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第 二 章 --- 天 體 運 動

在 這 一 章 內 ， 我 們 會 討 論 天 體 的 視 運 動 ， 明 白 為 甚 麼 太 陽 、 月 球 及 行 星 會 在 天 球 上 「 移 動 」 ， 但 恆 星 則 好 像 永 恆 不 變 。

恆 星 的 運 動

太 陽 每 天 東 升 西 落 ， 可 說 人 盡 皆 知 。 但 較 少 人 注 意 到 的 是 ， 原 來 差 不 多 所 有 天 體 ， 包 括 月 球 、 行 星 和 所 有 恆 星 ， 皆 同 樣 會 東 升 西 落 。 事 實 上 ， 天 體 當 然 不 會 真 的 每 天 巴 巴 繞 著 地 球 旋 轉 ， 這 個 假 象 其 實 是 由 於 地 球 自 轉 所 造 成 的 。

我 們 可 以 把 天 空 幻 想 成 一 個 稱 為 天 球 的 大 玻 璃 球 ， 而 所 有 天 體 包 括 太 陽 星 星 等 皆 鑲 嵌 在 天 球 上 ， 而 地 球 則 孤 懸 於 天 球 的 中 央 。 當 地 球 自 西 向 東 自 轉 ， 身 處 地 球 上 渺 小 的 人 類 ， 當 然 感 覺 不 到 地 球 的 運 動 ， 反 而 覺 得 整 個 天 球 皆 自 東 向 西 繞 著 地 球 旋 轉 ， 造 成 太 陽 及 其 他 天 體 每 天 東 升 西 落 的 錯 覺 。

你 會 發 覺 接 近 天 球 北 極 的 星 永 遠 不 會 下 山 ， 我 們 稱 這 些 星 為 拱 極 星 。 著 名 的 北 極 星 雖 然 只 是 眾 多 拱 極 星 中 的 一 顆 ， 但 由 於 它 非 常 接 近 天 球 北 極 ， 所 以 看 來 似 乎 永 遠 靜 止 不 動 。

北 極 星 相 對 於 地 面 的 位 置 取 決 於 觀 測 者 所 在 地 的 緯 度 ﹐ 例 如 在 香 港 ﹐ 北 極 星 會 在 正 北 ﹐ 離 地 面 22.4 度 。

同 樣 道 理 ， 有 些 星 永 遠 不 會 東 升 。 居 住 在 北 半 球 的 人 永 遠 看 不 到 接 近 南 天 極 的 星 ， 而 居 住 在 南 半 球 的 人 同 樣 也 看 不 到 接 近 北 天 極 的 星 。 可 惜 的 是 ， 天 球 南 極 附 近 沒 有 光 星 ， 所 以 沒 有 「 南 」 極 星 為 南 半 球 居 民 引 路 。

太 陽 的 運 動

在 天 球 上 ， 恆 星 的 相 對 位 置 是 固 定 不 變 的 ， 假 若 我 們 撇 除 由 於 地 球 自 轉 所 造 成 的 東 升 西 落 運 動 ， 恆 星 在 天 球 的 位 置 可 說 是 不 變 的 ( 註 ： 事 實 上 ， 恆 星 在 天 球 上 的 位 置 其 實 是 會 變 化 的 ， 我 們 稱 恆 星 在 天 球 上 的 運 動 為 自 行 ， 但 恆 星 的 移 動 非 常 非 常 緩 慢 ， 非 要 經 過 數 十 年 的 時 間 ， 再 加 上 精 確 的 量 度 ， 才 能 夠 偵 測 出 來 ) 。

