想拍到漂亮的星轨，这些知识得知道~
01
什么是星轨？
星轨是指在夜晚，由于地球的自转，天空中的恒星在相机长时间曝光时，在照片上留下的光线轨迹。
要解释星轨的形成，我们先要从天体的周日视运动说起。
[注]
周日：指一个恒星日；
视运动：指在地面上的观测者直接观测到的天体的运动。
地球自西向东自转，若从地球视角观察，就会看到太阳、月球或星星每天在东升西落。
从地球的视角来看，把天空幻想成一个大球（称为天球），地球以外的各天体都嵌在天球上（仅从视觉上来看，此处忽略各天体与地球的距离差异）。
地球自西向东自转，根据相对运动原理，如果将地球看作静止，那天球便自东向西旋转，且周期与地球自转周期相同，为23时56分4秒。
天球的旋转轴与地球的自转轴延伸方向一致，被称为天轴。天轴和天球相交于两点，和地球北极对应的叫做北天极，和地球南极对应的叫做南天极。
天球示意图
地球上的观测者，一天内观测到天空上的天体明显的视运动状态，就是天体的周日视运动。
可以看到天体的视运动轨迹，是以北天极和南天极为中心的。所以我们在北半球拍摄星轨时，会得到以北极星为中心的同心圆的轨迹。
北半球拍摄到的星轨
02
如何判断星轨拍摄地点？
地球上观测者所处的位置不同，观测到的星轨会有差异。
如果位于北半球，观测到的恒星围绕北极星（北天极）呈逆时针视运动；如果位于南半球，观测到的恒星围绕南天极呈顺时针视运动。
而且，位于南半球和位于北半球观测到的星体也会有所不同。
① 位于南北两极
当观测者位于北极点时，位于北天球的星体，自东向西平行于地平面作逆时针圆周运动（视运动的观测中心为北极星）。与此同时，观测者无法看到南天球的星体。
当观测者位于北极点
当观测者位于南极点时，会看到星体作顺时针圆周运动。观测者也无法看到北天球上的星体。
② 位于赤道
当观测者位于赤道上，星轨与地平圈垂直，垂直上升和下落，每天有12小时在地平以上，12小时在地平以下。
当观测者位于赤道上时
③ 当观测者位于赤道和两极之间
在北半球地区，当我们看向正北方天空时，地平以上的星体围绕着北极星作逆时针圆周运动。东升的星倾斜着移向南方，到达观测者正南方后，又倾斜着向西移动，由西方落到地平线以下。
而位于南天球的一部分星体是永远不会升到北半球的地平线以上的。
当观测者位于北极点与赤道之间时
如果观测者位于南极点与赤道之间时，情况相反，而且位于北天球的部分星体在南半球是无法观测到的。
如下图，在天球之上，天轴在地平圈上的投影指向北方和南方，而天赤道与地平圈交点的连线刚好与天轴的投影垂直，因此，天赤道与地平圈的交点所指方向为正东、正西。
在地球极点之外的地区观测，只有位于天赤道上的星体才是正东升起、正西落下，除天赤道上的星体外，都不是正东升、正西落。
了解了以上知识后，我们试着来做以下几组试题。
左右滑动查看图片
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03
如何判断星轨拍摄时长？
由于星轨的形成是由地球的自转引起的，因此星轨形成一个整圆的时间为一个恒星日，即23时56分4秒。
[注]由于白天无法看见星体，所以只有南北极圈内发生极夜现象时，才能拍摄到呈现为完整圆形的星轨，除赤道外的其余地区多为一段圆弧。
星轨形成的角速度也与地球自转角速度相同，为约15°/小时。
例如,下图为某拍摄团队拍摄的星轨照片，图中A1—A2之间的白色弧线是拍摄期间某颗恒星曝光的运动轨迹示意图。
根据测量，我们可以知道这颗恒星在曝光时的运动轨迹约为60°，所以获得图中照片的曝光时间大约是60°÷15°=4小时。
此外，还可以计算同一颗恒星回到同一位置时的具体时间，例如下题。
左右滑动查看图片
04
练一练再走~
星空观测、星空摄影等天文观测站点对纬度、地形、气象、人类活动有较高的要求。下图为某摄影师在非洲西南部沿海平原一天文观测站，长时间曝光拍摄的星轨图。据此完成下面小题。
参考答案
（上下滑动查看）1.C[解析]该地位于南半球，星空图中星轨运动方向为顺时针方向，C对、A错。星轨运动方向为自东向西，与地球自转方向相反，B错。星空图为长时间曝光拍摄得到的，与地球公转无关，且公转方向也为自西向东，而星轨为自东向西运动，D错。故答案为：C。
2.A[解析]该地位于非洲西南方向，6-8月为南半球的冬季，此时昼短夜长，观测时间较长，所以最为适合拍摄星空的月份为6-8月，故答案为：A。
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