天体视运动的观察

天体视运动的观察

天体视运动的观察(一)天体的周日视运动   如果你喜欢观察星空，辨认星座，你一早已发现所有的星星都象太阳和月亮一样，有着东升西落的运动。由于这种运动每天有规律地重复出现，所以叫做天体的周日视运动。天体的周日视运动现象是怎样产生的呢？由于在周日视运动的过程中，星星之间的相对位置和星座的形状保持不变，所以古时候的人们认为整个星空是在绕着一条轴线旋转。通过长时期的观测研究，人们终于认识了天体的周日视运动其实是地球自转运动的反映。就像人坐在奔驰的火车里看到外面的房屋、树木在向后跑一样，地球每天绕自转轴自西向东旋转一周，地球上的人们就会看到所有的星星每天都绕着一个轴自东向西旋转一周。这个旋转轴与地球的自转轴方向一致，叫做天轴。天轴和天球相交于两点，和地球北极相对应的一点叫做北天极，和地球南极相对应的一点叫做南天极。   太阳和月亮的周日旋转是大家都非常熟悉的。要观测恒星的周日视运动，你可以在天黑以后，选择夜空中特征明显的一个星座，记准它在天球上的位置。过一个小时以后，你再去看，就台发现这个星座已经在天球上移动了大约15度。   当恒星在做周日旋转的时候，北天极和南天极是固定不动的，而两个天极附近的恒星(即拱极星)的运动轨迹呈一个个的同心圆。恒星离天极越近，所得到的圆圈的半径就越小，小熊星座星很靠近北天极，人们通常就把它叫做北极星。北极星在周目旋转中的轨迹是一个极小的圆，我们几乎可以认为它是固定不动的。假如你有兴趣的话，在晴朗无月的夜晚，有照相机对准北极星露光一小时左右，你就可以拍下拱极星周日视运动的轨迹了。   中纬度地区所见的恒星周日视运动\n   另外，对于地球上各个不同纬度的观测者来说，他们所看到的天体的视运动线路和地平间的关系也各不相同。下面我们找几个特殊的地区来给大家做一简单的介绍。   在北纬40度地区。观测者可以看见北极星在正北地平线上空高40度的位置。从正东方升起的星倾斜着移向南方，到上中天时(即到正南方时)，它距离地平线的高度是50度，以后它又倾斜着向西移动，由正西方落到地平线以下。在这一纬度上可以看见距北极星40度以内的星永远不沉入地平线以下，它们一昼夜围绕北极星旋转一周；而南面有同样大一部分星空是永远不升到地平线以上，即永远看不见的。在地球赤道上的观测者，能够看见全天所有的星星，北极星在正北地平线上，南天极则在正南地平线上。从东方升起的星，垂直上升，上中天以后又垂直地下降，由西方落入地平。在地球两极的观测者可以看见所有的星星都不上升也不下落，北天极或南天极正在：头顶上，全部星星周日旋转的轨迹都和地平圈平行，只是距离地平圈的高度各不相同。在北极只能看见北半天球的星，在南极只能看见南半天球的星。    (二)星空的周年变化和太阳周年视运动   如果你是一个细心的观测者，每天晚上都在同一时间来观察星空，那么你就会发现原来在正南方天空上的星座，一两个月以后就移到了西方，而原来在西方地平线上的星座已经落到西方地平线以下看不见了。如果你再仔细一些，，找一个坐北朝南的建筑物，站在它的后面，顺着东墙面的视线，找一颗位于正南方的星，并记住它。第二天晚上，当这颗星再次到达正南方时，说明地球已经自转了一圈。用钟表测定一下这颖星两次出现在天空同一位置的时间间隔，你会发现它并不是整整24小时，而是23小时56分4秒，显然这是地球自转的真正周期。这一现象告诉人们；同样的星空，明天会比今天约提前4分钟到来，后天会提前约8分钟，依次类推，半个月后会提前1小时，一个月后会提前2小时。要想在同样的时间看到同样的星空，则须等一年以后。星空的这种周年变化，古人早就发现了。我国古书中所记"斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。"