雖 然 太 陽 亦 只 不 過 是 一 顆 普 通 的 恆 星 ， 但 由 於 地 球 的 公 轉 運 動 ， 太 陽 在 天 球 上 的 位 置 皆 時 時 刻 刻 自 西 向 東 移 動 ， 每 年 環 繞 天 球 一 周 。 太 陽 在 天 球 上 的 軌 跡 稱 為 黃 道 ， 在 黃 道 上 的 星 座 稱 為 黃 道 十 二 宮 。 ( 註 ： 其 實 現 在 的 黃 道 還 會 經 過 蛇 夫 座 ， 但 根 據 傳 統 的 習 慣 ， 我 們 通 常 不 會 將 它 列 入 黃 道 星 座 之 內 ) 。 黃 道 十 二 宮 源 自 古 老 的 占 星 術 ， 不 少 人 以 為 太 陽 周 年 運 動 時 ， 逗 留 在 每 一 宮 的 時 間 是 一 樣 的 ， 但 可 惜 這 個 「 常 識 」 是 錯 的 。

問 ： 甚 麼 是 一 天 ？

答 ： 我 們 通 常 以 為 太 陽 回 到 相 對 於 地 面 同 一 位 置 便 是 一 天 ， 例 如 由 中 午 至 另 一 個 中 午 。 用 這 種 方 法 定 義 的 一 天 稱 為 太 陽 日 ， 利 用 太 陽 投 影 位 置 量 度 時 間 的 日 晷 ， 便 是 根 據 這 個 定 義 運 作 的 計 時 儀 器 。 另 一 個 較 鮮 為 人 知 的 定 義 ， 便 是 以 星 星 返 回 天 空 同 一 位 置 為 一 天 ， 稱 為 恆 星 日 。 由 於 地 球 公 轉 的 關 係 ， 一 個 太 陽 日 比 一 個 恆 星 日 長 。 一 年 中 大 約 有 365 個 太 陽 日 ， 但 卻 有 366 個 恆 星 日 ， 你 知 道 原 因 嗎 ？

很 多 人 都 知 道 ， 較 準 確 的 說 法 是 一 年 有 365.2422 太 陽 日 。 為 了 避 免 長 久 累 積 這 0.2422 日 而 出 現 誤 差 ， 我 們 有 4 年 一 閏 的 解 決 辦 法 ， 普 通 年 是 365 日 ， 但 閏 年 則 有 366 日 ， 而 多 出 的 一 天 便 安 插 在 2 月 最 後 一 天 之 後 。 心 思 細 密 的 讀 者 會 注 意 到 ， 四 年 一 閏 即 每 年 平 均 有 365.25 日 ， 比 一 年 的 真 實 日 數 多 了 0.0078 日 ， 誤 差 雖 小 ， 但 數 百 年 累 積 下 來 便 不 得 了 ， 所 以 曆 法 規 定 ， 可 以 被 100 除 盡 的 年 份 不 置 閏 ( 例 如 1700 、 1800 、 1900 ) ， 但 可 以 被 400 除 盡 的 年 份 則 保 持 置 閏 ( 例 如 2000 、 2400 、 2800 ) ， 因 此 ， 每 400 年 便 少 了 3 個 閏 年 ， 即 平 均 一 年 少 0.0075 日 ， 每 年 誤 差 為 0.0003 日 ， 或 每 3000 年 誤 差 不 多 於 一 天 。 這 種 曆 法 稱 為 公 曆 或 格 里 哥 曆 。

月 球 的 視 運 動 和 太 陽 相 若 。 兩 個 滿 月 之 間 相 差 29.5 日 ， 稱 為 一 個 盈 虧 月 。 要 注 意 的 是 ， 中 國 人 使 用 的 農 曆 其 實 已 考 慮 了 太 陽 及 月 球 的 運 動 ， 所 以 正 確 來 說 是 陰 陽 合 曆 。

由 於 地 球 的 自 轉 軸 相 對 於 公 轉 軌 道 平 面 傾 斜 了 23.5 度 ， 再 加 上 地 球 的 繞 日 運 動 ， 所 以 太 陽 東 升 的 方 位 角 會 隨 日 子 改 變 。

