非常精練的天文類科普著作

通俗天文學(xué)

宇宙原是個(gè)有限的無(wú)窮。

人類恰好是現(xiàn)實(shí)的虛空。

只有那無(wú)端的數(shù)學(xué)法則，

才統(tǒng)治了自己又統(tǒng)治了一切。

——金克木

出版說(shuō)明

出版《通俗天文學(xué)》是因?yàn)樗且槐痉浅！皞髌妗钡臅?shū)。

說(shuō)它傳奇，是因?yàn)樗淖髡呶髅伞ぜ~康（Ｓｉｍｏｎ Ｎｅｗｃｏｍｂ）教授是個(gè)傳奇人物。美國(guó)總統(tǒng)林肯于１８６１年委任他為美國(guó)海軍的數(shù)學(xué)教授。《大英百科全書(shū)》說(shuō)：“紐康肯定是那個(gè)時(shí)代最顯赫的天文學(xué)家之一。”而且，這位大名鼎鼎的紐康教授一生著作頗豐，涉獵廣泛，絕對(duì)不是個(gè)把學(xué)問(wèn)做死了的學(xué)究，而是深入淺出地把學(xué)問(wèn)做活了的明白人。

說(shuō)它傳奇，是因?yàn)樗淖g者金克木先生是個(gè)傳奇人物。金克木先生是靠勤奮自學(xué)成雜家的奇才，學(xué)貫東西、融通古今、博通文理、精通多國(guó)語(yǔ)言，而且健談、多聞、敏銳。他對(duì)知識(shí)掌握深刻，見(jiàn)地獨(dú)特。從本書(shū)的譯文中我們可以發(fā)現(xiàn)，金克木先生的翻譯讓浩瀚的宇宙、神秘的星辰更加清晰明了地展現(xiàn)在我們眼前。

本書(shū)第三個(gè)傳奇之處在于它的引進(jìn)、翻譯過(guò)程。當(dāng)年金克木先生對(duì)天文學(xué)發(fā)生興趣，遂選定此書(shū)著手翻譯，并癡迷其間。為此詩(shī)人戴望舒特意到杭州西湖孤山俞樓去看望他，力勸金克木先生放下對(duì)星空的興趣，轉(zhuǎn)回語(yǔ)言研究。于是，世界上少了一位天文學(xué)家，多了一位語(yǔ)言大師。

除了這些傳奇之處以外，這本《通俗天文學(xué)》能長(zhǎng)銷不衰的原因還有它文字的流暢、描述的形象、內(nèi)容的及時(shí)更新。我們請(qǐng)了北京大學(xué)天文學(xué)系的吳飛先生和熱誠(chéng)的天文愛(ài)好者朱睿竑先生、段建新先生對(duì)此書(shū)進(jìn)行了仔細(xì)的修訂、更新，大量現(xiàn)代知識(shí)的補(bǔ)充能適應(yīng)現(xiàn)代讀者的需求，使這本《通俗天文學(xué)》在今日的夜空中仍能放射出耀目的光彩。在此，特意向他們致謝，也向那些默默致力于天文學(xué)研究、為我們提供廣博知識(shí)的科技工作者致謝。讀者看到的書(shū)中黑色的字，即是紐康教授著、金克木先生翻譯的原文，而藍(lán)色的字則是后來(lái)者做的工作。

最后，引錄金克木老先生在１９９６年１１月１日寫(xiě)的《閑話天文》（收在東方出版社１９９８年１０月出版的金克木先生個(gè)人專集《莊諧新集》里）作為結(jié)尾：

清初顧炎武的《日知錄》大概是從前研究學(xué)問(wèn)的人必讀的。記得開(kāi)篇第一條便是“三代以上人人皆知天文”，舉了《詩(shī)經(jīng)》的例證?，F(xiàn)在人還需要提倡“人人皆知天文”嗎？

不過(guò)我仍然認(rèn)為，至少是讀書(shū)人，現(xiàn)在也是有點(diǎn)天文常識(shí)、看點(diǎn)通俗天文書(shū)為好。從我的微薄經(jīng)驗(yàn)說(shuō)，看天象、知宇宙，有助于開(kāi)拓心胸。這對(duì)于觀察歷史和人生直到讀文學(xué)作品、想哲學(xué)問(wèn)題，都有幫助。心中無(wú)宇宙，談人生很難出個(gè)人經(jīng)歷的圈子。有一點(diǎn)現(xiàn)代天文常識(shí)才容易更明白：為什么有些大國(guó)掌權(quán)者不惜花重金去研究不知多少萬(wàn)萬(wàn)年以前發(fā)生而現(xiàn)在光才傳到地球的極其遙遠(yuǎn)的銀河外星系、超新星、黑洞等等。這些枯燥的觀察、計(jì)算、思考只要有一點(diǎn)前進(jìn)結(jié)果，從天上理論轉(zhuǎn)到地上實(shí)際，就會(huì)對(duì)原子爆炸、能源危機(jī)產(chǎn)生不可預(yù)計(jì)的影響。最宏觀的宇宙和最微觀的粒子多么相似??！宇宙的細(xì)胞不就是粒子嗎？怎么看宇宙和怎么看人生也是互相關(guān)聯(lián)的。有一點(diǎn)宇宙知識(shí)和沒(méi)有是不一樣的。哪怕是只懂小學(xué)生課本里的那一點(diǎn)點(diǎn)也好。古時(shí)讀書(shū)人講究上知天文下知地理，我看今天也應(yīng)當(dāng)是這樣。不必多，但不可無(wú)。

出版說(shuō)明：一本非?！皞髌妗钡臅?shū)(2)

我還想提一點(diǎn)是近代和現(xiàn)代天文學(xué)發(fā)展歷史的通俗化。這會(huì)有助于破除流行的不準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)。例如日心說(shuō)和地心說(shuō)是早就有的，困難在于科學(xué)論證。哥白尼神父有了第一次大成功，但完成還在開(kāi)普勒的算出行星軌道。盡管人已能飛出地球，行走在太空，但太陽(yáng)系里還有不少難題。牛頓對(duì)神學(xué)是有興趣的，科學(xué)和宗教是兩回事。科學(xué)可以研究宗教，但不能消滅人的信仰。要用科學(xué)實(shí)驗(yàn)破除迷信也不容易，還需要破除迷信中的心理因素和社會(huì)因素，如此等等。要知道歷史事實(shí)，知道科學(xué)進(jìn)步非常困難，科學(xué)家是會(huì)有犧牲的。

我想現(xiàn)在一定出了不少講新天文學(xué)成就的通俗易懂的好書(shū)，可惜我不知道。希望讀書(shū)人不妨翻閱一下，可能比有些小說(shuō)還要有趣。

譯者序——金克木

譯這本書(shū)的動(dòng)機(jī)很簡(jiǎn)單：國(guó)內(nèi)近年來(lái)天文學(xué)方面的書(shū)籍雖然比從前較多，卻大都是談?wù)勑亲约耙恍┬碌陌l(fā)現(xiàn)，要不就往往過(guò)于專門，似乎還缺少一本較有系統(tǒng)而又不是課本的通俗天文學(xué)。這本書(shū)恰好夠這條件，也正可以彌補(bǔ)我們的不足，因此譯者不揣谫陋做了這件工作。

譯本的體例也很簡(jiǎn)單：只是把原文一句句改寫(xiě)成中文而已。專門名詞則一律遵照教育部公布的《天文學(xué)名詞》和《物理學(xué)名詞》。

關(guān)于原書(shū)著者已有專篇介紹，茲不贅述。

至于譯者所犯的不自知的錯(cuò)誤就只有敬候高明的指教了。

關(guān)于原著者(1)

《通俗天文學(xué)》（Ａｓｔｒｏｎｏｍｙ ｆｏｒ Ｅｖｅｒｙｂｏｄｙ）自出版以來(lái)便成為最受歡迎的科普讀物之一，僅初版在美國(guó)就已銷售了５萬(wàn)冊(cè)以上，此外還有英國(guó)版以及多種外文譯本。

本書(shū)著者西蒙?紐康（Ｓｉｍｏｎ Ｎｅｗｃｏｍｂ）教授于１８３５年３月１０日生于加拿大的新斯科舍?。ǎ危铮觯?Ｓｃｏｔｉａ），１９０９年７月１１日卒于華盛頓哥倫比亞特區(qū)（Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ Ｄ．Ｃ．）。其祖先為馬薩諸塞（Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）和馬里蘭（Ｍａｒｙｌａｎｄ）一帶殖民地的早期移民。作為一個(gè)鄉(xiāng)村教師的長(zhǎng)子，他自幼便自謀生計(jì)。在美國(guó)定居并教了幾年書(shū)之后，經(jīng)過(guò)刻苦自修，他成為哈佛大學(xué)勞倫斯理學(xué)院（Ｌａｗｒｅｎｃｅ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｈａｒｖａｒｄ）的計(jì)算員和學(xué)生。１８５８年畢業(yè)并獲得理科學(xué)士學(xué)位。２４歲時(shí)，作為一名年輕的大學(xué)畢業(yè)生，他已因小行星軌道的計(jì)算而聲名大噪。該項(xiàng)工作的結(jié)果證明：當(dāng)時(shí)天文學(xué)家提出的關(guān)于小行星來(lái)歷的解釋是錯(cuò)誤的。

美國(guó)總統(tǒng)林肯（Ｐｒｅｓｉｄｅｎｔ Ｌｉｎｃｏｌｎ）于１８６１年委任他為美國(guó)海軍（Ｕ．Ｓ． Ｎａｖｙ）的數(shù)學(xué)教授。他擔(dān)任此職直至去世，級(jí)別相當(dāng)于海軍后方司令。他一直住在華盛頓，在海軍天文臺(tái)（Ｎａｖａｌ Ｏｂｓｅｒｖａｔｏｒｙ）進(jìn)行了１６年的天文觀測(cè)，并從事數(shù)學(xué)研究。１８７７年他的觀測(cè)工作結(jié)束，遂擔(dān)任美國(guó)星歷表（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ）及航海歷書(shū)編纂部門的總監(jiān)督。該部門每年出版一些主要星表、日月食的材料，以及其他對(duì)天文學(xué)家有價(jià)值而航海家必需的資料。當(dāng)時(shí)另有四個(gè)國(guó)家的政府也出版同類東西，但在天文學(xué)的基本要素及常數(shù)方面，彼此間還存在著有害的差異，因此紐康教授便擔(dān)任起全部校訂及計(jì)算天體運(yùn)動(dòng)新表的工作。

