天文學(xué)基礎(chǔ)校本教材

1、天文學(xué)基礎(chǔ)校本教材杭師大附中地理組編2012年9月序言當(dāng)夜幕降臨，仰望天空，看到繁星點(diǎn)點(diǎn)，你會(huì)不會(huì)有一種美不可言的感覺？應(yīng)該會(huì)有的，何況如今更是難得看到那樣一幅美妙的場(chǎng)景了。記得自己小時(shí)候，也曾經(jīng)像祖沖之那樣數(shù)著星星，幻想著有朝一日讓后人的語(yǔ)文課本中那個(gè)數(shù)星星的孩子變成自己。如今，我知道這個(gè)天真的愿望、是不可能實(shí)現(xiàn)的，可是那調(diào)皮的星星卻經(jīng)常眨巴著眼睛告訴我們，世界到處充滿了美好！宇宙神秘卻不失美麗， “在木星上看木星的衛(wèi)星當(dāng)是一幅十分美妙的景象，眾多的衛(wèi)星不僅大小不一，尤為惹人注目的是一些衛(wèi)星圍繞木星自西向東旋轉(zhuǎn)，另外一些衛(wèi)星卻是反其道而行之。土星是太陽(yáng)系中最漂亮、最具美麗的大行星，動(dòng)人之處很

2、多，如它那光彩亮麗的光環(huán)、令人眼花繚亂的3 1顆衛(wèi)星、 比水還輕的密度，它那時(shí)有風(fēng)暴出現(xiàn)的大氣層、與地球相似的磁場(chǎng)和極光現(xiàn)象。 ”單單想象一下， 就能夠讓眼前出現(xiàn)一幅美妙的圖畫。星星還給人一種浪漫的感覺，讓人如癡如醉。就這樣，研究宇宙的天文學(xué)便出現(xiàn)了。人們學(xué)習(xí)天文學(xué)、研究天文，總可以用一種浪漫的感覺去描述它，而不失其真實(shí)性和科學(xué)性，并推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步。天文學(xué)是六大基礎(chǔ)科學(xué)之一，對(duì)人的素質(zhì)提高和世界觀的形成具有重要的意義。在國(guó)外，天文學(xué)課程的開設(shè)非常普及。而在我國(guó)，基礎(chǔ)天文教育比較落后，觀測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施也不完善，這與我國(guó) “科教興國(guó)”的教育方針也不相符。長(zhǎng)久以來(lái)，中國(guó)的教育重知識(shí)、輕能力。人們發(fā)

3、現(xiàn)現(xiàn)有的教育不符合時(shí)代的發(fā)展。于是，教育改革孕育而生。新課程要求教育激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、團(tuán)體合作的精神。目前， 雖然在中小學(xué)課本中有零星的天文知識(shí)介紹，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足青少年的求知欲望和普及天文知識(shí)的需要。同時(shí)，21 世紀(jì)是人類走向太空的世紀(jì)， 要緊跟世界科技發(fā)展的潮流，我們就必須大力普及天文學(xué)。中國(guó)未來(lái)的希望在青少年，因此，天文學(xué)課程的開發(fā)顯得極為迫切。本教材圍繞星空觀測(cè)，介紹望遠(yuǎn)鏡、天體攝影等一系列的知識(shí)；并通過(guò)實(shí)地觀測(cè)，鞏固所需內(nèi)容，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)體合作、自主探究的能力。目錄第一章緒論§ 1 天文學(xué)研究的對(duì)象和內(nèi)容§ 2 天文學(xué)的發(fā)展史§ 3

4、天文學(xué)和人類社會(huì)第二章星空區(qū)劃與四季星空§ 4 星空區(qū)劃§ 5 四季星空§ 6 星空?qǐng)D的判讀第三章天球坐標(biāo)§ 7 天球§ 8 地平坐標(biāo)系§ 9 時(shí)角坐標(biāo)系§ 10 赤道坐標(biāo)系§ 11 黃道坐標(biāo)系第四章天文現(xiàn)象§ 12 日偏食§ 13 水星凌日§ 14 九星連珠§ 15 五星連珠§ 16 雙星半月§ 17 金星凌日第五章光學(xué)望遠(yuǎn)鏡§ 18 光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的分類§ 19 光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的參數(shù)指標(biāo)§ 20 目鏡簡(jiǎn)介第六章天文觀測(cè)§

5、 21 觀測(cè)場(chǎng)地的選擇§ 22 天文觀測(cè)中的注意事項(xiàng)§ 23 望遠(yuǎn)鏡的使用§ 24 望遠(yuǎn)鏡的保養(yǎng)第七章天文攝影§ 25 固定攝影§ 26 直焦攝影§ 27 目鏡放大攝影4 進(jìn)階天文攝影第一章緒論康德曾說(shuō)過(guò)： “世界上有兩件的東西能夠深深地震撼人們的心靈，一件是我們心中崇高的道德準(zhǔn)則，另一件是我們頭頂上燦爛的星空。 ”德國(guó)哲學(xué)家黑格爾也曾說(shuō)過(guò)， “一個(gè)民族只有有一些關(guān)注天空的人， 這個(gè)民族才有希望?！?溫家寶總理也寫過(guò)仰望星空來(lái)教導(dǎo)中國(guó)青年去關(guān)注科學(xué)。這些都足以證明“星空”的重要性，而天文學(xué)就是研究這個(gè)星空的。我們跟多人都很喜歡天文學(xué)，

6、因?yàn)樗诗I(xiàn)給大家一個(gè)充滿奇幻色彩的宇宙。從浩瀚的宇宙到微小的宇宙粒子，從美麗的星系到神秘的外星人，這些都給人思維的碰撞，心靈的震撼以及無(wú)盡的想象。下面我就從天文學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)作一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹：天文學(xué)研究的對(duì)象和內(nèi)容天文學(xué)所研究的對(duì)象涉及宇宙空間的各種星星和物體，大到 月球 、 太陽(yáng) 、行星 、 恒星 、 銀河系 、 河外星系以至整個(gè)宇宙 ，小到 小行星 、 流星體 以至分布在廣袤宇宙空間中的大大小小塵埃粒子。天文學(xué)家把所有這些星星和物體統(tǒng)稱為天體。人造衛(wèi)星、宇宙飛船、空間站等人造飛行器的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)也屬于天文學(xué)的研究范圍，可以稱之為人造天體。我們可以把宇宙中的天體由近及遠(yuǎn)分類為幾個(gè)層次：(1) 太陽(yáng)

7、系 天體：包括太陽(yáng)、行星(其中包括地球)、行星的衛(wèi)星(其中包括月球) 、小行星、彗星、流星體及行星際介質(zhì)等。(2) 銀河系中的各類恒星和恒星集團(tuán)：包括變星、雙星、聚星、星團(tuán)、星云和星際介質(zhì)。太陽(yáng)是銀河系中的一顆普通恒星。(3) 河外星系，簡(jiǎn)稱星系，指位于我們銀河系之外、與我們銀河系相似的龐大的恒星系統(tǒng)，以及由星系組成的更大的天體集團(tuán)，如雙星系、多重星系、星系團(tuán)、超星系團(tuán)等。此外還有分布在星系與星系之間的星系際介質(zhì)。天文學(xué)按照研究的內(nèi)容可分為天體測(cè)量學(xué)、天體力學(xué)和天體物理學(xué)三門分支學(xué)科。天體測(cè)量學(xué)是天文學(xué)中發(fā)展最早的一個(gè)分支，它的主要內(nèi)容是研究和測(cè)定各類天體的位置和運(yùn)動(dòng)，建立天球參考系等。天體力