地 球 有 赤 道 ， 天 球 上 亦 有 天 球 赤 道 。 天 球 赤 道 和 黃 道 的 交 角 是 23.5 度 ， 而 相 交 的 兩 點 分 別 稱 為 春 分 點 及 秋 分 點 。 此 外 ， 在 黃 道 上 距 離 春 分 和 秋 分 點 最 遠 處 則 稱 為 夏 至 和 冬 至 點 。 每 年 3 月 20 日 、 6 月 21 日 、 9 月 23 日 和 12 月 22 日 前 後 ， 太 陽 便 會 分 別 運 行 至 黃 道 上 的 春 分 點 、 夏 至 點 、 秋 分 點 和 冬 至 點 的 位 置 。 在 夏 至 日 ， 日 長 夜 短 ， 太 陽 會 直 射 北 半 球 ， 由 於 北 半 球 會 獲 得 較 多 的 陽 光 ， 所 以 天 氣 會 變 得 炎 熱 ， 南 半 球 的 天 氣 則 剛 好 相 反 ， 此 時 正 值 隆 冬 時 分 。

在 夏 至 日 ， 太 陽 東 升 的 位 置 ， 是 全 年 最 偏 北 的 ； 在 冬 至 日 時 ， 則 在 全 年 最 偏 南 之 處 升 起 ， 造 成 北 半 球 夏 天 日 長 夜 短 、 冬 天 日 短 夜 長 的 天 文 現 象 。

行 星 的 運 動

對 於 古 代 人 來 說 ， 行 星 是 會 在 天 球 上 四 處 闖 蕩 的 「 星 」 ， 現 在 我 們 知 道 ， 它 們 會 四 處 亂 闖 ， 是 由 於 它 們 和 地 球 一 樣 ， 皆 會 繞 日 公 轉 。 太 陽 系 有 九 大 行 星 ： 水 星 、 金 星 、 地 球 、 火 星 、 木 星 、 土 星 、 天 王 星 、 海 王 星 和 冥 王 星 。 除 了 九 大 行 星 外 ， 更 有 不 少 細 小 的 天 體 繞 著 太 陽 旋 轉 ， 包 括 小 行 星 、 週 期 彗 星 等 。

由 於 水 星 和 金 星 的 軌 道 在 地 球 軌 道 之 內 ， 所 以 稱 為 內 行 星 。 從 地 球 看 來 ， 它 們 和 太 陽 永 遠 形 影 不 離 ， 由 太 陽 東 面 走 到 太 陽 西 面 ， 再 回 到 東 面 。 由 於 它 們 和 太 陽 靠 得 很 近 ， 所 以 我 們 只 能 在 日 出 前 或 黃 昏 後 看 到 它 們 。 金 星 光 芒 萬 丈 ， 是 天 空 中 除 了 太 陽 及 月 亮 之 外 第 三 顆 最 光 亮 的 天 體 ， 在 日 出 前 出 現 的 金 星 ， 我 們 稱 為 晨 星 ， 這 個 階 段 約 維 持 一 百 天 ， 之 後 金 星 會 在 日 落 後 才 出 現 ， 這 時 便 稱 為 昏 星 。

其 他 行 星 ( 火 星 、 木 星 、 土 星 、 天 王 星 、 海 王 星 和 冥 王 星 ) 稱 為 外 行 星 。 由 於 它 們 亦 會 繞 日 公 轉 ， 所 以 在 天 球 上 的 運 動 ， 基 本 上 是 由 西 向 東 移 動 ﹐我 們 稱 之 為 順 行 。 但 由 於 地 球 的 公 轉 速 度 較 快 ， 所 以 它 們 有 時 被 地 球 「 趕 過 」 ， 這 時 在 地 球 看 來 ， 它 們 在 天 球 的 運 動 會 完 全 倒 轉 ， 變 成 自 東 向 西 ， 我 們 稱 之 為 逆 行 。 ( 內 行 星 也 有 順 行 和 逆 行 。 ) 通 常 ， 外 行 星 每 次 會 逆 行 數 星 期 至 數 月 不 等 ， 所 以 你 不 可 能 一 夜 間 看 到 外 行 星 順 行 、 逆 行 再 順 行 的 運 動 。