新月和水星，2015年5月19日

肉眼并没有看到水星，西方的天光和下面的坛城都太晃眼了，但我知道它在那儿。一个月后检视照片时发现，确实拍到了。

常见到做系列图——如四季、十二月、二十四节气——里，使用星、月等天体作为画面构成元素的，美则美矣，却有硬伤。有些后期制作的图，在熟悉天空的人们眼里看来，十分别扭。这里举例说明，希望能对制图人有所帮助，让自己的图片更加浑然天成。

下面这四联图是从@呼吸不能说-breath制作的《月相·朔策》里挑选出来的：

《新月》是一个人站在汀洲上，水中倒映着繁星和一弯新月，很美，但是这样的月亮不可能出现。月球是被太阳照亮的，所以它发光的一侧永远对着太阳。如果新月的倒影弯向右下方，那么太阳的位置在哪里呢？必然是在高于月亮的天空中了。这样的大白天，是看不到新月的。

《渐盈凸月》的雪山，真实的光源是在左上方，所以能看到那样的明暗阴影。而月亮却被P到了右边。这就不是天文知识的事儿了，是素描基本功的问题。这幅图应该是用一张白天的照片加工出来的。

《满月》就有点惊悚效果了。熟悉北京的人们一眼就能认出，建筑是著名的午门，坐北朝南。图片意味着月亮出现在正北方的天空，清宫鬼片的开头。从左侧建筑的阴影能判断出，这也是一张白天的照片加工而成的，拍摄时间应该在下午一两点左右。

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虽然是最不信末日谣言的，我还是从天文角度客观公平地提醒一下，早在北京时间昨晚8点，21日已经在世界的某些地方开始了，而直到明晚8点，21日才会从世界的所有地方消失。末日说还是有机会翻盘的。

让一只蚊子观测人的生老病死，太难了。蚊子活得不够久，无法看到。但它可以想办法，在一天内观测多个样本，把不同人生命的瞬间拼合成一个人的故事。

天文学家就像研究人类的蚊子，把千千万万颗星的故事放在一颗星上叙说。

假如我生之前，此世界于我不存在。假如我死之后，此世界于我不存在。假如这世界确已存在百亿年。我睁眼的这一瞬间，你睁眼的这一瞬间，旁人和无边众生睁眼的这一瞬间，彼此互相看到。我何忍让你用身躯喂养我呢？

推荐一款开源天文软件Stellarium。

关于中文界面：按F2，而后选择Language为“中文”，此时菜单会变为中文， 但是天体和方位如太阳、行星、月球，及地平线上的东西南北四字或许会显示为方框框。 解决方法：从机器的控制面板中打开“字体”，选择Simsun或Simhei、 或任意已知的中文字体（例如我用的是微软雅黑），拖到 C:\Program Files\Stellarium\data文件夹下， 改名为ukai.ttf，重启Stellarium即可。

如果你对程序启动时的状态显示依然是方框框感到不满， 解决办法是使用文本编辑器如Notepad（写字板）打开上述文件夹下的fontmap.dat， 把default那一行的DejaVuSans.ttf和DejaVuSansMono.ttf都改为ukai.ttf，保存文件， 重启Stellarium。

天文离我们并不远，从自己的手机上就可以研究一些天文。

举例来说，查查自己的手机日历，看看今年的春分、今年的秋分以及明年的春分是哪天？ 2008年3月20日、2008年9月22日和2009年3月20日，对吧。现在我们再稍微花点时间，算算这三个日子之间的时间差。你会发现，2008年春天，太阳从直射赤道（春分）向北出发，抵达北回归线（夏至）后掉头向南，再次到达赤道（秋分）共花了186天。而在南半球进行的相似过程（从秋分到来年春分），却只用了179天。北半球的春夏比秋冬长7天，这是怎么回事呢？

出乎意料的事实是，地球北半球的夏季时节，地球距离太阳比北半球的冬季时节更远些^*。物理学又说，在远离太阳的轨道上，行星运行的速度比较慢；在靠近太阳的轨道上，行星运行的速度比较快。本来半径较大的轨道就比较长，再以更慢的速度运行，晚点现象就更严重了。这就是春夏比秋冬多出7天的原因。

让我们考虑得再深一点，问自己一个更难的问题：地球在一年的什么时候离太阳最近？要回答这个问题，依然没有超过手机的范围。事实上，这个问题和刚才的问题实质是一样的，只是把一年分得更细一些，需要的数据更多一些而已。这多出来的数据就是二十四节气。

可能很多人以为二十四节气是中国农历的词汇，但是它们确确实实是阳历的概念。天文学规定，太阳运行到黄经0度的一瞬间被称为春分，以后太阳每运行15度，即是下一个节气：清明是黄经15度，谷雨是黄经30度，依此类推。

让我们从手机上把任意一年的24个节气找出来，计算出每两个相邻节气的天数之差。你会发现，小寒（1月5号）附近，节气天数差的值是最小的，即此处地球运行速度最快，距离太阳最近。有时你可能会发现小寒附近的天数差不是最小，例如2008年的大雪到冬至是14天，立春到雨水也是14天，而冬至到小寒、小寒到大寒、大寒到立春都是15天。这是因为以“天”来计算的结果十分粗糙，有时，“14天”可能比“15天”更长些！如果你有小时候看那种纸版日历的记忆：今日立春（3点17分），你就很容易明白我说的是什么。从今天的23点59分到明天的0点1分只有两分钟，但在日历上算是差了一天；今天的0点1分和23点59分之间差了将近一天，但在日历上没有区别。所以，如果遇到这种14-15-15-15-14的情况出现，那么，中间的那个15可以被认为是整个序列的最小值。

