認識星空

寒來暑往，斗轉星移。這說明隨著一年四季的變更，四季星空也在變化。由于地球在繞太陽運動過程中，地球和太陽的相對位置不斷變化，因此，一年中同是在晚上，不同季節看到的星象是不一樣的。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」。黃道十二宮是「黃道」通過的十二個星座。從上右動畫圖示，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。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。換言之，與觀察太陽所在星座相對應的星座，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」。我們將從明天起首先介紹冬季星座，三月份再介紹春季星座。
１．黃道：一年中地球公轉時，自地球上所見太陽在天球所走的軌跡，即稱為『黃道』

天球上國際認定的星座有八十八個；而天球與黃道相交處有十二個星座，稱為『黃道十二宮』，即地球繞日公轉時，太陽看起來在此１２個星座構成的背景間移動。例如３月２１日春分時，自地球看去，太陽在雙魚座方向；９月２３日秋分時則見太陽行至室女座。

如下圖所示：可見３月２１日春分時，由地球上看來，太陽移到雙魚座前方。故春分時，我們稱太陽走到雙魚宮，此時太陽所在位置，為天球之『春分點』。

現今相書所講的十二星座是三千年前巴比倫人的星象觀測資料，而三千年後春分點已移動了約４０⁰；因此現在實際出生所屬的星座 ( 太陽在此時移動的位置 ) 和相書所說的剛好相差一個位置。

平時所見的星星都是恆星在天球上的投影，並非實際的遠近、大小與亮度。

天上繁星點點，要描述其運動就要先有一參考座標。我們可以地球球心（或觀測者所在位置）為中心，任意長為半徑畫一大球，讓一切天體都能沿著球面的法線方向投射在此球面上，這個球面稱為天球（celestial sphere）。通過天球球心作一直線和地軸平行，稱為天軸，天軸和天球相交於兩點稱為天球北極和天球南極，通過天球中心和天軸垂直的平面稱為天球赤道面，此平面和天球相交的大圓稱為天球赤道（celestial equator）。沿著天球球面,由天球北極出發到天球南極的大圈（great circle）稱為時圈（hour circle）。以通過春分點的時圈為準，和通過某一天體的時圈，由西往東算其所夾的角度，稱為赤經（right ascension, R.A.），連結觀測者和某一天體的直線和天球赤道所夾的角度稱為赤緯（declination, Dec.），和地球的緯度計算方式一樣，赤緯的是從天球赤道向南北計算。

赤緯線是地球的緯度線在天球的投影。北天球的緯度為0到+90°，而南天球的緯度記為0到-90°。每角度再分成60角分(符號 ' )，而每角分再細分成60角秒(符號 '' ) 。地球的赤道面與天球的赤道面是重疊的。天球的南、北極與地球的南北極連線是重合的。地球經度線在天球的投影，成為天球的赤經線。但是地球會自轉，所以我們選定春分那天中午十二時 (格林威治時間)，通過格林威治上方的天球子午線為0時，往東每隔15°增加一小時，以此類推，赤經共分成24小時，每小時再細分為60分，每分又分成60秒。例如：

恆星名稱	所屬星座	天球座標 (R.A.,Dec.)	英文名稱
天狼星 (αCMaA)	大犬座	(7,-20)	Sirius
南河三(αCMiA)	小犬座	(8,+5)	Procyon
織女星 (αLyr)	天琴座	(19,+40)	Vega
牛郎星 (αAql)	天鷹座	(20,+5)	Altair

(二)現象：(1)地球每日由西向東自轉一周，故星星看起來每天東升西落。

(3)北極星對北半球觀測者而言，位於北方的仰角等於觀測者所在的緯度。

(一)成因：地球繞太陽公轉。(二)現象：因為地球的公轉運動，在軌道上地球每天會前進一度，造成恆星比前一晚提前4分鐘昇起。一年之後，在同一日期和時刻才能看到相同的星空，這種現象是恆星的周年運動。因為恆星每延後一天 , 提前4分鐘昇起 ; 而每延後一月 , 提前2小時昇起 ; 而延後12月(也就是一年後) , 提前24小時昇起 , 等於是在同一時間昇起 , 所以 , 每年的同一天,同一時刻 , 可以在同一個星空位置 , 看見同一顆星 .反之 , 若在不同季節 , 即使是同一時間 , 會在星空上看到不同的星座 , 所以才會有各季星座的說法 .