8、學(xué)主要研究天體的相互作用、運(yùn)動(dòng)和形狀，其中運(yùn)動(dòng)應(yīng)包括天體的自轉(zhuǎn)。天體物理是天文學(xué)中最年輕的一門分支學(xué)科，它應(yīng)用物理學(xué)的技術(shù)、方法和 理論，來(lái)研究各類天體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、分布、化學(xué)組成、物理狀態(tài)和性質(zhì)以及它們的演化規(guī)律。天文學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史天文學(xué)的起源可以追溯到人類文化的萌芽時(shí)代。遠(yuǎn)古時(shí)候，人們?yōu)榱酥甘痉较?，確定時(shí)間和季節(jié)，就自然會(huì)觀察太陽(yáng)、月亮和星星在天空中的位置， 找出它的隨時(shí)間變化的規(guī)律。從這一點(diǎn)上來(lái)說(shuō)，天文學(xué)是最古老的自然科學(xué)學(xué)科之一。從十六世紀(jì)中哥白尼提出日心體系學(xué)說(shuō)開始，天文學(xué)的發(fā)展進(jìn)入了全新的階段。在這之前，包括天文學(xué)在內(nèi)的自然科學(xué)，受到宗教神學(xué)的嚴(yán)重束縛。哥白尼的學(xué)說(shuō)使天文學(xué)擺脫宗教的束

9、縛。十八、十九世紀(jì)，經(jīng)典天體力學(xué)達(dá)到了鼎盛時(shí)期。同時(shí)，由于分光學(xué)、光度學(xué)和照相術(shù)的廣泛應(yīng)用，天文學(xué)開始朝著深入研究天體的物理結(jié)構(gòu)和物理過(guò)程發(fā)展，誕生了天體物理學(xué)。二十世紀(jì)現(xiàn)代物理學(xué)和技術(shù)高度發(fā)展，并在天文學(xué)觀測(cè)研究中找到了廣闊的用武之地，使天體物理學(xué)成為天文學(xué)中的主流學(xué)科，同時(shí)促使經(jīng)典的天體力學(xué)和天體測(cè)量學(xué)也有了新的發(fā)展，人們對(duì)宇宙及宇宙中各類天體和天文現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)達(dá)到了前所未有的深度和廣度。天文學(xué)就本質(zhì)上說(shuō)是一門觀測(cè)科學(xué)。天文學(xué)上的一切發(fā)現(xiàn)和研究成果，離不開天文觀測(cè)工具望遠(yuǎn)鏡。 1608年，荷蘭人李波爾賽發(fā)明望遠(yuǎn)鏡，1609年伽里略制成第一架天文望遠(yuǎn)鏡，從此天文學(xué)跨入了用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)、研究天象的

10、新時(shí)代。在此后的近400 年中，人們對(duì)望遠(yuǎn)鏡的性能不斷加以改進(jìn)，并且越做越大。1932年美國(guó)人央斯基用他的旋轉(zhuǎn)天線陣觀測(cè)到了來(lái)自天體的射電波，開創(chuàng)了射電天文學(xué)。1937 年誕生第一臺(tái)拋物反射面射電望遠(yuǎn)鏡。射電天文觀測(cè)技術(shù)為天文學(xué)的發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)。二十世紀(jì)后50 年中，隨著探測(cè)器和空間技術(shù)的發(fā)展以及研究工作的深入，天文觀測(cè)進(jìn)一步從可見光、射電波段擴(kuò)展到包括紅外、紫外、X射線和丫射線在內(nèi)的電磁波各個(gè)波段，形成了多波段天文學(xué)，并為探索各類天體和天文現(xiàn)象的物理本質(zhì)提供了強(qiáng)有力的觀測(cè)手段，天文學(xué)發(fā)展到了一個(gè)全新的階段。天文學(xué)和人類社會(huì)可能有人會(huì)問(wèn)，既然天文學(xué)的研究對(duì)象是星星、太陽(yáng)、月亮，那么天文學(xué)

11、和我們地球上人類的生活、工作又有什么關(guān)系呢？其實(shí)，作為一門基礎(chǔ)研究學(xué)科，目前天文學(xué)學(xué)科研究的許多內(nèi)容，在短時(shí)間內(nèi)與我們?nèi)祟愃坪蹶P(guān)系不大。但是，天文學(xué)家的工作在不少方面又是同人類社會(huì)密切相關(guān)的。人類的生活和工作離不開時(shí)間，而晝夜交替、四季變化的嚴(yán)格規(guī)律須由天文方法來(lái)確定，這就是時(shí)間和歷法的問(wèn)題。如果沒有全世界統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間系統(tǒng)，沒有完善的歷法，人類的各種社會(huì)活動(dòng)將無(wú)法有序進(jìn)行，一切都會(huì)處在混亂狀態(tài)之中。人類已經(jīng)進(jìn)入空間時(shí)代。發(fā)射各種人造地球衛(wèi)星、月球探測(cè)器或行星探測(cè)器，除了技術(shù)保證外，這些飛行器要按預(yù)定目標(biāo)發(fā)射并取得成功，離不開它們運(yùn)動(dòng)軌道的計(jì)算和嚴(yán)格的時(shí)間表安排，而這些恰恰正是天文學(xué)在發(fā)揮著不

12、可替代的作用。太陽(yáng)是離我們最近的一顆恒星，它的光和熱在幾十億年時(shí)間內(nèi)哺育了地球上萬(wàn)物的成長(zhǎng)，其中包括人類。太陽(yáng)一旦發(fā)生劇烈活動(dòng)，對(duì)地球上的氣候、無(wú)線電通訊、 宇航員的生活和工作等將會(huì)產(chǎn)生重大影響，天文學(xué)家責(zé)無(wú)旁貸地承擔(dān)著對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)工作。不僅如此，地球上發(fā)生的一些重大自然災(zāi)害，天文學(xué)家也在為之努力工作，并為防災(zāi)、減災(zāi)做出自己的貢獻(xiàn)。特殊天象的出現(xiàn)，比如日食、月食、 流星雨等，現(xiàn)代天文學(xué)已可以作出預(yù)報(bào)，有的已可以作長(zhǎng)期準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。1999 年我國(guó)漠河地區(qū)發(fā)生一次日全食，中央電視臺(tái)為之作了2 小時(shí) 40 分鐘的觀測(cè)實(shí)況轉(zhuǎn)播，而嚴(yán)格安排轉(zhuǎn)播時(shí)間表的關(guān)鍵就是天文學(xué)家對(duì)日食的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。1994

13、 年彗星撞擊木星引起世人的嚴(yán)重關(guān)注，彗星會(huì)不會(huì)在某一天撞上地球而導(dǎo)致全球性災(zāi)難呢？天文學(xué)家正在密切關(guān)注這類事件發(fā)生的可能，并將會(huì)及早作出預(yù)報(bào)，和提出相應(yīng)的對(duì)策措施，地球上的人們完全不必為此擔(dān)心。以上就是天文學(xué)的一些基本知識(shí)，從這些知識(shí)中我們能夠更清楚地了解到天文學(xué)的偉大。這就是天文學(xué)，一個(gè)神奇、美麗、使人震撼的學(xué)科。天文學(xué)的魅力就在于它的廣闊，奇妙、變化多樣以及太多的未知性。寫完這篇文章后不禁被科學(xué)的奇妙而感動(dòng)，愛上科學(xué)，愛上天文學(xué)。讓我們懷著好奇的心去探索天文學(xué)的世界吧。第二章星空區(qū)劃與四季星空在歷史發(fā)展過(guò)程中,人們把宇宙中的大體劃分成88個(gè)星座做春季星空的主要星座有：大熊座、小熊座、獅子座

14、、牧夫座、獵犬座、室女座、烏鴉座、長(zhǎng)蛇 座。見圖2-1。在天頂略偏東北的方向，可以看到北斗七星，斗口兩顆星的連線，指向北極 星.而此時(shí)的斗柄，正指向東，所以有云：斗柄東指，天下皆春.斗柄北指，大 下皆U.斗柄西指天下皆秋.斗柄南指，天下皆冬。而順著斗柄的指向，可以找到一顆亮星，即牧夫座的大角,然后到達(dá)室女座 的主星角宿一.在大熊座的附近，可以找到一個(gè)叫做獵犬座的小星座，其中有一 個(gè)漩渦星云，即M51,是有名的河外星系。室女座被奉為主管農(nóng)業(yè)的神，從它的主星角宿一略向西南，是由四顆星組成 的烏鴉座烏鴉座的下面是長(zhǎng)蛇座的尾部. 長(zhǎng)蛇座從東向西，橫跨半個(gè)多天空，是 全天最大的星座之一。長(zhǎng)蛇頭部的東北，

