1-6 星空的運行

5. >  1-6.4 不同緯度的恆星運行軌跡

上一個小節我們觀察了在臺灣地區所能夠看見的恆星運行,那如果我們身在世界上的其他地方,會看到相同的恆星運行軌跡,或是會看見不完全不一樣的星空呢?接下來我們就利用星象模擬軟體來觀察臺灣以外的地區,星空和恆星的運行有什麼不一樣。

建議同學接下來每2人1組,其中一位同學不要調整原本的設定,另一位同學將自己的位置設定到地球上的不同地方。請需要調整位置的這位同學,在星象模擬軟體的左上角選單(圖1-64),點選「設定」→「位置」,取消「使用自動定位」,然後將緯度設定為48°51’24”(巴黎的緯度座標)。

圖1-64A 手機版Stellarium調整觀測者所在位置的緯度。
圖1-64B 手機版Stellarium調整觀測者所在位置的緯度。

使用網頁版的同學請點選畫面左下角的地名按鈕(圖1-65),在搜尋框輸入「巴黎」後按「Enter」鍵之後點選「巴黎」,最後點選「Use This Location」的按鈕。

圖1-65A 網頁版Stellarium調整觀測者所在位置。
圖1-65B 網頁版Stellarium調整觀測者所在位置。
圖1-65C 網頁版Stellarium調整觀測者所在位置。
圖1-65D 網頁版Stellarium調整觀測者所在位置。

現在2位1組的同學可以同時比較臺灣(大約是北緯24°)和法國的巴黎(接近北緯49°)兩地所觀察到的星空和恆星運行,會有什麼不一樣。請2位同學先把畫面的方位把「北」調到畫面下方,相當於面向北方天空進行觀察。並比照剛剛觀察周日運動的方式,將時間往前快轉,看看兩地星空中的恆星運行有什麼一樣或不一樣的地方。

同學可以自行操作Stellarium,也可以參考以下圖1-66的畫面截圖。

圖1-66 不同緯度北極星(紅色箭頭所指之處)仰角及織女星(藍色箭頭所指之處)位置變化的差異。(網頁版Stellarium畫面)

觀察之後,同學應該會發現,巴黎(較高緯度)地區星空中恆星繞行的中心點(天北極或北極星)仰角較高。除此之外,以織女星在臺灣和巴黎的位置變化(圖1-66)來比較可以發現,從臺灣地區觀察織女星的位置,會從東北方升起,到達最高點(子午線)時位置偏北,落下時在西北方向。但從較高緯度的巴黎地區觀察時發現,織女星會從東北偏北的方向升起,到達最高點(子午線)時位置反而偏南,最後落下在西北偏北的位置。由此可以看出來,不同緯度的兩地所看見的織女星運行軌跡,應該有很大的不同。

接著就請同學比照剛剛在繪製臺灣地區恆星運行軌跡的步驟,繪製出巴黎地區的恆星運行軌跡,最後我們再一起進行比較。同學可以參考以下步驟:

  1. 可以選擇剛剛在臺灣地區所觀察的那顆恆星,或是用織女星當作觀測目標;
  2. 調整日期時間,將這個恆星在接近東方地面、子午線上、接近西方地面的3個不同位置,記錄在空白的仰角和方位角網格上(圖1-67);
  3. 在網格上標示北極星的位置;
  4. 將恆星位置隨時間的變化畫成立體軌跡,並標示北極星的位置(圖1-68)。
圖1-67 巴黎地區(接近北緯49°)所觀察到織女星升起到落下的方位和仰角(圖中藍色圓點),以及北極星的位置(圖中紅色星星)。
圖1-68 巴黎地區(接近北緯49°)所觀察到織女星(圖中藍色圓點)運行軌跡及北極星(圖中紅色星星)位置。(修改自泰宇版地球科學教科書)

比較臺灣(圖1-63)和巴黎(圖1-68)兩地的恆星運行軌跡之後,我們除了發現北極星的仰角不同之外,還發現恆星運行軌跡和地面的夾角也不相同。緯度較高的巴黎地區,恆星運行軌跡越接近平行地面。但有個相同的特徵是,兩地觀測到恆星繞行的軸心,都同樣是天北極和觀測者之間的連線。

究竟我們所觀測到恆星運行的特徵,和我們身處的緯度之間是什麼關係,就讓我們接著觀察看看。

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