地球之美與地理學（上） 星 係

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\"content\": \"(一)銀河和銀河係\\n\\n夏秋季節，在五月的晴夜裡，人們可以看到天空中有一條淡雲薄紗般的白色光帶，叫做銀河(milky way，牛奶色的道路)。“銀漢橫空萬象秋”組成密密麻麻的繁星。銀河係是恒星和星際物質的巨大積聚體，它擁有一二千億顆恒星及大量星際物質，恒星占90％，星際物質占10％。銀河係是以銀河命名的星係，銀河是銀河係在天球上的投影。\\n\\n(二)太陽在銀河係中的位置和運動\\n\\n太陽是銀河係無數恒星中的普通一員，它位於銀河係的赤道麵附近，隻有這樣銀河係在天球上的投影才能成為一個圓環。另外，太陽並不位於銀河係的中心，而是偏居銀盤的一側，距銀盤邊緣8萬光年。據測定，太陽相對於銀心的繞轉速度為250km／s。\\n\\n(三)總 星 係\\n\\n像銀河係這樣包含大量恒星的天體係統叫星係，除銀河係外，所有的星係稱河外星係，一些相互鄰近的星繫結合成星係群，比星係群更加龐大的天體係統叫星係團，比星係團更高一級的天空世界叫總星係(metagalaxy)，它是人類認識的天空世界，但它隻是宇宙的一部分。\\n\\n(四)識 星\\n\\n識星(idenhfy stal)在地理教學中普遍被認為是一個難點，許多人視它為畏途，其實，星空並非那麼深奧莫測，而是具有無比誘人的魅力。這裡介紹的是一個新的、完整的識星方案。\\n\\n1．星空分區\\n\\n星海茫茫，天空中冇有可辨的自然界線和任何其他標誌，這是識星的一大困難。對初學者來說，一個行之有效的辦法就是“化整為零”，把整個天空劃分爲若乾星區，並簡化星座，熟悉每一個星區內主要星座的圖形及其亮星的分佈，腦中有圖形，然後按圖索驥，認識星則容易了。\\n\\n如同按經線劃分全世界的時區一樣，全天恒星可按赤經劃分四大星區。每一星區跨赤經6時(90°)，各區的中央赤經分彆為0時(春分圈)、6時(夏時圈)、12時(秋分圈)、18時(冬至圈)，星區的界線為3時、9時、15時、21時。\\n\\n每個星區各以其主要拱極星座命名，即仙後星區、禦夫星區、大熊星區和天琴星區，簡稱後、禦、熊、琴。\\n\\n中央時圈和天赤道又把各個星區劃分為四部分：東北、西北、西南、東南，用來表示各個星區內主要星座和亮星的相對位置。\\n\\n各個星區的主要星座和亮星分述如下。\\n\\n（1）仙後星區\\n\\n仙後座——五顆亮星構成字母W，俗稱“仙後座W”。\\n\\n仙女座——三顆亮星排成一條直線。\\n\\n飛馬座——呈一個大四邊形，即“飛馬座四邊形”(東北角是仙婦座)。\\n\\n本區亮星最少，唯一的一顆一等星是南魚座a(中名北落師門)，位置偏南，離地平較低，西方稱它為“海角孤星”。沿飛馬座四邊形西邊向南延伸，即可找到。\\n\\n圖1分區星圖\\n\\n（2）禦夫星區\\n\\n禦夫座呈相當明顯的五邊形。我國古時稱“五車”。主星a(五車二)是北天主要亮星，\\n\\n金牛座是黃道十二座之一。呈V字形，俗稱“金牛座V”，其主星a(畢宿五)是紅色亮星。V字西北有著名的昴星團(俗稱“七姊妹”)。\\n\\n獵戶座是全天最壯麗的星座，包括二顆一等星(參宿四和參宿七)和五顆二等星。“參宿七星明燭宵，兩肩兩足三為腰”，四邊形中間的三顆星，合稱“參宿三星”。\\n\\n大犬座形如砍刀。主星α(天狼星)是全天最明亮的恒星。\\n\\n小犬座星數很小，主星e(南河三)是著名一等星。\\n\\n雙子座是黃道星座，成兩行排列，亮星有α(北河二)和β(北河三)，後者是一等星。\\n\\n本區有七顆一等星，幾乎集中了北半球天空亮星的半數，那裡群英薈萃，明星燦爛，是全天最壯麗的星區。\\n\\n（3)大熊星區\\n\\n大熊座的七顆亮星排列整齊，形如熨鬥，故稱“北鬥”或北鬥七星。用它來辨認北極星最方便。民彥有“識得北鬥，天下好走”，“眾星之有北鬥，猶百穀之有黍粟也”。\\n\\n牧夫座形如風箏，也像一條例掛的領帶。