由於恆星的相互位置看起來是不變的，隨著地球的自轉與公轉，它們在不同的時候出現在天空的方位不同。當你晚上在野外迷失方向的時候，你可以找北極星。北極星在地球自轉軸北極指的方向

1. 利用北斗七星的α（天樞）、β（天旋）二星連線延長５倍。
2. 利用仙后座α、β星的連線及δ、ε星的連線交點，此交點和γ星連線延長５倍。
3. 利用夏季大三角（牛郎、織女、天津四）、由天津四垂直天津四與織女星連線，找出一顆和夏季大三角約略連成平行四邊形，即為北極星。
4. 利用御夫座α（五車二）、β（五車五）連線，往五車二的方向延伸可找到北極

黃道：一年中地球公轉時，自地球上所見太陽在天球所走的軌跡，即稱為『黃道』一年之間星空的變化---周年運動在冬季時 , 每天晚飯後散步時 , 總是可以見到獵戶星座雄踞東方天空 . 可是春季時 (假設剛好過了4個月) , 獵戶星座提早8個小時昇起 , 在春季晚飯後散步時仍可以見到獵戶星座, 但已經在西方天空 , 快到西沉了 , 所以春季的下半夜是看不到獵戶星座的 . 到了夏季 , 獵戶星座提早到白天的天空 , 當夜晚來臨時 , 獵戶星座已經沒入西方地平線 , 整個夏季的夜晚 , 均看不見獵戶星座 . 同理 , 在冬季看不到夏季的星座 .天蝎星座是夏季最耀眼的星座 , 同樣地 , 在冬季看不到天蝎星座 . 在天球上 , 獵戶星座和天蝎星座的赤經剛好差了12時 , 故出現的時間也差了12時 , 當獵戶星座從東方地平面昇起時 , 天蝎星座正好從西方地平面落下 , 反之 , 當天蝎星座從東方地平面昇起時 , 獵戶星座正好從西方地平面落下

恆星和其他的天體因地球自轉的緣故，在地球人的視覺上會有東昇西落的周日運動。也由為地球的公轉運動，在軌道上地球每天會前進一度，造成恆星比前一晚提前大約4分鐘昇起。一年之後，在同一日期和時刻才能看到相同的星空，這種現象是恆星的周年運動。所以恆星的視運動包含周日與周年等兩種視運動。

從地球的北方向下看，地球沿逆時鐘方向自轉，導致了恆星（太陽）的東昇西降，也稱為是周日運動（diurnal motion）。在長時間曝光的影像裡，恆星會畫出弧狀的星流跡。

從星流跡攝影很容易就能看出來，夜空中的天體會東昇西落，我們稱這種現象為恆星的周日運動 (diurnal motion)。嚴格來說，天體並不會東昇西落，恆星和其他天體的周日運動只是人類的錯覺而已。因為地球對人類來說實在是很龐大，以至於我們感受不到地球的自轉和公轉。

地球自轉和公轉的軌道面夾23.5度，因此地球的公轉運動，也造成地球的四季變化。太陽直射赤道地區時，正值北半球的春季或秋季。直射北半球時，北半球是夏季，南半球是冬季。斜射北半球時，北半球是冬季，而受陽光直射的南半球反而是夏季。

從地球的觀點，視覺上太陽在背景群星之中向東移動，每日約前進一度，大約365天繞一圈。太陽的視運動的軌道稱為黃道。由於太陽的周年視運動是起因於地球的公轉，因此地球公轉的軌道面和黃道面重疊。

