书城自然科学天文百科知识博览
24534500000016

第16章 星空与星座(1)

星空

夜幕下,所有的星星东起西落,和太阳的东升西落一样,它是由地球自转造成的。每天晚上,在同一时间仰望星空会发现每天看到的星星都不同,夏夜头顶的星星到了秋夜已走到西天,到了冬夜就完全消失,直到一年后的同一天,它们才又回到原来的位置。南方看到的星星,在北方也许就看不见了。也就是说,地球上不同纬度地区所看到的星空不同。但只要纬度相同,经度不同的地区看到的星空完全相同,只是大家看到它的时间不同而已。东部地区总是先进入黑夜,那里的人们当然也就先目睹星空了。

远古时代,人们为了认星,把星空划分成很多小区域,古巴比伦(现西亚的伊拉克)人将这些区域称为“星座”。后来,古希腊人将他们所能看到的天空划分为40多个星座,他们用假想线条将星座内的主要亮星连接,并想象成动物和人物的形象,和神话故事结合给每个星座起名。到1928年,国际天文学联合会在古希腊星座系统基础上,正式将全天划分为88个星座。

和星座有关的天文知识

在开始认识四季的星座之前,我们必须先了解一些和星座有关的天文学知识和天文学名词,这样可帮助人们更系统地认识和记忆星座和星空。

星座中星的命名规则:星座中星的命名规则是:按每颗星的亮度,从明到暗,每颗星各由一个希腊字母代表。当所有24个希腊字母用完后,接着再用阿拉伯数字表示。

天球:为与人们的直观感觉相适应,天文学上把天空假想成一个巨大球面,即为天球。天球的中心自然就是地球,其半径无穷大。天球是人们的一种假设,是一种“理想模型”,引入天球概念,是为了确定天体的位置。

天赤道和天极:天文学上,通过经纬坐标系来确定天体位置。其中最常用且最重要的天球坐标系,就是赤道坐标系。地球赤道所在平面与天球的交线是一个大圆,该圆被称为“天赤道”,它是赤道在天球上的投影;向南北两个方向无限延长地球自转轴所在直线,与天球形成两个交点,分别叫作北天极和南天极。天赤道和天极是天球赤道坐标系的基准。

黄道与黄道星座:太阳在天球上的视运动分周日视运动和周年视运动。周日视运动,即太阳每天的东升西落现象,其实质是由于地球自转而引起的一种视觉效果;周年视运动,指地球公转所引起的太阳在星座之间的“穿行”现象。

天文学将太阳在天球上的周年视运动轨迹,称为“黄道”,即地球公转轨道面在天球上的投影。太阳在天球上沿黄道一年转一圈,为方便确定位置,人们将黄道划分成12等份(每份相当于30°),每份用邻近的一个星座命名,称为黄道星座或黄道十二宫。这样,等于把一年划分成12段,在每段时间里太阳进入一个星座。在西方,一个人出生时太阳正走到哪个星座,就说此人是这个星座的。

由于只有在白天才能看到太阳,而看不到星星,所以太阳走到哪个星座,就恰好看不见这个星座。即说,在人们过生日时,反而看不到自己的所属星座。

赤经、赤纬:在天球赤道坐标系中,天体的位置根据规定通常用经纬度来表示,称作赤经(α)、赤纬(δ)。由于赤道和地球的公转轨道面(黄道)不重合,二者间有23°左右的夹角(天文学中称为“黄赤交角”)。这样,天赤道和黄道就有两个交点,且这两个交点在天球上固定不变。黄道自西向东从赤道以南穿到赤道以北的那个交点,在天文学中称之为“春分点”,通过这一点的经线定为天球赤道坐标系经线的0°。

赤经不分东经、西经,它从0°开始自西向东到360°。它的单位是时间单位时、分、秒,范围是0~24时。天球赤纬以北纬为正,南纬为负。

恒显圈、恒隐圈:地球上不同纬度的地区看到的星座不一样。对于某一地点,有些星座是永远也看不到的,而有些星座在该地一年四季都看得见。对于一个地方来说,到底哪些星座能看到,哪些星座看不到呢?