15、是著名的獅子座.它是春夜星空最輝煌的中心.獅子星座 的主星，中名軒轅十四，是處于黃道上的一顆一等星。圖2-1春季星空?qǐng)D夏季是看星的好時(shí)節(jié)，天黑以后向西看，就找到獅子星座.獅子座東面是室 女座.在天空南方，比較低的星空閃耀著一顆紅色的亮星， 它是大蝸?zhàn)闹餍切?宿二，也是一顆處在黃道上的亮星.大蝸?zhàn)拿黠@特征是有三顆星等距成弧擺開， 心宿二恰在圓心.在我國(guó)古代天文學(xué)中，大蝸屬商星，獵戶屬參星.剛好一開一 落，永不相見，于是有詩(shī)人說(shuō)：“人生不相見，動(dòng)如參與商. M大蝸?zhàn)鶘|面，就 是人馬座，人馬座的東半部分，有六顆星，被稱為南斗。在大蝸與人馬一帶的星空，有一條白茫茫的光帶，那就是銀河了.順著銀河 向

16、東北找，可以看到緊靠著一個(gè)四邊形的織女星和帶著左右兩顆小星的牛郎 星.而與著這兩顆亮星組成一個(gè)三角形的一顆亮星， 就是天津四，它和它所屬的 天鵝座的其它星組成了一個(gè)十字，很好辨認(rèn)。北斗七星此時(shí)在西北大，找到牧夫座后，向東，在差不多天頂?shù)奈恢?，有個(gè) 半圓形的星座，叫做北冕座，就象一個(gè)鑲滿珠寶的皇冠，這里聚集著大量的星系。 見圖2-2。圖2-2 夏季星空?qǐng)D秋夜的星空晴朗透明，也是看星的好機(jī)會(huì)。見圖 2-3。在西南地平線上，人馬座已經(jīng)斜掛在那兒了.古書上說(shuō)：“北斗闌干南斗斜 就是指這西方的天空還有牛郎織女在竊竊私語(yǔ)， 天津四也在那做電燈泡 而 南方卻只有一顆孤獨(dú)的亮星北落師門. 東北角上升起了兩顆亮

17、星：五車二（御夫 座主星），畢宿五（金牛座主星）。秋夜星空多的是王公貴族：仙王，仙后，仙女，英仙，飛馬，鯨魚。天頂偏東是飛馬座.仙女座就是在飛馬座東北的一字形星座. 仙女座北面是 W形的仙后座.仙后座西面是仙王座，東面是英仙座。英仙座與仙后座之間是英仙座雙重星團(tuán). 仙女座則有一個(gè)著名的大星系：仙 女座大星云.這是一個(gè)比銀河系還大得多的星系，也是北半天中距離我們最近的 一個(gè)星系。圖2-3 秋季星空?qǐng)D冬季雖然寒冷，但星空卻極其壯麗。見圖 2-4。獵戶座是冬季星空的中心。入夜后，就可看到三顆排列整齊的亮星，民間說(shuō)m 三星高照就是它們了.三星的周圍有四顆亮星和三星組成一個(gè)長(zhǎng)方形，就是獵 戶座.三星就是

18、獵戶的腰帶。三星連線想左下方延長(zhǎng)，就能遇到全天最亮的恒星：天狼星.它是大犬座的 主星.從三星向右上方延長(zhǎng)就是紅色亮星畢宿五.旁邊是五車二金牛座東南是雙子座，在向東是巨蟹座，再往東是獅子的頭部了獵戶座的西南是漫長(zhǎng)巨大卻十分暗淡的波江座. 主星水委一，要到廣東才依 稀看到獵戶座正南方是天兔，天鴿座.在往南是船底座的主星老人星。獵戶座的三星下方，有一片亮斑，那就是獵戶座大星云.三星最左邊的那顆 旁邊是馬頭星云.金牛座的昴星團(tuán)是一個(gè)極好看的疏散星團(tuán). 大約由5 0 0顆包 星組成。圖2-4冬季星空?qǐng)D第三章大球坐標(biāo)系天球大球是人們?yōu)檠芯繂?wèn)題方便而假想的球體，雖然它不是真實(shí)存在著的球體，但是天空給予人們的

19、布滿天體的球體印象卻是非常直觀的。 像地表上有圓和點(diǎn)一 樣，天球上也有圓和點(diǎn)，而且大球上的圓也有大圓和小圓之分。 大圓是以球心為 圓心的圓，也就是過(guò)球心的平面無(wú)限擴(kuò)展與天球相割而成的圓； 小圓則不是以球 心為圓心的圓，所有小圓所在的平面，都不通過(guò)球心（如圖 31）。任何一個(gè)大 圓都有兩個(gè)極點(diǎn)，極點(diǎn)到大圓上任何一點(diǎn)的角距離都是相等的， 都是90°。當(dāng)然 兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的極點(diǎn)連線與其大圓是垂直的。0圖2f極罐解近經(jīng)緯網(wǎng)天球上也有方向，天球上的方向，是以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)，是地球上的方向的 延伸。例如，和地球上經(jīng)線相對(duì)應(yīng)的南北方向，和地球上緯線相對(duì)應(yīng)的東西方向。在大球上，也有距離。但是，只有角距離

20、，而沒有直線距離。例如，織女星 和牛郎星，相距為16.4光年，但是在大球上，只能看到它們之間相距約 35°。所 以，天球上的距離，實(shí)際上是天體之間方向上的夾角，而不是其真實(shí)的直線距離。有了地理坐標(biāo)系，便可以確定地面上任一地點(diǎn)的位置。 為了確定和研究大體 在大球上的位置和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，人們規(guī)定了大球坐標(biāo)系。根據(jù)不同的用途，有不同 的大球坐標(biāo)系。經(jīng)常采用的天球坐標(biāo)系有：地平坐標(biāo)系、時(shí)角坐標(biāo)系、赤道坐標(biāo) 系和黃道坐標(biāo)系。不同的坐標(biāo)系，具有各不相同的組成要素。極點(diǎn)圖2-10大圓和小周各種坐標(biāo)系都是在各自的基本圈和基本點(diǎn)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。因此，基本圈和基本點(diǎn)的確定，是建立大球坐標(biāo)系最重要的內(nèi)容，

21、它決定著各種坐標(biāo)系最本 質(zhì)的特征和不同的用途。一、地平坐標(biāo)系地平坐標(biāo)系是一種最直觀的大球坐標(biāo)系, 和我們?nèi)粘５奶煳挠^測(cè)關(guān)系最為密 切。例如，在晴朗的傍晚，觀測(cè)者經(jīng)?？梢钥吹饺嗽煨l(wèi)星在群星間的運(yùn)行，和大 量的流星現(xiàn)象，它們的運(yùn)行速度都很快，用什么方法能夠快速、簡(jiǎn)便地記錄下衛(wèi) 星或流星的位置呢？最簡(jiǎn)便的方法就是記下某瞬間該衛(wèi)星或流星的地平經(jīng)度（方位）和地平緯度（高度），這就是我們所要討論的地平坐標(biāo)系。1 .基本圈和基本點(diǎn)地平坐標(biāo)系中的基本圈是地平圈，基本點(diǎn)是天頂和天底。地平圈就是觀測(cè)者所在的地平面無(wú)限擴(kuò)展與大球相交的大圓。 從觀測(cè)者所在 的地點(diǎn),作垂直于地平面的直線并無(wú)限延長(zhǎng)， 在地平面以上與大球