为了减少这种因为数字化运算造成的误差，产生更有说服力的结果，我们可以取十年的序列做平均，把数据抹得更平滑一些。读者不必自己做实验了，我这里已经把2001年到2010年的240个日子记了下来，算出所有相邻节气的时间差，并做了十年的平均，以及六次多项式的光滑曲线。点这里看所有的数据吧（Excel格式）。

在下面的图中，纵轴的数字是相邻节气的相差天数，横轴的数字是节气编号：1代表春分到清明^@，19代表冬至到小寒，20代表小寒到大寒。瞧！小寒确实是地球离太阳最近时的节气。

* 开普勒定律：行星围绕太阳运转的轨道是一个椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。在椭圆轨道上运行的物体必然距离焦点时近时远。常见的一个问题是，既然夏天地球离太阳更远，为什么地球夏天比冬天热呢？提出这问题的人是北半球本位主义者，南半球的人就不会觉得很诧异。这个“不诧异”也是基于错误的理解上的。地球的各处寒热不同，是因为太阳直射斜射的差异，而不是因为距日远近。

@ 我为什么喜欢拿春分作第一个数据点？因为它是天文学上的新年：太阳运行到黄经0度是春分。春分在天文学上是春季的第一天（而不是立春！）。即使是星相学里，也把白羊作为黄道十二宫的第一宫，因为它的第一天是春分。

众所周知，现在国际通用的全天星座有八十八个，如大熊、猎户、天蝎，等等。而中国古代则把天空划分为三垣二十八宿，外加许多星官。也许你很熟悉牛郎织女的传说，也能在夏夜的银河附近很容易地找到他们，可如果你听到“天鹰座α”和“天琴座α”，会不会心里一怔呢？又或者你十分热衷于讨论星相，某人是狮子座的，我是天蝎座的，等等。那么你听到“荧惑守心”这个词的时候，是不是觉得与己无干呢？如果这两个问题你都回答“是”，也许下面的内容对你有所帮助。

中国古代星宿和国际通用星座名的对照（黄道部分）

中国古代星宿和国际通用星座名的对照（北天区部分）

我从王力先生主编的《古代汉语》的附页上扫描了两幅星图，是中国古代星宿和国际通用星座名的对照。一幅星图是北天区的，另一幅则是黄道附近的。抱歉的是，没有南天区的星图，因为中国古代的文明一般是集中在华北一带，没有人看到过南天极附近的星空。虽然郑和下过几次西洋，到过南半球，不过那些经历太短了，没有给他足够的时间为南天的星空命名——事实上，你只要念一念北天球上的“大熊”、“英仙”、“牧夫”这些古色古香的名字，再瞧瞧南天球上的“显微镜”、“六分仪”、“圆规”，就会知道，实际上大部分天文学家对南方的星空都相当陌生。

如果你看得仔细，就会发现中国古代的星空简直是一幅城市规划图，不但有皇帝、各色文武大臣，而且有军队，有粮仓，有渡口，有超级市场，有亭台楼阁，甚至有厕所和墓地。熙熙攘攘好不热闹。看完热闹再来看门道。如果你十分仔细，还会发现，小熊座α，也就是如今的北极星，中国的名字不叫“北极”，而是“勾陈一”。那么，谁叫“北极”呢？是小熊座β。这是由于地球进动的原因，地轴的指向在慢慢地不断晃动，最靠近北极的那颗星也在不断地轮班。例如公元前2800年前后的北极星是紫微右垣的右枢（天龙座α），埃及人还在金字塔里为法老的灵魂预备了一条指向它的通道。虽然小熊座β从来没有结结实实地坐过北天极的宝座，但是在公元前1038年，它和北天极只有6°32″的夹角，直到公元396年，它都比勾陈一更有资格叫“北极星”。小学课本里有一篇《数星星的孩子》，那里说，小张衡对他爷爷说，星星虽然在动，却不是乱动。他爷爷很赞成，还教他看北斗星和北极星，说北斗星总是绕着北极星转。张衡经过自己的观察，证明他爷爷是对的。我那时没有张衡精进，不懂天文，被懵了也是白懵；现在就知道了，张衡的孩提时代（公元78年后十年内），北天极附近是一片空白。那时根本没有一个一动不动的北极星，傻呵呵地坐在那里看北斗星围着它转。

从这幅图上还可以看出中国古代司天监的活动范围。南方星空的命名到“南门二”止，从这里可以推算出，司天监的官员最南至少走到过北纬28°，也就是温州、长沙那个纬度。考虑到仰角太低的天体不易观测，我们应该再放5°的余量给这个数据，北纬23°，就到广州、南宁一带了。不错不错，看来古代司天监还是很认真敬业的。

按：波江座α的中文名叫做“水委一”，图上漏标了。

Sky Calendar显示的星空图

介绍一个看星图的天文软件。有个叫Stig’s Sky Calendar的软件，发布在www.skycalendar.com上，现在这个站点的主页是在线Java版， 离线版本在www.skycalendar.com/download，不需要上网就能看星图。除了星图之外，它还可以显示日月行星的升降时间，各大行星的视直径、视星等、位相和自转位置， 报告即将发生的天象，如金星合月、火星冲等。

下载Stig’s Sky Calendar  文件共6,308,673字节，请耐心下载。

由于世界的不同地方看到的天空是不一样的，所以安装后需要设置自己所在的城市。这个软件里预设的城市很少，尤其没有中国大陆的地名。 这个问题的解决方法是（以北京为例）：

在Windows里打开“安装目录\skycalendar\location.txt”，在里面加入一行：

39.92 -116.38 -8 China: Beijing

这里39.92代表北纬39.92°，-116.38代表东经116.38°，-8代表东八区。 我也不知道为什么这个软件用负数代表东（大多数软件提到东八区都会表示成GMT+8:00），反正知道就行了。

中国其它城市的经纬度数据：