因為地球自轉同時也繞太陽公轉，地球每天在軌道上約前進1度，以致恆星太約每天提前4分鐘昇起。經過一年之後，在同一地點又看到相同的星空，這是恆星的周年視運動。經過十五天後，恆星已經提前一小時昇起。

因為地球除了自轉外，還有繞行太陽公轉的現象，那麼由地球自轉定出的「一天」是不是正好 24小時？答案是否定的。因為地球依循右手表示方式約365.25 天繞行太陽一圈，當地球自轉一圈的時間，它在公轉軌道上也約走了1度，所以一天約略少於24小時!一天約略為23小時56分鐘。

每當月球運行至地球與太陽之間，三個天體連成一線時，日蝕便會發生。

日全蝕：大約每一年半就在世界的某個地方發生一次日全蝕。當發生日蝕時﹐月球正運行在地球和太陽中間﹐月球橢圓形的影子投影到地球表面。由於地球和月球都在運動﹐所以月球的影子以很快的速度掃過地球表面。在投影掃過的區域內﹐人們就可以看到日全蝕。掃過的這片長條形區域成為全蝕帶。由於全蝕帶很窄﹐一般僅有200公里左右﹐所以對於在地球上某一特定區域的人們來說﹐要約300年才能見到一次日全蝕。

日環蝕：當月球運行至較近地球的軌道時，月面看起來要比太陽面小些。如果這時發生日蝕，月球無法覆蓋整個太陽，在太陽的邊緣會餘留一圈亮邊。這稱為環蝕。

日偏蝕：當太陽、月球和地球三個的軌道接近一直線，但又未能成一直線產生日全蝕，日偏蝕便會發生。

當月球、地球與太陽三個天體連成一線時，日蝕便會發生。月球阻擋了太陽光，在地球上造成陰影，使某些地區不能接受到部份或全部陽光。至於觀測者看到太陽給遮蓋了多小，則要視乎他們身處的地方相對月球陰影的位置。如觀測者在半影區內，他們會看到日偏蝕，而身處本影區的人則會看到日全蝕。在全蝕期間﹐人們就可以看到太陽的外層大氣。這層大氣稱為日冕﹐顏色象白色的珍珠﹐有纖維狀的羽毛似的特征物。難怪古埃及人把太陽看做是有翼的。有可能是他們在觀察了日全蝕後來這樣推測的。

某些時候，月球距離地球較遠，它的本影不能抵達地球，即月亮不能完全把太陽遮蓋。在這個情況下，身處本影投射區的人在最大掩蝕的階段仍會看到一圈太陽的光環，這便是日環蝕，而位處半影區的觀測者則會看到日偏蝕。

　日蝕的開始是默默無聞的。在太陽的西邊緣，由月影產生一個小小的缺口，這意味著月球已開始侵佔太陽表面了。這個小缺口在逐漸增大，直到約一個半小時後，太陽的表面幾乎完全被侵佔﹐只剩一條娥眉月形的亮帶。以上構成了日蝕的偏蝕階段。接下來直到全蝕發生的幾分鐘是很壯觀的﹕氣溫驟然下降﹑天空變暗﹑群星浮現﹑一團淡黃色的薄霧籠罩著遠方的地平線。鳥兒們由於突然來臨的黑暗而不知所措﹐四處亂躥尋找著自己的家。一切都好象在剎那間肅靜了下來。當窄窄的彎月行的光邊穿過月面上粗糙不平的谷地時﹐就變成一系列的小珠子。

日蝕的觀測方法有多種。直接用肉眼觀測是很危險的。在每次日蝕的時候﹐總有些人因用肉眼直接觀測而使視網膜受損。人的晶壯體象凸透鏡一樣把陽光聚焦在視網膜上。當直視太陽時﹐會燒傷視網膜﹐損傷視力﹐嚴重者可導致失明。在偏蝕階段﹐你可以用望遠鏡投影的方法來觀看。小孔成象法﹑在臉盆里放稀釋的墨水法也可以觀看。最普通的方法是用熏黑的玻璃﹐磁盤盤芯﹐照相底片或焊工的防護玻璃。

