第二节 天象观测的内容和方法

一、认识一些主要星座和著名亮星

学习天文知识，进行简易天象观测，一般都从认星开始。对于任何人来说，认识一些星星都是有益的，因为星星能给我们指示出正确的方向，告诉我们时间，乃至确定节气和掌握四季变化的规律等。星空，是摆在人们面前的“图书”，需要热情的读者经常去“阅读”它。

（一）活动星图的制作和使用

进行天象观测和认星，最好有一个活动星图。活动星图有两张纸，一张是底图，一张是盖图。底图本身是以天极为中心的投影星图，中间一点正好是天北极。如果有一个天球仪，你站在天极上往下看，把那些星投影到一个平面上，就可以得到这样一个星图。但还不完全是正射投影，赤道部分还需要往外开展，所以底图的基本结构是以天极为中心的投影星图，赤道以南还画了很多星，它的范围主要看我国大陆最南边的纬度是多少，对那样一个地理纬度来说，永不上升的天体就不用再画到底图上了。

星图中心是天极，中间是天赤道，外圆是南方的恒稳圈。那么这张底图所画的星就是中国国土范围内可能看到的恒星。

活动星图的底图是要旋转的，即表示由于地球自转而形成的天体周日视运动。天体的周日视运动是顺时针方向旋转，是从地球中心往外看的结果。星图是从球外向球心方向看，周日视运动的方向也刚好相反，是逆时针方向。所以活动星图的底图应该逆时针方向旋转，这点要特别注意。再有，在底图周围画了日期，因为底图上不仅有天赤道，而且有黄道，黄道和天赤道交于春、秋分点。太阳在春分点是 3 月 21 日，在秋分点是 9 月 23 日。这样太阳在黄道上某一个位置相当于某天就是确定的，把黄道上的日期位置延伸到底图的最外圈，就能在星图的边上把日期标出来了。而上面那张盖图的外圈上有时间，从 0 点到 24 点正好转一圈。0 点指向正北方向，星图逆时针方向旋转，所以 6 点在左边，18 点在右边。

上面盖图上的洞是椭圆形的，中心是观测地的天顶，它可以根据当地的地理纬度决定。椭圆则是当地的地平圈。从椭圆中心到底图的中心，距离等于 90°减去当地的地理纬度φ，即天顶距天极的距离是 90°-φ（天极的天顶距）。活动星图比较容易买到，如果是自己制做，底图也需要购买。购买活动星图时，要注意是否适合当地（地理纬度）使用。

活动星图的使用方法很简单，首先找到日期，然后旋转底图，使日期和观测时间一致。找到时间，那么中间的天象图就是你在那个时间所能看到的天象。

（二）星座和星等

古人为了便于认星，将全天分成若干个区域。我国古代把这样的区域叫“星宿”或“垣”，西方古代叫“星座”。现代天文学按照平行或垂直于天赤道的弧线，把全天分成若干个大小不等的区域，也称这些区域为星座。现在国际上公认全天分为 88 个星座，每个星座都有特殊的名字。星座的名称和古代的神话传说有关，熟悉这些故事将有助于对星座的记忆和认识。为了便于区分和辨认每个星座中的星星，人们按照每个星座内星星的亮度，以希腊字母α、β、γ等作为代号，如猎户座α星、猎户座β星或仙女座α星、仙

女座β星⋯⋯当 24 个希腊字母用完后，就用拉丁字母或数字表示，如天琴座

17、天鹅座 61 等。重要的星还给它起了专门的名字，例如：天鹰座中的亮星叫牛郎星，学名河鼓二；天琴座中的亮星叫织女星或织女一。当然还有一些天体，按照规定和习惯用其它的代号。

反映天体亮度的等级叫星等。古代人们把肉眼能看见的星星分为六等， 最亮的叫一等星，次亮的叫二等星，再次叫三等星⋯⋯，肉眼勉强能看到的星为六等星。近代用仪器测定 1 等星的亮度大约是 6 等星亮度的 100 倍。这

样星等每差一等，亮度就相差⁵ 100 =2.512 倍。后来人们发现有的星比 1 等星还亮，同时用仪器还可看到肉眼所看不见的许多星，于是便把这个规律向两头推广，比 1 等星亮的还有 0 等星、-1 等星⋯⋯；比 6 等星暗的还有 7 等星、8 等星⋯⋯7 等星以下要用望远镜才能看到。

天上的星星千千万万，然而肉眼可见的仅有 6000 多颗，而同时只能看到一半左右。即使这样，那么多星座、星星各有各的名字，要想全部记住，也是很困难的。对于中学生来说，只要辨认记住几个主要的星座、一些著名亮星的名字就行了。