關(guān)于這件在標(biāo)準(zhǔn)化方面前所未有的巨大工作，《大英百科全書(shū)》中曾說(shuō)“楷萊（Ｃａｙｌｅｙ當(dāng)時(shí)英國(guó)最大的數(shù)學(xué)家）把完成一顆行星的各種表格說(shuō)成‘天文學(xué)的最高成就’，然而紐康計(jì)劃并且進(jìn)行了二十余年之久的巨大任務(wù)，卻是在絕對(duì)同一的基礎(chǔ)上建立起全部行星系統(tǒng)的理論與表格?！边@件工作所建立的標(biāo)準(zhǔn)被各國(guó)天文學(xué)家采納，并成為當(dāng)今航海與航空的精確基礎(chǔ)。

“紐康教授的最大成就之一是他關(guān)于月球運(yùn)動(dòng)的理論方面的探究”，從１８６８年直到晚年，他用了最大努力進(jìn)行這項(xiàng)工作?！洞笥倏迫珪?shū)》還說(shuō)：“‘甚至’他關(guān)于這一難題的最早期工作……已經(jīng)由于其勇敢的思想而值得注意，而且已成為對(duì)天體力學(xué)的重要的補(bǔ)充了?！?為建立這件工作的基礎(chǔ)，他曾收集歐洲各天文臺(tái)和圖書(shū)館中關(guān)于月球的觀測(cè)記錄，“所集年代有上下兩千六百年之多”。

“考慮到他的工作范圍之廣泛，研究性質(zhì)之重要，論及問(wèn)題之豐富，以及他對(duì)目標(biāo)秉持到底始終不懈的追求，紐康肯定是那個(gè)時(shí)代最顯赫的天文學(xué)家之一。”

紐康教授從不慌忙，從未放棄每天長(zhǎng)時(shí)間的散步，然而憑著他始終如一的努力，他竟有充分的時(shí)間去思考，去寫(xiě)作。以致他的著作（書(shū)籍與論文）題目竟能包括５４１種之多，所論及的范圍又異常的復(fù)雜，其中包括財(cái)政學(xué)（這也是他精通的），甚至還有小說(shuō)。他經(jīng)常旅行，一則為了休息娛樂(lè)，一則也為了天文學(xué)上的目的，例如觀測(cè)日食和行星凌日，視察海軍天文臺(tái)和加利福尼亞的里克天文臺(tái)的望遠(yuǎn)鏡的建立，甚至于俄國(guó)天文臺(tái)的望遠(yuǎn)鏡玻璃的制造。

關(guān)于原著者(2)

在約翰?霍普金斯大學(xué)（Ｊｏｈｎｓ Ｈｏｐｋｉｎｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）的早期９年中，他還是那兒的數(shù)學(xué)和天文學(xué)教授，每星期去巴爾的摩（Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ）上兩次課。

他去世后，人們出版了一本記錄他一生獲得的科學(xué)榮譽(yù)的清單，其中有１７個(gè)歐美著名大學(xué)的名譽(yù)學(xué)位，許多外國(guó)政府的高級(jí)勛章，以及全世界所有主要科學(xué)團(tuán)體紀(jì)念章和名譽(yù)會(huì)員資格。

著名天文學(xué)家康貝爾（Ｗ． Ｗ． Ｃｏｍｐｂｅｌｌ）教授在一篇簡(jiǎn)短的紐康教授傳中曾稱其為“智慧方面的巨人”，還說(shuō)：“紐康教授所得到的天文學(xué)中的極高位置可以由他所得到的榮譽(yù)清單恰當(dāng)表示出來(lái)。他的工作，為孜孜不倦的精力所推動(dòng)，為哲學(xué)的明智所導(dǎo)引，歷時(shí)半世紀(jì)多，使他得以置身于美國(guó)同行之首，而且列身于橫亙世界、縱越古今成就最多的一小群天文學(xué)家之中”。

自本書(shū)第一版出版以來(lái)，天文學(xué)界中又有了許多重要的發(fā)現(xiàn)。此次新版已完整校補(bǔ)一遍，以求包羅新知而跟上時(shí)代。校補(bǔ)者為伊利諾伊大學(xué)天文臺(tái)（Ｉｌｌｉｎｏｉｓ Ｕｎｉ－ｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｂｓｅｒｖａｔｏｒｙ）的貝克（Ｒｏｂｅｒｔ Ｈ． Ｂａｋｅｒ）教授。他曾是紐康博士的弟子，自己也是一位卓越的天文學(xué)家，所以是完成這項(xiàng)工作的最合適的承擔(dān)者?！锻ㄋ滋煳膶W(xué)》在新裝之下也就成為加在這具有普遍吸引魔力的標(biāo)題上的最新且最有力的一筆了。

關(guān)于譯者

金克木，字止默，筆名辛竹，１９１２年８月１４日生于江西，祖籍安徽壽縣。中學(xué)一年級(jí)就失學(xué)。１９３５年到北京大學(xué)圖書(shū)館做圖書(shū)管理員，自學(xué)多國(guó)語(yǔ)言，開(kāi)始翻譯和寫(xiě)作。１９３８年任香港《立報(bào)》國(guó)際新聞編輯。１９３９年任湖南桃源女子中學(xué)英文教師，同時(shí)兼任湖南大學(xué)法文講師。１９４１年先生經(jīng)緬甸到印度，在加爾各答游學(xué)，兼任《印度日?qǐng)?bào)》及一家中文報(bào)紙編輯，同時(shí)學(xué)習(xí)印度語(yǔ)和梵語(yǔ)。１９４３年到印度佛教圣地鹿野苑鉆研佛學(xué)，同時(shí)學(xué)習(xí)梵文和巴利文，走上梵學(xué)研究之路。１９４６年回國(guó)，應(yīng)聘武漢大學(xué)哲學(xué)系。１９４８年后任北京大學(xué)東語(yǔ)系教授。２０００年８月５日，因病在北京逝世，臨終遺言：“我是哭著來(lái)，笑著走?！?/span>

金克木是舉世罕見(jiàn)的奇才。凡是和金克木先生有過(guò)接觸的人無(wú)不對(duì)他的健談、博學(xué)、多聞、敏銳留下深刻的印象。他精通梵語(yǔ)、巴利語(yǔ)、印地語(yǔ)、烏爾都語(yǔ)、世界語(yǔ)、英語(yǔ)、法語(yǔ)、德語(yǔ)等多種外國(guó)語(yǔ)言文字。他曾僅靠一部詞典，一本凱撒的《高盧戰(zhàn)紀(jì)》，就學(xué)會(huì)了非常復(fù)雜的拉丁文。他的日語(yǔ)也很不錯(cuò)。金克木學(xué)貫東西，知兼古今，學(xué)術(shù)研究涉及諸多領(lǐng)域，自己在生前也自稱是“雜家”。他除了在梵語(yǔ)文學(xué)和印度文化研究上取得了卓越成就外，在中外文化交流史、佛學(xué)、美學(xué)、比較文學(xué)、翻譯等方面也建樹(shù)極高，為中國(guó)學(xué)術(shù)事業(yè)的發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)。

金克木自然科學(xué)的素養(yǎng)亦不低。他對(duì)天文學(xué)有特別的興趣，不僅翻譯過(guò)天文學(xué)的著作，還發(fā)表過(guò)天文學(xué)的專業(yè)文章。３０年代，戴望舒非常欣賞金克木的作品，硬是將當(dāng)時(shí)癡迷天文學(xué)的先生從天文學(xué)拉回文學(xué)。對(duì)此，金克木還頗有遺憾，曾在一篇隨筆中悵然道：“離地下越來(lái)越近，離天上越來(lái)越遠(yuǎn)。”數(shù)學(xué)也一直為他所好，他曾津津有味地鉆研過(guò)費(fèi)爾馬大定理，臨終前寫(xiě)的一篇文章中還涉及高等數(shù)學(xué)的問(wèn)題。先生早年即同數(shù)學(xué)大家華羅庚很談得來(lái)，華先生也是文理兼通。他還曾和著名數(shù)學(xué)家江澤涵教授在未名湖畔邊散步，邊討論拓?fù)鋵W(xué)的問(wèn)題。他還曾就具體的數(shù)學(xué)問(wèn)題請(qǐng)教過(guò)丁石孫先生，并能從丁先生的解釋中判斷出他所擅長(zhǎng)的數(shù)學(xué)研究領(lǐng)域。

知識(shí)帶給我們光明，但啟發(fā)我們自己睜眼看世界的，是先生積極、開(kāi)放、熱誠(chéng)的生命態(tài)度，對(duì)世界和人生的探究與思考，以及他深峻的智慧。

金先生有一顆童心，對(duì)一切新鮮的東西都抱以開(kāi)放的態(tài)度，８５歲學(xué)習(xí)使用電腦寫(xiě)作和傳稿即是一例?！拔母铩鼻八ケ贝髨D書(shū)館借書(shū)都是拖著小車去拉的，“文革”后體力大不如前，但卻始終關(guān)心國(guó)際學(xué)術(shù)的最新發(fā)展。在國(guó)內(nèi)還少有人提及詮釋學(xué)和符號(hào)學(xué)的時(shí)候，他已經(jīng)在撰文介紹，并將它們用于研究中國(guó)文化。先生晚年雖出行不便，但他對(duì)新思想、新事物，對(duì)社會(huì)和時(shí)代的變革，無(wú)不具有深入了解與思考，對(duì)許多社會(huì)現(xiàn)象都有深刻絕妙的認(rèn)識(shí)、議論。

現(xiàn)在，我們可以在他的著書(shū)里看到這些。金克木先生留下學(xué)術(shù)專著三十余種，主要有：《梵語(yǔ)文學(xué)史》、《印度文化論集》、《比較文化論集》等等。他的詩(shī)、文，文筆清秀，寓意深刻，發(fā)人深省。有詩(shī)集《蝙蝠集》、《雨雪集》，小說(shuō)《舊巢痕》、《難忘的影子》，散文隨筆集《天竺舊事》、《燕口拾泥》、《燕啄春泥》、《文化獵疑》、《書(shū)城獨(dú)白》、《無(wú)文探隱》、《文化的解說(shuō)》、《藝術(shù)科學(xué)舊談》、《舊學(xué)新知集》、《圭筆輯》、《長(zhǎng)短集》等。翻譯作品《伐致呵利三百詠》、《云使》、《通俗天文學(xué)》、《甘地論》、《我的童年》、《印度古詩(shī)選》、《莎維德麗》等。