就是指这种现象说的。有兴趣的话，你不妨也观察一下北斗斗柄的这种变化，不过要记住，须在每天晚上8点前后观察。   \n星空的周年变化是怎样产生的?通过长期的观测研究，人们认识到这是地球绕太阳公转的反映。这个道理我们用一个很简单的图就可以说清楚。请看附图2。图中S代表。太阳，圆abcd代表地球绕太阳公转的轨道，A、B、G、D代表天上的星座；当地球在a点时，我们看到太阳在星座C的方向。星座C和太阳同升同落，太阳的光辉将它完全淹没了；我们在地球上用肉眼根本看不见它。而星座A与太阳的方向相反，晚上就会在天空出现。同样，当地球运行到b点时，星座D被太阳的光辉所淹没，在地球上看不见它，而星座月在晚上能被看到。就这样，地球绕太阳公转一周，我们从地球上看到的就是太阳从一个星座移到另一个星座，经过一年时间，太阳也绕着天球转了一周。这种直观的运动，就叫做太阳周年视运动。太阳周年视运动的路径叫做黄道。黄道两测各8度的区域叫做黄道带。古时候人们将黄道带中的十二个星座称为黄道十二宫，它们的名称是：双鱼、白羊、金牛、双子、巨蟹、狮子、室女、天秤；天蝎、人马、摩羯、宝瓶。从春分点起，每隔30度便是一宫。太阳一个月经过一个宫，即一个星座。白天看不到太阳所在的星座，但在当天晚上可以看到同太阳相对的星座。例如，春分前后，太阳在双鱼座，晚上能看：到秋季太阳所经过的室女、天秤等星座。   (三)观测练习   当我们了解了天体的周日视运动和太阳的周年视运动以后，可以进行一些简单而有意义的天象观测。   一、观测对象：比较亮的恒星、行星；月亮、日食和月食等。   二、观测工具：广角望远镜、120照相机或其他类似的照相机。   三、观测方法：进行固定式的照相观测；把照相机对好观测对象并固定好，利用天体的周日视运动在视场内的变化，在底片上感光成相。拍照时还可以加上地平景色。另外，可以单独对北天极附近的星区照相，还可以拍摄有特征的星座。   四、露光时间：1；可以是一次性的长时间露光。比如拍摄北天极星区，一次露光最好在半小时到数小时；2．多次等距露光。比如拍月亮、月食和日食等，要对不同的食相或位置进行不同的露光，间距时间要相等，目的是排列整齐好看，拍下一串的天象，即所谓的"糖葫芦"；3．还可以对同一个对象观测，既有多次单独露光，又可以加入长时间的露光，这要看观测的对象、目的和条件而定；4．拍摄有特征的星座，露光时间一般不要太长，要以最能显现出该星座的特征为宜，一般在数分钟。\n   等距露光拍摄的月球   五、如何选择观测对象：这要根据观测者的观测工具、观测技巧、观测对象等条件而定。我们仅提供几点参考意见：1．拍摄星座时，一定要选择星象有明显特征的星座。比如；猎户星座、北斗七星、仙后星座、天蝎星座、狮子星座等；2．拍摄北天极周围的恒星周日视运动时，最好把北极星放在视场中央；3．拍摄加地景的天象时，如果明亮恒星和行虽都在视场内最理想，如果日食或月食也能加地景当然更好，   六、观测的意义：充分利用天体的周日视运动，了解特殊天象的特色和过程；了解北天极和北极星的关系；认识星座的特征；把把熟悉天象和练习摄影相结合，好的观测结果，既是天象摄影，又是艺术珍品。   七、注意事项：1．拍摄加地景的天象时，事先一定要选好视场内的初始和终了的方向；2．地景要有地方的特色，必要时，可以补加露光时间；3．一定要把照相机固定好；4．最好先从黑白照相练起，熟练后再进行彩色照相；5．最好是坚持各种观测，拍摄各种系列资料；6，要做好全面的观测记录：如观测工具的有关参数、底片型号、天气状况、环境条件、对象特征、露光时间、观测日期等。   这样的天象观测新颖独特，简单易行，一举数得，岂不大有裨益。