 演讲：卢运则 撰文：0.618 城市的灯光让星空变得难得一见，也许正因如此，如果偶然抬起头看到几颗星星，便会感到特别惊喜。那可是一束穿越了光年而抵达我眼底的光啊，说不定在我看到它的时候，它早已不是我看到的样子，或者已经消失了。或者它千百年来并未经历太大变化，我看到的那颗星还是张衡、苏轼看它时的样子。 这个笼罩在我们头顶的黑暗森林到底隐藏着怎样的秘密？虽然还不能回答，但可以学着接近它、欣赏它。 2018年9月22日，秋分，科学松鼠会联合安城文化沙龙举办了第二场科学沙龙：夜空导览-天文观测入门。密歇根大学数学系博士生，北京大学青年天文学会前骨干卢运则带我们踏上星辰大海征途的第一步。 从地球出发，宇宙是什么样子？ 虽然我们早就知道自己并不是宇宙的中心，但我们却不得不从自己出发向外看去：地球、月球、太阳系、银河系、本星系群…… 月球是地球唯一的天然卫星，它虽然只有地球的体积的五十分之一，更不能和宇宙中其他的恒星相提并论，但是因为它离我们实在太近了，所以常年以最亮的姿态独霸夜空。 太阳系中的其他行星由于离我们很近，所以比较亮。而且因为光束较强，不大容易被空气扰动，所以不会像较远的恒星一样“眨眼睛”。 我们小时候都知道太阳系有九大行星。2006年，国际天文学会（International Astronomical Union, IAU）把冥王星降级成了矮行星。现在，太阳系由8颗行星，三颗矮行星，以及其他比如小行星、彗星等到组成。  太阳系天体间大小比例，非距离比例 再将目光放远，是银河。它大约有15到20万光年，有几千亿颗像太阳这样的恒星。由于我们身处这样巨大的银河系当中，所以我们无法从银河系以外看到它的全貌，而我们肉眼所见的大部分天体都在银河系以内。  看到上图可以得到一个结论：这一定不是真实的银河系照片。 走出银河系，我们就来到本星系群。宇宙中大约有1000-2000亿个星系，他们在宇宙中并非随机分布，而是存在一定的结构。银河系就是一个叫做“本星系群”的星系群中的一员。本星系群大约有50个星系，其中有三个特别巨大。除了银河系，另外两个甚至也可以在地球上用肉眼看到。 银河系还有两个附属小星系（卫星系），在地球南半球就可以看到。 那么本星期群以外呢？这就超过业余天文爱好者设备的极限了。 从地球向外看，能看到什么？ 夜空本应是黑色的，因为宇宙中绝大多数空间不存在任何天体。但由于地球的光污染，我们看到的天空大多数时候是蓝黑或深蓝色。这严重影响了观星体验。 除此以外，其实月亮在观星者眼中也是一大障碍。因为月亮反射太阳的光芒太亮，影响了对其他星体的观测。  冷知识：金木水火土五大行星其实并非汉语中的传统名称。比如木星在中国古代成为岁星，因为它每年会在天空中换一个黄道星座，12年一轮回。 在日语中“行星”又成为“惑星”，因为他们在天空中的位置飘忽不定。那么我们改如何辨认它们呢？首先，因为它们离地球比较近，所以比较亮，且不会“眨眼睛”。另外，如果用望远镜看，可以看到行星圆盘状的表面。 要问今晚午夜十二点最亮的一颗星是什么，这要因天而异。但我们可以确定的是，不可能是水星和金星。因为水星和金星离太阳比较近，那时候太阳已经“落山”很久了（北极、南极呢？）。 很多人听说对着流星许愿就能实现，于是觉得流星一定很罕见。但实际上，一个普通天文爱好者在一个普通的观星夜，肯定能看到流星。流星还是比较普遍的。 近几十年来，人类发射了很多人造卫星。它们也成为肉眼可以看到的比流星还要常见的天体。在野外观测时会发现，它们会匀速运动，但并不会像飞机一样闪烁。 观星术语 01星座 天上的星星那么多，怎么准确得把他们定位呢？这对古人来说尤为重要，于是不同文化都不约而同地将肉眼观测时比较靠近的恒星划分到一起。 比如猎户座，我们肉眼看到的是这样……  按照古人的想象连线后是这样……  而实际上这些恒星的空间位置是这样……  在古希腊，托勒密系统地将它们总结为48个星座，而中国古代则有三垣四象二十八宿这些星官。后来人们发现南半球竟然可以看到不一样的星空，于是又规定了更多的星座。20世纪初，为了科研便利，国际天文学会规定了现代天文学的 88 个星座。 而星座运势中经常说到的一年12星座是怎么回事呢？首先，在天文学中，这12星座的名字就和星座运势中并不完全相同：室女座、人马座和宝瓶座分别对应着处女座、射手座和水瓶座。 02星等 星等就是星星的亮度。古希腊天文学家希帕求斯发现星星有些亮有些暗，于是想到把它们按照亮度分等。一等是最亮的，五等、六等是最暗的。现代天文学也沿用了星等这个概念，叫做“视星等”，依然是星等越小星星越亮，但是采用了更严格的测量方法方法。例如：太阳的亮度是-27等，满月是-13等。 某种情况下可以看到的最暗星等叫做”极限星等“。人类肉眼一般的极限星等大约是6.5等，而高于这个亮度的星星约有5000颗。双筒望远镜可以将肉眼的极限星等提高到10~11。 03光谱型 根据颜色，星星被划分成 OBAFGKM 七种光谱性，可以记忆为“Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me!” 