主星α(大角)是北天第一顆亮星，它位於鬥柄的自然延伸線上。\\n\\n獅子座是著名的黃道星座，形狀很像一頭雄獅。主星α(軒轅十四)是一等星，幾乎在黃道上。\\n\\n室女座是黃道星座，大體上成一個不規則的“土”字，主星α(角宿一)是一等星。\\n\\n（4）天琴星區\\n\\n天琴座的範圍很小，主星α(織女星)是北天頭等明星。近旁有四顆小星，組成一個菱形，是傳說中的織女的梭機。\\n\\n天鷹座的主星α(牛郎星)與兩旁的兩顆小星組成“牛郎三星”，俗稱“扁擔星”。\\n\\n天鵝座呈明顯的十字形，俗稱“天鵝座十字”。整個星座位於銀河中。主星天津四為一等星。\\n\\n天蠍座的主星α(心宿二)是紅色大星，古稱“大火”，《詩經》“七月流火”，即指心宿二。心宿二與其兩側的二顆小星合稱“心宿三星”。\\n\\n2．星空的變化\\n\\n整個天空被地平圈等分為兩部分，半個天空顯露在地平以上，半個天空隱冇在地平以下。可見的半個天空和不可見的半個天空是不斷地交替變化的。任何時刻四大星區總是有一半在地平之上，另一半是不可見的，下一步要探求問題是如何推知特定時刻的可見星區。\\n\\n由於地球自轉，星空有週日運動。“鬥轉星移”，日行一週，這是眾所周知的。與此同時，由於地球公轉，星空又有季節變化，“物換星移幾度秋”，在每晚的同一時刻，星空形象因季節而迥異。下麵要著重說明的就是星空的這種變化。\\n\\n地球每年繞太陽一週，從公轉的地球上看太陽在恒星間也以相同的方向(向東)每年巡天一週，每日移動約1°，天文學上稱為太陽週年運動，其視行路線便是黃道。這樣，相對於太陽來說，恒星每天晚上都比前一天晚上同一時刻偏西約1°(時刻提早4分鐘)逐晚向西移動。一年後，又於同一時刻回到原來的位置。日轉一週(360°)和逐晚偏西(1°)，這就是星空運動的基本規律。例如：黃昏時看獵戶座，秋季位於東方地平附近，冬季位於南方，春季位於西方地平附近。\\n\\n太陽每年沿黃道巡天一週。它分彆於春、夏、秋、冬四季穿越後、禦、熊、琴四大星區。太陽到達的星區就成為當時的不可見星區，因為那時該星區在週日運動中與太陽同時出冇，白天淹冇在陽光中，晚上隨太陽落入地平。反之，與太陽相對(赤經相差12時)的那個星區是可見星區，因為它與太陽此起彼落，夜半中天。同理可知，太陽東麵的星區，上半夜見於西方天空；太陽西麵的星區，下半夜見於東方天空。\\n\\n星空的週日運動和它的季節變化，可以歸結為一種變化，即隨恒星時而變化。\\n\\n恒星時是相對於太陽來說的，太陽時(嚴格地說應該是平太陽時)就是我們平時所言的鐘表時間。\\n\\n鐘錶的設計，基本上是太陽週日運動的翻版。若把鐘麵當作天空，那麼時針就可以代替太陽，兩者都以同樣的方向和週期輪轉。所不同的是，太陽在天空中日行一週，而時針在鐘麵上每天掃過二圈(那是為了提高讀數的精確性)。因此，鐘麵時刻總是同太陽在天空中的位置相對應。人們隻要一看鐘點，便知道此刻太陽在哪裡，例如正午12時，太陽正南方……\\n\\n根據同樣的設計，如果把時鐘針由太陽改為恒星，那麼按照恒星週日運動定出的時刻(這種時刻每日比太陽時加快4分鐘)便是恒星時。其時刻應同特定恒星在天空中的位置相對應。隻要掌握恒星時，便同樣可知當時恒星在天空中的位置。\\n\\n有一點需要特彆提出，天文學上用來指示恒星時的，不是具體哪一個恒星，而是春分點(按天文學術語，恒星時就是春分點的時角)。這是因為它對恒星時的測定帶來一種特殊的方便。我們知道，春分點猶如天球上的格林尼治，是赤經的起算點(四大星區的劃分也是以它為基準，春分點所在第一星區—仙後星區)。春分圈的赤經為0時，沿天赤道向東，各時圈的赤經順序為1時、2時、3時……23時。恒星時以春分點上中天為0時；1個恒星小時後，春分圈時角增長15°，恒星時為1時，赤經1時的時圈中天；2個恒星小時後，春分圈時角增長為30°，恒星時為2時，赤經2時的時圈中天……依此類推，恒星時的鐘點，總是同正在中天的那條時圈的赤經相同。反過來說，隻要知道恒星時，便可知此刻越過我們頭頂的是哪一條時圈，恒星時的這一特點，為識星提供了很大的方便，它的鐘點直接指示了中天的星區。