22、相交的點(diǎn), 稱 為天頂；在地平面以下與大球相交的點(diǎn)，稱為天底。在大球上，天頂和天底與地 平圈的角距離均為90° ,只不過(guò)一個(gè)在地平圈以上，另一個(gè)在地平圈以下。地平 圈把大球分為可見半球和不可見半球兩部分。由于大球的半徑是任意長(zhǎng)的，而地球的半徑則相對(duì)很小，因此，觀測(cè)者所在 的點(diǎn)可以認(rèn)為是與地心重合的，地平圈也可以看成是以地心為圓心的， 這與觀測(cè) 者所在點(diǎn)的地平面在大球上是完全一致的。通過(guò)天頂和天底可以作無(wú)數(shù)個(gè)與地平圈相垂直的大圓，稱為地平經(jīng)圈；也可以作無(wú)數(shù)個(gè)與地平圈平行的小圓，稱為地平緯圈。地平經(jīng)圈與地平緯圈是構(gòu)成地 平坐標(biāo)系的基本要素。地軸的無(wú)限延長(zhǎng)即為大軸，大軸與大球有兩個(gè)交點(diǎn),與

23、地球北極相對(duì)應(yīng)的那個(gè)點(diǎn)叫做大北極，與地球南極相對(duì)應(yīng)的那個(gè)點(diǎn)叫做大南極。 通過(guò)天頂和大北極的天底圖2-11地平坐標(biāo)系的基本圈和基本點(diǎn)地平經(jīng)圈（當(dāng)然也通過(guò)天底和大南極），與地平圈有兩個(gè)交點(diǎn)；靠近天北極的地 個(gè)點(diǎn)為北點(diǎn)，靠近大南極的那個(gè)點(diǎn)為南點(diǎn)。北點(diǎn)和雨點(diǎn)分別把地平圈和地平經(jīng)圈 等分。根據(jù)面北背南、左西右東的原則，可以確定當(dāng)?shù)氐臇|點(diǎn)和西點(diǎn)，即面向北 點(diǎn)左90°為西點(diǎn)，右90°為東點(diǎn)。這樣，就確定了地平圈上的東、西、南、北四 方點(diǎn)。在地平坐標(biāo)系中，通過(guò)南點(diǎn)、北點(diǎn)的地平經(jīng)圈稱子午圈。子午圈被天頂、天 底等分為兩個(gè)180。的半圓。以北點(diǎn)為中點(diǎn)的半個(gè)圓弧，稱為子圈，以南點(diǎn)為中 點(diǎn)的半個(gè)圓

24、弧，稱為午圈。在地平坐標(biāo)系中，午圈所起的作用相當(dāng)于本初子午線 在地理坐標(biāo)系中的作用，是地平經(jīng)度（方位）度量的起始面（如圖 211）。2 .方位方位即地平經(jīng)度，是一種兩面角，即午圈所在的平面與通過(guò)天體所在的地平 經(jīng)圈平面的夾角，以午圈所在的平面為起始面，按順時(shí)針?lè)较蚨攘?。方位的度?亦可在地平圈上進(jìn)行，以南點(diǎn)為起算點(diǎn)，由南點(diǎn)開始按順時(shí)針?lè)较蛴?jì)量。方位的 大小變化范圍為0°360° ,南點(diǎn)為0° ,西點(diǎn)為90° ,北點(diǎn)為180° ,東點(diǎn)為 270。上述這種方位度量是在天文學(xué)中所用的方法。在大地測(cè)量中方位則采用 另外一種量算方法。就是以北點(diǎn)為起算點(diǎn)，

25、按順時(shí)針?lè)较蚨攘?，其值亦是?° 3600 o這種量算方位所得的數(shù)值，與天文測(cè)量上量算的方位值相差180。，如北 點(diǎn)為0° ,東點(diǎn)為90° ,南點(diǎn)為180° ,西點(diǎn)為270°。方位在地理學(xué)和天文觀測(cè)中有著廣泛的應(yīng)用。例如，在野外地質(zhì)調(diào)查中，經(jīng)常要測(cè)量沉積巖巖層的傾向，即巖層的傾斜方向，它就是用方位來(lái)表示的。它是 用北點(diǎn)的方向與巖層傾斜方向的夾角表示的。如果，其值介于 0。90。，則巖 層向東北傾斜，在90°180°之間則向東南傾斜，在180°270°之間則向西 南傾斜，在270°360°

26、;之間則向西北傾斜。在天文觀測(cè)中，如果預(yù)報(bào)或觀測(cè)到某一天文現(xiàn)象，發(fā)生時(shí)的方位（南點(diǎn)為起 點(diǎn)）為45° ,則表示該天文現(xiàn)象發(fā)生于西南方。我們這里所說(shuō)的方位，一般是指天文學(xué)中的概念，即南點(diǎn)是它的起點(diǎn)，午圈 所在的平面是它的起始面。3 .高度高度即地平緯度，它是一種線面角，即天體方向和觀測(cè)者的連線與地平圈的 夾角。在觀測(cè)地，天體的高度就是該大體的仰視角。此時(shí)無(wú)所謂向下計(jì)量的高度； 但是，在計(jì)算時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)負(fù)的高度值，這意味著大體位于地平圈以下，即位于 不可見半球。大體的高度可以在地平經(jīng)圈上度量，從地平圈起算，到天頂為0° 90° ,到天底為0°（90°

27、; ）。如圖212表示大體的方位和高度的量算。天底圖2-12天全的方位和高度地平坐標(biāo)中的方位，還可以用來(lái)測(cè)定地物相對(duì)于觀測(cè)者的方向。大體的高度和方位可以用經(jīng)緯儀直接測(cè)出，也可以用量角器大致估測(cè)。4 .地平坐標(biāo)系的變化地表各點(diǎn)位置不同，地平坐標(biāo)系的基本圈（地平圈）和基本點(diǎn)（天頂和天底）， 也隨之不同。所以，在不同地點(diǎn)同時(shí)觀察同一天體， 所得到的方位和高度是不相 同的；在同一地點(diǎn)，由于地球的自轉(zhuǎn)，時(shí)間的延續(xù)，對(duì)于同一大體在不同的時(shí)刻 進(jìn)行觀測(cè)，其方位和高度也是不相同的。所以，地平坐標(biāo)值是因地因時(shí)而不同。 隨時(shí)間和地點(diǎn)的變化而變化是該坐標(biāo)系的顯著特征。例如，太陽(yáng)剛升起的時(shí)刻， 其方位較大，高度為0&

28、#176; ;到了正午時(shí)，太陽(yáng)位于正南方的天空中，其方位為0° , 高度則增到了一天中的最大值；到了太陽(yáng)落山時(shí)刻，其方位和高度又發(fā)生了明顯的改變。這就是地平坐標(biāo)值隨時(shí)間的變化，這種變化是地球自轉(zhuǎn)造成的下面分別介紹在不同地點(diǎn)，地平坐標(biāo)系的變化情況：如圖2-13所示，為觀測(cè)者在北極的地平坐標(biāo)系。 此時(shí)，地平圈與大軸垂直， 與地理赤道在天球上投影重合，天北極與天頂重合，天南極與天底重合。因此， 大北極的高度就是天頂?shù)母叨?，其值?00。觀測(cè)者位于赤道的地平坐標(biāo)系，如圖2-14所示。在這種情況下，地平圈與 大軸位于同一平面，天北極和天南極與天頂、天底的角距離均為90° ,地平圈與

29、天赤道垂直，天北極和天南極位于地平圈上。 因此，天北極和大南極的高度都是天頂天北極天頂天底天南糠天底圖2-13北極的地平坐標(biāo)系圖2-14赤道的地平坐標(biāo)系如圖2-15所示，為觀測(cè)者在北半球緯度 矽的地平坐標(biāo)系。在這里地平圈與大軸的夾角為修，這是因?yàn)榈乩砭暥葹榈牡仄矫媾c地軸的夾角為 修。所以，天北極的高度就是也就是，在北半球的任何一個(gè)地點(diǎn)，天北極的高度等于該地的 地理緯度。這一規(guī)律給我們提供了一種天文測(cè)緯的基本方法。只要測(cè)量了天極在某地的地平高度，就得出了該地的地理緯度。地平坐標(biāo)系能把大體在當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐奶炜瘴恢弥庇^地、 生動(dòng)地表示出來(lái)。例如, 若某人造衛(wèi)星在某時(shí)刻的地平坐標(biāo)值為：方位 270。，高度

