第 古 代的两球 宇 i 21 图8.…张拱极犀的犀图包含了北纬45附近的观察者能够见列的所有卡：要的 星。位下地图儿何屮心的十字标出了大极的位置。 把主图水平置于头顶，工面钥下，底部指向北力，它显示为10月23日晚9 原对中北纬地区观察者的忻星的方位。实线圈出的地平窗】内的但尾为视察 者能见：实线以外的星星这一天这一时间处作地平线之下。地平窗口内靠近N 点的恒星，在实际地平的正北上方喇可有到（注意北斗星）；靠近玉点的星尾只 会在东方升起；余此类椎。要想灯道10月3日这天后来每小时星至的位置，就 要设想地平窗山为固定，此圆形星图在它后面晚9：0之后每小时5°绕大极 逆时针转动。这·运动使天极不动，让星生从乐地平升起，到西地平落下。 1 要找到在一天之后晚9：00的恒星位置，星剧就要在固定的地平窗「1后每天1 地顺时针旋转。结合这两个过程即可找到一年中任一夜晚任一时刻恒星的位 置 图中雨绕大极的虚线是黄道，是太阳穿过恒星的视路径（见第23页）。图右 上方制普黄道-·部分的框子所包含的天区在图9和图15中被放大。 21
哥 或10月24H晚9：56等时间所见到的。旋转45°后，地平圈内出 现的是10刀23日午夜所能见到的星星。所有亮星在任一夜晚任 白 一时刻的位置都可通过这种方法找到。一张可转动的星图配上22 一个固定的地平窗！，就像图8那样，通常被称为“寻星镜”， 尼 除了为保持定的相对位置的物体比如恒星定位之外，星 图还有其他的用途。它也可以用来描述诸如月球、彗星，行犀等 革 在：层之间缓慢改变位置的天体的行为。举例来说，止像古代 人所知道的，只要与恒是关联起来，太阳的运动就有一个特别简 单的形式。出于太阳落山后恒尾很快出现，知道如何追随恒星 命 运动的观察者可以记录下口落的时刻和地平位置，测量日落 似星首次出现的时间间隔，然后通过往回旋转星图来确定太 在星图上的位置：确定太阳落山时有哪些恒星山好在地平位置 上。经过连续几夜的观察后在星图中标出太阳位置的观察者， 会发现它每次都近乎处在相同的位置，图9显示了在一个月中 4月22日 金牛座 999008-09999000@-0-9909--99g9000g-0--090-4 5月1日 5月8日 5月18日 白羊座 ★ 5月25日 图9.太穿过白羊座和金牛座的运动，那些圆圈代表从四月中甸到五月末每 个晚上，太阳落山时在恒星中的位置， 常22
23 每个夜晚太阳在星图上的位置。两次相继的规察：中它在星图上 第 并不处在相同位置，但也并没有偏离很远。我们发现它每晚比 前一晚上位置改变了1°，而1°是相对较小的距离，大约是太阳 角直径的两倍。 古 这些观察使人觉得，通过把太1视为口复一口在恒星中做 代 缓慢运动的物体，可以方便地分析太阳的周日运动和它在地平 的 上南北之间更慢的移动。如果某一天太阳在恒星中的位置被确 两 定，那么，太阳在这天的运动几乎就是星图上相应位置一颗恒 球 宇 是的周日运动。两者都像转动着的星图上的点一样运动，在乐 由 方沿向南倾斜的直线升起，以后在西方落下。一个月之后，太阳 会同样进行恒星的周目运动，但此时它的运动非常类似于与一 月前那颗恒星偏离30°的另一颗恒星的运动。在这-个月中， 太阳缓慢而又稳定地在星图中相距30°的两点间移动。每天它 的运动都近乎一颗绕天极旋转的恒星运动的-一部分，但在相继 的两天里，其行为不完全等同于同一题框星。 如果日复一日地在星图上标出太阳的位置，并将它在每个 晚上相继位置的标志点连起来，我们会得到一条在年末闭合的 平滑曲线。这条曲线被称为黄道，在图8的星图上用虚线表示。 太阳总是处在这条线上的某一点上。正像黄道被恒星的共同周 日运动所带动在空中迅速的运动一样，太阳则被一起带动，就像 被定位在这条线上某一点的-一颗恒星那样有升有落。但同时太 阳缓慢地围绕黄道运动，每日、每时、每分占据一个略微不同的 位置。因此太阳复杂的螺旋形运动可被分解成两个更为简单的 运动。太阳整个的视运动包括它的周日运动（出整幅星图逆时 针旋转引起的向西运动)和一个同时沿黄道向东的运动（绕星图 中的极点的顺时针运动)。 用这种方法来分析，太阳的运动很像是一个旋转木马上收 24 票员的运动。收票员在木马平台的旋转携带下快速地转动。但 当他从一匹木马缓慢地走到另一匹木马去收票时的运动与骑马 者的运动是不同的.如果沿着与平台旋转相反的方向龙动，他 23
