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星图上找到了,抬头却找不到:到底该朝哪儿看?

先转身,再抬头。把星表的地址变成你能照着做的动作。

天空坐标与观测

朋友发来一个恒星坐标,你拿着星图走到室外,却还是不知道往哪里看。我们把这件事拆成两个动作:先用罗盘转向它所在的方位,再从地平线向上抬头。

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先猜一下

要告诉朋友一颗星在哪里,只说“抬头 30°”够不够?

查看答案与解释

还要说朝哪个方向 — 抬头角只给了高度,还需要一个水平朝向。

再把体验和科学连起来

先让日期成为连续日数

UT1 日期转换成 JD;再求格林尼治平恒星时,得到本初子午线相对天球的朝向。

日期 + UT1 → JD → θG

把经度接进来

这里经度东正。向东移动时,地方恒星时增加;图中罗盘的北始终朝上。

地方恒星时 θL = θG + λ

与星的赤经比较

赤经在界面用小时,先乘 15 转为度。相减后得到地方时角,再换成地平坐标。

H = θL − 15α

读出方位和高度

罗盘只表示方位,不表示高度。地平线下用虚线;在天顶或天底时,不存在唯一方位角。

北 0° · 东 90° · 南 180° · 西 270°

把计算链展开

θ地方 = (θ格林尼治 + λ东经) mod 360° H = θ地方 − 15α小时 e = −cos δ sin H n = cos φ sin δ − sin φ cos δ cos H A = atan2(e,n) mod 360° h = asin(sin φ sin δ + cos φ cos δ cos H)

本课方位从北向东量:北0°、东90°。e、n分别为向东、向北的方向分量;两者同时为零时方位未定义。

试一试

点“面向南边”“转向西边”比较罗盘与抬头角;“被地球挡住”表示现在无法直接看到。地点和星表地址可在更多条件里修改。

动手看一遍 →

符号不用背

λ
地理经度,本课采用东正西负
α / δ
恒星赤经(小时)与赤纬(度)
H
地方时角,向西为正
A / h
方位角(从北向东)与几何高度

算法、精度与适用范围

按第 7、12、13 章串联。此课采用北起、向东的方位角约定,而书及 AA+ Equatorial2Horizontal 用南起、向西的约定;对照时加 180° 再归一化。输入是与所用平恒星时相容的假想平赤道坐标,不直接代表未经岁差处理的 J2000 星表。省略章动、光行差、折射、视差和地形;在天顶/天底返回“未定义”。24h 表示次日 0h。 情景视图只把同一结果换成固定图案或地面观察动作,科学模型与数值范围不变。

我的理解检查

本课罗盘上,90° 指向哪里?

东 — 北起向东计角,90° 是正东。

时间过去,地点和星表地址不变,望远镜需要调整吗?

需要 — 地球自转改变了本地天空的方位与高度。

目标恰好在头顶时,一定要先转向正北吗?

不是,水平朝向没有唯一值 — 任何水平朝向再抬到正上方,都指向同一个天顶。

找星星需要“往哪边转”和“抬多高的头”。这两个动作由地点、时刻和星表地址一起决定。

Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 第 13 章

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