将会发现它们止好在它已经到达的那些位皆上，如果它」的 第 确在插进来的白天继续稳定地旋转的话。自古以来，在辨识这 章 些规律性方面训练有素的观察者很自然地假设恒足在臼天也像 在夜晚-样存在并运动，只是在1大太的强光使肉眼尤法观 古 察到它们。按照这种解释，恒星沿一个整圆稳定地旋转，每23 代 小时56分完成一个周期。一颗10月23口晚上9点处于天极 的 正下方的恒星在10月24日晚8：56回到相同的位置，而在10月 两 17 25日是8：52。到了年未，它将在日落之前到达极点的下方，所 弹 以在这个位置无法看到它： 宇 在中北纬度地区，天极处于地平而最北端上方约45°的地 方。（极点仰角止好等于观察者所在的纬度一这是测量纬度 的方法之一)。因此处于极点周围45以内区域的恒星，或在观 察者所处位置之上任何高度的恒生不会落在地平线以下，在一 个晴朗夜晚的任何时刻都一定可以看到。这些就是拱极星，古 埃及宁宙学家称之为“不知毁灭的东西”：它也是仅有的很容 易辩认出做圆周运动的恒星 与天极相距更远一些的星辰也沿周H圈运动，但是每个圈 都有一部分隐藏到地平线以下（图6）。所以，这些恒星有时可 以看出升落，在地平线之上出现或者在下消失；它们并不能在 整夜被看到，尾星离天极越远，其周H圈露出地平线的就越少， 把它路径可看见的部分认做一个圆周的一部分就越困难。举例 来说，一颗由正东方升起的尾星仅有一半的周甘圈可见。它的 运动轨迹就很像太阳在春分点或秋分点附近时的运动路径，沿 着指向南方的上斜线升起（图7(a)),在面向东方的观察者右肩 上方的一点达到最高，最后沿着指向北方的下斜线在正西落下。 离极点更远的星星只有在南地平线上短暂地出现，在正南点附 近，它们升起后很快便落下，从不在地平线之上走太远（图7 (b),由于几乎有半年的时闻它们在白天升落，所以有许多夜晚 它们根本就不出现。 夜空的这些定性的特征在古代天文观测所达到的所有区域 17p
哥 白 尼 革 命 正北 图6.北大中具有代表性的恒星在两个小时内的运动所形成的-一组短的圆弧集 合：用粗线画成的与地平线相切的圆将拱极星和其他有升有落的星辰分开。 恒尾的这些踪迹实际上可以用-架固定相机记录下来，将它对准天极，当 天体旋转的时候让快1打开，每增加一小时的曝光，每个踪迹就增加15°的长 度。然而要注意的是，相机的仰角会带来一个欺骗挂的失真。如果极点在地平 线上45的地方（这是在中北纬度地区典型的高度），那么出现作粗线圆圈最顶 端的恒皂实际上是在视察者头顶的止上方。认识到由相机的抑角造成的失真， 使我们有可能把此图中的忻星踪迹与图7()和(b)屮更为图解式的恒星轨迹联 系起来。 I8
章 古 的两 正东 (a) 球宇 正南 （b) 图7.()是恒星在东方地平线之上的轨迹，(b)是喇扩地平线之上的轨迹。和 图6一样，两幅图显示了在两个小时中地平线以北°以外的部分典型恒星的运 动。不过在这些图中，“相机”直接指向地平线，所以只展示了地平线以上40°的 ☒域。 里都是相同的，但是这种描述掩盖了一些重要的量上的差别。 随着观察者南行，每南移69英里，天极在北地平线上的仰角就 会下降1°。恒星仍引旧绕天极作周日运动，但是由于天极逐渐接 近于地平，一些北方的拱极尾会随观察者南移而被发现有升落。 8在正东和正西方升落的恒星，继续在地平线上相同的点出现和 消失，但往南方走，它们是沿着与地平线近乎垂直的直线运动 19 的，它们到达的最高点更近乎观察者的头顶上方。南天的变化更 为显著。随着天极朝着北方的地平线下降，位于南天的恒星由 19●
哥 于与天极保持相同的角距离，就会升到南地平线以上更高的高 度、当观察者从更南方观察时，一颗在北方的地平上几乎见不 到的早星，会升得更高，并且可被观察的时问也更长。南方的观 察者仍然可以肴到在其地平线最南端之上稍纵即逝的恒星，而 尼 这些是北方的观星者所完全见不到的。一个向南移动的观察者0 会发现整夜可町见的拱极星越来越少。但在南方他时时会看到在 草 北方从未看到的星星。 太阳作为一个运动的恒星 命 由于尾辰时复一时夜复-一夜地与天极保持着不变的相对位 置，它们可以被永久地定位在-张天图即星图上。图8给出的 是一种形式的星图，其他种类的星图可以在任何天文图册或天 文学书籍中找到。图8的星中包含了在中北纬度地区的观察 皆能看到的所有亮星，但是这些星早不是所有的都能被同时看 到，因为它]并不都同时处在地平线之上。在夜晚的任一时刻， 图中有将近五分之二的星星在地平线之下。 可以看见的特定的恒星及其什现的天区依赖观察的日期和 时间。举例来说，图8中的实线被罗盘上的四个坐标点东、南、 5、北所破F,它所围成的天区是10月23日晚9：00一个中北 纬度的观察者可以看到的。实线代表观察者的地平线。如果观 察者将星图置于头顶并使其底部指向北，则四个方位点与他实 际的物理地平坐标点近似致。这张星图显示当年此刻北斗七 星正好在北地平的上方出现，而仙后座差不多位于地平窗口的 中心位置，相当于头顶的位置。由于恒星在23小时56分后又 会回到原来的位置，所以地图上相闻的方位可以表示10月24日 8:56、10月25H8:52、10月30日8：32等等时刻的恒星位置c 现在设想包围着观察者视域的实线地平圈保持当前位置不 变，而整个星图圆盘以极点为中心在后面缓慢地做逆时针运动。 旋转15°后，地平窗口内所出现的星星是在10月23日晚10：00 820
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