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星空观测入门指导

(2005年08月25日 10:08:55)

□作者: 梁宇恩

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  观测星空给天文爱好者们带来了无穷的乐趣。但初学者往往不知如何下手,针对一些爱好者提出的常见问题,我们在这里介绍一些天文观测涉及的基础知识,也期待着越来越多的朋友能与我们一起欣赏头顶上这一片纯净美丽的星空。
  
  天球及赤道坐标
  
  出门旅游,随身携带一份地图会带来许多方便。观测星空同样少不了地图,这就是星图。介绍星图之前,必须先让大家了解天球的概念。假设以地球为中心,无穷远为半径,形成一个假想的球,称之为天球。我们可以将天球想象为一个非常巨大的、透明的空心球,中心是小小的地球。把地球的南极点、北极点连成一条直线,并将这一直线延长,和天球就会交于两点,南天极和北天极。通过南天极、北天极的轴线称为极轴。同样的道理,将地球赤道扩大,在天球上就形成天赤道。通过观测者的铅垂线与天球也交于两点,头顶上方的叫天顶,下方的叫天底。过天球两极和天顶的大圆称天球子午圈。天体经过观测者子午圈时,称天体处于中天状态。距天顶较近的为上中天,这时天体升得最高,是观测的好时机。天球上除了天赤道外,还有另外一个圆圈称为黄道,代表太阳每年的运动轨迹在天球上的投影。天赤道和黄道有两个交点。太阳沿着黄道由南向北与天赤道相交的那一点叫春分点,另一点叫秋分点。黄道上与春分、秋分点相距90°的两点叫二至点。天赤道以北的称夏至点,以南的称冬至点。太阳运行到夏至点时,直射点北移,于是北半球炎热,南半球寒冷,冬至点时正好相反。黄道与天赤道存在着23°26′交角,这也正是我们地球上气候有四季之分的根本原因。
  
  在地球上表示地理位置用地理坐标,诸如东经116°4′、北纬39°9′(北京),东经108°9′、北纬34°2′(西安)等等。那么天体的位置如何确定呢?这就要利用上面介绍的天球。将天体投影在天球上,然后再用坐标来表示天体的具体位置。赤道坐标是天文学中最常用的,由赤经和赤纬两个值组成。赤经相当于地球的经度,逆时针绕着天球赤道,单位是小时(符号h),起始点为春分点,取值范围从0时到24时。赤纬相当于地球纬度,天赤道为,向北为正,向南为负,取值范围90°。赤经、赤纬常用α,δ表示。例如某恒星赤道坐标为α=5h16m, δ=46°,查星表得知该星是五车二。
  
  星座和星图
  
  人们为了便于识别、分类天上的星星,把天空划分成若干区域,每个区域就称为星座。古代的观星家以神或动物的名字为星座命名。1928年,国际天文联合会将全天星座整理为88个,就是目前通用的88星座。在星座区域内,天文学家使用统一的名字、字母和数字表示天体。
  星座88个,用一套三个字母缩写符号表示。例如:人马座(Sagittarius),以Sgr表示,大熊座(Ursa Major)缩写为UMa
  星等天体在夜空的亮度称为视星等,取决于实际的光度和距离地球的远近。星等的刻度是对数尺度,1等星比6等星亮100倍。明亮的恒星视星等较小,甚至是负数。
  星名星座内最亮的恒星一般按亮度以字母顺序排列。如天鹅座最亮星就命名为天鹅座α星。肉眼可见的恒星大多有弗氏星号(如天鹅座61),数字以赤经为序。变星用R以后的大写字母表示,深空天体(星云、星团、星系)则在数字序号前加MNGCIC等字母,分别代表梅西耶、星云星团新总表、索引星表。
  
  尽管刚入门的天文爱好者可以轻松地辨别出主要恒星和星座,但要找到众多光线微弱的天体,即便是长年的观测者也必须依靠星图。众多天文爱好者的经验表明,在实际观测活动中结合使用星图,将大大加快初学者对天空的熟悉进程。目前国内可以买到的、最好的业余天文观测星图是由北京天文馆编印的《新编全天星图》,其次是1995年《天文馆研究》上刊登的四季星空图集。一些天文书籍、期刊上也附有星图,还有就是可以在网上获得不少星图资料,如日本《天文指南》杂志网站(www.temmon.net)
  
  观测指导
  
  首先,初学者应注意星图与地图的一点区别。地图上方向是按上北下南左西右东标注的,而星图上则变成上北下南左东右西,也就是东西反向。原因是星图表现了观测者仰视所见到的星空。观察头顶附近的星座,请将星图置于头顶位置,星图北、南分别与实际方向保持一致。观测者边看星图边和实际星空比对(夜晚请用红光手电提供照明)。因为印刷星图只能反映某一特定纬度所见星空实景,所以很多爱好者会发现星空与星图上有所差异,这是正常现象。观察东南西北任一方向半天以下星座则不用那么辛苦,只需将星图竖起,让所观察方向一侧朝下,再和实际星空进行比对。例如,观测西方天空星座,请将星图竖起,星图西方朝下即可。
  
  观测建议
  
  开展观测活动前,请先让眼睛有1030分钟的时间适应黑暗。
  手电筒上贴红色塑胶纸或包上一块红布,因为黑夜里眼睛对红光较不敏感。
  ◎注意保暖,夏天也要小心寒气。
  初学者观测先从大星座和一些明亮的恒星开始。重点记住星座主要亮星的位置和特征。像冬天的猎户座,腰带上的三颗星就是最明显的识别标志。春节的北斗七星,斗口两颗星连线延长5倍就可以轻而易举地找到北极星。秋季北天有呈W型的仙后座,天顶有飞马座-仙女座秋天是四边形,而在春季、夏季、冬季均呈大三角,这些都有助于爱好者识别星座。熟悉亮星和主要星座后,再向周边扩展,认识更多的星座。识别出星座后,最好自己画下星座草图,比照星图整理后,一起记入观测日记,这样效果会更好一些。
  观测过程中有时需要估计天体的视大小和距离(用角度表示)。我们可以利用一些简单的方法进行测量。将你的手臂伸直,五指并拢的宽度约为10°,食指相当于太阳或满月的宽度(0.5°)等。还有北斗七星全长25°,斗口两星相距,猎户座三星连线约1.5°。利用这些数据,可以进行简单快捷的目视估测。
  ◎观测场地的选择既可以是海滩,也可以是一定海拔高度的平原或高原,要求自然地平,观察视线尽量少被阻挡。城市里应选择郊区高地或高大建筑物顶层平台。周围灯光应较少,特别是城市主干道、写字楼、广场等处的照明光源对观测干扰很大,请大家尽量避开。
  ◎观测时间上要求天气晴朗,有月光也无妨。有月光的夜晚,初学者识别星座可能更容易一些,因为较暗弱的天体在月光更不容易被观测到,反而有助于观测者识别星座主体。
  ◎关于观测器材,对初学者来说,可以使用7×5010×50双筒镜。
  归根到底,要想熟练地能在夜晚轻松地识别星空,还靠爱好者们在实践中,不断地学习,不断地摸索,也希望你们把自己在观测中的好建议寄给我们,与大家共享。



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文章作者:梁宇恩
责任编辑:skylook

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