天文略述
我們站在地球上仰望星空,看到天上的星星好像都離我們一樣遠。星星就好像鑲嵌在一個圓形的天幕里。實際上,星星和我們的距離有遠有近,我們看到的是在個巨大的圓球上的投影,這個巨大的圓球就稱為天球。地球就懸掛在這個天球中央。
星星在天空中移動的方向并不是雜亂無章的,星星從東方的地平線爬上來,爬到最高點(中天),然后往西方沉下去??雌饋砭拖裾麄€天球圍繞著地球旋轉(zhuǎn)一樣。
為了形容天上星體在天球上的準確位置,天文學(xué)家制訂了一套座標系統(tǒng)。 這套座標系統(tǒng)和地球上慣用的經(jīng)緯度座標相似。是從天球赤道開始至兩極止,天球赤道是0度,向北至天球北極是+90 度,向南至天球南極是 -90 度。赤經(jīng)的算法較特別,和地球經(jīng)度(由-180度至+180度)的算法不同。
天球赤道和地球赤道位于同一平面上,把地球自轉(zhuǎn)軸延伸到天球上的位置,就是天球的北極和南極。把地球的赤道伸延到天球上的位置,就是天球赤道了。在圖中,我們可以看到赤道與黃道的交接點;春分點。秋分點是太陽由北半天降到北半天的位置(太陽直射北半球轉(zhuǎn)換成直射南半球)。冬至日正午為太陽一年當(dāng)中仰角最低的時刻,也是太陽在天球上最南邊的時刻。
星球所發(fā)出電磁波總量稱為光度,而地球上收到星球的能量稱為亮度。星球的亮度不一樣,它們的光度有可能會一樣。亮度和光度大小成正比、和距離平方成反比。
恒星會繞著北極星為轉(zhuǎn)動中心,平均每小時轉(zhuǎn)15度,其原因是地球自轉(zhuǎn)造成周日運動現(xiàn)象。而地球自轉(zhuǎn)造成星座每天看起來會由東向西繞北極星轉(zhuǎn)一周。
恒星視運動方向與地球自轉(zhuǎn)方向相反,但是皆以北極星為中心。在赤道,恒星視運動軌跡垂直地表升落,一年里頭可以看到全天所有的88個星座。
由于地球自轉(zhuǎn)軸對準天球北極(也就是北極星所在),所以北極星的仰角等于觀測者所在地的緯度。由于地球自轉(zhuǎn)造成天體看起來繞北極星轉(zhuǎn)動,所以如果某星的周日運動都在地平線以上進行,它和北極星的張角應(yīng)該在25°以內(nèi),否則會落到地平線以下。若觀測者所在地為赤道,赤道的緯度為0°,觀測者所見到眾多星星移動軌跡所構(gòu)成的圓面,都會有是90°角度與水平面垂直。所以北極星的仰角為0°,所有天體周日運動軌跡會在此垂直于地平面。
星團是由數(shù)十萬到數(shù)百萬顆恒星群聚所構(gòu)成,離太陽最近的恒星為半人馬座的毗鄰星,是南半球天空的星球,仙女座星系和地球所在的本銀河系同屬于一群,大約由30個星系所構(gòu)成的本星系群,宇宙越向外的空間越大,星系的數(shù)目越多,看起來也就越不明亮。
月球自轉(zhuǎn)和繞日公轉(zhuǎn)的速度相同,所以月球都以同一面面向地球,但非地球以同一面面向月球,月球的盈虧現(xiàn)象主要是因為月球和地球不會發(fā)光,只能靠反射太陽光來顯示亮面,而當(dāng)日地月三天體相對位置改變時,由地球看月亮或由月表看地球都會出現(xiàn)盈虧現(xiàn)象,而且當(dāng)?shù)厍蚩丛铝脸尸F(xiàn)「眉月」同時,月表上所見之地球則會呈現(xiàn)「凸地」,月「?!蛊鋵嵤怯尚鋷r組成的低地、顏色較深,較明亮的部分則是由長石為主要成分的高地。
地球公轉(zhuǎn)的軌道與黃道十二宮的示意圖
地球繞日公轉(zhuǎn)軌道到夏至點,由地球往太陽方向看過去,太陽投影在雙子座。地球上背對太陽的時刻為子夜,面對太陽的時刻為午時,當(dāng)?shù)厍蛭挥诖悍贮c位置時,室女座在當(dāng)天子夜過中天(對地球來說,此時室女座恰好和太陽反方向)。
若太陽由正東方升起時,黃道十二宮中的某一星座正由西方落下,則半年后,此星座將與太陽同時升起。因為,除了地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn),太陽和星座固定不動;星座升落或季節(jié)改變都是地球運動的結(jié)果。
天球中心O與北天極的連結(jié)線(1)為地球自轉(zhuǎn)軸的延長線,地球自轉(zhuǎn)軸的延長線通過天球南北極點。直線(1)垂直的大圓(A)的名稱為天球赤道,天球赤道恒與極軸相互垂直。面對北天極的方向也就是面對北極星的方向為「北」方(交點c),(a)為南方、(b)為東方、(d)為西方。
由于地球自轉(zhuǎn)同時也在繞太陽公轉(zhuǎn),造成同一恒星每天提早約四分鐘升起。相對于距離地球極遠的恒星來說,當(dāng)X恒星兩次出現(xiàn)在相同的位置時,地球恰巧自轉(zhuǎn)360度;但因為地球繞日公轉(zhuǎn),太陽距離地球相對于恒星X近多了,所以地球如果以太陽為參考點,兩次正午之間地球必須轉(zhuǎn)動361度。
從左圖可知,黃道十二宮與天赤道的四象二十八宿只在春分點及秋分點相合,天赤道和地球赤道位于同一平面上。赤經(jīng)是在天球赤道自西向東由0000小時至2300小時,赤經(jīng)的每小時分為60分,每分可再細分為60秒(註:赤經(jīng)的分秒并不等如角度用的角分角秒)。赤經(jīng)計算的起點為春分點,春分點是天球赤道和黃道的兩個相交點其中一個(另一個是秋分點)。
位于地球上的時間劃分,由于地球的傾斜而太陽光橫跨經(jīng)度。而0經(jīng)度只是一個均衡點,所以,必需把西經(jīng)7.5度到東經(jīng)7.5度定為零時區(qū),由零時區(qū)分別向東與向西每隔15度劃為一時區(qū),而子時橫跨二個小時,由太陽所照射到的第一位值算起,所以在零時區(qū)的前一個時區(qū)。
二十四節(jié)氣是根據(jù)陽歷劃定,即根據(jù)太陽的黃道上的位置,把一年劃分為24個彼此相等的段落,與以四象二十八宿十二時辰毫無關(guān)系。