漫话天文天球（2）
胡经国
（续前）
三、地面天球与地心天球
由于观测位置不同，因而就有不同的天球中心。严格来说，不同的观测者就有不同的天球中心。
1、地面天球
当在地面上观测时，观测者的眼睛就是天球中心，这样建立起来的天球，叫做“地面天球”。
2、地心天球
如果从地心观测，那么地心就是天球中心，这样建立起来的天球，叫做“地心天球”（本文所述天球为地心天球）。把地轴无限延长，就形成假想的“天（球）轴”。地球北极指的一点是“北天极”（天球北极），地球南极指的一点是“南天极”（天球南极）。通过地球中心和天轴垂直的平面，叫做“天（球）赤道面”；天（球）赤道面和天球的会合处就是“天（球）赤道”。
太阳在天球上每1天移动大约1度，而1年则移动1周，这称之为“太阳周年视运动”。而太阳中心在天球上“视运动的轨迹”则称为“黄道”（参见上图）。
四、天球的天文学应用
1、天球两极与天球赤道
星体在天上每日旋转一圈，这种运动称为“周日运动”。把地球自转轴延伸到天球上的位置，就是“天球的北极和南极”，也就是“北天极”和“南天极”。把地球的赤道伸延到天球上的位置，就是“天球赤道”，也就是“天赤道”。
有一颗2等星非常接近天球北极，所以看起来它似乎是永远静止不动的，其它的星就好像绕着它旋转。我们把这颗星称为“北极星”。因为北极星看起来永远静止不动停留在正北方而且“不会下山”，所以居住在北半球的人便可以利用北极星来辨别方向。可惜的是，由于在天球南极附近没有光星，因而没有“南极星”为南半球居民引路。
北极星相对于地面的高度，取决于观测者所在地的纬度。例如，在中国北京，北极星会在正北，离地面40 度；在北极，北极星会在头顶（天顶）；在赤道的地方，北极星刚好“躺”在水平线上；而在南半球，北极星是永远不会升出地平线，所以在南半球是永远看不到北极星的。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。
2、天球本身不会移动
我们站在地球上仰望星空，看到天上的星星好像都离我们一样远。星星就好像“镶嵌在一个圆形天幕上的宝石”。
实际上，星星与我们之间的距离有远有近。我们看到的是它们在这个巨大的圆球球面上的投影，这个假想的圆球就称为“天球”；它的半径是无限大。而地球就悬挂在这个天球中央（参见上图）。
星星在天空中“移动的方向”并不是杂乱无章的，而且“星座的形状”并不会改变。星星从东方的地平线“爬上来”，爬到最高点（即：“中天”）；然后往西方“沉下去”。看起来就像整个天球围绕着地球旋转一样。相信大家都明白，地球并不是宇宙的中心，星体也并不会绕着地球转。
看起来星体在天空中绕着地球旋转，是由于地球自转而产生的错觉。天球本身是不会移动的。我们身在地球上，并不会感觉自己在转动，就好像我们乘坐火车时看见窗外的景物向后移动，而并不感觉到自己处于移动中。
3、天球上的距离
地球上的距离，有“角距离”和“线距离”。但是，在天球上，只有角距离而没有线距离。这是因为，天球的大小是任意的。至于两个天体之间的实际距离，例如牛郎星和织女星相距16.4光年，那是指空间的直线距离。天球上的任何一点，都只代表一个“空间方向”；任何两点之间的弧长实际上就是这两个方向之间的夹角。例如，牛郎星和织女星的“角距离”为35°。
上图表示在天球上的距离（图源：网络）。牛郎星和织女星在地心天球上相距35°；它们之间的空间距离为16.4光年，无法在天球上反映出来。
（未完待续）
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