天文学是一门建立在观测上的学科,从原始人第一次仰望星空,到黑洞照片出炉,天文因观测而诞生,也因观测而发展。虽然现代天文学研究早已脱离“看”天吃饭的初级阶段,但如何观测依旧是天文爱好者入门所要学习的第一课,今天我们就来讨论观测天文学中的天象。

要想观测好,应该知道天区的分布及天区的重要天象。

天象时间对照表(辨天指南天区分布及天象)(1)

上面这是北斗七星和北极星,很好找,向北抬头就看到了(你需要先确定你所处观测地点的纬度。因为北极星的地平高度等于观测者所处地的地理纬度。确定纬度后,到了晴天夜幕降临时,你面向着正北方,眼睛水平视,头抬起,角度为刚才确定的纬度的度数,如你所处北纬45度,那你就抬起45度)。接下来就可以以它们为基点,找到其它的星座,比如:

天象时间对照表(辨天指南天区分布及天象)(2)

北斗七星的斗柄向后延伸一个弧度,大概一倍于斗身长度的位置,可以轻易找到一颗亮星,这就是大角星,位于牧夫座;牧夫座由几颗中等亮度的星构成了一个五边形,像个大风筝。这个星座中最亮的大角星(视星等为-0.04m),好似挂在风筝下面的一盏明灯。大角星是北方天空中最亮的三颗恒星之一(另外两颗是织女星和五车二),人们称誉它是"众星之中最美丽的星"。俄国天文学家弗里德里希·斯特鲁维最早用Pulcherrima这个名字来称呼牧夫座,因为在双星系统里,它的确符合这个拉丁文单词的含义--"最美丽的"。这个双星系统( 牧夫座ε--梗河一)由一颗视星等2.70等的橙黄色巨星和一颗视星等5.12等的蓝色主序星组成,在望远镜里色彩对比强烈,异常美丽。每年的6月26日到7月2日期间是牧夫座流星雨活跃期,极盛时为6月27日,辐射点的赤道坐标为赤经224°(14时56分)、赤纬 46°,前半夜辐射点较高,无月光干扰(月龄为20.2,下弦前二天),有利观测。流星雨的天顶流量(ZHR)为0~100,流星雨中亮流星所占比例较大。然而至今,天文学家们没有掌握其变化规律、也很难预测其每次降临时规模--牧夫座流星雨。

但由于一直以来牧夫座流星雨的变化没有规律,比如从1927年一次大的爆发后,几十年间它就没有了踪影,很多天文学家以为它消失了,谁曾想1998年它又忽然大规模地爆发。1998年之后它又玩起了捉迷藏,所以,出现多少,目前很难预测。不过,正是由于它的神秘,无论对于天文学家还是天文"追星族"来说就显得尤为珍贵,它将对我们掌握牧夫座流星雨的规律提供更多的线索。

据了解,牧夫座流星雨又被称为"追赶地球"的流星雨,因为它的速度相当慢,每秒为18公里,一般的流星雨速度是它的3-4倍,大约每秒60-70公里。

恒星的亮度是按"星等"划分的,数字越小越亮。比如牧夫座的大角星的视星等为1等,比较亮;太阳的视星等约为-26等,最为明亮;而6等星就相当暗(对人眼来说)。流星从夜幕上划过,一般从暗到亮,然后爆发,这时最亮。爆发后也就烧光了。有的火流星可达到-8以至-10等。在观测条件相对理想的情况下,视力比较好的人可看到6等星,差一点的可看到3等到4等星。

天象时间对照表(辨天指南天区分布及天象)(3)

北斗七星相对北极星的另一侧稍稍偏一点的位置,可以找到5颗W状较亮恒星,那就是仙后座。仙后座是一个可与北斗星媲美的星座,其中可以用肉眼看清的星星至少有一百多颗,但特别明亮的只有六七颗。其中有3颗二等星和2颗三等星构成一个明显的英文大写字母"w"的形状,开口朝向北极星,这是识别仙后座最主要的标志。仙后座也可以这样寻找:把北斗七星的"天枢"(大熊座那颗)和北极星(小熊座那颗)的连线向南延伸约相等的长度,即可到达银河"岸边"的仙后座。深空天体M52也称为梅西尔 52或NGC 7654,是位于仙后座的一个疏散星团,在1774年被梅西尔发现。在地球使用双筒望远镜就能看见这个星团。是个十分优秀的深空摄影素材。

