怎么看出天极3是多少度的(天极3几度)

05-30 体育 投稿:云淡月浅
怎么看出天极3是多少度的(天极3几度)

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黄极 (pole of the ecliptic) 是天文学中一个重要的基础概念。对它的准确位置的确定,涉及到对若干天文学现象,如岁差,回归年,北天极移动方式等的正确解释。

《天文学词典》:黄道是天球上与黄道角距离都是90度的两点,靠近北天极的叫“北黄极”。靠近南天极的,叫“南黄极”黄极与天极的角距离等于黄赤交角(23º27´)。北黄极在天龙座δ与天龙座ξ两星联线的中央。① 依据上述辞条解释,作者绘制了以下示意图:


《维基.百科》;黄极 天球上与黄道角距离都是90度的两点,靠近北天极的叫“北黄极”。黄极与天极的角距离等于黄赤交角。北黄极在天龙座与两星联线的中央。②

黄极的2个辞条几乎一致,差异仅在北黄极定位的表述方面。《维基百科》给出的是一个模糊空间位置。

为什么会存在这样差异呢?

下面,作者将从天文学历史,天文学观测记录和北天极移动方式等三个方面进行探索分析,并据此给出正确的黄极空间位置。

一 天文学历史

众所周知,东西方古代天文学采用的是不同的天文坐标系。中国古代天文学采用原始赤道坐标系,以北天极为中心,建立起 “三垣二十八宿”天文学体系。西方古代采用巴比伦的黄道坐标系,以黄道为基准建立起“黄道十二星座”天文学体系。现代天文学采用的是赤道坐标系(包括第一,第二赤道坐标系),以北天极为基准点,建立起以北天极为90º,南天极为-90º,天赤道为0纬度的天文学体系。

从天文观测的准确方便角度考察,赤道坐标系明显优于黄道坐标系。

首先,赤道坐标系的观测基准点是北天极,北天极移动所经过的北天区,曾有几颗亮星非常靠近北天极,成为北天极的指示星----北极星,但没有任何一颗亮星能够成为北黄极的指示星。由于缺乏明显准确的标志,北黄极未能成为黄道坐标系的基准,并由此带来黄极辞条的模糊性,使得古代西方天文学长期停留在黄道平面的粗略观测水平上。

其次,因为岁差原因,春分点在黄道星座中不断移动,但由于缺乏准确基准点,春分点移动的速度难以准确测定。例如,古希腊天文学家喜恰帕斯测定的春分点移动速度为36角秒/年,现代天文学家测定的春分点移动速度却是50.27角秒/年。从科学的角度看,如此巨大的速度差异,不能简单归咎于古今测量精度,而应该是由于测量基准和方法等方面原因所致。(据相关资料介绍,无论是喜恰帕斯还是现代西方天文学家,都是根据对黄道附近多颗恒星的黄经度数变化,通过复杂综合计算,来确定春分点移动速度的。选取的恒星数量和观测计算精度决定着春分点移动速度。)

综上所述,现代天文学采用赤道坐标系,是顺理成章的。

二 天文学观测记录

1. 星座记录方面。

小熊座——又名“小北斗”或“小水杓”。距北天极最近的星座。中心位置;赤经15时30分,赤纬75º.北天极即在座内...③

天龙座——拱极星座之一。中心位置:赤经17时,赤纬65º……。座内最亮的α星(中名“右枢”)曾是四千年前的北极星。共有亮于4等的星14颗。④

从以上两个星座的辞条里,可以发现一个耐人寻味的地方:明确指出北天极位于小熊座内,肯定了4000年前的北极星(天龙座α星)位于天龙座内,但却没有北黄极位于天龙座的记录。

作者认为,在同一天文学词典中出现这样的矛盾,正是来源于黄极位置的模糊性。按照前面引用的辞条,黄极是垂直于黄道平面且与天极夹角等于黄赤交角的直线在天球上的 2个端点,符合这个基础条件的空间点应该有N个,而非唯一。那么辞条中的“北黄极在天龙座δ与天龙座ξ两星联线的中央。”这个限制条件是如何确定的呢?作者查阅了古今中外天文观测资料后,无法找到确凿可靠的依据。

三 北天极移动方式

伟大的天文学家哥白尼是第一个发现北天极移动现象的人。他在其著作《天体运行论》第三章中,明确指出北天极(地球自转轴北端延长线)的移动轨迹是一条围绕其平衡位置的“扭曲的小王冠”曲线。正是由于北天极的这种移动,造成了岁差现象。⑤但哥白尼囿于黄道坐标系观测角度的限制,未能进一步揭示北天极移动真实完整的軌迹。

中国古代天文学采用原始赤道坐标系,对由于北天极移动产生的北极星变迁现象,有确凿可靠的观测记录。故可以根据这些记录绘制出北天极移动的真实轨迹。如以下示意图:


通过以上分析,可以确认北天极移动轨迹是一条沿赤经14H—赤经2H方向前进的类正弦曲线。如果将这条曲线截取一段与哥白尼提出的“扭曲的小王冠”曲线比较,可以发现两者存在惊人的相似之处:北天极围绕其“平衡位置”(赤经14H)波动前进。

我们在赤经14H线上确定一个空间点,比如赤经14H 赤纬 +66.54°,同样能够满足“黄极 天球上与黄道角距离都是90度的两点,靠近北天极的叫“北黄极”。黄极与天极的角距离等于黄赤交角。”这个关键条件。