（三）四季星空

春天是万物复苏的季节，春夜星空也显得格外瑰丽迷人。春夜的星空亮星并不多，最引人注目的是狮子星座，其中的一组α、η、γ、ζ、μ和ε 象一把镰刀挂在天上，它和东面不远处组成三角形的三颗星——β、б和δ 一起，被古希腊人想象为一头雄狮；我国则把这一区域的星喻为黄帝之神， 叫做轩辕。狮子座最亮的α星，我国称为轩辕十四，是全天 21 颗星最亮恒星中最暗的一颗。但是因为春夜星空中南方天空没有别的亮星，而且它又接近黄道，所以被封为“王者四星”之一。另外，由于航海的人们常常用它来确定航位，所以又被航海者授予航海九星之一的称号。

夏季是一年中最好的观星季节。当人们送走了可畏的骄阳，夜幕降临， 正是边乘凉，边观星的时候。夏季星空中最引人注目的是天河一带的几个星座，像天鹅、天鹰、天蝎、人马等星座。天蝎座正位于南方低空，它包含了许多明亮的星，是个著名的大星座；它以β、δ等为头（我国古代叫“房宿”）， α为心，同σ、τ组成“心宿”，α为心宿二，又名大火。“七月流火”说的是按斗转星移判断时令季节，指大火西下的意思，并非骄阳似火的火。

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金秋时节，（北方）天高气爽，星空更加壮丽迷人，廖廓长天星寂寂， “飞马”横空“银汉”斜。秋夜星空中明亮的星座不多，最引人注目的是高挂正空的飞马星座。飞马座α，β、γ三颗星与仙女座α星组成一个巨大的四边形，雄伟壮观；粗粗看去，这四边形里似乎空空荡荡一无所有，实际上， 里面亮于 6 等的星共有 13 颗。在没有城市灯光和月光影响的晴夜，不妨作为一个题目，测试测试学生的眼力。

恬静的冬夜，星空美丽多姿，金牛、猎户、大犬等都是非常辉煌的星座。猎户星座夙称星座之王，它高悬南方天空，我国古代称它为“参宿”，主要

由七颗星组成，其中α、β、γ、κ四颗星排列成长方形，被古代西方人想象成一个威武的猎人，中间的δ、ε、ζ三颗星整齐地连成一条直线，好像猎人腰间缀着闪闪发光的腰带。中国民间叫它“三星”，常常用三星的出没和三星的高度来判断时刻。冬季（公历 12 月份）猎户座和太阳大约相距 180

°，太阳西落，猎户座升起，太阳升起，猎户座西落，最宜于用猎户三星估计时刻。农历春节期间（22 时左右）猎户三星在正南方；除夕之夜，猎户等星座显得特别明亮。中国民间所说的三星，除猎户三星以外，还有心宿三星和牛郎三星（天鹰座）。

（四）北斗和拱极星座

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北斗是由天枢、天璇、天机、天权、玉衡、开阳、摇光七星组成，除天权为三等星外，其余都是二等星。古人把这七星想象为舀酒的斗的形状，因为它常在北方出现，所以称为北斗。天枢等四星组成斗身，古代又叫魁；玉衡等三星组成斗柄，古代又称杓。我国的中、高纬度地方，北斗七星终年可见。北斗七星是大熊星座的一部分（屁股和尾巴）。北斗七星的天枢、天璇， 称为指极星，在离这两颗星间距五倍远的地方，便是众所周知的北极星。北极星属小熊星座，目前，小熊座α（中名勾陈一）在天北极附近，称为北极星。农业生产十分注重辨季节、定农时，我国古代科学测试工具尚未完备的时候，人们曾用北斗作为验时记日的标准。古代按北斗斗柄所指方向来确定时节的工作称为“斗建”；这是古代国家的头等大事。斗建的方法云：“斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指， 天下皆冬。”这都是指黄昏时候而言。如果在黄昏观察，那么在公历 4 月，

北斗出现在天顶，斗柄指东，这是春季；到 7 月，北斗出现在西北方，斗柄朝上，即古人所谓指南，这是夏季；10 月份，北斗斗柄指西，就是秋季，这时由于它出现在地平线附近，所以不容易看到；农历年底以后，北斗出现在东北方，斗柄朝下，即古人所谓指北，这时冬季。俗语也有“斗柄回寅又一春”的说法，寅就是东方。当然，古代这种以北斗斗柄所指方向来确定时节只是大概的估计而已。同时，由于地球还在不停地自转，北斗也在一昼夜里按逆时针方向绕北极星旋转；所以晚上不同的时刻，北斗的位置也不一样。只要知道北斗在当天初昏时的位置，则按斗柄离开初昏位置的度数，就可推知当时的时刻，每转 15°是一小时。古代也用它来测定晚间的时刻：指示黄昏的是杓星，指示午夜的是衡星，指示黎明的是魁星。北斗第六星开阳附近有一颗伴星，中名叫“辅”，西名为 Alcor；在阿拉伯文里是试验之意。相传古代阿拉伯人在征兵的时候，就用这颗星试验新兵的眼力，如果能看见这颗辅星，那就证明视力很好。如果一时看不见，也不用着急，卷一个长纸筒

