宇宙的本質(第二章天體的運動)
恒 星 的 运 动
太阳每天东升西落， 可说人尽皆知。但较少人注意到的是， 原来差不多所有天体， 包括月球、 行星和所有恒星， 皆同样会东升西落。事实上， 天体当然不会真的每天巴巴绕着地球旋转， 这个假像其实是由于地球自转所造成的。我们可以把天空幻想成一个称为 天 球 的大玻璃球， 而所有天体包括太阳星星等皆镶嵌在天球上， 而地球则孤悬于天球的中央。当地球自西向东自转， 身处地球上渺小的人类， 当然感觉不到地球的运动， 反而觉得整个天球皆自东向西绕着地球旋转， 造成太阳及其他天体每天东升西落的错觉。
在 图 中 ， 你 会 发 觉 接 近 天 球 北 极 的星永远不会下山， 我们称这些星为 拱 极 星 。着 名 的 北 极 星 虽然只是众多拱极星中的一颗， 但由于它非常接近天球北极， 所以看来似乎永远静止不动。
北极星相对于地面的位置取决于观测者所在地的纬度﹐ 例如在香港﹐ 北极星会在正北﹐ 离地面22.4 度。
同样道理， 有些星永远不会东升。居住在北半球的人永远看不到接近南天极的星， 而居住在南半球的人同样也看不到接近北天极的星。可惜的是， 天球南极附近没有光星， 所以没有「 南」 极星为南半球居民引路。
这三幅模拟图例显示在北半球可以见到的恒星运动﹐ 第一幅指向天球北极方向( 你会发现其实北极星并不是完全固定不动的) ﹐ 第二及第三幅分别指向南方及东方。
在天球上， 恒星的相对位置是固定不变的， 假若我们撇除由于地球自转所造成的东升西落运动， 恒星在天球的位置可说是不变的( 注： 事实上， 恒星在天球上的位置其实是会变化的， 我们称恒星在天球上的运动为 自 行 ， 但恒星的移动非常非常缓慢， 非要经过数十年的时间， 再加上精确的量度， 才能够侦测出来) 。
虽然太阳亦只不过是一颗普通的恒星， 但由于地球的公转运动， 太阳在天球上的位置皆时时刻刻自西向东移动， 每年环绕天球一周。太 阳 在 天 球 上 的 轨 迹 称 为 黄 道 ， 在 黄 道 上 的 星 座 称 为 黄 道 十 二 宫 。 ( 注： 其实现在的黄道还会经过蛇夫座， 但根据传统的习惯， 我们通常不会将它列入黄道星座之内) 。黄道十二宫源自古老的占星术， 不少人以为太阳周年运动时， 逗留在每一宫的时间是一样的， 但可惜这个「 常识」 是错的。
问 ： 甚 么 是 一 天 ？
答： 我们通常以为太阳回到相对于地面同一位置便是一天， 例如由中午至另一个中午。用 这 种 方 法 定 义 的 一 天 称 为 太 阳 日 ， 利用太阳投影位置量度时间的日晷， 便是根据这个定义运作的计时仪器。另一个较鲜为人知的定义， 便是以星星返回天空同一位置为一天， 称为 恒 星 日 。由于地球公转的关系， 一个太阳日比一个恒星日长。一年中大约有365 个太阳日， 但却有366 个恒星日， 你知道原因吗？
很多人都知道， 较准确的说法是一年有365.2422 太阳日。为了避免长久累积这0.2422 日而出现误差， 我们有4 年一闰的解决办法， 普通年是365 日， 但 闰 年 则有366 日， 而多出的一天便安插在2 月最后一天之后。心思细密的读者会注意到， 四年一闰即每年平均有365.25 日， 比一年的真实日数多了0.0078 日， 误差虽小， 但数百年累积下来便不得了， 所以历法规定， 可以被100 除尽的年份不置闰( 例如1700 、 1800 、 1900 ) ， 但可以被400 除尽的年份则保持置闰( 例如2000 、 2400 、 2800 ) ， 因此， 每400 年便少了3 个闰年， 即平均一年少0.0075 日， 每年误差为0.0003 日， 或每3000 年误差不多于一天。这 种 历 法 称 为 公 历 或 格 里 哥 历 。
月 球 的 视 运 动 和 太 阳 相 若 。两个满月之间相差29.5 日， 称为一个 盈 亏 月 。要注意的是， 中国人使用的农历其实已考虑了太阳及月球的运动， 所以正确来说是阴阳合历。
由于地球的自转轴相对于公转轨道平面倾斜了23.5 度， 再加上地球的绕日运动， 所以太阳东升的方位角会随日子改变。
地 球 有 赤 道 ， 天 球 上 亦 有 天 球 赤 道 。天球赤道和黄道的交角是23.5 度， 而相交的两点分别称为 春 分 点 及 秋 分 点 。此外， 在黄道上距离春分和秋分点最远处则称为 夏 至 和 冬 至 点 。每年3 月21 日、 6 月21 日、 9 月21 日和12 月21 日前后， 太阳便会分别运行至黄道上的春分点、 夏至点、 秋分点和冬至点的位置。在夏至日， 日长夜短， 太阳会直射北半球， 由于北半球会获得较多的阳光， 所以天气会变得炎热， 南半球的天气则刚好相反， 此时正值隆冬时分。
在夏至日， 太阳东升的位置， 是全年最偏北的； 在冬至日时， 则在全年最偏南之处升起， 造成北半球夏天日长夜短、 冬天日短夜长的天文现象。
对于古代人来说， 行星是会在天球上四处闯荡的「 星」 ， 现在我们知道， 它们会四处乱闯， 是由于它们和地球一样， 皆会绕日公转。太阳系有九大行星： 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， 更有不少细小的天体绕着太阳旋转， 包括小行星、 周期彗星等。
由于水星和金星的轨道在地球轨道之内， 所以称为 内 行 星 。从地球看来， 它们和太阳永远形影不离， 由太阳东面走到太阳西面， 再回到东面。由于它们和太阳靠得很近， 所以我们只能在日出前或黄昏后看到它们。金星光芒万丈， 是天空中除了太阳及月亮之外第三颗最光亮的天体， 在日出前出现的金星， 我们称为晨星， 这个阶段约维持一百天， 之后金星会在日落后才出现， 这时便称为昏星。
其他行星( 火星、 木星、 土星、 天王星、 海王星和冥王星) 称为 外 行 星 。由于它们亦会绕日公转， 所以在天球上的运动， 基本上是由西向东移动﹐我们称之为 顺 行 。但由于地球的公转速度较快， 所以它们有时被地球「 赶过」 ， 这时在地球看来， 它们在天球的运动会完全倒转， 变成自东向西， 我们称之为 逆 行 。 ( 内行星也有顺行和逆行。 ) 通常， 外行星每次会逆行数星期至数月不等， 所以你不可能一夜间看到外行星顺行、 逆行再顺行的运动。
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