假设一个地点纬度是φ,那么赤纬小于(90°-φ)的天体在该地就永远看不到;凡是赤纬大于(90°-φ)的天体,在该地总能看到。

因此,在天文学上将赤纬(90°-φ)称为该地区的“恒显圈”,赤纬(90°-φ)叫做该地区的“恒隐圈”。

赤道上没有“恒隐圈”,在赤道上各个位置的天体都看得见。在地球的南北两极,却始终只能看到半个天空,另一半天空则永远看不到,这两处拥有地球上最大的“恒隐圈”。

岁差:地球如一个旋转的陀螺,而陀螺在旋转时,它的轴不垂直于地面而完全不动,而是在微微晃动,该种现象在物理学上称为“进动”。地球也如此,它的自转轴在天空中的方向不断变化,而非总指向某一固定点,天文学称之为岁差。

章动:地球自转轴在空间绕黄极作岁差运动时,还伴随许多短周期变化。

1748年,英国天文学家布拉得雷分析了20年恒星位置的观测资料后,发现了章动现象。而月球轨道面位置的变化是引起章动的主要原因。章动的主周期项,即18.6年章动项,是振幅最大项,它主要由白道运动引起白道的升交点沿黄道向西运动,约18.6年绕行一周所致。所以,月球对地球的引力作用也有相同周期变化,在天球上它表现为天极在绕黄极作岁差运动时,还围绕其平均位置作周期为18.6年的运动。同样,太阳对地球的引力作用也有周期性变化,并引起相应周期的章动。

天体“自行”:古人观测天空,看到水星、金星、火星、木星、土星,发现这五颗星的位置总在变化,在天上不停地走来走去,因此称它们为“行”星。而对另一类星,它们在天上的位置看上去始终固定不变,所以称它们为“恒”星。

实际上,恒星并非固定不变,它们也在运动,天文学上称之为恒星的“自行”。如果恒星的运动与视线平行,人们是看不出来的。所以,自行的真正定义应是恒星运动垂直于视线的分量。

恒星自行的绝对速度往往比行星的运动速度快得多,只是除太阳外的恒星距离人们太遥远,它们跑得再快,从地球上也看去跟静止差不多。但经过上万年后,恒星的位置变化就变得较明显了。

恒星的颜色与其表面温度的关系:和太阳一样,其他所有恒星也是炽热的大火球,但它们的表面温度并不相同。天文学家发现,恒星的表面温度越高,它发出的光线的颜色越偏向紫色;温度越低,越偏向红色。所以可通过恒星的颜色,较为粗略地判断出该恒星表面温度的相对高低。

春季星空

春季星空中,北方天空的北斗七星(即大熊座α、β、γ、δ、ε、ζ、η星)亮度都比较大,很容易被找到。

从北斗七星出发,可找到春季主要亮星:连接斗口的两颗星(β和α),并延长到这两颗星距离5倍远之处,可找到较为明亮的北极星(小熊座α星);沿斗口的另外两颗星δ和γ连线,向西南循迹,可找到很亮的轩辕十四(狮子座α星)。

顺着斗柄上几颗星(δ、ε、ζ、η)的曲线延伸出去,可画成一条大弧线,延此弧线可找到橙色亮星大角(牧夫座α星),继续南去,可找到另一颗亮星角宿一(室女座α星),再继续向西南,可找到由四颗小星组成的四边形,即是乌鸦座。这条始于斗柄、终于乌鸦座的大弧线,就是著名的“春季大曲线”。

由大角、角宿一和狮子座β星构成的三角形,称为“春季大三角”。由春季大三角和猎犬座α星构成的不等边四边形,被称为“春季大钻石”。

大熊座:在地球上不同纬度地区,看到的星座也不同。在北纬40°以上的地区,一年四季都可见到大熊座。而在春天,大熊座正处于北天高空,是四季中观看它的最佳时节。

在中国古代,把大熊星座中的七颗亮星看成一个勺子的形状,即为常说的北斗七星。η、ζ、ε这三颗星是勺把儿;α、β、γ、δ这四颗星构成勺体。大熊座的“勺子”更容易被看出来,这个大勺子一年四季都在天上,不同季节勺把指向不同,一季指一个方向,即“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。”远古人们就用这种办法估测四季。不过由于地球的自转,要到晚上8点多才能看到这一现象。

