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为什么有些星,一整夜都不落下?

站在地面上看一圈星空,地平线就是“看得见”和“被挡住”的分界。

天空坐标与观测

地球自转,让我们看到星空缓慢转动。拍星轨时,有些星画出完整的圆,有些只画出一段。你脚下的地面会挡住半个天空,而不同星的轨迹不一样:有的绕一圈都露在外面,有的会钻到地平线下。

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先猜一下

每一颗星都会在你所在的地方每天升起、再落下吗?

查看答案与解释

不一定 — 有些轨迹完全在地平线上方,有些完全在下方。先看它有没有跨过地平线。

再把体验和科学连起来

用一条线代表地平线

曲线表示恒星一整个恒星日中的几何高度。蓝点是你选择的当前时角。

h = 0°:几何地平线

看看有没有穿过去

曲线与地平线交叉,两处分别对应升起和落下。把时角从负值向正值增加,就相当于让地球转动。

cos H₀ = −tan φ tan δ

找到上中天和下中天

H = 0° 为上中天,H = ±180° 为下中天。它们给出一天中的最高与最低位置。

最高高度在上中天,最低高度在下中天

没有交点,也是一种答案

整条曲线在上方是拱极,在下方是永不升起。恰好相切与全天停在地平线上,也要单独处理。

不穿越地平线 ≠ 算法失败

把计算链展开

C = (sin h₀ − sin φ sin δ)/(cos φ cos δ) H₀ = acos(C) 地平线上方时长 = 2H₀/15 小时

本课h₀=0°。只有−1<C<1才有普通升落;等号是相切。分母为零时先作极地或天极判断,不直接除零。

试一试

比较 φ = 70°、δ = +60° 与 δ = −60°。再设 φ = 90°、δ = 0°,看看极地的特殊情况。

动手看一遍 →

符号不用背

φ / δ
观察者纬度 / 恒星赤纬
H₀
升落时角的绝对值,仅普通穿越时适用
恒星小时
地球转动 15° 对应 1 恒星小时
h
几何高度,未计折射和地形

算法、精度与适用范围

演示第 15 章起始的 h₀=0° 几何升落关系,固定恒星赤纬,不求民用日期中的日出时刻。可见时长按 2H₀/15 给出恒星小时;不是太阳小时。未加入恒星标准折射 −0.5667°、太阳半径、移动天体插值或天气。原书及 AA+ 的完整升落算法更复杂;这里通过独立高度采样/求根、极地与相切边界核验,不冒充完整星历预测器。

我的理解检查

亮实线绕了一整圈,没有碰到地平线,说明什么?

这颗星不落下 — 它仍在绕行,只是轨迹始终在你的地平线上方。

同一颗星,换到更南方的地点,升落情况会改变吗?

可能改变 — 你的地平面朝向变了,能看见的轨迹也会改变。

图中地面下的星星虚影意味着?

视线被地球遮挡 — 它标记看不见的几何方向,不是物体真的进入地球。

星星会不会落下,要看它的一圈轨迹有没有穿过你眼前的地平线。

Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 第 15 章

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