《活動星圖》

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更新時間: 2013-09-05

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《活動星圖》 又可以稱為旋轉星圖,它是由一個可轉動的星盤底座與一個帶橢圓開口與時間刻度的圓盤組成,它能顯示不同日子和時間實際所見的星空,部份觀星者用來計劃一晚觀測的程序。

《活動星圖》 -簡介
《活動星圖》《活動星圖》

活動星圖又可以稱為旋轉星圖,它是由一個可轉動的星盤底座與一個帶橢圓開口與時間刻度的圓盤組成,它能顯示不同日子和時間實際所見的星空,部份觀星者用來計劃一晚觀測的程序。   

不同地理緯度的觀測者使用的旋轉星圖也不同,例如香港使用的是北緯20度至25度的旋轉星圖,而南、北緯所用的也不同。旋轉星圖一般較便宜,且可顯示出不少的星座,又方便攜帶,所以適合剛入門的觀星者使用。活動星圖比較適合天文的入門者使用,只要是教天文初學者辨認星座的。

《活動星圖》 -詳細介紹
活動星座圖

活動星圖是一種圓形的星圖,在它的中心有一個偏向一側,看似橢圓的窗口,或是覆以透明膠片的孔洞,以便星圖中在指定時間可以看見的星星能在窗口或洞孔的區域中出現。星圖和覆蓋物是鑲嵌住的,並且可以用它們的中心做樞紐自由的轉動。星圖中包括在地球的某些地區可以看見的亮星、星座和深空天體(有些可能有),這些地區以南半球或北半球不同緯度的帶狀區域為範圍。因為從地球上能看見的夜空取決於觀測者的緯度,所以活動星圖的窗口會依據緯度做特別的設計,觀測者也要選擇最接近所在半球緯度的活動星圖才能適用。   

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在活動星圖的覆蓋物的外緣可以標示完整24小時的時間,活動星圖本身的外緣則會標示完整的12個月的日曆。 窗口的邊緣代表地平線,並會標示出東方和西方。 調整盤面和覆蓋物,讓觀測者所在地的地方時和日期對應著,窗口內能看見的星圖部分,就是當天該時刻所能見到的星星。因為是將球形的天球壓成平面,所以會隨著所在的緯度而有不同程度的變形,離中心越遠的變形越大。窗口與圓形和橢圓的差別也越大。 要將活動星圖的方位與實際的星星位置對應,最簡單的方法是將他高舉在頭上,並正確的對應出東西的方向,有經驗的使用者則只需平舉在胸前,將活動星圖上的方向與所面對的方向對正即可。

《活動星圖》 -星圖

 因為活動星圖將球面上的天體顯示在一個印刷的平面上,總會有可觀的變形。活動星圖像所有的星圖一樣,都會運用某一些投影的方法。活動星圖有兩種常用的主要方法,可供設計者選擇。一種方法是極方位等距投影,利用這種投影法時,天空的一個極點是星圖的中心點,相等距離的同心圓有相同的緯度差(例如60°、30°、0°-天球赤道- --30° 和 -60°),與極點的距離和緯度是相關的。 星座的形狀在從中心向外的一條直線上以正確比例呈現,但在垂直的方向(平行於赤緯)卻會有可觀的畸變,當距離極更遠時,畸變會更嚴重。

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上盤

上盤包括了"地平線",界定出在指定的時間內天空中可以看見的部份,很自然的這一部份相當於可見的一半天空範圍。與星座會變形的原因一樣的理由,大部分時間的地平線也是變形的,使它成為一種"倒塌的"卵形。地平線需要依據不同的緯度做特殊的設計,這也明確的意味著活動星圖的使用有地域性。有些昂貴的活動星圖會有幾個可以交換的上盤,可以在不同的緯度上使用。   

當活動星圖在當初被設計的緯度範圍之外使用時,使用者可能會看見不在盤面上出現的恆星,或是活動星圖所顯示出來的星是在該地的緯度看不見的天空。要買一個活動星圖認識滿天的星座,最需要考慮到的是活動星圖適用的緯度範圍。   

但是,在大多數的時間,由於高山、樹木、建築物,或我們通過大氣層的厚度影響,都不能直接看見地平線附近的恆星出現在天空中。不是在最佳的狀況下,低於5°以下的星空,除非是特別顯著的(更不用說單獨的天體)幾乎都看不見,因此在設計緯度的 +5° 到 -5°的範圍內,仍都可以很準確的使用。例如,為北緯40°所設計的活動星圖,在北緯35° 和 45°都可以很完美的適用。 [1]

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座標

 精確的活動星圖有時還莫名奇妙的會標示上代表性的天球座標:赤經和赤緯。根據這些座標可以參考每年的天文學指引手冊,讓這些活動星圖的使用者可以找出行星、小行星或彗星的位置。   有些活動星圖會獨立使用和上盤一樣的緯度指標,但和上盤共用相同的樞軸點;有些活動星圖會沿著南北方向在上盤印上緯度的標示;赤經則標示在邊緣,那裡也能找到活動星圖設置的日期。