大熊座是北方天空中最醒目、最重要的星座。中国古代天文学家给北斗七星的每一星都起了专门名字,并特别把斗身的α、β、γ、δ四星称为“魁”。魁即传说中的文曲星,古代,它是主管考试的神。

从勺柄数起第二颗--ζ星,中国古代称为开阳星。它旁边近处有一颗暗星,该暗星叫大熊座80号星,古人见它如同开阳星的卫士,就称它做辅。开阳星和辅构成一对双星。

小熊座:从大熊座北斗斗口的两颗星β和α引一直线,一直延长到距离它们5倍远处,有一颗不很亮的星--小熊座α星,它是著名的北极星。一年四季,不管北斗的勺柄指向何方,β、α两星间的连线总伸向北极星。中国古代称这两颗星为指极星。

将小熊座的主星连起来,形似小北斗。小熊座的“北斗”七星中除了α、β是二等星,γ是三等星以外,其它几颗都小于四等,所以人们平时只注意到北极星。

北极星恰在地球自转轴的方向,所以古时人们在大海中航行,在沙漠、森林、旷野上跋涉,总是求助于它来指示方向。今天,北极星在天文测量、定位等许多方面仍有重要应用。

其实,北极星和北极点之间存在1°的距离,所以它是近似地被人们视为北极点。如果站在地球北极,这时北极星就在人们头顶正上方。在北半球其他地方,人们看到北极星永远在正北方的相同位置上不动。而由于地球的自转和公转,北天星座看上去每天、每年都绕北极星转一圈。尤其是北斗,勺口指向北极星,并不停绕它旋转。

牧夫座:沿大熊座北斗勺将三星曲线向南,几乎在勺把长度两倍处有一颗亮星,为牧夫座α星,中国古代称为大角。古希腊人把牧夫座想象一个凶猛的猎人,右手拿着长矛,左手高举,恨不得一把抓住面前的大熊。暮春初夏时,牧夫座恰在人们头顶。

大角的视星等为-0.04米,是全天第四亮星,北天第一亮星,也是天上的一盏明灯。它散发出柔和的橙色之光,升起和落下时更染上淡淡的红晕,被人们誉为“众星之中最美丽的星”。

猎犬座:从大熊座北斗的α星和γ星引出一直线,延向大角方向约两倍处,可找到猎犬座α星。它与狮子座β星和牧夫座大角组成一个等边三角型,用这个办法也可找到猎犬座α星。

猎犬座中除了α星(2.9米)和β星(4.3米)外,全都是暗星,所以该星座很难看出猎犬的样子。

晴夜,在猎犬座α星和大角连线中点处可找到一颗非常黯淡的星,有时甚至得借助小望远镜才能看到。但实际上它并非一颗星,而是20多万颗星聚在一起的星团。该星团呈球形,直径达40光年,在天文学上称为“球状星团”。

室女座:沿大熊座北斗勺把儿的弧线,可找到牧夫座α星。沿该曲线继续向南,经过差不多同样的长度,可看见室女座α星,中国古称角宿一。连接北斗α星和γ星,延长到七八倍远处,也可看到角宿一。

室女座是全天第二大星座,其中角宿一是0.9米星,还有四颗3米星,其余都是暗于4米的星,所以该星座在天上并不耀眼。由于角宿一,才使室女座这个春天著名的黄道大星座不太黯淡(室女座在黄道星座中也被称为“处女座”)。

角宿一是全天第十六亮星,它和大角及狮子座β星构成一个醒目的等边三角形,称为“春季大三角”。春季大三角和猎犬座α星组成的菱形被称为“春季大钻石”。

天秤座:天秤座位于室女座东南方,属于黄道星座,但它的亮星很少,秤的形象不明显,该星座并不引人注目。星座中最亮的四颗3米星,α、β、γ、σ组成一个四边形,其中,β星和春季大三角构成一个大菱形。

