第 14 課 : 星座和天文圖

第 14 課 : 星座和天文圖
	教授者：陳輝樺

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課程主題

一、認識天球上星座的意涵。

二、瞭解 88 星座的由來與劃分方式。

三、認識中國古代著名的星表和天文圖。

星空的座標：天球

我們該如何地標示星空中星體的位置所在呢？

以人類的目視所及，除了能夠察覺太陽系內行星、衛星和彗星的位置移動外，眾多恆星 (古人認為『恆』者似乎不變動的意思) 的距離與運動都是難以了解。
研究天象者，將這些恆星假想是鑲勘在一個不必論述半徑大小、且將我們所居的大地包含於核心的假想超大球面上 (如下圖示)，這個大球天文學家稱它為「天球 (Celestial sphere)」。
為了描述恆星在天球上位置的所在，先民們首先將數顆恆星目視位置的連線，與日常生活中所見到的事物如動物 (如大熊、獅子等)、工具 (如斗、杓、箕等) 或神話等聯想在一起給予命名，而有了「星宿」或「星座」。
再將這些「星宿」或「星座」的相關位置在天球上以不同的座標系統標示出來，常用的座標系統有「黃道座標系 (Ecliptic coordinate system) 」、「地平座標系 (Horizontal coordinate system)」、「赤道座標系 (Equatorial coordinate system)」等。

建議參考網頁： AEEA 主題日誌 2001 年 9 月份主題，以及本課程第 3 課：認識天球座標系統的介紹。

何謂 88 個『星座』？

由於人們的視力難以辨別恒星與我們的距離，而似乎星體看來多靜止地散布在一個以我們為中心的球面上，所以我們以地球的經緯座標向外無限地延伸，構成一個假想的『天球』面，來作為恆星所在位置的座標。又為了容易辨識出天體在天球上的位置，我們將天球分成 88 個『星座』，並依星座內亮星的排列形狀，冠予神話故事中的人物、動物或器具等名稱。(如下圖所示)

建議參考網頁： AEEA 天文教育資訊網星座主題的介紹。

四季星座的由來

與觀察太陽所在星座相對應的星座 (如下圖示)，是當天午夜時刻正位處於頭頂的星座，類似於黃道十二宮可稱之為「當月的星座」。當月的星座，只要太陽西落 (最好是天黑後) 就可以看到此星座由東方地平線逐漸昇起，它會整夜高掛於夜空中，在午夜過中天，清晨太陽昇起前它會沒於西方地平線。在四季裡都有些明顯的星座易於讓人識辨出來，它們分別是四季星空的代表星座，我們就稱它們為「四季星座」。

若將天球的「天經度」仿似地球上 24 小時的時區劃分，將位於 0 到 6 時區的星座標示為「秋季星座」。但有些星座會橫跨數個時區，又因夜空同時可以看到的時區多達 12 個時區，所以我們常將 0 到 6 時區鄰近的星座也列入說明。同理地，將位於 6 到 12 時區的星座標示為「冬季星座」；將位於 12 到 18 時區的星座標示為「春季星座」；將位於 18 到 0 時區的星座標示為「夏季星座」。

何謂「黃道十二宮」？

黃道十二宮是「黃道」通過的十二個星座。當地球繞太陽公轉時，太陽看起來會在這些星座構成的背景前移動，移動的軌跡就稱為「黃道」。從上圖示，可看出黃道十二宮是代表一年中，從我們生活的地球上看太陽在星空中規律地運行的背景星座而已，並沒有任何神秘的力量。黃道十二宮從春分點的雙魚座開始數算，依時間順序是白羊座、金牛座、雙子座、巨蟹座、獅子座、室女座、天秤座、天蠍座、人馬座、摩羯座、寶瓶座。