目錄

第一編  天體的運(yùn)行

第一章　我們的星辰系統(tǒng)

第二章　天界現(xiàn)象

第三章　時(shí)間與經(jīng)度的關(guān)系

第四章　怎樣確定一個(gè)天體的位置

第五章　地球的周年運(yùn)動(dòng)及其結(jié)果

第二編  望遠(yuǎn)鏡

第一章　折射望遠(yuǎn)鏡

第二章　反射望遠(yuǎn)鏡

第三章　折反射望遠(yuǎn)鏡

第四章　望遠(yuǎn)鏡攝影術(shù)

第五章　大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡

第六章　射電望遠(yuǎn)鏡

第七章　太空望遠(yuǎn)鏡

第三編  太陽(yáng)，地球，月亮

第一章　太陽(yáng)系的最初一瞥

第二章　太陽(yáng)

第三章　地球

第四章　月亮

第五章　月食

第六章　日食

第四編  行星及其衛(wèi)星

第一章　行星的軌道及其各種情形

第二章　水星

第三章　金星

第四章　火星

第五章　小行星群

第六章　木星及其衛(wèi)星

第七章　土星及其系統(tǒng)

第八章　天王星及其衛(wèi)星

第九章　海王星及其衛(wèi)星

第十章　曾經(jīng)的大行星冥王星

第十一章　太陽(yáng)系的比例尺

第十二章　引力與行星的稱量

第五編  彗星與流星

第一章　彗星

第二章　流星

第六編  恒星

第一章　星座

第二章　恒星的本性

第三章　恒星的距離

第四章　恒星系統(tǒng)

第五章　星云

第七編  星系與宇宙

第一章　銀河系

第二章　河外星系

第三章　膨脹的宇宙

第四章　大爆炸宇宙學(xué)

第五章　微波背景輻射

第六章　宇宙的組成

第七章　宇宙的結(jié)構(gòu)

第八章　宇宙的演化

第八編  探索地外生命

第一章?。眨疲?/span>

第二章　地球生命之源

第三章　尋覓太陽(yáng)系

第四章　尋覓銀河系

我們的星辰系統(tǒng)(1)

進(jìn)入主題之前，我們不妨先在我們生存的這個(gè)空間中很快地旅游觀光一下，這樣就會(huì)對(duì)我們這個(gè)世界有一個(gè)大致的了解。幻想一下我們是從它們邊界之外的一點(diǎn)上來(lái)看它們。當(dāng)然我們要把這一點(diǎn)定得異常遙遠(yuǎn)。為了很清楚地得到這個(gè)“遠(yuǎn)”的概念，我們用光的運(yùn)行來(lái)測(cè)量一下。于是我們非常幸運(yùn)地雇傭了一個(gè)免費(fèi)的飛毛腿傭人——光——每秒鐘差不多能急行３０萬(wàn)千米，在鐘表的兩聲滴嗒之間要環(huán)繞地球７圈半。我們所選定的那一點(diǎn)如果很適當(dāng)?shù)脑?，那么它和我們之間的距離就需要光行走１００萬(wàn)年了。我們?cè)谀敲催b遠(yuǎn)的一點(diǎn)上幾乎被完完全全地包圍在黑暗之中了，只有一片漆黑無(wú)星的天空從各方向環(huán)繞著我們?？墒?，有一特殊的方向卻不然：在那里，我們可以看到一大塊微弱的光占據(jù)著天空的一部分，正像一片微云或者黎明之前的暗淡的曦光一樣。在別的方向也有同樣的光斑可以看見(jiàn)，但我們此刻先不管它。上面所說(shuō)的這一片光，也就是所謂“我們的星系”——才是我們要觀測(cè)的對(duì)象。于是我們向它飛行過(guò)去——要飛得怎樣快是可想而知的。如果我們要在一年之內(nèi)達(dá)到，就非得比光的速度更快１００萬(wàn)倍不可——當(dāng)然，這只是個(gè)思維游戲而已，事實(shí)上，沒(méi)有任何東西是可以快過(guò)光的——我們愈接近它，它就愈漸漸地在黑暗的天上展開(kāi)來(lái)，直到后來(lái)把全天的一半都遮蓋住了，只有我們背后的一半天空還是照舊漆黑。

在到達(dá)這一階段之前，我們已經(jīng)能看見(jiàn)這一大團(tuán)美麗的光霧中開(kāi)始幻化出一些珍珠般的小光點(diǎn)在各處閃爍了。我們一面繼續(xù)我們的飛行，一面便看到這些光點(diǎn)愈來(lái)愈多，并且從我們身邊經(jīng)過(guò)、在我們身后的遠(yuǎn)處消失，而許多新的光點(diǎn)又不斷地迎上前來(lái)，正好像是火車中的乘客看到風(fēng)景、房屋從旁奔馳過(guò)去一樣。當(dāng)我們深入其中的時(shí)候，就看出這些光點(diǎn)正是我們?cè)谝归g所看到的那些散布全天的星辰。我們?nèi)粲眠@樣幻想的高速穿過(guò)整個(gè)大光云，會(huì)發(fā)現(xiàn)熙熙攘攘的光云之外還是什么別的也沒(méi)有——除了各種色彩和形狀的光霧、光云零零落落掛在黑天鵝絨般的空中。

但我們并不急于穿過(guò)那片美麗的光云，而是先選定一顆星，再減小我們的速度來(lái)更仔細(xì)地觀察它。這顆星倒是并不大，可是我們愈接近它，它便在我們眼中愈加明亮起來(lái)。過(guò)了一段時(shí)間，它已亮得如同遠(yuǎn)處的燭光一樣了。再過(guò)一段時(shí)間，它可以照出影子來(lái)了；再過(guò)一段時(shí)間，我們可以用它的光讀書(shū)了；再過(guò)一段時(shí)間，它的光芒奪目，熱力四射。現(xiàn)在看起來(lái)它像個(gè)小太陽(yáng)——它可不正是我們的太陽(yáng)么！

我們?cè)龠x定一個(gè)位置：這地方按我們剛才的旅程來(lái)說(shuō)僅僅是在太陽(yáng)附近，但按照我們普通的量度來(lái)說(shuō)卻已在幾十億千米以外了。現(xiàn)在我們?cè)僮屑?xì)看一看周圍，便可看到９顆星狀的光點(diǎn)圍繞著太陽(yáng)，但各有不同的距離。如果我們用相當(dāng)長(zhǎng)久的時(shí)間守望著它們，便會(huì)看出它們都在繞著太陽(yáng)運(yùn)行，但環(huán)繞一周的時(shí)間又各不相同，有的只用３個(gè)月，有的卻需要２５０年。它們之間的距離遠(yuǎn)近也大不相同，最遠(yuǎn)的一顆離太陽(yáng)比最近的一顆要遠(yuǎn)上１００倍。

這些星狀的東西都是行星。我們更小心地考察一下，便會(huì)知道它們與恒星不同之處是：它們都是黑暗物體，它們的光統(tǒng)統(tǒng)都是向太陽(yáng)借來(lái)的。

我們的星辰系統(tǒng)(2)

我們?cè)僭L問(wèn)一下其中的一顆星。按照離太陽(yáng)由近到遠(yuǎn)的次序，我們選第三顆。我們愈向它行近（這方向我們可以說(shuō)是由上而下，就是說(shuō)與從它到太陽(yáng)的直線成直角。）便看見(jiàn)它愈大愈亮。當(dāng)我們離它非常近的時(shí)候，它的形狀便好像半明半暗的月亮了——其中一半在黑暗中，另一半被太陽(yáng)的光輝照亮。我們?cè)俳咏?，被照亮了的一部分，在我們眼中不斷擴(kuò)大著，并漸漸有了許多的斑點(diǎn)。再擴(kuò)大一些，這些斑點(diǎn)便化成了海洋和大陸，其中大約有一半被云遮住而看不到表面；而暗的那一部分，卻呈現(xiàn)出一些不規(guī)則分布的明亮的斑點(diǎn)，似乎是鉆石上閃耀的光芒一樣——這些是我們?nèi)祟惖慕茏鳎撼鞘型ㄏ幻甙l(fā)出的各色燈光。我們所注目的這一塊表面在我們面前不斷地?cái)U(kuò)大，漸漸地遮蔽了更大的天空，到后來(lái)我們看出它成了全部世界。我們落在上面，于是現(xiàn)在我們又回到地球上了。

就像這樣，我們?cè)谔炜罩酗w行時(shí)肉眼絕對(duì)看不見(jiàn)的一點(diǎn)，在我們接近了太陽(yáng)時(shí)就成為一顆星，再接近一些就成為一個(gè)不透光的球體，現(xiàn)在則是我們生存的地球了。

這一次幻想的飛行使我們知道了一個(gè)重要的事實(shí)：在夜間天空上散布著的大群星辰都是太陽(yáng)。換句話來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)只是眾星之一。跟這些同伴比起來(lái)，太陽(yáng)倒是較小的一個(gè)，因?yàn)槲覀冎肋€有許多星要發(fā)出比太陽(yáng)多出幾千倍甚至上萬(wàn)倍的光和熱。如果只從它們內(nèi)在的固有的價(jià)值來(lái)評(píng)定群星，我們的太陽(yáng)實(shí)在沒(méi)有什么杰出的地方足以超過(guò)它的億萬(wàn)同胞。它對(duì)于我們的重要性以及它在我們眼中的偉大都只是由于我們與它的一種偶然的關(guān)系而已。

剛才我們描述了這一偉大的星辰系統(tǒng)。我們從地面上看來(lái)正和我們剛才在幻想飛行中后半程所見(jiàn)的一樣，在我們現(xiàn)在的天空中散布著的正是我們?cè)陲w行中所見(jiàn)的那些星辰。我們從現(xiàn)在的位置來(lái)瞭望天空，跟我們從遠(yuǎn)處群星間某一點(diǎn)來(lái)觀察天空，其間的最大不同只是太陽(yáng)和行星的優(yōu)越地位。太陽(yáng)的光芒竟使它在白晝遮掩了天上的全部星辰。假如我們能夠截去太陽(yáng)的光芒，便一定會(huì)看到星辰晝夜都在空中運(yùn)行。這些物體散布在我們周圍各個(gè)方向，簡(jiǎn)直好像地球巍然居于宇宙的中心一樣——這也正是我們祖先所臆測(cè)的一種情形。