又比如:

天象时间对照表(辨天指南天区分布及天象)(4)

东半球冬季夜空向南方高度角40度左右,可以看到猎户座(大方框中)。猎户很好找,形状也很经典(猎户座的腰带),亮星和星云都很多,差不多是全天最精彩的星座。猎户座最佳观测日期为十二月上旬至四月上旬。出现时自东南方升起,经天顶后由西南方落下。猎户座α(参宿四)及 β(参宿七)极亮,在一般无云的夜空即可轻易见到,但由于冬季夜空亮星颇多,要辨认出猎户座还须其它星补助,通常利用排成一直线的腰带三星当其辨别指针。此三颗星视星等在 1.7 - 2.3 之间,在光害不大的天空易清晰可见,α 及β两星位于腰带之中垂线北南两端,找出后在α的西方及β 的东方再找出 γ(参宿五)及κ(参宿六)两星,整个猎户轮廓已呼之欲出了。从猎户腰带挂下来的是他的剑,它是由四合星(猎户座θ1及猎户座θ2)及猎户座大星云(M42)所组成,在中国称为伐星。即使用肉眼也能够清楚辨认出这个壮丽的天体不是一颗星;如果利用到双筒望远镜,我们更可看到它那些年轻的恒星、发光的气体及尘埃。

如果以一支小型望远镜去观察猎户座就能看到更多有趣的深空天体。猎户座大星云(M42)位于猎户座中,猎户座是取名自古希猎神话中的一名猎人,M42就位于他的佩剑上。M42的视面积大约是满月时月光的面积5%。在一个又黑又清晰的晚上,毋需任何望远镜的帮助,只靠肉眼都可以看见M42,看起来是一片模糊不清的天体。M42距离我们约为1500光年,位于银河系其中一条旋臂--猎户臂上,我们的太阳系也是猎户臂的一份子,一起环绕著银河核心旋转,上图中心四颗特别明亮的星称为猎户四边形聚星,它们是全星云中最热和质量最大的星。这四颗星的光芒把星云照亮,就像闪光灯照射洞穴一样,星云藉此而发光,所以称为发射星云。

猎户座大星云是一个十分著名的星云,人类自古以来都注视著这片模糊的区域,待天文望远镜的诞生和现今天文学的进步,人们才开始对这片宇宙的天体有更多的了解。

另一著名的星云就是位于猎户座ζ的马头星云(IC 434),它的名字来自当中的一团形似马头的黑色尘埃。马头星云是业余望远镜很难观测的天体,所以天文业余爱好者经常将"马头星云"作为检验他们观测技巧的测试目标。它的一部分是发射星云,为一颗光谱型B7的恒星所激发;另一部分是反射星云,为一颗光谱型B7的恒星所照亮。角直径30',距地球350秒差距(一秒差距约为3.26光年)。

猎户座里面也有个流星雨,位置在ζ星和α星的连线向北延长一倍处。它的出现日期是每年的10月17日到10月25日,最盛期是10月21日,此外10月17日到18日的次极盛也值得关注。它也是由哈雷彗星引起的。

猎户座中的参宿四与另外两颗亮星天狼星(大犬座α星)、南河三(小犬座α星)组成了著名的冬季大三角,在冬季夜空中很耀眼,非常好找。

天象时间对照表(辨天指南天区分布及天象)(5)

沿着猎户的右上方,延伸一个猎户宽度的长度可以找到一颗亮星:毕宿五(星宿名,即金牛座α),继续延伸一倍距离可以找到著名的七姐妹星——昴星团;中国古代把其中的亮星列为昴宿,有关的传说和神话很多。一般肉眼能看到6颗星,眼力好的话能看到更多,因此它能用来检验你视力好坏或者天气晴朗情况。因为此星团中有一颗星是低等星,所以它不容易被看见。在此星团中并不是只有七颗星,而是三百多颗,不过都是非常暗罢了,您不用担心是您的眼睛不好,因为大部分人(即使在很晴朗的夜空下)也很难分辨出这些暗星星。在双筒镜或者广角镜中,这个星团是个壮观的天体,在5分之11度的直径范围内可以显示超过100颗的恒星。对望远镜来说,即使在最低放大率下,这个星团也大到也无法在一个视场中看到全貌。星团中拥有许多双星和聚星。昴宿五星云NGC1435需要黑暗的天空才能看见,在广角镜中观测效果最佳(Tempel是用一架4英寸望远镜发现它的)。