建議參考網頁： AEEA 天文教育資訊網黃道十二宮主題的介紹。

星座內的成員

星座內含有哪些組成之成員呢？

明亮的「恆星 (Stars)」是星座中的主要成員。
恆星依據它們的特徵，略可區分成一般的恆星、光度會週期性變化的「變星」、雙星、多組合星。
形狀多姿多彩的「星雲 (Nebulae)」、「星團 (Star Cluster)」也都是星座中的主要成員。
龐大恆星組成的「星系 (Galaxies)」也是星座中的主要成員。
星雲和星系 依據它們被整理的編號，著名的有以 M 為名首的「梅西爾星體」、以 GC 為名首的「 GC 星表 」、以 NGC 為名首的「 NGC 星表 」。
18 世紀，法國的彗星觀測家 梅西爾 (Charles Messier ， 1730 - 1817) ，在觀測時常被星空中微暗濛濛的固定天體所困惑，他為了便於區別這些微暗濛濛天體和彗星，便著手將其以 M 為名首，將小型望遠鏡能見到的全天星空中昏暗濛濛星體，依序編出了 113 個，如今去除不存在的誤差剩下 110 個名為「 梅西爾星雲 」的天體。
1864 年威廉父子的觀測成果出版，包括 5000 個星雲、星團，編成星雲和星團總目錄 (General Catalogue of Nebula and Clusters of Stars) ，簡稱「 GC 星表 」。
1888 年，丹麥天文學家德雷耳 (J.L.E. Dreyer，1852 - 1926) 將 GC 星表增補改編，包括 7840 個星雲、星團的赤經、到北天極的角距離、形狀和尋找辦法等，作為星雲星團的新編總目錄 (New General Catague，簡寫成 NGC ) ；最近，又有 NGC 2000 修正版出版。
行星、彗星都不是星座裡的角色。

建議參考網頁：AEEA 天文教育資訊網梅西爾星體、NGC 星體、星座裡的亮星、星座裡的雙星、星座裡的變星等主題的介紹。

星座裡的亮星編號

星座內亮星的命名方式，都是依其視星等的亮度，以希臘字母的排列順序命名，星座內較亮的星除了標示星座名稱之外，附加上 α (Alpha)、β (Beta)、 γ (Gamma)、 δ (Delta)、 ε (Epsilon)、 ζ (Zeta)、 η (Eta)、θ (Theta)、 ι (Iota)、κ (Kappa)、 λ (Lambda)、 μ (Mu)、 ν (Nu)、ξ (Xi)、ο (Omicron)、 π (Pi)、 ρ (Rho)、 σ (Sigma)、 τ (Tau)、 υ (Upsilon)、 φ (Phi)、 χ (Chi)、 ψ (Psi)、ω (Omega) 等標示之。例如獵戶座內的最亮星參宿四 (Betelgeuse) 可表示為 α Ori，星座內次亮的星參宿七 (Rigel) 表示為 β Ori，依此規則類推其餘的亮星排序。

星座裡的恆星種類

恆星種類 :

雛星、
雙星、
白矮星、
棕矮星、
中子星、
黑洞。

星座裡的星雲種類

星雲種類 :

星座裡的星團與星系

星團與星系的種類 :

中國古代的星象系統

中國古代的星空之星象獨特概念發展，概括地來說，是由天極 (意指「北極」) 附近的「恆顯區 」劃分成中央代表天帝所在的「紫微垣 」、「兩儀」代表環繞天帝運行的「太微垣 」與「天市垣 」，統稱「三垣」。接著有蒼龍、白虎、朱雀、玄武等「四象」的出現，將黃道帶分成 4 區，最後細分成了黃道帶「二十八宿」的系統。下圖仿自南宋「蘇州石刻天文圖」的北極圈內就是「紫微垣」，下圖左側是「天市垣 」所在，而下圖下方區域是「太微垣 」。

建議參考：AEEA 天文教育資訊網 中國古代的星象系統 的主題網頁。

中國古代的「三垣」星象系統是什麼？

三垣，就是天極附近的 紫微垣 ，居於北天中央的位置 (示意天帝為眾星所拱)，故稱「中宮」、或「紫宮」； 太微垣 在 紫微垣 的東北角，它下臨翼、軫、角、亢 4 宿，上接 北斗七星 ； 天市垣 下臨房、心、尾、箕 4 宿，上接織女、七公等星，它與 太微垣 中間隔著大角與 左右攝提 等星。三垣各有左右垣牆為界。