當全蝕發生時﹐你就可以用肉眼直接觀看了。這時太陽的光亮已降低到滿月的程度。月球像個黑盤子擋住了太陽的光球。唯一可見的是太陽的日冕﹐一個非常漂亮的太陽外層大氣。

月蝕的發生又因為有進入地球本影或半影的區別，而有不同的種類：

當地球運行到太陽和月球之間的時候，會擋住射向月球的太陽光，使得部份或全部的月球被地球的陰影遮住，這個現象在天文學上就稱為月蝕。

月蝕發生的次數比日蝕多，而月蝕從開始到結束需要2～3個小左右的時間，地球上只要看得到月球的地方，都可以看得到月食發生的情形，因此看到月食的機會比日蝕為多。

當月球跑到地球的陰影裡面，使得全部 (月全蝕) 或部分 (月偏蝕) 月球無法直接反射陽光的現象。月蝕的時間都發生在農曆十六日前後的滿月（望）時期。月蝕還是看得見月亮，只是月亮變成暗紅色而已。那是因為太陽光經過地球大氣層時，產生折射，光線中包含有七種的光色素，其中六種色光都被大氣層中的塵埃和水分子吸收，只有波長較長的紅光可以穿透大氣層，並折射到月球表面，而使月球呈現紅色。

月蝕的發生，是地球運行到月球和太陽的中間。地球擋住射向月球的太陽光，使得部份或全部的月球被地球的陰影遮住，這個現象在天文學上就稱為月蝕。可是,並不是每月的望都看到月蝕的。這是因為月球繞地球的軌道與黃道面並不重合，而是傾斜約5°左右，所以不會每逢望就發生月蝕。

講到太陽系，首先要先認識我們太陽系所在的銀河，現在可見的宇宙，可能只是全宇宙的1/10，而現在可見的星系數目大約在100億附近，依它們的外觀大約可分為：(1)橢圓星系(2)漩渦星系(3)不規則星系。而我們太陽系所在的本銀河系呢，它是一個漩渦星系，此星系的特點在於它有顯而易見的盤狀結構與漩渦臂，且恆星形成的情形相當活躍。

本銀河系大約可分為：1.銀盤：包含有銀河系中絕大部分的星際塵埃與氣體，還有游離的氣體等，其中包括有：(1)漩渦臂(2)星協(3)開放星團，2.銀核：包含相當多年輕的熱星，核心部分的恆星相當擁擠造成星際塵埃的增溫產生，有很強的紅外線輻射。 3.銀暈：包含著較冷、低發光強度屬於低主序星的恆星，還有巨星，最主要是包含有非常穩定的球狀星團。而一星際雲氣由於本身的重力影響開始塌縮，塌縮使得雲氣變扁平而且轉速愈快，最後，變成一扁平而盤狀的雲氣，中心部份就是原始的太陽，高密度區域的溫度最終升高到足以引起核反應的程度，這時它便形成了我們這個系統中的恆星──太陽。同時，盤中的物質又形成了太陽系中較小的天體，這些天體包括行星、小行星和彗星。

太陽系並不是靜止不動的,其實它是會「自轉」的，所有行星的公轉都是以逆時鐘方向運行，而中央的太陽也是以相同的方向自轉。除了水星、冥王星外，其餘行星的公轉軌道都很接近圓形，從遠方觀察，太陽系就像是一個逆時針自轉的盤子。而其中行星的自轉大都是以逆時鐘方向運行，和太陽類似，只有金星、天王星是以順時鐘方向運行。我們太陽系是以每秒20公里的速度環繞銀河系轉動,環繞一周需兩億年，太陽系差不多是在50億年前誕生，所以也就是說，它已經繞了銀河系公轉了25圈了。