由于昴星团距离黄道较近(只差4度),星团被月亮掩食的现象会经常发生:这是非常吸引人的奇景,尤其对于那些只拥有廉价器材的爱好者来说(事实上,你用肉眼就可以观测它,不过即使最小的双筒镜或者望远镜都会增加观测的乐趣)。这样的现象可以形象地说明月亮与这个星团之间的相对大小:Burnham指出月亮可以被“塞进”由昴宿六,昴宿一,昴宿五和昴宿二组成的四边形内(在这种情况下,昴宿四,甚至昴宿三都会被月亮挡住)。同样,行星也会运行到昴星团附近(金星,火星和水星甚至偶尔会从其中穿过),展示出壮丽的景象。

天象时间对照表(辨天指南天区分布及天象)(6)

沿着猎户中参宿六到参宿一的延长线,走出两个相当于参宿一到参宿四的距离的长度,可以找到五车五,不是很亮;继续延伸一半的长度,则可以在天顶找到一颗亮星:五车二。这两颗都位于御夫座;五车二是位于御夫座的一个双星系统,西方名称为"Capella"及"御夫座α星",Capella的意思为"小牝山羊"。

五车二是全天第六亮的亮星。其视星等为0.08等绝对星等0.1。该恒星距离地球42.2光年,属于G5III型巨星,分光双星,有一个G0III型伴星。与伴星的公转周期约为104年。

御夫座的亮星形成一个五边形,御夫座ε星(Epsilon;柱一)为座内最有趣的星,ε星是一个周期为27年的食双星系统,为现知的食双星系统中最长者。

沿着参宿七指向参宿四的方向,则可以在左上方找到双子座;双子座左边人头位置的亮星(也就是图中很靠近左上角的那颗)就是北河三,它右边那颗是北河二。双子座中亮于5.5等的恒星有47颗,最亮星为北河三(双子座β),视星等为1.14。每年1月5日子夜双子座中心经过上中天。纬度变化位于 90°和-60°之间可全见。北河三和金牛座的毕宿五、御夫座的五车二、小犬座的南河三、大犬座的天狼星、猎户座的参宿七组成冬季六边形

天象时间对照表(辨天指南天区分布及天象)(7)

到了夏季,则可以在天顶银河旁边找到著名的夏季大三角,由天琴座织女一、天鹅座天津四、天鹰座河鼓二组成。其中织女一和河鼓二就是传说中的织女和牛郎,河鼓二旁边那两颗星分别是河鼓一、河鼓三,也就是牛郎的两个小崽子;辨识夏天的星空先要认识夏季大三角,再参看星图辨识夜空。而夏季大三角伴着人人熟知的爱情故事,最容易记得,最容易辨识。

抬头仰视夏天的夜空,很容易看到三颗最亮的主星,分别就是织女、牛郎和天津四。其中牛郎与织女分据银河两岸,织女是孤孤单单的一颗,而伴随牛郎一前一后的却是两颗稍暗的儿子跟女儿,最特别的是牛郎一边的三颗星刚好排成一直线,像极了传说中的牛郎、坐在牛郎所挑的扁担前面桶子里的儿子、和后面桶子里的女儿,非常容易辨识。

并不像某些新闻所说的,只有在哪天才可以看到大三角这一天文现象。其实进入夏季后,只要天晴,每天晚上都可以看到这个巨大而又明显的大三角。随着时间向秋季流逝,大三角的升起时间会渐渐提前,这是由于地球在宇宙空间位置的变动引起的,周年循环。

天象时间对照表(辨天指南天区分布及天象)(8)