30、45° ,則說(shuō)明，此時(shí) 該人造衛(wèi)星在正東方的天空，其仰角為 45°。天底國(guó)Z-I5北緯V的網(wǎng)平坐標(biāo)系在某地連續(xù)數(shù)小時(shí)觀測(cè)某一恒星在天空中的位置變化，則可以看出該恒星的 高度和方位是隨著時(shí)間的推移而變化的。 由此，可以對(duì)地平坐標(biāo)系的含義有更清 楚的認(rèn)識(shí)。二、時(shí)角坐標(biāo)系時(shí)角坐標(biāo)系是另外一種用定量的方法表達(dá)大體位置的大球坐標(biāo)系，它對(duì)于計(jì)時(shí)制度的確立具有重要意義。1 .基本圈和基本點(diǎn)時(shí)角坐標(biāo)系的基本圈是天赤道，基本點(diǎn)是天北極和天南極。大赤道是地球赤道面無(wú)限擴(kuò)展與天球相交而成的大圓，它與大軸是垂直的。天赤道把大球分為北半天球和南半天球兩部分。 平行于天赤道可以在大球上作無(wú) 數(shù)個(gè)小圓，

31、稱赤緯圈。天北極和天南極是時(shí)角坐標(biāo)系的基本點(diǎn)，通過(guò)大北極和天南極可以作無(wú)數(shù)個(gè)垂直于天赤道的大圓， 稱為赤經(jīng)圈，又稱為時(shí)圈。赤經(jīng)圈和赤 緯圈是構(gòu)成時(shí)角坐標(biāo)系的基本要素。在無(wú)數(shù)個(gè)赤經(jīng)圈中，其中通過(guò)地平圈上南點(diǎn)和北點(diǎn)的赤經(jīng)圈，叫做子午圈。 在這里子午圈的定義與地平坐標(biāo)系中子午圈是統(tǒng)一的，只是從兩個(gè)不同的角度去說(shuō)明的。子午圈與天赤道有兩個(gè)交點(diǎn)，位于地平圈之上的交點(diǎn)，稱為上點(diǎn)，用 Q 表示，位于地平圈之下的交點(diǎn)，稱為下點(diǎn)，用 Q'表示，子午圈被大北極和天南 極等分為兩個(gè)180°的半圓。以Q點(diǎn)為中點(diǎn)而且過(guò)南點(diǎn)的半圓，叫做午圈；以Q' 點(diǎn)為中點(diǎn)而且過(guò)北點(diǎn)的半圓，叫做子圈。在度量天體

32、的時(shí)角（時(shí)角坐標(biāo)系的經(jīng)度） 時(shí)，午圈起到起始圈的作用，可以類比于地理坐標(biāo)系中的本初子午線和地平坐標(biāo) 系中的午圈（如圖216）。軌道,圈天南極圖2-16時(shí)角坐標(biāo)系的基本圈和基本點(diǎn)2 .時(shí)角時(shí)角是時(shí)角坐標(biāo)系中的經(jīng)度。它是兩面角，即過(guò)午圈的平面與過(guò)大體赤經(jīng)圈的平面而成的兩面角。它的大小可以用小時(shí)計(jì)量， 范圍在024小時(shí)，也可以用 角度表示，范圍在0°360°。因此，每小時(shí)對(duì)應(yīng)15° ,每分鐘對(duì)應(yīng)15'。度量 時(shí)可以在天赤道上進(jìn)行，按順時(shí)針?lè)较蛄克?。如上點(diǎn)（ Q）為0小時(shí)或0° ,下點(diǎn) 則為12小時(shí)或180°，丁 圈天南極圖277天體的時(shí)角和赤

33、締3 .赤緯赤緯即時(shí)角坐標(biāo)系中的緯度。是一種線面角，即天體方向與大赤道平面的火 角。量算時(shí)要以天赤道為起始面，向北、向南度量，天赤道上的點(diǎn)赤緯都是 0 天北極的赤緯是+90° ,大南極的赤緯是-90 ° o如圖2-17表示天體的時(shí)角和赤緯的量算。例如，在北緯40°的地方（如圖2-18）,北點(diǎn)、上點(diǎn)、東點(diǎn)、天北極、天頂 等各點(diǎn)的地平坐標(biāo)值和時(shí)角坐標(biāo)值均可以求出。 在計(jì)量時(shí)要注意方位和時(shí)角的度 量方向均是順時(shí)針的，前者的起點(diǎn)是南點(diǎn)，后者的起點(diǎn)是 Q點(diǎn)，見表2-2。天頂/東點(diǎn)圖2-ie北第4r的地平坐標(biāo)系和時(shí)角坐標(biāo)系三、赤道坐標(biāo)系地平坐標(biāo)系和時(shí)角坐標(biāo)系雖然各有其優(yōu)點(diǎn),但

34、是對(duì)于編制、記錄恒星位置的 量表工作來(lái)說(shuō)，它們是不能使用的，因?yàn)榇篌w的方位和高度以及時(shí)角，每時(shí)每刻 都在變化。而赤道坐標(biāo)系則具有相對(duì)不變的優(yōu)越性。冬至點(diǎn)黃道天南極圖279二分點(diǎn)和二至點(diǎn)1 .基本圈和基本點(diǎn)赤道坐標(biāo)系的基本圈和基本點(diǎn)與時(shí)角坐標(biāo)系完全相同，分別是大赤道、天北 極和天南極。與時(shí)角坐標(biāo)系不同的是：赤道坐標(biāo)系的經(jīng)度（赤經(jīng)） ，度量時(shí)是以 春分圈為起始圈的。地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)軌道平面無(wú)限擴(kuò)展與大球相交所得的大圓， 稱為黃道。由于 地軸相對(duì)于黃道面呈66° 34'的傾斜角度，所以，黃道與天赤道呈23 26'的火 角。這兩個(gè)不在同一平面上的大圓，在大球上必有兩個(gè)交點(diǎn)（如圖

35、 2-19）。按地 球逆時(shí)針的公轉(zhuǎn)方向，由大赤道以南穿越到天赤道以北的黃赤交點(diǎn)，稱為春分點(diǎn)， 由天赤道以北穿越到天赤道以南的黃赤交點(diǎn)，稱為秋分點(diǎn)。過(guò)春分點(diǎn)的赤經(jīng)圈稱 為春分圈。由于春分點(diǎn)在大球上是唯一的，所以春分圈在大球上也是唯一的。2 .赤經(jīng)赤經(jīng)即赤道坐標(biāo)系中的經(jīng)度，它是一種兩面角。它是過(guò)春分圈的平面與天體 赤經(jīng)圈所在平面而成的兩面角。它是以春分圈為起始圈，在天赤道上向東度量的， 即按逆時(shí)針?lè)较蚨攘?。用角?°360°表示，亦可以用時(shí)間單位024小時(shí)來(lái) 表小0例如，春分點(diǎn)的赤經(jīng)為0°或0小時(shí)，秋分點(diǎn)的赤經(jīng)為180°或12小時(shí)?？椗?星位于春分點(diǎn)以東28

36、3 ,所以其赤經(jīng)為283或18小時(shí)52分。天狼星位于春分點(diǎn) 以東100° 45',所以其赤經(jīng)為100° 45',或6小時(shí)43分。3 .赤緯赤道坐標(biāo)系中的緯度，與時(shí)角坐標(biāo)系中赤緯的意義完全相同。如圖2-20表示天體的赤經(jīng)和赤緯的量算。天北極天南極圖2-20天體的赤經(jīng)和赤舞由于時(shí)角坐標(biāo)系和赤道坐標(biāo)系的基本圈和基本點(diǎn)是完全相同的，所不同的 是：天體的時(shí)角，在度量時(shí)是以午圈為起始圈，沿順時(shí)針?lè)较蛴?jì)算的；而大體的 赤經(jīng)在度量時(shí)是以春分圈為起始圈， 沿逆時(shí)針?lè)较蛴?jì)算的。所以，時(shí)角坐標(biāo)系和 赤道坐標(biāo)系又分別稱為第一赤道坐標(biāo)和第二赤道坐標(biāo)系。在時(shí)角坐標(biāo)系（第一赤道坐標(biāo)系）中