\\n\\n現在，剩下的問題在於如何得到恒星時。一個簡單的辦法是，根據太陽時、鐘錶時刻進行推算。恒星時和太陽時之間，存在著如下的差異和聯絡。\\n\\n(1)二者的零點位置不同。恒星時以春分點上中天(過午圈)為零時，太陽時以太陽下中天(過子圈)為零時。即二者的零點位置相差12時。\\n\\n(2)由於太陽的週年運動，恒星時比太陽時逐日提早4分鐘，逐月超前2小時；一年後，二者複歸相同。\\n\\n根據以上兩條我們可知，每年春分(3月21日)，太陽位於春分點，兩者同時中天，太陽時12時(正午)=恒星時零時，即這一天的恒星時，等於下午時數。例如，晚上21時為恒星時9時；夜半零時(24時)為恒星時12時。\\n\\n每年秋分(9月23日)，太陽移到了秋分點與春分點相隔12時(180°)，這一天，恒星時與太陽時同。\\n\\n同理可知，夏至(6月22日)時，恒星時比太陽時遲6小時；冬至(12月22日)，恒星時比太陽時早6小時；其餘類推……\\n\\n根據恒星時的這種季節差異，可以歸納出一個求恒星時的極簡單的法則，即自秋分次日起，逐日把鐘錶撥快4分鐘，就可得到任何日期和時刻的恒星時。\\n\\n例：求6月22日晚上9時的可見星區。若觀測日期改在4月22日。問：同樣的星空狀況將在什麼時刻出現?\\n\\n解：6月22日是夏至日，晚上9時為21時。\\n\\n(1)夏至月的恒星時比太陽時遲6小時，故當時的恒星時為15時。當時中天時圈的赤經為15時，可知西部天空為大熊星區，東部天空為天琴星區。\\n\\n(2)4月22日在夏至前2個月，是日的恒星時刻比夏至遲4小時[(—10)—(—6)=—4](遲4小時)同樣的星空狀況將出現在21時 4時，即淩晨1時。\\n\\n3．四季星空圖\\n\\n圖1 春夜星空 圖 2 夏夜星空\\n\\n圖3 秋夜星空 圖4 冬夜星空\\n\\n下麵的四幅星圖，分彆表示春分、夏至，秋分和冬至21時(地方時)所見的星空。在上述的日期和時刻可見星空主要是由兩個星區組成。另外兩個星區隻占可見星空的北部。\\n\\n星圖中包含兩套座標。一套是地平座標用來表示天空分區，圓周表示地平圈，地平圈上有東、南、西、北四正點；圓麵表示可見的半個天球。天球上通過天頂、連接南點和北點的圓圈叫子午圈。通過天頂，連接東點和西點的圓圈叫卯酉圈。它們投影在圓麵上就成了相互垂直的兩條直線，其交點是天頂，位於圈心。有了地平圈和天頂、子午圈和卯酉圈(分天空為東北、東南、西北和西南四個象限)，就可以用來度量天體的高度、方位；另一套是赤道座標，用來表示星區的劃分，由於投影的關係，除子午圈(即中天的那條時圈)是直線外，其他時圈和天赤道皆為弧線圖上的天赤道交地平圈於東點和西點，北極星距北方地平、天頂距天赤道均為30°（仰極高度＝天頂赤緯＝當地緯度)。\\n\\n4．行星的辨認\\n\\n行星和地球都繞太陽運動。在地球上看行星，行星在天空中的位置飄忽無定，亮度也因距離而變化。太陽係的九大行星中，通常隻有金星、火星、木星和土星是肉眼可見的。水星雖然明亮，但因離太陽近，肉眼不可見。\\n\\n天空中的行星，可以從以下幾個方麵識彆：①行星的軌道平麵都接近黃道麵，所以行星總是出現在黃道帶內，也就是日月運行路線的附近。②行星都很明亮，通常亮度超過1等星，它們的一個明顯特征是光芒穩定，冇有恒星那種閃爍(俗稱星星“眨眼”)。③根據行星各自特征來識彆：金星特彆明亮，亮度最大時可達－4．4等，自古有“太白”之稱。它是地內行星，同太陽的距角不超過48°，所以，總是以晨星和昏星的姿態出現，《詩經》中雲“東有啟明星，西有長庚”，出現在黃昏後的西方叫“長庚星”，出現在黎明前的東方叫“啟明星”。火星的明顯特征是帶紅色。在黃道帶中，除天蠍座的心宿二和金牛座的畢宿五以外，冇有彆的紅色亮星。木星色青白，除金星外，它是天空中最亮的星。土星微帶黃白，亮度近1等星，特征不明顯。\\n\\n\"

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