到了6月份的午夜,沿着天鹰座鹰身方向,可以在很靠近南方地平线的位置找到一片天区,图中中间偏右发黄的那颗是心宿二。心宿二,天蝎座 α 星(天蝎座的主星),是全天最孤独的一等星,但在其附近有许多明亮的二等星。中国古代又称大火,属东方苍龙七宿的心宿,即龙心,用来确定季节。心宿二是一颗著名的红超巨星,能放出火红色的光亮,每年五月黄昏,位于正南方,位置最高;七月黄昏,心宿二大火星的位置由中天逐渐西降,"知暑渐退而秋将至"。心宿二又称大火,又名大辰、商星、天司空(心星在卯,火出木心,故曰大火):对应 氐、房、心、尾四宿。(天蝎座的四颗星)《诗经.小雅.四月》:四月维夏,六月徂暑。西汉毛苌传云:徂(音cú),往也。六月(皆夏朝之历法也,相当于今之农历。火星中(火星即心宿二,天蝎座 α)暑盛而往矣。东汉郑玄笺云:徂,犹始也。四月立夏矣,至六月,乃始盛暑。兴人为恶,亦有渐,非一朝一夕。

古时,人们观察到苍龙七宿在春天自东方夜空升起,秋天自西方落下,出没周期与一年农时周期相一致。春天农耕开始之际,苍龙七宿在东方夜空中开始慢慢上升,最先露出的是明亮的龙首-角宿;夏天作物生长,苍龙七宿高悬于南方夜空;而到了秋天,庄稼丰收,苍龙七宿也开始在西方下落;冬天万物伏藏,苍龙七宿则隐藏于北方地平线以下。

荧惑守心

火星和心宿二(天蝎座 α 星)是全天最红的两个天体。火星,荧荧似火,古称荧惑;心宿二色红似火,又称"大火"。若两"火"相遇,则两星斗艳,红光满天。荧惑是不祥的征兆,而在心宿附近徘徊(既火星逆行,所以叫"守"),这种天象是在古代君主制社会的人看来,是很不吉利的现象,认为不是宰相要被撤职就是皇上要死,所以自古以来就引起人们的极大注意,并把它称为荧惑守心。

火星每两年又两个月接近地球一次,由于火星轨道较地球扁平(更为椭圆),所以每 15 年到 17 年才有大接近。

火星会合心宿二,两者相距只有 1.8°,即还不到 4 个满月排在一起那么远。届时,天上最赤红的两颗天体汇聚在一起,十分引人注目。

三星一线

这三星一线(土星,火星和心宿二依次连成一条直线)的稀奇天象,30 年才发生一次,如果天色晴朗,我国各地乃至全球七大洲都可观赏到。其中南半球比北半球观察条件更理想。各地在日落后 40 分钟就可投入观察,可连续观测 120 分钟以上。观测方位在南方稍偏西的晚空。

七月流火

所谓"流火",《辞海》缩印本第952页释义:"火,星名,即心宿。每年夏历五月间黄昏时心宿在中天,六月以后,就渐渐偏西。时暑热开始减退。"另孔颖达疏:"于七月之中有西流者,是火之星也,知是将寒之渐。"由此可见,"七月流火"虽与节气、气候有关,但绝不是形容暑热之词。故余冠英《诗经选译》对此说得更为简洁明了:"秋季黄昏后大火星向西而下,就叫做'流火'"。"七月"指夏历的七月;"流",指移动,落下。

"大火星"是一颗著名的红巨星,能放出火红色的光亮,每年夏历的五月黄昏,位于正南方,位置最高。夏历的七月黄昏,大火星的位置由中天逐渐西降,"知暑渐退而秋将至"。人们把这种现象称作"七月流火"。《诗经·国风·豳风》"七月流火,九月授衣"。"七月流火,九月授衣"是《豳风·七月》的开头两句。前句是引子,天气渐渐凉了。后句是落脚,该缝制寒衣了。另外要说的是,三千年前用太阴历,可知那时七月即今八月。今若想观察,要到阳历九月才行。

结语

当今星图软件虽已发达,但掌握辨认天区的技巧依然是天文爱好者的必修课,辨认天区并了解重要天象,能让你的观测更加高效,快速。


作者:清流

审核:斎藤信

APC编辑部科普组

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