37、，時(shí)角會(huì)因地而變，因時(shí)而變，特別是 它隨時(shí)間的延續(xù)的變化特點(diǎn)，人們常用它去測(cè)定時(shí)間。在赤道坐標(biāo)系中，天體的赤經(jīng)是以春分圈為起始圈量算的， 春分圈不會(huì)因地 因時(shí)而改變，所以恒星的赤經(jīng)不會(huì)因時(shí)因地而變化， 恒星的赤緯也是不變的。據(jù) 此特點(diǎn)，赤道坐標(biāo)系常用于編制各種星圖、星表。四、黃道坐標(biāo)系赤道坐標(biāo)系適用于表示恒星的位置和運(yùn)動(dòng)特征，而對(duì)于表示太陽(yáng)這個(gè)特殊包 星，以及太陽(yáng)系內(nèi)天體的位置和運(yùn)動(dòng)特征，則采用黃道坐標(biāo)系更適合。1 .基本圈和基本點(diǎn)黃道坐標(biāo)系的基本圈是黃道，基本點(diǎn)是黃北極和黃南極。黃極是通過(guò)觀測(cè)點(diǎn)（坐標(biāo)中心）做垂直于黃道面的直線與大球相交的兩個(gè)點(diǎn), 距大北極較近的點(diǎn)叫做黃北極，距天南極較近的點(diǎn)

38、叫做黃南極。黃北極與黃南極 的連線就是黃軸黃南也圉2-23黃道坐標(biāo)系的基本圈和基本點(diǎn)平行于黃道在大球上可以做無(wú)數(shù)個(gè)小圓，即黃緯圈。通過(guò)黃極可以做無(wú)數(shù)個(gè)與黃道垂直的大圓，即黃經(jīng)圈，其中過(guò)春分點(diǎn)的黃經(jīng)圈是黃道坐標(biāo)系中經(jīng)度（黃經(jīng)）度量的起始圈（如圖2-23）。2 .黃經(jīng)黃經(jīng)即黃道坐標(biāo)系中的經(jīng)度，它是一種兩面角。它是春分點(diǎn)所在的黃經(jīng)圈平 面與天體所在的黃經(jīng)圈平面之間的夾角。黃經(jīng)的度量是以春分點(diǎn)所在的黃經(jīng)圈為 起始圈，在黃道上沿逆時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行的。用角度來(lái)表示，范圍從 0。360。3 .黃緯黃緯即黃道坐標(biāo)系中的緯度，它是一種線面角。它是天體與大球中心的連線 和黃道平面之間的夾角。黃緯以黃道面為起點(diǎn)面，向南

39、、向北兩個(gè)方向量算，從 黃道面到黃北極范圍為0°+90° ,從黃道面到黃南極范圍為0°（-90° ）。黃北極黃南極圖2-24天體的黃經(jīng)和黃緯黃道坐標(biāo)系適用于表示太陽(yáng)系內(nèi)天體的位置和運(yùn)動(dòng)。由于太陽(yáng)本身是在黃道上運(yùn)行的，因此用太陽(yáng)黃經(jīng)來(lái)表示其位置，用太陽(yáng)黃經(jīng)的變化來(lái)表示太陽(yáng)的視運(yùn)動(dòng)是特別適宜的。例如， 在春分日太陽(yáng)黃經(jīng)為0°，夏至日為90°， 秋分日為180°，冬至日為270°太陽(yáng)系內(nèi)其它天體的運(yùn)行，也可以用其黃道坐標(biāo)值來(lái)表示。例如，行星的運(yùn)行規(guī)律可以用黃道坐標(biāo)系來(lái)表示。當(dāng)太陽(yáng)與外行星黃經(jīng)相同的時(shí)候，即為合；當(dāng)太陽(yáng)與外

40、行星黃經(jīng)相差180°時(shí)，即為沖；相差90°時(shí)則為方照。又如，月球運(yùn)行的規(guī)律也可以用黃道坐標(biāo)系來(lái)表示。當(dāng)日、月黃經(jīng)相同時(shí)，即為朔，朔時(shí)為農(nóng)歷每月初一；當(dāng)日、月黃經(jīng)相差180°時(shí)，即為望，望時(shí)為農(nóng)歷十五或十六；當(dāng)日、月黃經(jīng)相差90°時(shí)，為上弦；當(dāng)日、月黃經(jīng)相差270°時(shí)，為下弦。因?yàn)檫^(guò)春分點(diǎn)的黃經(jīng)圈和黃道在天球坐標(biāo)系中，分別都是唯一的，所以恒星的黃經(jīng)和黃緯不會(huì)因時(shí)因地而改變。第四章天文現(xiàn)象根據(jù)資料介紹，神奇的大象中，“五星連珠”不多，“七曜同宮”難見，“九 星連珠”最奇。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從19012100年，至少有15次“五星聚”和“七星聚”。 在中國(guó)，古

41、人認(rèn)為，“五星連珠”出現(xiàn)是吉祥好景之兆。而“九星連珠”，則是 數(shù)百年才遇一次。NO.1日偏食當(dāng)月球運(yùn)行到地球與太陽(yáng)之間時(shí)，被月球陰影外側(cè)的半影覆蓋的地區(qū)， 所見 到的太陽(yáng)的一部分被月球擋住，就是日偏食.它是最常見的日食現(xiàn)象，說(shuō)它最常見，是因?yàn)椴徽撌侨杖尺€是日環(huán)食，或 者是更復(fù)雜的日食，在全（環(huán)）食帶以外的絕大部分地區(qū)以及日全（環(huán)）食帶內(nèi) 從初虧后到復(fù)圓前的絕大部分時(shí)間， 所見到的都是日偏食，而更多的日食也只是 月影本影或其延長(zhǎng)線并不經(jīng)過(guò)地面， 只是月影外側(cè)的半影經(jīng)過(guò)地面，那么在地面 上就只有日偏食了?！久~解釋】初虧：由于月亮自西向東繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，所以日食總是在太陽(yáng)圓面的西邊緣開始的。 當(dāng)月面

42、的東邊緣與日面的西邊緣相外切的時(shí)刻， 稱為初虧。初虧也就是日食過(guò)程 開始的時(shí)刻。食甚：日食開始以后，月輪繼續(xù)東移，當(dāng)月輪中心和日面中心相距最近時(shí)，就達(dá) 到食甚。對(duì)日偏食來(lái)說(shuō)，食甚是太陽(yáng)被月亮遮去最多的時(shí)刻。復(fù)圓：食甚之后，月面開始移離日面，太陽(yáng)被遮蔽的部分逐漸減少，當(dāng)月面的西 邊緣與日面的東邊緣相切的剎那， 稱為復(fù)圓。太陽(yáng)又呈現(xiàn)出圓盤形狀，整個(gè)日全 食宣告結(jié)束。食分：太陽(yáng)被食的程度叫食分，它是以太陽(yáng)的直徑，即太陽(yáng)看上去大小為1來(lái)計(jì) 算的，例如食分為0.4,就是說(shuō)太陽(yáng)的視直徑被月球遮去了 40%日偏食或日環(huán) 食的食分都小于1,而日全食的食分大于或等于1。食帶：由于月亮的影錐又細(xì)又長(zhǎng)，所以當(dāng)它落到

43、地球表面時(shí)，所占的面積很小，它的直徑最大也只有二百六十多千米。 當(dāng)月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，影錐就在地面上自 西向東掃過(guò)一段比較長(zhǎng)的地帶，在月影掃過(guò)的地帶，就都可以看見日食。這條帶 就叫做“日食帶”。帶內(nèi)發(fā)生日全食的，就叫全食帶；帶內(nèi)發(fā)生日環(huán)食的，就叫 環(huán)食帶。NO.2水星凌日水星凌日（Transit of Mercury）是一種天文現(xiàn)象。當(dāng)水星運(yùn)行至地球和太 陽(yáng)之間，如果三者能夠連成直線，便會(huì)產(chǎn)生水星凌日現(xiàn)象。觀測(cè)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)一黑色 小圓點(diǎn)橫向穿過(guò)太陽(yáng)圓面，黑色小圓點(diǎn)就是水星的投影。水星凌日發(fā)生在五月初 或十一月初，平均每百年出現(xiàn)十三次水星凌日的現(xiàn)象。 最近發(fā)生的水星凌日：2003 年5月7日、2006