太陽(yáng)系

我們所居住的這個(gè)星系同其他絕大多數(shù)星系一樣，有一顆巨大的主星為中心，四周環(huán)繞著它的一群從仆。這以太陽(yáng)為中心組成的一個(gè)小小群體——我們稱為太陽(yáng)系。我想先讓讀者們記住這一系統(tǒng)的一個(gè)特色：比起眾星之間令人咋舌的距離，它的范圍簡(jiǎn)直是太渺小了。太陽(yáng)系周圍被空洞而遼遠(yuǎn)的巨大空間包裹著。即使我們能從太陽(yáng)系的這一邊橫渡到那一邊去，我們也不會(huì)把眼前的星星看得更近些；在太陽(yáng)系邊緣，我們看到的星座形狀與地面所見(jiàn)沒(méi)有什么不同。

我在這里并不打算用一大堆巨大到已經(jīng)讓我們失去概念的數(shù)字來(lái)打擾我親愛(ài)的讀者。更實(shí)際一點(diǎn)的是請(qǐng)大家跟著我的描述來(lái)想象，以便讀者們能理解我們?cè)谟钪嬷械恼鎸?shí)地位。先想象在宇宙模型中，我們所居住的地球用一粒芥子來(lái)代表。照這比例推下去，月亮便是只有芥子直徑１／４大的一粒微塵，放在離地球２．５厘米遠(yuǎn)的地方。太陽(yáng)則可以用一個(gè)大蘋(píng)果來(lái)代表，放在離地球１２米的地方。其他行星的大小各不相同，約從一粒不可見(jiàn)的微塵到一粒豌豆那么大，離太陽(yáng)的平均距離也差不多是４．５～５４０米之間。于是我們又要想象著這些小東西都慢慢地各自圍繞太陽(yáng)兜著不同的圈子，每圈所用的時(shí)間也大不相同，約從３個(gè)月到２５０年不等。既然這粒芥子是一年之間兜一個(gè)圈子，我們也必須想象月亮是陪著它走，而且每一個(gè)月也繞著它兜一個(gè)圈子。

照這比例，整個(gè)太陽(yáng)系便可以在不到２．６平方千米的范圍內(nèi)擺下了。在這范圍以外，即使我們跑出比全美洲還要大的地面去看也看不到什么東西，除了也許有些彗星散布在它的邊界上。出了美洲界限很遠(yuǎn)我們才碰到了一顆最鄰近的星，這顆星也像我們的太陽(yáng)一樣可以用一個(gè)蘋(píng)果來(lái)代表。再遠(yuǎn)許多，便會(huì)在各方向都有一些星星，可是大致都互相距離像太陽(yáng)跟它最鄰近的星相距的那么遠(yuǎn)。在整個(gè)地球這么大的地方，依我們的模型比例說(shuō)來(lái)，也只能容下兩三顆星罷了。

我們由此便可以看出，在一次宇宙的空間飛行中（例如我們剛才所想象的），我們一定會(huì)忽視一個(gè)像地球這樣不值得注意的小東西——即使我們很細(xì)心地尋找也不能發(fā)現(xiàn)它。我們簡(jiǎn)直像在密西西比河（Ｍｉｓｓｉｓｓｉｐｐｉ）流域的空中飛行，想看到下面的一粒芥子一樣。甚至那代表太陽(yáng)的明亮的蘋(píng)果也會(huì)被忽略過(guò)去的，除非我們碰巧飛得離它很近。

天界現(xiàn)象(1)

由于星辰間的距離太過(guò)漫長(zhǎng)，單憑肉眼觀測(cè)，我們絕不可能對(duì)宇宙的大小形成一個(gè)明晰的概念，并且很難想象出我們與這些天體的實(shí)際距離。假若我們能一望而知星辰的遠(yuǎn)近，假若我們的眼睛又銳利得足以看出恒星和行星表面上的微小的形貌，那么，宇宙的真實(shí)構(gòu)造便會(huì)在人類開(kāi)始研究星空的那一天就真相大白了。只要略微思索就容易明白，假如我們能離開(kāi)地球相當(dāng)遠(yuǎn)的距離（比如它的直徑的一萬(wàn)倍吧），那時(shí)我們便不能看出它的大小而只看到一個(gè)點(diǎn)，在太陽(yáng)的光下，它也就會(huì)像一顆天上的星星一樣向我們閃爍。古人卻不曾想到這一點(diǎn)，因此他們便認(rèn)為那些天體都如他們所看到的那樣，和地球是絕不相似的東西。即使到了現(xiàn)代，我們自己瞭望天空的時(shí)候，也很難想象這些恒星比那些行星要遠(yuǎn)出千百萬(wàn)倍。它們都好像是在一個(gè)天空上以同等遠(yuǎn)近分布著。只有邏輯和數(shù)學(xué)所折射出的理性的光輝才能幫助我們得知它們真實(shí)的分布與遠(yuǎn)近來(lái)。

正因?yàn)殡y以想象出這種巨大的尺度差異，所以要在心里形成一幅符合它們之間真實(shí)關(guān)系的圖畫(huà)便非常困難。在這里，讀者們得用上十二分小心的注意力，以便我把這些毫無(wú)頭緒的關(guān)系用最簡(jiǎn)單的方法表示出來(lái)，從而把實(shí)際情形與我們所見(jiàn)的情形聯(lián)結(jié)起來(lái)。

讓我們假定把地球從我們腳下拿開(kāi)了，剩下我們?cè)诳罩袘覓熘?。那時(shí)我們便會(huì)看見(jiàn)各種天體——太陽(yáng)、月亮、行星、恒星——在各方向圍繞著我們，上下東西南北都有。那時(shí)眼睛所看見(jiàn)的就沒(méi)有別的東西。正如我們方才所解釋了的，所有這些東西在我們看來(lái)也都是同樣遠(yuǎn)近的。

從中心點(diǎn)向各方向以同等距離散開(kāi)來(lái)的大量的點(diǎn)一定是都在一個(gè)空洞球體的內(nèi)部表面上的。因此在我們所假定的這種情形下，諸天體在我們看來(lái)一定也像是安置在一個(gè)球面上，而我們自己恰在球的中心。既然天文學(xué)的最終目的之一是研究我們看到的天體的方位，所以我們看到的大球在天文學(xué)中談起來(lái)也就仿佛是真有這回事了。這便是所謂“天球”（ｃｅｌｅｓｔｉａｌ ｓｐｈｅｒｅ）。在我們所想象的這種情形中，腳下的地球一旦失去，所有在這天球上的天體就會(huì)在任何時(shí)刻都靜止不動(dòng)了。一天一天，一星期一星期過(guò)去了，那些恒星還在那兒絲毫不動(dòng)。不錯(cuò)，我們?nèi)绻o靜守候著那些行星，就會(huì)看出在幾天或幾星期（這是依它們各自的情形而定）之內(nèi)它們慢慢繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，但這不是一下子便可看出的。我們的第一個(gè)印象大概是這個(gè)球是由什么堅(jiān)固的水晶體做成，而那些天體便都釘牢在它的內(nèi)部表面上。古人曾有過(guò)這種概念，他們還把它修正得更近乎實(shí)際，他們幻想著有許多的球形互相嵌套在一起，以代表各天體的不同距離。

心中記住了這種概念，我們?cè)侔训厍虬峄啬_下來(lái)?，F(xiàn)在我們又要測(cè)試一下讀者的想象力了：地球在與天空的大小比較的時(shí)候只是一粒微點(diǎn)；可是我們?nèi)舭阉旁谶m當(dāng)?shù)牡胤?，它的表面便從我們眼中截去了一半宇宙，正好像一個(gè)蘋(píng)果會(huì)從爬在上面的小蟲(chóng)的眼中遮去房間的一半一樣。在地平線上的一半天球還可以看見(jiàn)，便叫做“可見(jiàn)半球”（ｖｉｓｉｂｌｅ ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ）；另一半在地平線下，被地球遮掩了看不見(jiàn)的，便叫做“不可見(jiàn)半球”（ｉｎｖｉｓｉｂｌｅ ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ）。當(dāng)然我們可以周游地球去看那一半球的。

天界現(xiàn)象(2)

記清楚這種情形后，我們要再請(qǐng)讀者集中一下注意力。我們知道地球不是靜止的，它不停地繞著通過(guò)它中心的一根轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，這件事的當(dāng)然結(jié)果便是整個(gè)天球看起來(lái)都向相反的方向旋轉(zhuǎn)了。地球從西往東轉(zhuǎn)，因此天球便好像是從東往西轉(zhuǎn)。這實(shí)際的地球自轉(zhuǎn)和因之而起的星辰的視轉(zhuǎn)動(dòng)便叫做“周日運(yùn)動(dòng)”（ｄｉｕｒｎａｌ ｍｏｔｉｏｎ），因?yàn)檫@種運(yùn)動(dòng)是一日一周。

星辰的每日視轉(zhuǎn)動(dòng)(1)

我們第二步便要表示出在地球自轉(zhuǎn)的極簡(jiǎn)單的概念與因之而起的天體的周日視轉(zhuǎn)動(dòng)所表現(xiàn)的較復(fù)雜的現(xiàn)象之間的聯(lián)系。后者是隨地球上觀察者所在的緯度不同而不同的。我們先從在北緯中部所看見(jiàn)的現(xiàn)象說(shuō)起。

為了這個(gè)目的，我們可以先想象造出一個(gè)內(nèi)空的大球來(lái)代表天球。我們可以隨意把它造多么大，但一個(gè)直徑１０米左右的已足夠用了?，F(xiàn)在用圖１表示這個(gè)大球的內(nèi)部，它是釘在轉(zhuǎn)軸的兩點(diǎn)上（Ｐ和Ｑ），使它能夠傾斜地旋轉(zhuǎn)。在中心點(diǎn)Ｏ上，我們有一個(gè)平的盤子——ＮＳ，我們?cè)谶@盤上坐著。星座都在球的內(nèi)部，全表面上都有，可是下面一半被盤子遮住了，我們看不見(jiàn)。這個(gè)盤子很顯然地代表了我們的地平線。