综上所述,无论是依据哥白尼发现的 “扭曲的小王冠”曲线,还是根据中国古代北极星变迁轨迹曲线,都不能找到将北黄极位置确定在“北黄极在天龙座δ与天龙座ξ两星联线的中央。”任何依据。这也许正是《维基百科》有意将北黄极空间位置模糊化的重要原因。

通过以上三个方面的分析论述,仍然不能得到《天文学词典》规定北黄极空间位置的任何依据。作者只能从牛顿解释岁差原因的 “陀螺”假说方面寻找原因了。下面是从相关天文学网站转载下来的示意图,为了更清楚表达牛顿假说,作者添加了必要相关线条。


图中黄圈表示距黄道中心距离为黄赤交角的同心圆。A点是黄道中心,即教科书规定的北黄极(赤经18H 赤纬+66.54°),C点坐标 赤经14H 赤纬+66.54°。红圈表示天赤道上的一个同心圆。

∵AB=AC=BC, ∴△ABC为一等边三角形。:∠A=∠B=∠C=60°

可以明显看出,A,C两点均符合黄极辞条规定的基本条件。《天文学词典》之所以将C点排除在外,是因为它不符合牛顿假说。但者认为不能将假说当成真理。黄极的真实空间位置尚需根据事实和逻辑来确认。故作者认为,北黄极的真实空间位置,除上述辞条设定条件外还应该增加以下条件:1.符合北天极真实的移动方向和速度。 2.与春分点古今移动速度差异不矛盾。

首先先从A点开始讨论:

按照牛顿假说,北天极移动速度与春分点在黄道上移动速度应该相同。北天极从右枢向勾陈一移动的角速度为:60° *3600/5000年=43.20角秒/年。(式中5000年是右枢充当北极星距今的时间。)根据国家天文台出版的<天文学年历>发布的连续60年的”北极星视位置”计算,北天极从右枢向勾陈一移动的平均纬向速度为16.8角秒/年。43.20角秒/年这个速度与喜帕恰斯测定的古代岁差值36角秒/年不符,与国际天文学界公布的岁差常数50.27角秒/年差异同样较大。以A点为圆心,黄赤交角为半径的圆弧运动既不符合北天极观测移动速度,也不符合春分点在黄道上移动的古今速度。由此可以判定《天文学词典》的 黄极辞条为了符合牛顿假说,故将A点规定为北黄极空间位置。《维基.百科》对北黄极空间位置的模糊表达,说明对牛顿“陀螺”假说持保留意见。

继续讨论C点:

天龙座ɑ(右枢),是国际天文学界公认的距今约5000年前古埃及时代的北极星(准确的时间尚需考证)。在它和现代北极星小熊座ɑ(勾陈一)之间长达数千年的夜空中,再无如此靠近天北极的恒星.。北天极移动的可能轨迹除牛顿假说规定的CB弧外,还存在沿赤经14H方向CB弦轨迹。

按此思路进行北天极移动速度计算:23.46*3600/5000=16.89角秒/年。这个速度非常接近北天极实际测量速度16.80角秒/年。北天极这样的移动轨迹与春分点古今移动速度自然不会同步。但两者之间应该存在函数关系。我们还可以从春分点在黄道12星座之间移动的历史记录中,找到旁证。根据天文学历史记录,古希腊时代的春分点位于白羊座,现代春分点已经移动到双鱼座。但在现代天赤道却没有经过白羊座。根据定义春分点是天赤道与黄道的升交点,如果古代天赤道没有经过白羊座,那么古代春分点肯定不可能位于白羊座。唯一正确的解释,只能是古今天赤道空间位置发生了变化。如果将现代天赤道逆时针旋转一个角度,那么它就能位于白羊座内。如以下示意图:



如果我们将北黄极确定在天龙座ɑ附近的C点(赤经14H 赤纬66°32′),可以发现当时的北天极与北黄极是重合的,即天赤道平面与黄道平面重合,北天极与北黄极重合。简言之,就是当时只有“天极”,并没有北天极,北黄极概念。后来因北天极沿赤经14H方向移动接近,然后又离开了右枢。古代中国天文学家在缺乏准确北天极指示星情况下,仍然坚持长期观测北天区。最终形成了以北天极为中心的28宿星图系统(即原始的赤道坐标系)。而沿习了古巴比伦文化的西方世界,在失去准确北天极指示星条件下,以古埃及时代确认的黄道12星座作为建立天文坐标系的依据,最终建立了黄道坐标系。本人认为,正是上述天文学事实形成了世界两大天文学坐标系----古巴比伦的黄道坐标系和古代中国原始赤道坐标系。

综上所述,真实的北黄极并不在A点,而是在C点(赤经14h 赤纬+66.54°。讨论至此,作者认为可以给出“黄极”辞条一个简明准确的定义了:

黄极是过地球质心且位于赤经14-H---2H经圈上,与天极夹角等于黄赤交角的直线在天球表面的两个端点。其北端(北黄极)坐标:赤经14H赤纬+66.54°,南端(南黄极)坐标:赤经2H 赤纬 -66.54°。

注释

----《天文学词典》 (南京大学《天文学词典》编写组编) 中国科学出版社(1989年)12月第一版 P197-1404 ( 四川大学图书馆馆藏)

②-------《维基百科》 黄极

③-------《天文学词典》 (南京大学《天文学词典》编写组编) 中国科学出版社(1989年)12月第一版 P6-31

④--------同上 P6-P7-32

⑤《天体运行论》 北京大学出版社 2006年5月第一版 P83--P87 哥白尼著

本文参加【科学+V计划】,内容为作者原创。

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