖曼(Mark Reiman)。

首先,我将直接回答。在喷气推进实验室(JPL)中,为了在行星际导航中获得最高的计算精度,我们使用值3.141592653589793,即小数点后15位。让我们看看为什么没有更多的小数位。我认为,一般而言,没有任何物理上实际的计算需要科学家比在此添加更多的小数位。让我们考虑这样的例子。

1.离地球最远的旅行者1号太空船位于约200亿公里的距离处。想象一个半径为这个大小的圆,即直径为400亿公里,我们想要使用公式2πR计算长度。结果略大于1,250亿公里。我们不需要专注于哪个精确的周长(如果需要,您可以乘以自己),由于四舍五入到15个字符,我们对测量误差很感兴趣。因此,事实证明,计算出的舍入常数为15个字符的长度的误差小于4厘米。想一想。我们的长度为1,250亿公里,误差小于您的小指。

2.我们可以以地球为例来研究问题。赤道的直径为12,756公里。赤道的周长为40075公里。如果您想环游世界(不计算山脉,山谷和障碍物,例如建筑物,停车场,海浪等),则必须克服这样的距离。使用四舍五入的pi值时,里程表有多大误差?他将对分子的大小犯一个错误。当然,有不同类型的分子大小不同,但是您可以理解。错误的大小比头发的厚度小大约10,000。

3.让我们以最大的可能物体为对象:可见的宇宙。其半径约为460亿光年。现在的问题是:必须使用多少个十进制数字pi来计算宇宙的周长,且其误差不超过氢原子(最小原子)的直径?答:您将需要39或40个小数位。如果您考虑宇宙有多大(实际上比我们甚至无法理解的多)以及氢是一个微小的原子,那么您将意识到,真正准确的计算不需要很多pi的小数位。”

马克·雷曼(Mark Reiman)的文章可以在《黎明期刊》上找到,他在其中谈论黎明研究机构的任务,该机构现在每月都在探索矮行星谷神星。

注意事项3月14日(3.14)庆祝了世界Pi日,但7月22日又是第二次纪念日,因为22/7甚至比3.14更接近实际pi值。

注2无理数pi是随机数来源的示例。所有统计和密码测试均确认小数位的随机性。在Pi的最后一天,Stephen Wolfram启动了“ Find Your Pi Day”网站,该网站确切显示了pi在您的生日(或其他数字)上出现的位置。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN391889/


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