按 ‘ 天文 ’ 标签归档

“末日”尚未过完

google-earth

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。

茫茫万古的一瞬间

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?

Stellarium

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。

手机上的天文

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。

中国古代星宿和国际通用星座名的对照

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(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)

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。

介绍一个看星图的天文软件

Sky Calendar显示的星空图

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:

上海 31.07 -121.43 -8 China: Shanghai 天津 39.14 -117.20 -8 China: Tianjin
重庆 29.55 -106.54 -8 China: Chongqing 哈尔滨 45.76 -126.65 -8 China: Haerbin
长春 43.89 -125.32 -8 China: Changchun 沈阳 41.80 -123.42 -8 China: Shenyang
大连 38.91 -121.63 -8 China: Dalian 呼和浩特 40.81 -111.68 -8 China: Huhehaote
满洲里 49.58 -117.45 -8 China: Manzhouli 锡林浩特 43.94 -116.09 -8 China: Xilinhaote
通辽 43.60 -122.26 -8 China: Tongliao 赤峰 42.27 -118.97 -8 China: Chifeng
包头 40.66 -109.84 -8 China: Baotou 石家庄 38.03 -114.51 -8 China: Shijiazhuang
承德 40.96 -117.94 -8 China: Chengde 邯郸 36.60 -114.51 -8 China: Handan
太原 37.89 -112.53 -8 China: Taiyuan 大同 40.08 -113.30 -8 China: Datong
济南 36.37 -117.00 -8 China: Jinan 青岛 36.20 -120.40 -8 China: Qingdao
烟台 37.55 -121.35 -8 China: Yantai 郑州 34.76 -113.68 -8 China: Zhengzhou
安阳 36.10 -114.34 -8 China: Anyang 洛阳 34.64 -112.50 -8 China: Luoyang
徐州 34.27 -117.18 -8 China: Xuzhou 连云港 34.60 -119.19 -8 China: Lianyungang
南京 32.07 -118.80 -8 China: Nanjing 苏州 31.30 -120.61 -8 China: Suzhou
合肥 31.86 -117.28 -8 China: Hefei 蚌埠 32.93 -117.36 -8 China: Bengbu
铜陵 30.92 -117.81 -8 China: Tongling 武汉 30.56 -114.29 -8 China: Wuhan
襄樊 30.56 -112.17 -8 China: Xiangfan 宜昌 30.73 -111.32 -8 China: Yichang
恩施 30.26 -109.49 -8 China: Enshi 南昌 28.64 -115.94 -8 China: Nanchang
赣州 25.85 -114.94 -8 China: Ganzhou 上饶 28.44 -117.96 -8 China: Shangrao
杭州 30.29 -120.18 -8 China: Hangzhou 宁波 29.86 -121.57 -8 China: Ningbo
温州 28.00 -120.68 -8 China: Wenzhou 长沙 28.19 -113.01 -8 China: Changsha
岳阳 29.37 -113.13 -8 China: Yueyang 衡阳 26.89 -112.60 -8 China: Hengyang
郴洲 25.79 -113.04 -8 China: Chenzhou 福州 26.07 -119.32 -8 China: Fuzhou
武夷山 27.75 -118.04 -8 China: Wuyishan 厦门 24.57 -118.04 -8 China: Xiamen
广州 23.12 -113.26 -8 China: Guangzhou 香港 22.37 -114.20 -8 China: Hongkong
汕头 23.38 -116.75 -8 China: Shantou 湛江 21.25 -110.37 -8 China: Zhanjiang
澳门 22.08 -113.54 -8 China: Macao 海口 20.03 -110.36 -8 China: Haikou
三亚 18.26 -109.51 -8 China: Sanya 南宁 22.80 -108.31 -8 China: Nanning
桂林 25.26 -110.31 -8 China: Guilin 北海 21.44 -109.14 -8 China: Beihai
贵阳 26.57 -106.72 -8 China: Guiyang 遵义 27.68 -106.94 -8 China: Zunyi
昆明 25.04 -102.71 -8 China: Kunming 大理 25.59 -100.23 -8 China: Dali
成都 30.66 -104.07 -8 China: Chengdu 攀枝花 26.56 -101.70 -8 China: Panzhihua
广元 26.56 -101.71 -8 China: Guangyuan 泸州 28.88 -105.45 -8 China: Luzhou
康定 30.05 -101.96 -8 China: Kangding 甘孜 31.63 -99.99 -8 China: Ganzi
西安 34.27 -108.95 -8 China: Xian 汉中 33.06 -107.04 -8 China: Hanzhong
宝鸡 34.36 -107.15 -8 China: Baoji 榆林 38.29 -109.76 -8 China: Yulin
银川 38.46 -106.29 -8 China: Yinchuan 兰州 36.05 -103.80 -8 China: Lanzhou
天水 34.57 -105.73 -8 China: Tianshui 酒泉 39.74 -98.51 -8 China: Jiuquan
西宁 36.62 -101.81 -8 China: Xining 格尔木 36.40 -94.87 -8 China: Geermu
乌鲁木齐 43.83 -87.55 -8 China: Urumqi 哈密 42.81 -93.52 -8 China: Hami
库尔勒 41.76 -86.15 -8 China: Kuerle 吐鲁番 42.94 -89.17 -8 China: Tulufan
克拉玛依 45.59 -84.87 -8 China: Kelamayi 伊宁 43.90 -81.33 -8 China: Yining
拉萨 29.66 -91.12 -8 China: Lhasa 日喀则 29.27 -88.87 -8 China: Rikaze
八一 29.67 -94.36 -8 China: Bayi 昌都 31.14 -97.18 -8 China: Changdu
台北 25.03 -121.52 -8 China: Taipei 高雄 22.63 -120.30 -8 China: Kaohsiung