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正对着天球北极的是“天球南极”(south celestial pole),它在地平线下,与北极离地平线的距离一样远。
很明显的,在我们的纬度上所看见的周日运动是倾斜的。当太阳从东方出来的时候,它看起来并不是从地平线上一直升起来的,它的路线是倾向着南方与地平线成一个或大或小的锐角。因此在它沉没的时候,它对于地平线也还是取着倾斜的路线。
现在我们再想象一只极大的圆规来,它要大得足以接着天界。我们把它的一只脚定在天球北极,再把另一只脚接上北极下面的地平线。让指定北极的那只脚不动,而用另一只脚在天球上画出一个大圆圈来。这大圆圈的下面正好和地平相连,而它的上面,在我们的北纬地区看起来,最高点已差不多接近天顶了。这大圆圈里的星是永远不落的,它们看来只是每日环绕北极转动一周。因此,这圆圈便叫做“恒显圈”(circle of perpetual apparition)。
星辰的每日视转动(2)
在这圈外更向南的星都有升有落,可是越往南去的星每天在地平线上的路程就越少,直到最南方的一点上,星星只在地平线上略微一露面就隐退了。
更往南去的星,在我们的纬度上看起来,就根本不出现了。那些星都在一个“恒隐圈”(circle of perpetual occultation)中。恒隐圈以天球南极为中心,正像恒显圈以天球北极为中心一样。
图2是北方所见的恒显圈内的北天主要星座。把适当的月份转到顶上来,我们便可看到当月每日下午八时前后的北天星座了。图中也标出了找北极星的方法,就是利用大熊座中7颗星(即北斗七星)中的两颗“指极星”(Pointers)的延长线,那便是对着北极的方向。
现在我们来变换一下我们的纬度看看会有什么变化。如果我们是向赤道方向旅行,我们的地平方向也改变了,而且在我们的途中可以看到北极星渐渐地往下沉落得越来越低。我们接近了赤道,它也接近了地平,我们到了赤道,它也到了地平线上。当然,恒显圈也随之越来越小,我们到了赤道时,恒显圈也就完全消失了,南北方向地平线上各有天的一极。那里的周日运动就跟我们此地所见的完全不同了。太阳、月亮、星辰,升起来时就一直向上。如果有颗星恰好在正东方升起,它必定会正好经过天顶;从偏南些的天上升起的星一定从天顶南边过去;而偏北的星也自然从天顶北边过去了。
我们再继续往南走,到了南半球上,我们又看到太阳虽然从东方出来,却大致是从天顶的北面横过中天了。南北两半球上的最大不同点便是:太阳既然在天顶的北边过中天,它的视运动就不像我们这儿一样跟钟表上时针方向一致,却恰好与之相反了。在南纬中部,我们所熟悉的北天星座都永远在地平线下,而南方却出现了新的星座。有些南天星座是颇以美观著名的,例如南十字座。其实说来,大家常以为南天比北天更加美丽而且包含更多的星。可是这种见解现在已证明是不正确的了。很仔细地研究计算这些星辰后,我们知道南天和北天的星数差不多是相等的。大概我们刚才说的这种印象是由于南天相对晴朗些也未可知。南非洲以及南美洲的空气中确实比我们北方较少烟雾,这也许是因为那儿气候比较干燥的缘故。
我们刚才说的北天星辰绕天极的周日运动也同样可以适用于南天。但是南天并没有南极星,因此也没有方法找出天球南极来。南极附近有一些小星,可是也并不比天上别处更密。当然南半球上也有它的恒显圈,而且我们越往南去,圈也越来越大。这便是说在南极周围有一圆圈中的星辰永远不落,却绕着南极转,看起来的方向也正和北天上的相反。因此,也还有一个恒隐圈,里面包括了北极附近的星座,而这些星座却是在我们的纬度上永远不落的。一旦我们过了南纬20度,就绝看不见小熊座的任何部分。再往南去,大熊座也只在地平线上或多或少的露出一部分了。
如果我们再继续向南极旅行,我们便再也看不到星辰的升落了。那些星都平行地绕着天上一点转动,中心南极便在天顶。当然这种情形在北极也是一样的。
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时间与经度的关系
我们都知道,一条由北而南通过某地的线叫做该地的子午圈。更确切些说,地球表面上的子午圈便是由北极至南极之间所作的半圆。这种半圆从北极向各方散开,因此我们可以把这线画到任何地方去。格林威治皇家天文台