現(xiàn)在我們便使這大球在轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)起來(lái)。這時(shí)發(fā)生了什么事？我們會(huì)看到在轉(zhuǎn)軸的Ｐ點(diǎn)附近的星在大球旋轉(zhuǎn)時(shí)也都繞著Ｐ點(diǎn)轉(zhuǎn)。在ＫＮ圈上的星繞到Ｐ點(diǎn)下面的時(shí)候會(huì)擦到圓盤的邊。離Ｐ點(diǎn)更遠(yuǎn)的星就會(huì)沉落到盤底下去，或遠(yuǎn)或近，依它們離Ｐ點(diǎn)的遠(yuǎn)近而定。靠近ＥＦ圈上的星正在ＰＱ之間，它們的旋轉(zhuǎn)路程一半在盤上一半在盤下。最后，在ＳＴ圈內(nèi)的星就永不能升到盤上面來(lái)，因此也永不能為我們所見(jiàn)。

我們眼中的天球就正是這樣一個(gè)球，不過(guò)加上無(wú)限大的廣袤而已。在我們看起來(lái)，它也是把天上的一點(diǎn)當(dāng)成轉(zhuǎn)軸不停地繞著旋轉(zhuǎn)，差不多一日一周，太陽(yáng)、月亮、星辰也都隨著它旋轉(zhuǎn)。星辰都保留著它們自己相互間的位置，就好像是釘扎在旋轉(zhuǎn)的天球中一樣。這便是說(shuō)，如果我們?cè)谝归g任何一小時(shí)內(nèi)給它們拍攝一張照片，那么在其他任何小時(shí)內(nèi)它們也還是照片中的狀況，只要我們能把它放在準(zhǔn)確的方位上。

轉(zhuǎn)軸的Ｐ點(diǎn)叫做“天球北極”（ｎｏｒｔｈ ｃｅｌｅｓｔｉａｌ ｐｏｌｅ）。在北緯中部的居民（我們中的大部分都是）眼中，它便在北天上，差不多正當(dāng)天頂與北方地平線的正中。我們住的地方愈向南去，北極便愈靠近地平線，它離地平線的高度正相當(dāng)于觀察者所在地的緯度。離北極很近的一顆星便是北極星，我們以后要講怎樣去尋找它。在平常的觀測(cè)中，北極星似乎從來(lái)不移動(dòng)。其實(shí)它離北極只有一度多一點(diǎn)，這差別我們現(xiàn)在可以不管它。

正對(duì)著天球北極的是“天球南極”（ｓｏｕｔｈ ｃｅｌｅｓｔｉａｌ ｐｏｌｅ），它在地平線下，與北極離地平線的距離一樣遠(yuǎn)。

很明顯的，在我們的緯度上所看見(jiàn)的周日運(yùn)動(dòng)是傾斜的。當(dāng)太陽(yáng)從東方出來(lái)的時(shí)候，它看起來(lái)并不是從地平線上一直升起來(lái)的，它的路線是傾向著南方與地平線成一個(gè)或大或小的銳角。因此在它沉沒(méi)的時(shí)候，它對(duì)于地平線也還是取著傾斜的路線。

現(xiàn)在我們?cè)傧胂笠恢粯O大的圓規(guī)來(lái)，它要大得足以接著天界。我們把它的一只腳定在天球北極，再把另一只腳接上北極下面的地平線。讓指定北極的那只腳不動(dòng)，而用另一只腳在天球上畫(huà)出一個(gè)大圓圈來(lái)。這大圓圈的下面正好和地平相連，而它的上面，在我們的北緯地區(qū)看起來(lái)，最高點(diǎn)已差不多接近天頂了。這大圓圈里的星是永遠(yuǎn)不落的，它們看來(lái)只是每日環(huán)繞北極轉(zhuǎn)動(dòng)一周。因此，這圓圈便叫做“恒顯圈”（ｃｉｒｃｌｅ ｏｆ ｐｅｒｐｅｔｕａｌ ａｐｐａｒｉｔｉｏｎ）。

星辰的每日視轉(zhuǎn)動(dòng)(2)

在這圈外更向南的星都有升有落，可是越往南去的星每天在地平線上的路程就越少，直到最南方的一點(diǎn)上，星星只在地平線上略微一露面就隱退了。

更往南去的星，在我們的緯度上看起來(lái)，就根本不出現(xiàn)了。那些星都在一個(gè)“恒隱圈”（ｃｉｒｃｌｅ ｏｆ ｐｅｒｐｅｔｕａｌ ｏｃｃｕｌｔａｔｉｏｎ）中。恒隱圈以天球南極為中心，正像恒顯圈以天球北極為中心一樣。

圖２是北方所見(jiàn)的恒顯圈內(nèi)的北天主要星座。把適當(dāng)?shù)脑路蒉D(zhuǎn)到頂上來(lái)，我們便可看到當(dāng)月每日下午八時(shí)前后的北天星座了。圖中也標(biāo)出了找北極星的方法，就是利用大熊座中７顆星（即北斗七星）中的兩顆“指極星”（Ｐｏｉｎｔｅｒｓ）的延長(zhǎng)線，那便是對(duì)著北極的方向。

現(xiàn)在我們來(lái)變換一下我們的緯度看看會(huì)有什么變化。如果我們是向赤道方向旅行，我們的地平方向也改變了，而且在我們的途中可以看到北極星漸漸地往下沉落得越來(lái)越低。我們接近了赤道，它也接近了地平，我們到了赤道，它也到了地平線上。當(dāng)然，恒顯圈也隨之越來(lái)越小，我們到了赤道時(shí)，恒顯圈也就完全消失了，南北方向地平線上各有天的一極。那里的周日運(yùn)動(dòng)就跟我們此地所見(jiàn)的完全不同了。太陽(yáng)、月亮、星辰，升起來(lái)時(shí)就一直向上。如果有顆星恰好在正東方升起，它必定會(huì)正好經(jīng)過(guò)天頂；從偏南些的天上升起的星一定從天頂南邊過(guò)去；而偏北的星也自然從天頂北邊過(guò)去了。

我們?cè)倮^續(xù)往南走，到了南半球上，我們又看到太陽(yáng)雖然從東方出來(lái)，卻大致是從天頂?shù)谋泵鏅M過(guò)中天了。南北兩半球上的最大不同點(diǎn)便是：太陽(yáng)既然在天頂?shù)谋边呥^(guò)中天，它的視運(yùn)動(dòng)就不像我們這兒一樣跟鐘表上時(shí)針?lè)较蛞恢?，卻恰好與之相反了。在南緯中部，我們所熟悉的北天星座都永遠(yuǎn)在地平線下，而南方卻出現(xiàn)了新的星座。有些南天星座是頗以美觀著名的，例如南十字座。其實(shí)說(shuō)來(lái)，大家常以為南天比北天更加美麗而且包含更多的星。可是這種見(jiàn)解現(xiàn)在已證明是不正確的了。很仔細(xì)地研究計(jì)算這些星辰后，我們知道南天和北天的星數(shù)差不多是相等的。大概我們剛才說(shuō)的這種印象是由于南天相對(duì)晴朗些也未可知。南非洲以及南美洲的空氣中確實(shí)比我們北方較少煙霧，這也許是因?yàn)槟莾簹夂虮容^干燥的緣故。

我們剛才說(shuō)的北天星辰繞天極的周日運(yùn)動(dòng)也同樣可以適用于南天。但是南天并沒(méi)有南極星，因此也沒(méi)有方法找出天球南極來(lái)。南極附近有一些小星，可是也并不比天上別處更密。當(dāng)然南半球上也有它的恒顯圈，而且我們?cè)酵先?，圈也越?lái)越大。這便是說(shuō)在南極周圍有一圓圈中的星辰永遠(yuǎn)不落，卻繞著南極轉(zhuǎn)，看起來(lái)的方向也正和北天上的相反。因此，也還有一個(gè)恒隱圈，里面包括了北極附近的星座，而這些星座卻是在我們的緯度上永遠(yuǎn)不落的。一旦我們過(guò)了南緯２０度，就絕看不見(jiàn)小熊座的任何部分。再往南去，大熊座也只在地平線上或多或少的露出一部分了。

如果我們?cè)倮^續(xù)向南極旅行，我們便再也看不到星辰的升落了。那些星都平行地繞著天上一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，中心南極便在天頂。當(dāng)然這種情形在北極也是一樣的。

時(shí)間與經(jīng)度的關(guān)系

我們都知道，一條由北而南通過(guò)某地的線叫做該地的子午圈。更確切些說(shuō)，地球表面上的子午圈便是由北極至南極之間所作的半圓。這種半圓從北極向各方散開(kāi)，因此我們可以把這線畫(huà)到任何地方去。格林威治皇家天文臺(tái)（Ｒｏｙａｌ Ｏｂｓｅｒ－ｖａｔｏｒｙ ａｔ Ｇｒｅｅｎｗｉｃｈ）的子午圈是當(dāng)今國(guó)際公認(rèn)的經(jīng)度計(jì)算的起點(diǎn)，而歐美大部分的鐘表時(shí)間也是依此標(biāo)準(zhǔn)而定的。

相對(duì)于某地地上子午圈的還有天上的子午圈（即地上的子午圈在天球上的投影），從天的北極起始通過(guò)天頂，在最南一點(diǎn)與地平相交，再往南直達(dá)南極。既然地球繞著軸旋轉(zhuǎn)，它也就把地上的跟天上的子午圈一起連帶著旋轉(zhuǎn)，因此，天上的子午圈在一日之內(nèi)經(jīng)過(guò)整個(gè)天球。在我們看來(lái)的現(xiàn)象卻是天球上的每一點(diǎn)在一日之內(nèi)都要經(jīng)過(guò)子午圈。

中午便是太陽(yáng)通過(guò)子午圈的時(shí)刻。在現(xiàn)代計(jì)時(shí)工具出現(xiàn)以前，大家都依照太陽(yáng)定鐘表。可是因?yàn)辄S道的傾斜角與地球繞日軌道的偏心率，太陽(yáng)每次經(jīng)過(guò)同一條子午圈前后所間隔的時(shí)間是不完全相等的。結(jié)果，假如鐘的時(shí)間準(zhǔn)確，太陽(yáng)便有時(shí)在正午１２點(diǎn)鐘以前，有時(shí)又在以后通過(guò)子午圈。如果明白了這個(gè)道理，便不難區(qū)分視時(shí)（ａｐｐａｒｅｎｔ ｔｉｍｅ）與平時(shí)（ｍｅａｎ ｔｉｍｅ）了。視時(shí)是依太陽(yáng)而定的每日長(zhǎng)短不等的時(shí)間；平時(shí)是依鐘表定的每日之內(nèi)完全不差的時(shí)間。兩者之間的差別便叫做時(shí)差（ｅｑｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｉｍｅ）。它們相差最多的時(shí)候約發(fā)生在每年１１月初和２月中。１１月初，太陽(yáng)在１２點(diǎn)前１６分鐘經(jīng)過(guò)子午圈；在２月中，卻又在１２點(diǎn)以后１４分鐘經(jīng)過(guò)子午圈。