南船座:船尾座、船底座、船帆座和罗盘座原是同一个星座--南船座的四个部分。在古希腊神话中,它们合称为南船座,是全天最大的星座。肉眼能看到该星座星800多颗,几乎相当于全天可见星数的1/8。

18世纪,天文学家把南船座拆成四块,分别是船尾座、船底座、船帆座和罗盘座。这些位于南天的星座的亮星很少,所以很不容易观测。

船底座α星的视星等为-0.72米,是全天第二亮星。在中我国南方初春的傍晚,贴近南方地平线的地方,可找到它。船底座α星,中国古代称“老人星”,象征寿星。罗盘座最亮的星只有4米,是个暗星座。

巨爵座:一个暗星座,位于室女座西南,座中几颗“亮星”构成个酒杯状,其中最亮的四颗四等星α、β、γ和δ形成不规则四边形,该四边形大致与春季大三角构成一个菱形。

后发座:一个黯淡的小星座,其中最亮的星只有4米。但该星座几颗主星正在猎犬座α星、牧夫座的大角和狮子座β星连成的三角形中,因此找起来不会太难。后发座在天文学上地位重要,因为在该处有一个著名星系团。后发座星系团的成员有1万多个,距地球3亿多光年。

狮子座:黄道星座。由于存在岁差,在4000多年前的每年6月,太阳的视运动正好经过狮子座。现在的6月,太阳的视运动已到了金牛座与双子座之间。

春夜,通过春季大三角找到狮子座β星,它东边的一大片星,都属于狮子座。在狮子座中,δ、θ、β这三颗星构成一个很明显的三角形,这是狮子的后身和尾巴;从ε到α这六颗星形成镰刀形状,是狮子的头。连接大熊座的指极星(勺口两星)向与北极星相反方向延伸,即可找到它。α星中国叫轩辕十四,其视星等为1.35米,是狮子座最亮的星,也是全天第二十一亮星。它和大角、角宿一形成一个等腰三角形,延长大熊座δ和γ星到10倍远处可找到它。古代航海者常用它确定航船在大海中的位置,所以狮子座α星又被授予“航海九星之一”的称号。

狮子座的轩辕十四位于黄道附近,它和同样处在黄道附近的金牛座毕宿五、天蝎座的心宿二和南鱼座的北落师门,在天球上各差约90°,恰好每个季节一颗,它们被合称为黄道带“四大天王”。

每年11月中旬,尤其是14、15日夜晚,在狮子座ζ星附近,会有大量流星出现,即为著名的狮子座流星雨。它约每33年出现一次极盛。

长蛇座:全天88个星座中最大的一个,它的头在狮子座西面,弯曲盘至室女的脚下,赤经跨越100°以上,每年春季4、5月间,它几乎从东到西横贯整个南天。长蛇座中最亮的α星,只有2米,它在狮子座α星(轩辕十四)西南,由于附近没有亮星,这颗并不很亮的红色星便显得夺目,古阿拉伯人因此称它为“孤独者”。

巨蟹座:巨蟹座在狮子座西边,长蛇头北,是黄道十二星座中最暗的一个,座内最亮星只有3.8米,无法看出螃蟹形状。

在巨蟹座中央的δ星附近(或狮子座轩辕十四和双子座β星两亮星之间),可看到一小团白色雾气,通过望远镜观测到,它原来是一个星团,天文学上称为“蜂巢星团”。该星团有200多颗星,距地球520光年。

乌鸦座:乌鸦座位于巨爵座东面,室女座和长蛇座尾巴之间。乌鸦座亮星很少,乌鸦的形象不明显。座内最亮的四颗3m星构成一个不规则小四边形,其中,γ星和δ星正指向室女座的角宿一。从大熊座的北斗勺把儿延伸出的曲线经过大角、角宿一,最后在小四边形处中止,这条弧线被称为“春季大曲线”。

夏季星空