第四章
如何确定天体的位置

为了让读者能完全明白天体的运行和任何时候都能准确观测出星辰的位置，在本章中就必须引用和解释一些极有意义的专有名词。本章对于只想大致了解天象的读者不是必要的，其目的是请愿意对天象有更深了解的读者同我一起研究我们在第二章里所讲的天球。我们现在回过头再去看图 1-1 ，便不难发现地球和天球之间的关系：我们居住在真实的地球上，我们每天跟随它的旋转而旋转；从极其辽远的距离之外将地球环绕的天球虽然是我们假想出来的，但我们必须要依靠这个假想物来确定天体的位置。值得注意的是，我们处于天球的中心，且位于地球的表层，所以我们眼中的事物都像是附着于天球内表面一样。

天球和地球有许多相似之处。正如我们知道的那样，地轴指示着地球的南北极，并且朝南北方向延伸，直指天球的南北极。我们也清楚地球的赤道环绕地球，且到两极的距离相等。在天球上同样也有一条与两极各成 90 °且距离相等的赤道环绕天球。若能将它表示出来，我们便会发现它永远处于同一个位置，我们还能将它的形状准确地呈现在头脑里。它与地平线相交于正东正西两点，其实就是太阳在春分和秋分两天，因周日视运动而出现在地平线上的 12 小时所经过的路线。以美国北部诸州作为观察点，它刚好从天顶与南方地平线之间的正中间穿过，且越向南越接近天顶。

一如地球有平行于赤道南北的纬度圈，天球也有平行于天球赤道的纬度圈，它们以两个天极为中心。地球上的纬度圈离两极越近便越小，天球亦是如此，离天极越近便越小。

从北极到南极的子午圈与格林威治子午圈所成的角度即为当地的经度，这是我们一向都知道的。其实南北天极之间也有着无数这样的线，如图 1-3 所示，它们与天球赤道呈直角相交。我们将这些线称作“时圈”，从图 1-3 中可以看出，其中有一条叫做“二分圈”，它刚好经过春分点，我们会在下一章对其进行描述。它的作用与地上的格林威治子午圈相同。

确定一颗星位置的方法与确定一座城位置的相同——用经纬度来表示，只不过所用的名词不同。在天文学里，相当于地球经度的叫做“赤经”，相当于地球纬度的则叫“赤纬”。我希望读者能牢记以下定义：

一颗星距离天球赤道在南北方向上的视距就是它的赤纬。图 1-3 中的星刚好在赤纬北 25 °。

经过某颗星的时圈与二分圈所成的角度就是这颗星的赤经。图 1-3 中的星恰巧在赤经 3 时上。

在天文学里，通常用时分秒来表示一颗星的赤经，就像图 1-3 中所示那样，但是像我们地上的经度那样用度数来表示也是可以的。由于地球每小时旋转 15 °角，所以时转换成度数乘以 15 即可。从图 1-3 中我们也可以看出，纬度之间的距离由其直线距离所定，而全地球上的纬度之间的直线距离都是相同的。但经度之间的直线距离却由赤道至两极逐渐缩小。在地球赤道上，一经度之间的距离大概为 111.8 千米；而在南北纬 45 °上，却只有 67.6 千米；到南北纬 60 °时已不足 56 千米；在各子午圈都汇聚于一点的两极，经度之间的距离甚至为零。

我们可以看出地球自转的线速度也因这一规律而呈递减趋势。赤道上 15 °的经度差之间的直线距离约为 1600 千米，那么地球自转的线速度约为 460 米 / 秒，而南北纬 45 °的线速度只有 300 米 / 秒多一点，到南北纬 60 °时线速度只是赤道的 1/2 ，两极的线速度减小为 0 。

将这种经纬应用到天球时，地球的自转成了唯一的阻碍。如果我们不作旅行，那我们将会是永远处于同一经度上。但由于地球在自转，所以在我们看来是固定不动的赤经却在不断地移动。天球子午圈随着地球旋转，而时圈则固定不动，这便是两者间的唯一差别。

地球和天球在每一点上几乎都存在惊人的相似。地球绕地轴自西向东旋转，天球则像自东向西在旋转。我们不妨想象地球位于天球的中央，如图 1-3 所示，它们经过同一根转轴，这样一来，我们对它们的关系便会有一个更清晰的了解。

若太阳也如同星辰一般，时刻都像是固定在天球的某个位置，那我们想寻找一颗已知赤纬和赤经的星辰就会是件容易的事。但由于地球每年都会围绕太阳公转一周，这就使得我们每晚相同时刻观察到的太阳的视位置不同。接下来我们就来谈谈公转带来的影响。 39HG4ueMlcT0E5139zBWqA4dUUEoVDvl9Y2rmhHVoRV2Qi4vOewQjjhFkegVJR9K