中國古代的「二十八宿」星象系統是什麼？

28 宿 系統有如刀切般，從天極 (意指「北極」) 向南呈輻射狀劃分成不等分的 28 區塊星空區域。中國古代天文學家為了比較日、月、(金、木、水、火、土) 五星的運動而選擇鄰近天赤道附近的星象，劃分成 28 個不同大小的部分，每一部分就叫作一「宿」，作為觀測時的標誌。我國古代就是依據每宿星象的出沒和中天（位於頭頂時）的時刻來判斷季節，甚至在編製的曆法中劃分 24 節氣，和推算日、月、 (金、木、水、火、土) 五星位置的標準。法國天文學家德爾普指出， 28 宿的星區劃分已明確地預示了今日劃分星空區域的精密方法。依據《呂氏春秋》所記載 28 宿建構形成的初期目的，是為了觀測月亮的周期運動。 28 宿的選取由於古代是憑肉眼直接觀測，為了測定天體的明確位置，所以都必需在各宿中選取一顆較明亮的星作為測量的標準，這顆被選定的星稱之為「距星」。由西向東相鄰兩宿的距星「赤經差」，稱為此宿（位處西側者）的「赤道距度」（簡稱為距度）。在赤道座標系中，天體的位置是用「去極度」和「入宿度」來表示。天體和赤道的角距離叫作「赤緯」，所謂的去極度是指天體與北極的角度，相當於現代的「90 度減去緯度」。而入宿度是指該天體與它西側相鄰的距星的赤經差，所以我國古代的赤道座標系統的赤經起算點不是一個而是 28 個。下圖仿自南宋「蘇州石刻天文圖」的北極圈外被 28 輻射狀條紋劃分成 28 區塊中的局部景觀。

恆星的中文名字

        中國古代的星象系統隨著歷史的演進，無論是三垣或是 28 宿以及附近星座的歸屬關係也有所不同， 28 顆「距星」 也個別調整過，但就整個系統來說，則一直仍算是歷代相承的。中國古代的星象系統中恆星的名字，都是以皇權統治機構來命名，俗稱「星官」。隋唐以後，中國星官名多以 丹元子 所撰《步天歌》為標準，一直傳到清代。而明末清初，隨著歐洲傳教士東來，西方天文學刊物也流入中國，並對傳統星象有所影響，而且經由傳教士們的參與改曆、編算星表和中西方恆星的對照與認證。所以如今，我們所沿用的恆星中名，主要就是以清代的星表為依據的。

         中國古代的星象做法是將若干顆相近的恆星想像聯在一起，組成「星官」。很多人誤以為古中國天文中的「星官」 與西方的「星座 (Constellations)」視為相同之物，以為兩者只是名稱和劃分區域的不同而已，其實這是極大的誤解。古代中國的「星官」 與西方的「星座」是兩種不同的概念。「星官」只是針對一組恆星的稱呼，而不是針對一片星空天域的稱呼；而西方的「星座」則是指一片天域'且有明確的邊界。有些情況下，一個「星官」只有一顆恆星 (這可視為一組的特例)。

         在星圖上恆星的標示方面，中國古代的星象系統裡的「星官」無論明亮程度、或視覺的大小都 以相同的大小來標示 。這點作法大不相同於西方星圖上以目視星等的明亮程度用大小來表示，現代星圖上 較亮者則以較大點 表現，反之，視覺較暗的星以較小點表示。另外，西方星圖將全星空劃分成 88 個不重疊的區塊，而各個區塊都加以「星座 (Constellations)」命名。但在中國古代的星象系統中，有些依據亮星的排列形狀，冠予神話故事中的人物、官位名稱、動物、或器具等名稱，偁之為「星宿」。因此，星宿的名稱僅在北半球能見到的星座內才有相對照的恆星；到了明末徐光啟在編《崇禎曆書》時，才又依據西方星表，加入古代中國所缺的 23 個近南極星官。而且星宿所提及的範圍，除了連線的知名數顆亮星外，還包括附近的幾顆較暗的恆星；不過，仍沒有西方以範圍來訂定星座的概念。

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