（最好在观测前布置几名学生事先准备好）来观察，避免了周围亮光的干扰， 或是闭一会眼睛，然后睁开眼观看，也许就能看出是两颗星了。

人们把围绕北极星旋转的星座，称为拱极星座，还有仙后座、仙王座、天龙座、鹿豹座等。

（五）著名亮星

肉眼观测，全天最亮的一等以上的（恒）星有 21 颗。天狼星是全天最亮

的恒星，它位于大犬座，学名大犬座α；“天狼”是中国古人对它的称呼。天狼星是离地球比较近的恒星，距离 8.65 光年，它的视星等最亮时可达-1.6 等。冬季在猎户座东南方，天狼星极其显眼，很容易找到。古今中外无不瞩目，天狼星在人类文明发展中曾起过重要作用，在近代恒星天文学及现代高能天体物理的研究中，一再成为人们感兴趣的中心。其次是老人星，它位于南天的船底座，学名船底座α。北半球的人看到这颗星的机会很少。再次是南门二，它属于半人马座，距离 4.22 光年。“海内存知己，天涯若比邻”， 因为它是（除太阳以外）离地球最近的恒星，天文学家们给它取名“比邻星”。但北方人对南门二却是“久闻大名，素不相识”。在我国，只有昆明、桂林、台北一线以南的地方，才有机会见到它。目前人类对南门二的知识还很有限。此外，水委一（波江座α）马腹一（半人马座β）、十字架二、三（南十字座α、β）等也是北半球的人们难以见到的亮星。大角是全天第四亮星，北天第一亮星和春夜第一亮星是一颗 0 等星。公历 5、6 月份晚上 8～10 点钟左右，当你在天空中找到北斗七星后，顺着斗柄的弧形弯曲方向向东南方看， 在距大熊η星（摇光）差不多相当于北斗全长的位置上就是大角星（牧夫座α）。它与五车二（御夫座α）和织女一（天琴座α）号称赤道以北三颗最亮的星；只是颜色不同，大角为橙红色，而五车二是黄色，织女则带点蓝色。大角和狮子座β（中名五帝座一）、室女座α（角宿一）组成一个巨大的等腰三角形；春夜星空中亮星不多，美丽的春天大三角形很容易辨认。天赤道正好穿过这个大三角形，它的三个顶点离赤道都在 20°以内，因此，地球上广大地区的人们都能看到这个大三角形。参宿四（猎户座α）在四边形的左上角，即猎人的右肩上，距离约 600 光年，猎户座中很多其它恒星，距离多在四、五千光年以上。心宿二（天蝎座α）又名“火”（“大火”）或“商”； 相传距今 4000 多年的唐尧时代，已有“火正”这一官职，负责观测“大火”。在黄昏时可见于东方的季节，以此定为黄、淮流域春耕的开始。我国古代著名的神话“参商寻天兵”，讲的就是参宿和商星。相传古代高辛氏有两个儿子难以相处，“日寻干戈，以相征讨”高辛氏只得命长子去管祭商星，次子去管祭参星；而商星（即心宿二）和参星（即猎户座参宿七星）在天穹上相距约 180°，此起彼落，从无见面的机会，当然就动不起干戈来了。北落师门位于南鱼座，学名南鱼座α，在全天 21 颗亮星中居第 18 位，但它在秋夜

南天的星空中却是最亮的。把飞马座β、α连接起来，向南延伸 3.5 倍，就是北落师门；而这条线差不多就在赤经 23h 的经线上，因此，北落师门是古代航海家们在海上定经度的很重要的参考天体。此外，南河三（小犬座α）、河鼓二（天鹰座α，即牛郎星）、毕宿五（金牛座α）、北河三（双子座β） 都是著名亮星，都比较容易辨认。21 颗亮星中实际光辉最强的是天津四（天鹅座α），虽然在最亮星中排在第 20 位，星等为 1.25，但它的距离约 1740 光年，如此遥远，尚且这么光亮，可见它的体积比太阳大得多；据推算，天津四的半径是太阳半径的 106 倍，质量则是太阳的 22 倍。

需要注意的是，辨认星座和著名亮星时，不要把恒星和行星弄混。肉眼可见的五颗大行星都比较亮。土星可与最亮恒星比美，木星、火星、金星等， 都比任何恒星亮，金星最亮时可达-4.4 等。相对于恒星来说，行星在星空背景上有明显的相对移动，而且这种移动几乎都沿着黄道进行。行星有一定的视圆面，所以在大气抖动下，不象点状恒星那样有星光闪烁现象。如果仔细

对比，还可以发觉各个行星都有其颜色特征，在不同的时候亮度也有变化。以上可见，认星可以定向，可以识别季节变化，这也是古代天文学的主

要用途。