44、年11月8日、2016年5月9日。在人類歷史上，第一次預(yù)告水星凌日是“行星運(yùn)動(dòng)三大定律”的發(fā)現(xiàn)者，德 國(guó)天文學(xué)家開普勒（1571至1630年）。他在1629年預(yù)言：1631年11月7日 將發(fā)生稀奇大象-水星凌日。當(dāng)日，法國(guó)天文學(xué)家加桑迪在巴黎親眼目睹到有個(gè) 小黑點(diǎn)（水星）在日面上由東向西徐徐移動(dòng)。從 1631年至2003年，共出現(xiàn)50 次水星凌日，其中，發(fā)生在11月的有35次，發(fā)生在5月的僅有15次。每100 年，平均發(fā)生水星凌日13.4次?！救绾涡纬伞寇壍琅c角度當(dāng)水星穿越地球與太陽(yáng)之間的時(shí)候，就叫做水星凌日。由于水星僅88天就繞太陽(yáng)一周，這種凌日的情形大約每四個(gè)月就有一次。 但是又由于地球并

45、不是靜 止不動(dòng)的，水星要超過(guò)地球花的時(shí)間實(shí)際上比88天要多。水星恰好在地球與太陽(yáng)之間的位置，叫做低位交匯點(diǎn)。那么我們?yōu)槭裁?00年才能看到12次水星凌日呢？主要是因?yàn)樗堑能壍朗莾A斜的，并未和地球的軌道在同一個(gè)平面上（地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道也被成為黃道圈）。 水星的軌道與黃道圈傾斜大約7 度。在我們看來(lái)，這個(gè)傾斜度可能不算什么。但是，要知道太陽(yáng)系是多么浩淼的空間和距離，這就使得水星經(jīng)常從地球和太陽(yáng)之間的上方或下方掠過(guò)。（太陽(yáng)和地球之間的距離被成為 “天文單位”-A.U. ， 149,597,870.3公里）水星如果躲在太陽(yáng)的后面，和地球又同在一條線上，被成為高位交匯點(diǎn)。同樣，水星也不會(huì)正好處在

46、太陽(yáng)的后面，要么從上，要么從下，掠過(guò)太陽(yáng)。利用SOHS星就可以觀測(cè)到這種現(xiàn)象，從上面這個(gè)動(dòng)畫，你可以看到水星如何在兩周的時(shí)間內(nèi)從右側(cè)運(yùn)動(dòng)到左側(cè)。在這個(gè)動(dòng)畫當(dāng)中我們還可以看到幾次猛烈的爆炸，那是氣體從太陽(yáng)分離出來(lái)。這些圖片是用SOH3星上的觀測(cè)儀器-LASCO拍攝到的。節(jié)點(diǎn)那么到底水星凌日何時(shí)發(fā)生呢？每當(dāng)水星在低位交匯點(diǎn)靠近黃道圈時(shí)，被稱為“穿越軌道節(jié)點(diǎn)”。根據(jù)水星朝南運(yùn)動(dòng)還是朝北運(yùn)動(dòng)，分成上升節(jié)點(diǎn)和下降節(jié)點(diǎn)兩種。當(dāng)水星和地球處于 AA位置時(shí)，就會(huì)發(fā)生水星凌日現(xiàn)象。這是，水星穿過(guò)下降節(jié)點(diǎn)，處于低位交匯點(diǎn)。當(dāng)兩個(gè)星球處于BB位置時(shí)，從地球上看，水星會(huì)從太陽(yáng)的下面穿越。盡管水星也處于低位交匯點(diǎn)，但是

47、它離黃道圈很遠(yuǎn)。在上圖， 我們還可以看到高位交匯點(diǎn)的情況。 由于水星處在太陽(yáng)的后面，就不會(huì)發(fā)生水星凌日現(xiàn)象，但是水星可以被太陽(yáng)隱藏。人們也會(huì)看到金星凌日的現(xiàn)象，但是黃道圈和金星軌道的傾斜角度3° 23' 。在 5 月 7 日的水星凌日中，水星從黃道圈的北部向南，朝著下降節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。這種情形和日全食的情形相同，只不過(guò)處于軌道節(jié)點(diǎn)的是月亮而已，主要的不同在于月亮圍著地球轉(zhuǎn)，而不是太陽(yáng)?！驹怼克橇枞瞻l(fā)生的原理與日食相似。由于水星和地球的繞日運(yùn)行軌道不在同一個(gè)平面上，而是有一個(gè)7 度的傾角。因此， 只有水星和地球兩者的軌道處于同一個(gè)平面上，而日水地三者又恰好排成一條直線時(shí)，在地球上

48、可以觀察到太陽(yáng)上有一個(gè)小黑斑在緩慢移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為水星凌日。小黑斑是由于水星擋住了太陽(yáng)射向地球的一部分光而形成的。地球每年5月8日前后經(jīng)過(guò)水星軌道的降交點(diǎn)，每年 11月10日前后又經(jīng)過(guò)水星軌道的開交點(diǎn)。所以，水星凌日只能發(fā)生在這兩個(gè)日期的前后?！居^察方法】觀察水星凌日必須借助望遠(yuǎn)鏡。它與觀察太陽(yáng)黑子的方法相似。通常有兩種 方法：一是投影法。通過(guò)望遠(yuǎn)鏡，把太陽(yáng)投影到一張白紙上進(jìn)行觀察。二是目視 法。在望遠(yuǎn)鏡的物鏡（前方）裝上濾光鏡，再進(jìn)行觀察。天文愛好者可以用燒電焊用的黑玻璃，也可以用 X光底片或電腦軟盤的磁 片，幾張重疊起來(lái)制成眼鏡，戴上它用雙筒望遠(yuǎn)鏡觀察水星凌日。 如何選購(gòu)雙筒 望遠(yuǎn)鏡。一

49、是口徑（物鏡）越大越好，物鏡（前鏡）直徑70毫米的較理想；二是選購(gòu)多層鍍膜的物鏡，通常鍍綠膜、藍(lán)膜的較好，鍍紅膜的最差。需要著重指 出的是，觀察水星凌日，千萬(wàn)不能用肉眼直接看太陽(yáng)，要注意保護(hù)眼睛。2006年11月8日左右水星穿越內(nèi)合（inferior conjunction）,內(nèi)合是指水星位 于太陽(yáng)和地球之間的一個(gè)點(diǎn)。通常情況下，我們?cè)趦?nèi)合期間看不到這顆距離陽(yáng)最 近的行星。但這一次，水星穿越將會(huì)產(chǎn)生令人驚嘆的天文現(xiàn)象：當(dāng)水星的輪廓緩緩移過(guò)太陽(yáng)盤面時(shí)，我們用小型望遠(yuǎn)鏡便能看到此次天文奇觀。天文學(xué)家將這種 天文事件稱為是“凌日”NO.3九星聯(lián)珠九星，指的是太陽(yáng)系中的九大行星。依從太陽(yáng)由近及遠(yuǎn)的次序

50、，它們是水星、 金星、地球、火星、水星、土星、天王星、海王星和冥王星。此九大行星在圍繞 太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)中，有時(shí)可能走在太陽(yáng)一側(cè)一個(gè)比較小的區(qū)域內(nèi)，這就是“九星聯(lián)珠” 的現(xiàn)象。因?yàn)榫糯笮行菄@太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道平面并不與地球軌道平面共面，所以,很難有九星成串排列的時(shí)候。九星聯(lián)珠在天文學(xué)上的叫法是“九星會(huì)聚”。但是九星會(huì)聚又有兩種提法，一種是以太陽(yáng)為中心的排列，各行星在太陽(yáng)的某一側(cè)會(huì)聚；另一種是以地球?yàn)橹行?，太?yáng)及其他行星均處在同一側(cè)狹小的區(qū)域中。等于是除地球之外的八星會(huì)聚。例如1982 年 11 月 2 日的一次會(huì)聚，行星排列成的扇形角度為63 °。歷史上這種扇形角度最小的達(dá) 34 °