為了定出平時(shí)，天文學(xué)家想象出一個(gè)平太陽(yáng)（ｍｅａｎ ｓｕｎ）的概念。平太陽(yáng)是永遠(yuǎn)順著天球赤道運(yùn)行，因此每次經(jīng)過(guò)同一子午圈間隔的時(shí)間完全一致，也因此有時(shí)在真太陽(yáng)之前，有時(shí)又落后了。這個(gè)想象出的平太陽(yáng)就可以確定每天的時(shí)間。如果不管真實(shí)情形，只按照眼見(jiàn)的景象說(shuō)起來(lái)也許更為明了，那么我們先想象地球是靜止不動(dòng)的，平太陽(yáng)繞著地球轉(zhuǎn)，陸續(xù)經(jīng)過(guò)各地的子午圈。這樣我們便要想象著“中午”永遠(yuǎn)環(huán)繞世界周游了。在我們的緯度上，它的速度只不過(guò)是每秒３００米左右；這就是說(shuō)，假如我們所在的地方正是中午，１秒鐘后，向西３００米的地方便是中午，再過(guò)１秒鐘又西移３００米，依此類推下去，過(guò)了２４小時(shí)后中午又回到我們這兒來(lái)了。這種情形的最顯著的結(jié)果便是：任何兩個(gè)在不同子午圈上的人不可能處在相同的時(shí)間。我們向西方旅行，便要不停地覺(jué)得我們的表比當(dāng)?shù)氐谋碜叩每欤粗?，向東方旅行，我們的表又太慢了。這種不同的時(shí)間便叫做“地方時(shí)”（ｌｏｃａｌ ｔｉｍｅ）。

標(biāo)準(zhǔn)時(shí)

從前這種地方時(shí)的應(yīng)用曾引起旅行者的很大的不便。每條鐵路都有自己的子午圈，依照自己的時(shí)間開(kāi)車，而旅客因?yàn)椴恢雷约旱溺姳砼c鐵路時(shí)間的關(guān)系，便常常容易誤了火車。直到１８８３年，我們現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)制度才成立。在這種制度下，每１５度（就是說(shuō)太陽(yáng)在每一小時(shí)內(nèi)經(jīng)過(guò)的地方）有一標(biāo)準(zhǔn)子午圈。中午經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)子午圈的時(shí)候，兩旁７．５度之內(nèi)也都算是正午。這便叫做“標(biāo)準(zhǔn)時(shí)”（ｓｔａｎ－ｄａｒｄ ｔｉｍｅ）。指示這些地帶的經(jīng)度也都以通過(guò)格林威治（天文臺(tái)）的子午圈為起點(diǎn)計(jì)算。費(fèi)城（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ）約在格林威治西７５度或者說(shuō)西五區(qū)，更確切些說(shuō)是約５時(shí)１分。于是美國(guó)東部諸州的標(biāo)準(zhǔn)子午圈便在這地方（費(fèi)城）東面一點(diǎn)。平正午（ｍｅａｎ ｎｏｏｎ）經(jīng)過(guò)這子午圈時(shí)，西面一直到俄亥俄（Ｏｈｉｏ）都要算是正午１２點(diǎn)的。１小時(shí)后，１２點(diǎn)便在密西西比河流域。再過(guò)１小時(shí)，１２點(diǎn)又在落基山脈（Ｒｏｃｋｙ Ｍｏｕｎｔａｉｎｓ）一帶。再過(guò)１小時(shí)，１２點(diǎn)在太平洋沿岸了。于是美國(guó)便有四種時(shí)間：東部時(shí)間、中部時(shí)間、山區(qū)時(shí)間、太平洋時(shí)間，依次相差一個(gè)鐘頭。用這種標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在太平洋、大西洋之間穿梭的旅行者只要每次把鐘表?yè)芸旎驌苈毙r(shí)，便與在單一時(shí)區(qū)中毫無(wú)差別了。

１９４９年之前，中國(guó)分別設(shè)置了５個(gè)時(shí)區(qū)，即：中原時(shí)區(qū)、隴蜀時(shí)區(qū)、新疆時(shí)區(qū)、長(zhǎng)白時(shí)區(qū)、昆侖時(shí)區(qū)。時(shí)區(qū)不同，所在地的時(shí)間也不一樣。新中國(guó)采用以首都北京所在的東八時(shí)區(qū)的時(shí)間作為全國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，通稱為“北京時(shí)間”。

一個(gè)地方經(jīng)度的確定也就是利用這種時(shí)間的差別。試想有一觀察者在紐約（Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ），當(dāng)某一顆星準(zhǔn)確經(jīng)過(guò)子午圈的時(shí)候發(fā)一下電報(bào)，這時(shí)間便在芝加哥（Ｃｈｉｃａｇｏ）和紐約兩處記錄了下來(lái)。等到這顆星經(jīng)過(guò)芝加哥的子午圈的時(shí)候，另一觀察者又發(fā)一下電報(bào)報(bào)告時(shí)間。這兩次電報(bào)之間所隔的時(shí)間表示了這兩城市相差的經(jīng)度。

另一種定經(jīng)度的方法便是兩觀察者互相報(bào)告本地的地方時(shí)，這樣也可以得到與前面同一的結(jié)果。兩地時(shí)間之差也就是經(jīng)度之差。

可是在這方面有一點(diǎn)必須記得：天體的升落出沒(méi)是依照地方時(shí)而不依標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的。因此日歷中列的太陽(yáng)出沒(méi)的時(shí)刻不能確定我們鐘表的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，除非我們恰好住在標(biāo)準(zhǔn)子午圈上。這兩種時(shí)間的差異之一便是：當(dāng)我們向東或西旅行時(shí)，地方時(shí)不斷的改變，而標(biāo)準(zhǔn)時(shí)卻只在我們經(jīng)過(guò)某一時(shí)區(qū)的邊界時(shí)，一跳跳過(guò)去１小時(shí)。

日期在什么地方改變

“午夜”也像“中午”一樣不斷地繞著地球旅行，陸續(xù)經(jīng)過(guò)子午圈。每過(guò)一處便表示那一子午圈上又開(kāi)始新的日期了。假使它經(jīng)過(guò)一處的日期正是星期一，那么它再來(lái)時(shí)便是星期二了。因此一定有一道子午圈是星期一與星期二的交界處，或者說(shuō)是兩天之間交替的地方。這一劃分日期的子午圈叫做“國(guó)際日期變更線” （ｄａｔｅ ｌｉｎｅ），人們只是由習(xí)慣和方便來(lái)劃定這條線的。當(dāng)移民向東西方發(fā)展的時(shí)候，人人都把日期帶了去。但直到向東去的跟向西去的在一處碰了頭時(shí)，他們的日期已相差了一整天。向西去的還是星期一而向東來(lái)的卻已是星期二了。這便是美國(guó)人到阿拉斯加（Ａｌａｓｋａ）時(shí)所發(fā)生的事。俄國(guó)人向東走到了這地方，美國(guó)人向西走也到了這地方，可是美國(guó)人還在過(guò)星期六而俄國(guó)人已經(jīng)度星期日了。于是發(fā)生了一個(gè)問(wèn)題：當(dāng)?shù)鼐用褚较ＥD教堂做禮拜的時(shí)候，到底應(yīng)該遵照新的還是舊的日期計(jì)算法呢？這問(wèn)題一直鬧到圣彼得堡（Ｓｔ． Ｐｅｔｅｒｓｂｕｒｇ）大教堂的主教面前，最后還是請(qǐng)俄國(guó)國(guó)立普爾科沃天文臺(tái)（Ｐｕｌｋｏｖａ Ｏｂｓｅｒｖａｔｏｒｙ）臺(tái)長(zhǎng)斯特魯維（Ｓｔｒｕｖｅ）來(lái)解決。斯特魯維做了一個(gè)報(bào)告，認(rèn)為美國(guó)人算法較為正確，日期才算更改一致了。

現(xiàn)在習(xí)慣所規(guī)定的國(guó)際日期變更線是正對(duì)著格林威治的子午線。這條界線恰好在太平洋中間，經(jīng)過(guò)很少的陸地——只是亞洲的東北角也許還有斐濟(jì)群島（Ｆｉｊｉ Ｉｓｌａｎｄｓ）的一部分。這是一種很有利的情形，日期變更線經(jīng)過(guò)一個(gè)國(guó)家內(nèi)部所發(fā)生的種種不便就由此可以避免了。因?yàn)榧偃缡悄菢?，這一城市的日期就會(huì)和界線外的鄰城日期相差一天的。甚至也許一條街的兩旁的居民都會(huì)過(guò)著不同的星期日的?？墒羌热蝗掌谧兏€在海洋中，就不會(huì)有這種麻煩了。國(guó)際日期變更線并不是嚴(yán)格的地上的子午圈，它可以曲折拐彎以回避上述的不便的。因此，查塔姆群島（Ｃｈａｔｈａｍ Ｉｓｌａｎｄ）上的日期跟鄰近的新西蘭（Ｎｅｗ Ｚｅａｌａｎｄ）的日期一致，雖然離格林威治１８０度的子午圈正從它們中間經(jīng)過(guò)。

怎樣確定一個(gè)天體的位置(1)

本章中我不得不引用并且解釋一些專門的名詞了。如果我們想完全明白天體的運(yùn)行，以及在任何時(shí)候觀測(cè)星星的位置的話，這些專門名詞的意義都是很重要的。對(duì)于一位只想大致知道天界現(xiàn)象的讀者，這一章并不是必要的。但我一定要請(qǐng)那想更深一點(diǎn)了解天象的人來(lái)一同作更深的研究，研究我們?cè)诘诙吕锼鑼?xiě)過(guò)的天球。我們現(xiàn)在回到圖１上去，便可看出我們正在研究的兩個(gè)球之間的關(guān)系。一個(gè)是真實(shí)的地球，我們住在它上面，它每天帶著我們不停地旋轉(zhuǎn)。另一個(gè)是天上看來(lái)仿佛存在的天球，它在極其遼遠(yuǎn)的距離之外從各方向圍繞地球，它雖然不是實(shí)在的，我們卻一定要想象著它，為的是知道到什么地方去尋找天體。要注意我們是在天球的中心，因此天球上的東西都好像是在球的內(nèi)部表面上，而我們是在地球的外部表面上。