《活動星圖》 -使用方法

 使用活動星圖時,要先轉動上盤的覆蓋物使匹配的時間和日期能對應,在設置時間時要移除任何日光節約時間造成的改變,則在當晚所選定的時間能夠看見的恆星就會出現在覆蓋物所露出的窗口內。覆蓋物上也會有北方的顯示,但使用指南針(羅盤)可以更好的顯示所有的方位。

有許多使用者發現將活動星圖舉在頭上,讓活動星圖的南北對正著真正的南北方式有用的方法。在這樣的位置,似乎可以將星星投射至在夜空上的位置,這也可以快速的辨認眼前可以看見的星星。在相反半球的恆星,若赤緯的絕對值大於此活動星圖適用緯度的余緯,因為永遠都在地平線下(參見中天),就不會出現在星圖上。當我們設置好活動星圖之後,我們會注意到相同的星空在一年中許多的日期都能夠看見,只是時間會改變。在實例中很清楚的顯示,一個設定在8月25日5:00的活動星圖,同樣的星空出現在9月17日的3:30、11月28日的21:45、12月25日的20:00和1月9日的19:00。

《活動星圖》 -查對應日期
用《活動星圖》查對應日期的方法有兩種: 

第一種方法(只用《活動星圖》)

轉動星盤使子午線經過黃道上的某一點----此點的赤緯與所求緯度上出現極晝極夜時太陽赤緯(與太陽直射點所在地理緯度相同)相同,計數從子午線指示月日至「二分點」(求北極極晝南極極夜時計數到夏至點,求北極極夜南極極晝時計數到冬至點)所在赤經線指示月日之間的天數,以「二至日」為中(皆指北半球二至日,求北極極晝南極極夜時以夏至日為中,求北極極夜南極極晝時以冬至日為中)向前減去這個天數即開始日期,向後加上這個天數即結束日期兩個日期之間間隔的天數即所求緯度上極晝極夜的持續日期。例如,求80°N地區極晝極夜開始、結束、持續日期:(1)已知80°N極晝起止時太陽赤緯為+10°,故先轉動星盤使子午線經過黃道上赤緯為+10°的一點,然後計數從子午線指示月日(9月23日)至夏至點赤經線指示月日(11月30日或7月16日)之間的天數約67天,即80°N地區極晝開始於夏至日前67天(4月16日前後),結束於夏至日後67天(8月29日前後),極晝持續日期是4月16日至8月29日約134天。(2)已知80°N極夜起止時太陽赤緯為-10°,故先轉動星盤使子午線經過黃道上赤緯為-10°的一點,然後計數從子午線指示月日(9月23日)至冬至點所在赤經線指示月日(11月30日或7月16日)之間的天數約67天,即80°N地區極夜開始於冬至日前67天(10月16日前後),結束於冬至日後67天(2月27日前後),極夜持續日期是10月16日至次年2月27日約134天。 


第二種方法(《活動星圖》加附尺)

准各工作: 找一片直邊硬紙片作附尺,把《活動星圖》子午線上的「地平高度」刻劃在附尺上,轉動星盤使二至日與二至點赤經線重合,將附尺一端固定在北天極並使之能自由轉動。 

方法:轉動附尺使之經過黃遂上某一點──該點赤緯與所求緯度上出現極晝極夜時的太陽赤緯(與太陽直射點所在地理緯度相同)相同,此時附尺下端指示月日便是所求緯度上極晝極夜開始或結束的日期,據這個日期可再求出另一組日期,兩個日期間隔的日數即所求緯度上極晝極夜持續的日期。例如:求70°S極晝極夜開始、結束、持續日期,(1)巳知70°S極晝起止時的太陽赤緯為-20°,故先轉動附尺使之經過黃道上太陽赤緯為-20°的一點,此時,附尺下端指示月日為11月21日,這是開始日期,它踞冬至日31天,結束日期是冬至日後31天即1月月22日,持續日期是11月21日到次年1月22日計約62天。(2)已知70° S極夜起止時太陽赤緯為+20°,故先轉動附尺使之經過黃道上太陽赤緯為+20°的一點,此時, 附尺下端指示月日為7月23日,這是結束日期,它踞夏至日約31天,從夏至日前推31天即5月22日為開始日期,持續日期是5月22日到7月23日計約62天。 

用《活動星圖》求極圈內任一緯度上極晝極夜開始、結束、持續日期的方法簡單、方便、易行,只要手中有一頁《話動星圖》隨時都可推算。但由於受器具、觀測等誤差因素的影響,所求得的數只能是一個大約數,要想得到準確數據,除必須選用精度較高的《活動星圖》外,還要求使用者有較商、較熟練的觀測理技術。

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