51、?！局芷凇扛鶕?jù)中國(guó)學(xué)者李致森、任振球的研究，九星的地心會(huì)聚，從公元1000 年以來(lái)， 共發(fā)生過(guò)六次。它們出現(xiàn)的年份是：1126、 1304、 1483、 1665、 1844 和 1982年。會(huì)聚時(shí)扇形角在43°63°之間，會(huì)聚的時(shí)間大都出現(xiàn)在冬半年，即秋分 到春分之間。兩次九星會(huì)聚的時(shí)間間隔大多為138182年，粗略地說(shuō)，約有179 年的周期?！镜刭|(zhì)氣候影響】當(dāng)九星會(huì)聚在冬半年時(shí)，中國(guó)的氣候多寒冷；而當(dāng)九星會(huì)聚在夏半年時(shí)，氣候比較暖和。也有個(gè)別的會(huì)聚沒有這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，比如公元前449 年的那一次，會(huì)聚在冬半年，但中國(guó)氣候卻屬暖和型。值得注意的是，九星會(huì)聚期間的前后，中國(guó)及

52、世界其他國(guó)家的自然災(zāi)害特別嚴(yán)重。有人發(fā)現(xiàn)九星會(huì)聚與旱澇災(zāi)害有對(duì)應(yīng)關(guān)系。近 500 年來(lái)， 中國(guó)各縣有比較詳細(xì)的水旱記錄。根據(jù)這些記錄，已得出近500 年來(lái)中國(guó)早澇分布圖及資料。如果以全國(guó)一年中干旱的縣數(shù)在200 個(gè)以上的，作為全國(guó)的大旱年，那么，大旱年發(fā)生在1665 年與 1844 年九星會(huì)聚的年份。此外，在公元1129 和 1483 年中國(guó)北方的特大旱災(zāi)，也處在另外兩次九星會(huì)聚的當(dāng)年（公元 1482 年） 和前 13年（公元1129 年），最近的一次九星會(huì)聚（公元1982 年），中國(guó)有不少地區(qū)發(fā)生了旱災(zāi)。在九星會(huì)聚的前后一段時(shí)間內(nèi)，中國(guó)華北地區(qū)常發(fā)生大地震。比如1665 年會(huì)聚前后，相繼發(fā)生

53、過(guò)1668 山東郯城8.5 級(jí)的地震；1679 年河北三河8 級(jí)的地震；1683 年山西原平7 級(jí)和 1695 年臨汾 8 級(jí)等地震。而與1982 年會(huì)聚對(duì)應(yīng)時(shí)，似乎是本世紀(jì)60 年代以來(lái)的地震活躍期。此期間已發(fā)生了不少次大地震。 如 1966 年河北寧晉7 2 級(jí)、 1975 年遼寧海城7 3 級(jí)、 1976 年河北唐山 7 8 級(jí)等地震。中國(guó)的川滇地震區(qū)，在60 年代以來(lái)也進(jìn)入活躍期，可能與 1982 年的九星會(huì)聚有一定關(guān)系。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，在近500 年以來(lái)，當(dāng)九星會(huì)聚處于冬半年，且扇形角度更小(0 470 )時(shí)，地球上各種自然災(zāi)害將 出現(xiàn)更為嚴(yán)重的群發(fā)期。NO.4五星聯(lián)珠“五星聯(lián)珠”

54、指的是從地球上看天空，水星、金星、火星、木星與土星等五 大行星排列得非常相近，就像一條美麗的珠鏈?！苯稹⒛?、水、火、土五大行星， 在中國(guó)古代史籍中分別稱做太白、歲星、辰星、熒惑、鎮(zhèn)星。關(guān)于“五星聯(lián)珠” 在中國(guó)古代歷朝歷代的古書中都有記載，司馬遷在史記中寫道：“冬十月， 五星見于東井，漢高祖進(jìn)咸陽(yáng)”?！救绾芜B珠】五大行星中，金星、火星、土星出現(xiàn)在西方的地平線上，木星則懸掛在和地 平線呈30度角的天空上，而水星也正在逐漸靠攏。五大行星將按照水、金、火、 木、土依次排列，由高到低連成一條線，古時(shí)稱為“五星連珠”。由于五顆星都 是大行星，亮度較高，人們用肉眼就可以清晰地看到。五星聯(lián)珠出現(xiàn)頻率與各行星間

55、最大分離角度有密切關(guān)系，平均幾十年一次。因?yàn)樗械男行沁\(yùn)行周期都是無(wú)理數(shù)， 不能公約，所以沒有明顯周期性。以往意 義上“五星聯(lián)珠”不是像糖萌產(chǎn)串成一條線，而是有弧度地分散在一個(gè)有限的范 圍內(nèi)。太陽(yáng)系內(nèi)九大行星實(shí)際上對(duì)黃道面各自略有傾斜， 五大行星不會(huì)排列在一條 直線上，而是散落參差。這次能看到的五大行星出現(xiàn)的緯度幾乎是不變的，黃道緯度相差很小，而行星的經(jīng)度彼此之間卻相差很遠(yuǎn)，因此很罕見?！拔逍锹?lián)珠”出現(xiàn)時(shí)，五顆行星將在天空中由西向東一字排開，共同在蒼穹中閃爍，應(yīng)該說(shuō)是一種非常美麗的天文景象?！蔽孱w從西方到東方順序排列的行 星依次是水星、金星、火星、土星和木星。仰望天空，從西到東人們依次會(huì)看到

56、燦爛明亮的金星高懸于西南方高空， 亮度超過(guò)所有的恒星和行星。繼續(xù)向東可以 看到的是在金牛座里的火星，位于西南方的高空中。五星連珠會(huì)對(duì)地產(chǎn)生什么影響？ “五星連珠是不祥之兆”，對(duì)于這一民間 傳言，天文學(xué)家認(rèn)為純屬無(wú)稽之談。所謂“五星連珠”并非像糖的產(chǎn)那樣排成一 排，而是存在一定的角度。“五星連珠”發(fā)生時(shí)，不會(huì)對(duì)地球產(chǎn)生什么影響。經(jīng) 測(cè)算，即使五大行星像拔河一樣產(chǎn)生合力，其對(duì)地球的引力也只有月球引力的 6000分之一，更何況它們不會(huì)排成一排。因此，災(zāi)難之說(shuō)不成立。NO.5雙星伴月2008 年12月1日在上海拍攝的“雙星伴月”天象奇觀，月亮和金星、木星 同時(shí)出現(xiàn)在夜空中，遠(yuǎn)看猶如一張笑臉。據(jù)天文學(xué)家

57、解釋，這是金星和木星圍繞 在月亮周圍而形成的天文景象，只要天氣晴朗，全國(guó)各地乃至東半球大部分地區(qū) 都可以觀賞到該天象奇觀。12月2日晚，在云南昆明拍攝的“雙星伴月”天象 奇觀，月亮和金星、木星同時(shí)出現(xiàn)在夜空中，兩顆星的上方是一架飛機(jī)正在飛過(guò)。 當(dāng)日，天氣晴好，云南昆明可以清楚地看到“雙星拱月”的大象?！窘忉尅俊爸腑h(huán)王”與“皇帝星”將陪伴在“嫦娥”身邊，上演“雙星伴月”的美麗 天象,肉眼可見 明月高掛東南方的天空，熠熠生輝。此時(shí)，在月亮的兩旁各有一顆明星簇?fù)硐喟? 左下方是藍(lán)色的軒轅十四，亮度為1.35星等；右上方是淡黃色的土星，亮度為0.6星等。此時(shí)，星月爭(zhēng)輝，交相輝映，異常美麗。據(jù)天文專家介紹，土星是太陽(yáng)系中最美麗的行星，有“指環(huán)王”的美譽(yù)。軒 轅十四是天空中21顆明亮的恒星之一，也是獅子座最亮的恒星，有“皇帝星” 之稱。NO.6金星凌日所謂金星凌日就是地球、金星和太陽(yáng)三者正好成一