這兩球上的許多圈點(diǎn)都有類似的關(guān)系。我們已經(jīng)說(shuō)過(guò)地球的轉(zhuǎn)軸指出我們的南北極，又從兩個(gè)方向直橫過(guò)長(zhǎng)空，指出天球上的南北極來(lái)。我們知道地球的赤道環(huán)繞地球，離兩極同樣遠(yuǎn)。同樣的，在天球上也有一條赤道環(huán)繞天球，與兩天極各成９０度。假使能把它畫(huà)在天上，那我們就日夜都能看見(jiàn)它永遠(yuǎn)在不變的位置上。我們可以準(zhǔn)確地想象出它的形狀來(lái)。它在正東正西兩點(diǎn)上與地平線相交，實(shí)際上也便是當(dāng)春分、秋分（３月、９月）時(shí)，太陽(yáng)在地平線上的１２小時(shí)內(nèi)，由周日運(yùn)動(dòng)在天上移動(dòng)的那一條路線。在美國(guó)北部諸州看來(lái)，它正好橫過(guò)天頂與南方地平線之間的正中間，越往南來(lái)，它也越近天頂——在中國(guó)的大部分地區(qū)看來(lái)，也是如此。

正像我們有平行于赤道而環(huán)繞地球赤道南北的緯度圈一樣，天球上也有與天球赤道平行以兩天極為中心的圈子。正像地球上的緯度圈越接近兩極越小一樣，天球上的緯度圈也越接近天極越小。

我們知道地上的經(jīng)度是根據(jù)通過(guò)該地的從北極到南極的子午圈而定的。這子午圈與格林威治子午圈所成的角度便是當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度。

在天球上，我們也有同樣的東西。也想象出一些線介于北天極到南天極之間在各方向散開(kāi)，但都與天球赤道成直角正交，如圖３所示。這便叫做“時(shí)圈” （ｈｏｕｒ ｃｉｒｃｌｅｓ）。其中之一叫做“二分圈”（ｅｑｕｉｎｏｃｔｉａｌ ｃｏｌｕｒｅ），圖中也標(biāo)示著。這條線正好通過(guò)春分點(diǎn)（這一點(diǎn)我們下一章就要講到）。它在天上的作用與格林威治子午圈在地上的作用相同。

天球上一顆星的位置與地球上一座城的位置是用同樣的方法來(lái)定的：由它的經(jīng)緯度來(lái)表示?？墒怯玫拿~卻不大一樣。天文學(xué)中，等于地上經(jīng)度的叫做“赤經(jīng)” （ｒｉｇｈｔ ａｓｃｅｎｓｉｏｎ）等于地上緯度的叫做“赤緯”（ｄｅｃｌｉｎａｔｉｏｎ）。于是我們便有了下面這些定義，我要請(qǐng)讀者把它們好好的記下來(lái)。

一顆星的赤緯便是它距離天球赤道在南北方向上的視距。圖３中的星正在赤緯北２５度。

一顆星的赤經(jīng)便是經(jīng)過(guò)這顆星的時(shí)圈與經(jīng)過(guò)春分點(diǎn)的二分圈所成的角度。圖３中的星正在赤經(jīng)３時(shí)上。

在天文學(xué)中，一顆星的赤經(jīng)是用時(shí)分秒來(lái)表示的，正如圖３中所示?？墒撬部梢杂枚葦?shù)來(lái)表示，正像我們說(shuō)地上的經(jīng)度一樣。用時(shí)表示的赤經(jīng)化成度數(shù)只須乘以１５便可得。這是因?yàn)榈厍蛟诿啃r(shí)中旋轉(zhuǎn)１５度角。從圖３中還可看出，緯度的相差體現(xiàn)在直線距離上，全地球上都一樣長(zhǎng)短，而經(jīng)度相差卻不然了，它的直線距離從赤道到兩極越來(lái)越小。在地球赤道上，一經(jīng)度的相差約相距１１１．８千米，可是在南北緯４５度上，它只有６７．６千米了。在南北緯６０度上它已不到５６千米。在兩極它便等于零了，因?yàn)樵谀莾焊髯游缛Χ枷嘤鲇谝稽c(diǎn)了。

怎樣確定一個(gè)天體的位置(2)

我們還可看到地球自轉(zhuǎn)的線速度也依這一規(guī)律而減小。在赤道上經(jīng)度相差為１５度則直線距離約為１ ６００千米，地球旋轉(zhuǎn)線速度約為每秒鐘４６０米。但在南北緯４５度上，線速度已減小到每秒３００米多一點(diǎn)了。在南北緯６０度上已只等于赤道的一半；到了兩極上則減小為零了。

應(yīng)用這種經(jīng)緯到天上去，唯一的困難只是地球的自轉(zhuǎn)。只要我們不旅行，我們便永在地球的某一經(jīng)度上不動(dòng)?？墒且?yàn)榈厍虻淖赞D(zhuǎn)，天上任何一點(diǎn)的赤經(jīng)（在我們看來(lái)是固定的）卻不斷的移動(dòng)了。天球子午圈與時(shí)圈的差別僅僅在于前者隨著地球旋轉(zhuǎn)而后者卻固定在天球上不動(dòng)。

幾乎在地球與天球的每一點(diǎn)上都有一種嚴(yán)格的相似。地球在它的軸上從西往東旋轉(zhuǎn)，天球便好像從東往西旋轉(zhuǎn)。如果我們想象地球正在天球中央，有一根公共轉(zhuǎn)軸穿過(guò)它們（如圖３所示），我們就可以對(duì)它們的關(guān)系得到一個(gè)明晰的概念了。

假如太陽(yáng)也像星辰一樣幾乎年年歲歲都固定在天球上不動(dòng)，那么要找一顆我們已知赤經(jīng)和赤緯的星星肯定會(huì)比較容易一些。因?yàn)榈厍蛴忻磕暌淮蔚沫h(huán)繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)，所以在每晚相同時(shí)刻，天球上的太陽(yáng)視位置便永不相同。我們下面就要指出這種公轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的影響。

地球的周年運(yùn)動(dòng)及其結(jié)果

大家都知道地球不僅在自己的轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)，還環(huán)繞太陽(yáng)做一年一次的公轉(zhuǎn)。這種運(yùn)動(dòng)的結(jié)果——實(shí)際上是表明這種運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象——便是看起來(lái)好像太陽(yáng)在眾星之間每年環(huán)繞天球一周了。我們只要想象我們自己環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，并且看到太陽(yáng)在向相反的方向運(yùn)動(dòng)，就不難知道一定會(huì)看出太陽(yáng)在眾星之間移動(dòng)了，因?yàn)樾浅奖忍?yáng)要遙遠(yuǎn)得多。不錯(cuò)，這種運(yùn)動(dòng)不是立刻可以看出的，因?yàn)榘讜兛床灰?jiàn)星?？墒侨绻覀兠刻於际睾蛑魈斓哪骋活w星，就會(huì)看到它一天比一天落得早，換句話說(shuō)，一天比一天更接近太陽(yáng)——更確切些說(shuō)，既然星的方位不變，太陽(yáng)似乎就是向星辰的方向來(lái)的。這樣一來(lái)，地球的周年運(yùn)動(dòng)就顯然可知了。

假使我們能在白晝看見(jiàn)星辰，看它們散布在太陽(yáng)周圍，這種情形便會(huì)更加顯然。我們定會(huì)看到，如果有一顆星在早晨與太陽(yáng)同時(shí)升起，在一天之中，太陽(yáng)就要漸向東去離開(kāi)這顆星的。在太陽(yáng)出沒(méi)之間，太陽(yáng)定會(huì)離開(kāi)這顆星約有自己直徑那么遠(yuǎn)的。到次日早晨，我們又會(huì)見(jiàn)到它已離這顆星很遠(yuǎn)，約有它的直徑的二倍了。圖４表示了春分時(shí)（３月２１日前后）的這種情形。這種運(yùn)動(dòng)一月一月地繼續(xù)不斷。太陽(yáng)離開(kāi)這顆星環(huán)游一次天球，一年之后又回來(lái)與這顆星相會(huì)了。

太陽(yáng)的周年視運(yùn)動(dòng)(1)

上述情形的原因可從圖５看出來(lái)，圖中表示地球繞日運(yùn)行的軌道用遙遠(yuǎn)的星辰作背景。當(dāng)?shù)厍蛟冢恋臅r(shí)候，我們看見(jiàn)太陽(yáng)在ＡＭ線上，好像它正在星辰中間的Ｍ點(diǎn)上一樣。地球由Ａ到Ｂ，太陽(yáng)也由Ｍ到了Ｎ，照這樣繼續(xù)一年下去。古人早已知道太陽(yáng)的這種周年運(yùn)動(dòng)，但他們費(fèi)了很大的勁才把這現(xiàn)象畫(huà)出來(lái)。他們想象了一根線繞過(guò)天球，太陽(yáng)便每年依這路線環(huán)游天球一次。他們把這條線叫做“黃道”（ｅｃｌｉｐｔｉｃ）。他們還發(fā)現(xiàn)了行星也大致不差卻并不十分準(zhǔn)確地在太陽(yáng)的軌跡上從眾星之間穿行。他們又想象出一條帶子把黃道線夾在中間并且包括了所有已知行星和太陽(yáng)，這帶他們叫做“黃道帶”（ｚｏｄｉａｃ）。這條帶分為十二宮，每宮包含一個(gè)星座。太陽(yáng)每月經(jīng)過(guò)一宮，全年經(jīng)過(guò)十二宮。這便是我們所熟知的黃道十二宮，宮名分別和其中的星座名相同。這可不完全跟現(xiàn)在的情形相符，因?yàn)橛幸环N很緩慢的歲差運(yùn)動(dòng)在中間，不久我們就要說(shuō)明這一點(diǎn)。

我們現(xiàn)在就可看出，我們說(shuō)過(guò)的環(huán)繞全天球的兩道圈是由兩種絕不相同的方法定出的。天球赤道是由地球轉(zhuǎn)軸的方向規(guī)定的，恰在兩天極的正中間嵌入天球。黃道卻是由地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)來(lái)決定的。

