互动科普

说起天球，大家可能并不了解甚至没有听说过，但是我们想要完全明白天体的分布，确定一个天体的位置，这时了解天球的意义是很重要的。认识天球并不难，这是因为天球和我们熟悉的地球有很多相似之处。

一个是真实的地球，我们住在它上面，它每天带着我们不停地旋转。另一个是天上看来仿佛存在的天球，它在极其辽远的距离之外从各方向围绕地球，它不是实在的。它们之间怎么会相似呢？接下来我们就解开这个谜团。

首先我们要明确的一点是：我们是在天球的中心，因此天球上的东西都好像是在球的内部表面上，而我们是在地球的外部表面上。

接着，我们来详细说说这两球上的许多圈、点存在的类似关系。第一，我们都知道地球的转轴指出我们的南北极，其实这个转轴又从两个方向直横过长空，指出天球上的南北极来。

第二，我们知道地球的赤道环绕地球，离两极同样远。同样的，在天球上也有一条赤道环绕天球，与两天极各成９０度。假使能把它画在天上，那我们就日夜都能看见它永远在不变的位置上。我们可以准确地想象出它的形状来。它在正东正西两点上与地平线相交，实际上也便是当春分、秋分（３月、９月）时，太阳在地平线上的１２小时内，由周日运动在天上移动的那一条路线。在美国北部诸州看来，它正好横过天顶与南方地平线之间的正中间，越往南来，它也越近天顶——在中国的大部分地区看来，也是如此。

　　正像我们有平行于赤道而环绕地球赤道南北的纬度圈一样，天球上也有与天球赤道平行以两天极为中心的圈子。正像地球上的纬度圈越接近两极越小一样，天球上的纬度圈也越接近天极越小。

　　第三，我们知道地上的经度是根据通过该地的从北极到南极的子午圈而定的。这子午圈与格林威治子午圈所成的角度便是当地的经度。在天球上，我们也有同样的东西。也想象出一些线介于北天极到南天极之间在各方向散开，但都与天球赤道成直角正交。这便叫做“时圈”。其中之一叫做“二分圈”。这条线正好通过春分点。它在天上的作用与格林威治子午圈在地上的作用相同。

　　最后，我们就可以想象天球上的位置是如何确定的了。其实天球上一颗星的位置与地球上一座城的位置是用同样的方法来定的：由它的经纬度来表示。只是用的名词却不大一样。天文学中，把天球上等于地上经度的叫做“赤经”等于地上纬度的叫做“赤纬”。于是我们便有了下面这些定义：一颗星的赤纬便是它距离天球赤道在南北方向上的视距。一颗星的赤经便是经过这颗星的时圈与经过春分点的二分圈所成的角度。

　　在天文学中，一颗星的赤经是用时分秒来表示的，可是它也可以用度数来表示，正像我们说地上的经度一样，赤经化成度数只须乘以１５便可得。为什么要乘以15呢？这是因为地球在每小时中旋转１５度角，而纬度的相差体现在直线距离上，全地球上都一样长短，但经度相差却不然了，它的直线距离从赤道到两极越来越小。在地球赤道上，一经度的相差约相距１１１．８千米，可是在南北纬４５度上，它只有６７．６千米了。在南北纬６０度上它已不到５６千米。在两极它便等于零了，因为在那儿各子午圈都相遇于一点了。我们还可看到地球自转的线速度也依这一规律而减小。在赤道上经度相差为１５度则直线距离约为１ ６００千米，地球旋转线速度约为每秒钟４６０米。但在南北纬４５度上，线速度已减小到每秒３００米多一点了。在南北纬６０度上已只等于赤道的一半；到了两极上则减小为零了。

　　应用这种经纬到天上去，唯一的困难只是地球的自转。只要我们不旅行，我们便永在地球的某一经度上不动。可是因为地球的自转，天上任何一点的赤经（在我们看来是固定的）却不断的移动了。

掌握了用天球判断星星的位置后，我们就可以用赤经、赤纬来描述天上的星星了，但是这只是认识宇宙的一个开始，我们还需要更多的知识去探索宇宙的奥秘。