恒星只有这些颜色，我们不可能看到其他颜色的恒星。天空中我们所看到的75%的星星都是M型，而太阳是更亮的 G 型。  上图展示了七种光谱性的颜色。 04恒星的命名 一般一颗恒星会有几个名字，分别是西方习惯命名、中国古代命名和拜耳命名法。西方习惯命名主要来自民间故事和神话，而中国古代会根据星官命名。最为科学的是拜耳命名法，根据星星所在的位置和星等来命名。  星星的运动规律 01天球 为了方便定位和交流，在天文学中把笼罩在我们上空的宇宙看做一个球面，成为天球。对它像画地图一样标记和划分。天球的转动实际上是由于地球自转造成的，所以地轴的延长线到了天空中就被成为”天轴“，而这个轴和天空的交点则被成为”天极“。天轴的垂直平分线就是”天赤道“。  以地平面为坐标系，我们可以用高度角和方位角来定位，被称为“地平坐标系”。除此之外还有用赤经和赤纬来定位的“赤道坐标系”。  02星轨图 由于地球一天自转一圈，星星每天也会东升西落一次，这被称为“周日运动”。 北极星几乎位于北天极的位置，与天赤道的夹角为89°16′。由于这个特性，北极星的高度角就是观测点所在的维度。比如当你看到北极星高度角为42°，那么就说明你在北纬42°的地方。 03周年运动 地球自转并非精确的24小时，而是大约23小时56分。所以每天我们看到一颗星出现的时间都会比前一天提前4分钟。如果这颗星是太阳，那就更有意思了。太阳每天大约花23小时56分绕地球一周（地球自转），但是与此同时，地球也在绕太阳公转大约1度，也就是太阳相对于其他恒星的位置每天退1°，也就是4分钟。每年太阳又会回到原来的位置。 星空每天相对位置的变化也就造成了四季星空的变化。而太阳因为相对星空的位置在不断变化，所以太阳有时位于一个星座，有时又会位于另一个星座。太阳在天球中运行的这条轨道就被成为“黄道”（Zodiac）。其实黄道就是地球围绕太阳公转的轨道平面和天球表面相交的圆。黄道所穿过的12星座就是星座运势中提到的12星座。我们常说今天是某个星座，其实指的是今天太阳在那个星座，所以我们今天晚上是不可能看到那个星座的。 秋冬季星空看点 9-11月的秋季平淡无奇，银河较为暗弱，且只有一颗亮星，一等星“北落师门”。主要星座有秋季四边形、仙后座、英仙座。  在观星时，期待不要太高，因为我们肉眼很难看到网上图片那么美的景象。 你以为能看到这个……  但肉眼只能看到这个……  即使拿起双筒望远镜，也无非是看到这个……  01如何辨认仙后座  仙后座是一个明显的 W 形，在北方、北偏东高空。它和北极星是这样的关系……  02冬季星空 冬季星空是四季中最壮美的。有7颗一等星是北半球冬季星空的典型恒星，占全部一等亮星的1/3（而不是平均的1/8）。不但能看到“星座之王”猎户座（Orion），还能看到冬季大钻石和昴星团（Pleiades）。  冬季一抬头可以看到这么一大团星座，叫做“冬季大钻石”。其中很亮的的三颗连在一起的就是猎户座的“腰带”，头上是很亮的红巨星参宿四，脚下是蓝超巨星参宿七。 猎户座下面，天空中最亮的一颗星就是天狼星，-1.5等，位于大犬座。猎户座的北边是金牛座，它的眼睛是毕宿五。北边的御夫座有一颗0等亮星五车二。 如何观星 晴朗、少云，没有雾霾的天空对于观星是必不可少的。此外，合适的月相也很重要，不然月亮会掩盖其他星星的光芒。如果能远离光污染、提高海拔也会有帮助。 在刚出野外看行时，开始看到的星星较少。但如果给眼睛一点时间，观赏车灯、不看手机，一会儿就能看到更多的星星。 另外就是注意夜间保暖、防虫。  奇观天象 很多天文爱好者是因为看过一次奇特的天象而对天文路转粉的。大彗星、流星雨、日全食等等都是我们期待的天象。  北半球已经20年没看到大彗星了，以上是1997年的海尔波普彗星。半年时间每天晚上都在天上。 流星雨是比较常见的一种天象，流量不超过50的流星雨就没必要看了。每年1月3日前后、8月13日前后和12月14日前后都可以看到流星雨。 狮子座流星雨每33年会爆发一次。据说1822年狮子座爆发过一次每小时24万的流星雨。 日全食是地球进入月球本影形成的天象。上一次是2017年8月21日的美国，下次一次2019年7月2日在智利和阿根廷。  如何成为天文爱好者 只要有兴趣，成为业余天文爱好者并不难。一个100美元左右的双筒望远镜就可以多看到很多星星。另外可以读一些理论读物和观测指南。星图、电子星图也会帮助认星。 更详细的夜空导览，观看下面的视频吧…… 科学松鼠会走进美国，线下沙龙第一期回顾：达尔文之后的演化学家，都在干些啥？ 欢迎个人转发到朋友圈  微信： SquirrelClub  微博：科学松鼠会  科学松鼠会，是一家以推动科学传播行业发展为己任的非营利组织，成立于2008年4月。我们希望像松鼠一样，帮助公众剥开科学的坚果，分享科学的美妙  点个赞吧~ |
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