這兩道圈并不一致，卻在相對(duì)的兩點(diǎn)相交，約成２３．５度的角，或者說(shuō)約為直角的四分之一。這個(gè)角便叫做“黃赤交角”（ｏｂｌｉｑｕｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅｅｃｌｉｐｔｉｃ）。要想正確明白何以發(fā)生這種情形，我們必須再說(shuō)一下兩天極。從我們已說(shuō)過(guò)的話看來(lái)，不難知道兩天極并不由天上的東西決定，卻只是依據(jù)地球轉(zhuǎn)軸的方向；它們不過(guò)是天上相對(duì)的兩點(diǎn)正好和地球轉(zhuǎn)軸成一直線罷了。天球赤道既是兩天極正中間的大圓，也便自然是只由地球轉(zhuǎn)軸的方向而定，跟別的毫不相干了。

現(xiàn)在我們想象地球繞日軌道是水平的。我們可把它想象成一個(gè)將太陽(yáng)安置在中心的平盤的圓周。我們?cè)偌俣ǖ厍蛞肋@圓周運(yùn)行，中心恰好在平盤上；那么，假如地球的自轉(zhuǎn)軸是垂直的，它的赤道也一定是水平的并且與平盤在同一平面內(nèi)，而地球一年圍繞平盤一周的時(shí)候，中心也永遠(yuǎn)正對(duì)著太陽(yáng)了。于是在天球上，由太陽(yáng)的路程來(lái)決定的黃道也一定跟天球赤道是同一圓圈了。黃赤交角（黃道傾斜角）的來(lái)歷便是因?yàn)榈厍蜍壍啦⒉淮怪钡孟駝偛潘俣ǖ?，卻傾斜了２３．５度。黃道對(duì)平盤的傾斜也就剛好是這么多，所以，這傾斜只是由于地軸的傾斜。與此相關(guān)的有一件重要的事實(shí)，在地球繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，它的軸在空間的方向是不變的；因此，地球北極便有時(shí)偏向太陽(yáng)有時(shí)偏離太陽(yáng)了。這種情形見(jiàn)圖６，圖中表示剛才假想的平面盤，地球的軸偏向右方。不論地球在太陽(yáng)的東西南北，北極的方向永遠(yuǎn)不變。

要看出這種黃道傾斜的影響，我們可以假想在３月２１日左右的一個(gè)正午，地球突然停止不旋轉(zhuǎn)了，可是還繼續(xù)環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行。以后三個(gè)月內(nèi)我們所見(jiàn)的便是圖７的情形。圖中假定我們正向南天望去。我們看到太陽(yáng)正在子午圈上，乍一看似乎靜止不動(dòng)。圖中表示天球赤道從東到西與地平相交，正如前面所說(shuō)的情形，黃道與赤道相交于春分點(diǎn)。接著守候了約三個(gè)月的時(shí)間，我們就會(huì)看到太陽(yáng)慢慢地沿著黃道走向?qū)懼跋闹咙c(diǎn)”的地方去。那一點(diǎn)是它途中最偏北的一點(diǎn)，它約在６月２２日前后達(dá)到。

太陽(yáng)的周年視運(yùn)動(dòng)(2)

圖８使我們能繼續(xù)追蹤太陽(yáng)三個(gè)月。經(jīng)過(guò)了夏至點(diǎn)以后，它的軌跡又使它漸漸接近天球赤道，約在９月２３日前后它再由天球赤道經(jīng)過(guò)。這一年剩下一半的路程剛好是它前六個(gè)月所行路程的復(fù)制品。它在１２月２２日達(dá)到離赤道最南的一點(diǎn)，又在３月２１日經(jīng)過(guò)天球赤道。這些日期偶爾會(huì)有前后的不同，那是因?yàn)殚c年的緣故。

現(xiàn)在我們看到太陽(yáng)的周年視運(yùn)動(dòng)的軌跡中有四點(diǎn)要注意：（一）我們開(kāi)始守候的地方是春分點(diǎn)。（二）太陽(yáng)行到最偏北的一點(diǎn)，又要開(kāi)始返回而向南接近赤道時(shí)，那是夏至點(diǎn)。（三）正對(duì)著春分點(diǎn)的是秋分點(diǎn)，太陽(yáng)在９月２３日前后經(jīng)過(guò)。（四）正對(duì)著夏至點(diǎn)而太陽(yáng)最偏南的一點(diǎn)，那是冬至點(diǎn)。

在兩天極之間通過(guò)這些點(diǎn)與天球赤道成直角的時(shí)圈稱為“分至圈”（ｃｏｌｕｒｅｓ）。通過(guò)春分點(diǎn)的二分圈，是赤經(jīng)的起點(diǎn)，我們已說(shuō)過(guò)了。與之成直角的是二至圈。

現(xiàn)在我們?cè)賮?lái)說(shuō)明星座與季候及每日時(shí)間的關(guān)系。假設(shè)今天太陽(yáng)與一顆星星同時(shí)經(jīng)過(guò)子午圈，那么明天太陽(yáng)就要在該星的東邊相距約一度遠(yuǎn)了，這就是說(shuō)星要在太陽(yáng)之前約４分鐘經(jīng)過(guò)子午圈；這種情形一天天繼續(xù)下去，一直到一年以后兩者又重新聚會(huì)，同時(shí)經(jīng)過(guò)子午圈。這樣一來(lái)，一顆星經(jīng)過(guò)天空的次數(shù)要比太陽(yáng)多一次了。這就是說(shuō)：平年之間，太陽(yáng)經(jīng)過(guò)子午圈３６５次，一顆恒星就要經(jīng)過(guò)３６６次。當(dāng)然，如果我們?nèi)∫活w南天的星來(lái)計(jì)算，它的出沒(méi)次數(shù)又和太陽(yáng)一樣了。

天文學(xué)家計(jì)算這種與太陽(yáng)不同的恒星出沒(méi)的時(shí)間是用的一種“恒星日”（ｓｉｄｅｒｅａｌ ｄａｙ），這一日之長(zhǎng)正好等于一顆星（或春分點(diǎn)）兩次經(jīng)過(guò)子午圈之間的時(shí)間。天文學(xué)家又將一恒星日分為２４恒星時(shí)，再照常分為分秒。他們又用一種比普通時(shí)鐘每天快３分５６秒的恒星時(shí)鐘來(lái)計(jì)算恒星時(shí)。所謂恒星午便是春分點(diǎn)經(jīng)過(guò)當(dāng)?shù)刈游缛Φ臅r(shí)刻。那時(shí)恒星時(shí)鐘便是零時(shí)零分零秒。照這樣安排下去，恒星時(shí)鐘便正好和天球的視轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間一致。我們的天文學(xué)家不怕如許麻煩，設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)恒星時(shí)鐘，為的是能無(wú)論晝夜，只要向他的時(shí)鐘一看，便知道什么星正經(jīng)過(guò)子午圈以及各星座都在什么位置上了。

四季

假使地球轉(zhuǎn)軸恰好與黃道的平面垂直，黃道便要與天球赤道相合，我們也便不會(huì)有四季之分了。太陽(yáng)永遠(yuǎn)從正東方升起，向正西方落下，全年不變。地上的氣候只會(huì)有稍微的變化，因?yàn)榈厍蛟冢痹卤仍冢对码x太陽(yáng)略近一點(diǎn)?？墒屈S道既然傾斜了，那么，太陽(yáng)在赤道北的時(shí)候（３月２１日到９月２３日）每天照耀在北半球上的時(shí)間便要比南半球長(zhǎng)一些，而且與地面所成的角度也要大一些。在南半球上的情形便恰好與此相反。太陽(yáng)從９月２３日到３月２１日之間照耀地面的時(shí)間，南半球上比北半球上長(zhǎng)些了。于是當(dāng)北半球是冬季時(shí)，南半球便是夏季，彼此恰恰相反，這邊夏季那邊又是冬季了。

真運(yùn)動(dòng)與視運(yùn)動(dòng)的關(guān)系

在更進(jìn)一步之前，我們不妨把我們所談?wù)撨^(guò)的現(xiàn)象總結(jié)一下。過(guò)去所說(shuō)的是從兩種觀點(diǎn)出發(fā)的：一是地球的真運(yùn)動(dòng)；一是由這種真運(yùn)動(dòng)所引起的天體的視運(yùn)動(dòng)。

真周日運(yùn)動(dòng)是地球繞自己的軸自轉(zhuǎn)。視周日運(yùn)動(dòng)是因地球自轉(zhuǎn)而生的星體現(xiàn)象。

真周年運(yùn)動(dòng)是地球環(huán)繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)。視周年運(yùn)動(dòng)是太陽(yáng)在群星之間環(huán)繞天球。

由于真周日運(yùn)動(dòng)，我們的地平便從太陽(yáng)或星辰上經(jīng)過(guò)。于是我們依據(jù)我們實(shí)際看到的情形說(shuō)太陽(yáng)或星辰上升或落下了。

約在每年３月２１日前后，地球赤道的平面從太陽(yáng)的北面到南面去，約在９月２３日前后又從南而北。于是我們說(shuō)太陽(yáng)在３月經(jīng)過(guò)赤道向北，在９月又經(jīng)過(guò)赤道向南了。

在每年６月地球赤道的平面在太陽(yáng)之南的最遠(yuǎn)處，在１２月又在太陽(yáng)之北的最遠(yuǎn)處。我們便說(shuō)，在第一種情形中太陽(yáng)在北至點(diǎn)，在第二種情形中在南至點(diǎn)了。

相對(duì)與地球軌道垂直的線，地球的自轉(zhuǎn)軸傾斜了２３．５度。眼見(jiàn)的結(jié)果便是黃道也對(duì)天球赤道傾斜２３．５度了。

在六月及夏季的其他月份中，地球的北半球傾向著太陽(yáng)這一邊。被地球帶著轉(zhuǎn)的北緯度地區(qū)便在旋轉(zhuǎn)一次中得太陽(yáng)光的時(shí)間有一大半；而南緯度地區(qū)便只有一小半。在我們看來(lái)的結(jié)果便是每天太陽(yáng)在地平線上的時(shí)間較長(zhǎng)，我們過(guò)著炎熱的夏季，而南半球則晝短夜長(zhǎng)正是冬季。

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