哥 相对于地的运动要稍稍慢于旋转的平台对于地面的运动，骑 马者会比收票员更快地完成一圈：如果他的收票工作要求他离 白 开平台的中心，那么他相对地的整体运动不再是一个圆形，而 是一个在一次旋转后不会闭合的复杂曲线。尽管理论上讲有可 尼 能精确地给出收票者相对静止的地面的运动轨迹，但把他的整 体运动分解成两个组成部分则更为简单：一是平台稳定的快速 革 旋转，另-·个是相对于平台更为缓慢且更不规则的运动。白古 以来，天文学家就用类似的区分来分析太阳的视运动。每天太 阳和恒星一起向四迅速地运动（称之为周日运动），同时太阳穿 命 过恒星或相对于恒星沿黄道向东运动（这是调作运动）。 将太聊的运动分解为两部分后，只要标出每日每时太在 黄道上所达到的那些相邻的点，它的行为就可以被简单和准确 地描述出来，被标明的点系列给出了太阳运动的周年成份：而 剩下的周日成份出整张星图的旋转来给出。举例来说，由于刻 8中的黄道是一个有点变形而且明显偏离中心的圆，上面必定 有一点SS比其他各点更接近中心天极。黄道上的所有点中，SS 点的日出和日落位置最靠近北方，并且当转动星图时此关节点 处于地平窗口内的时间最长。因此，SS是夏至点，太阳的中心 必定在6月22日左右通过它。同样地，图8中的AE和V上分别 是秋分和春分点，黄道上这两点的日出和日落在正东利正西方。 当旋转星图时，它们正好有-一半时间处于地平窗口内。太阳的 中心必定分别于9月23日和3月21日经过它们，而在12月22 日经过黄道上距天极最远的冬至点WS。至点和分点，开始是作 25 为一年中某些天出现，现在已经有了更为精确并在天文学上更 有用处的定义。它们是星图中或天空中的一些点。配上相应的 期（或时刻，因为太聊中心瞬间通过每点），这些在黄道上被标 定了的位置给出了太阳周年运动的方向和近以的速率。有了这 些标记或诸如此类的东西，一个知道如何用旋转星图来模拟周 H运动的人就能够确定一一年中每一天太阳升起和落下的时间和 位置以及太阳的最大高度。 24
至.点和分点不是黄道上仪有的接受了标签的位置。正如星 第 图中所描绘的，黄道经过了一群特别突出的星座，就是广人为知 的黄道十二宫。根据从遥远的古代传下来的约定，这些星座将 黄道分为长度相等的12段。当说到太附“处在”一个特定的星 古 座中，也就给出了它在黄道上的近似位置，同时也给出了当时的 代 季节。太阳经过十二宫的周年运动看上去像是控制着季节的循 的 环，这一观察就成了古星术这一科学或伪科学的根源，我们将在 两 第二三章对此作进一步的论述。 球 宇 科学宇宙论的诞生一—两球宇宙 以下三节描述的观测是古代天文学家用于分析宇宙结构 的重要资料。但是，就它」自身而言，这些观测并没有提供直接 的结构化的信息。它们并没有告诉天体的构成或它们之间的距 离；它们大于地球的大小、位置和形状没有给出任何明确的信 息。报告这些观测的方法掩盖了事实，它们其至都没有表明天 体确实在运动。观察者惟一能确信的是天体与地平之间的角距 离连续地变化。这种变化可以由地平的运动引起，也可能由天 体运动引起。诸如日出、日落和恒星的周日运动等术语，严格地 说并不只属于对观察的记录。它们是对于材料进行解释的一部 分。尽管这种解释是如此地自然以至于它很少能够被排除在讨 26 论观测所用的术语之外，但它确实超出了观察本身的内容。两 个天文学家会对观察的结果完全赞同，但却在诸如恒星运动的 真实性等问题上产生严重的分歧。 前面讨论的那些观测成了解开谜团的惟一线索，天文学家 发明的理论都是尝试去解这个谜。这些线索在某种意义上是客 观的，因为由自然给出：这类观察的数字结果很少依赖观察者的 想像和个性（尽管材料有可能正是通过这些才被组织起来）。但 从这些观察中得出的理论或概念图式确实取决于科学家的想 像，它扪完完全全是主观的。因此，前几节所讨论的观测口以由 25