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地球自轉與天空的周日運動:上升星座為什麼一直在換
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學習目標
- ✦說明天空東升西落是地球自轉造成的視覺效果,而非星體真的繞著地球跑
- ✦描述星體看似繞著天極旋轉、每天轉一圈的周日運動,並說明天極的高度等於所在緯度
- ✦解釋為何上升點約每兩小時換一個星座,以及這對出生時間的意義
上一課我們把天球這個舞台搭好了:地平線、子午線、四個軸點都就定位。但你如果盯著真實的夜空看上一兩個小時,會發現星星並不老實待著。它們在緩緩移動,東邊的爬高,西邊的沉下去。這一課要解釋這個移動,它是占星裡「上升星座」變動的根本原因。
不是天空在轉,是你在轉
最直覺的感受是:太陽從東邊升起、西邊落下,星星也一樣,好像整片天空繞著地球轉一圈。古人正是這麼想的。
但真相反過來:是地球在自轉。地球以自己的軸為中心,由西向東轉,轉一圈大約 24 小時,這就是一天的由來。站在地表的我們感覺不到自己被帶著轉,於是看到的是相反的效果:整片天空朝由東向西的方向掠過。這個每天循環一次的視覺移動,天文學上叫做周日運動(diurnal motion)。
打個比方:你坐在旋轉木馬上往左轉,會覺得周遭景物往右滑。地球自轉就是那座旋轉木馬,而整個天球就是往反方向滑過去的景物。
天空繞著天極旋轉
地球的自轉軸如果向兩端無限延伸,會戳到天球上兩個點:地球北極正上方的天北極,與南極正上方的天南極。地球赤道同樣可以向外延伸,在天球上畫出一個大圓,叫天球赤道(簡稱天赤道),它和兩個天極都相距 90 度。地球上用來定位的格線,就這樣原封不動地「投影」到天球上。
在北半球,天北極幾乎正對著北極星,所以你會看到所有星星都像繞著北極星畫同心圓;面向北方時是逆時針轉,越靠近北極星的轉的圈越小,越遠的劃出越大的弧。這些圓圈全都和天球赤道平行;天球赤道本身則是最大的一圈。
這也解釋了一個現象:有些靠近天極的星,整夜都不會落到地平線以下(繞著天極打轉始終看得見);而靠近地平線、離天極遠的星,則會明顯地升起又落下。太陽、月亮與行星因為都在天球赤道附近、離天極較遠,所以每天都有明顯的升落。
在台北,離天北極 25 度以內的星永遠不會落下;反過來,離天南極 25 度以內的星永遠不會升起。其餘的星,每天都會升起又落下:
你站的緯度,決定天球怎麼傾斜
天北極在地球北極的正上方,但對站在不同地方的你來說,它在天空中的高度不一樣。規則很簡單:天北極離北方地平線的仰角,就等於你所在的緯度。
- 站在北極點(北緯 90 度):天北極在頭頂正上方,天球赤道剛好貼著地平線一圈
- 站在台北(約北緯 25 度):天北極在正北方、離地平線約 25 度;天球赤道從正東升起,斜斜跨過南方天空,落到正西
- 站在赤道(0 度):天北極貼在正北方地平線上,天球赤道直直穿過頭頂
- 到了南半球:天北極沉到地平線以下看不到,換天南極升到南方天空,高度一樣等於當地的(南)緯度
天球本身沒變,變的是你腳下那片地平面把它切開的角度。天北極越高,天球赤道就越斜向南方;而太陽、月亮與行星走的路徑都在天球赤道附近,所以緯度一換,它們升起的方向、爬到多高、在天上停留多久,全都跟著換。
下面讓緯度從北極點一路掃到南極點:留意天極的仰角始終等於緯度,天球赤道跟著傾斜,卻永遠從正東、正西穿過地平線。
為什麼仰角剛好等於緯度
把鏡頭拉遠,先站在宇宙裡看:地球在天球中心,天北極在正上方。再把你放到地球表面,跟著三步走:
- 站上緯度:緯度就是你離地球赤道的角度。從地心經過你頭頂畫一條線延伸到天球,指到的就是你的天頂點,所以天頂點離天球赤道也是同一個角度(天頂點的赤緯=你的緯度);離天北極則是 90 度 − 緯度
- 轉正:這時你是斜站在地球側面的。把天球連同地球整組轉 90 度 − 緯度,讓你頭朝正上方,天北極就跟著從頭頂倒向北方
- 縮小地球:天球只記方向、不記距離,地球再大,跟天球比也只是一個點。把地球縮掉,你腳下的切面就變成穿過球心的地平面
地平線和天頂點垂直,天軸和天球赤道也垂直;天頂點離天球赤道幾度,天北極離北方地平線就是幾度,也就是你的緯度。
這段推導改編自這支中文教學影片,想看完整的立體動畫可以延伸觀看:天球概念與太陽視運動軌跡。
升起、過中天、落下:一顆星的一天
把周日運動套在任何一顆星上,它一天的旅程是這樣的:
- 從東方地平線升起(穿越上一課說的地平線,進入可見區)。
- 緩緩爬升,在越過子午線那一刻來到當天的最高點,稱為過中天(太陽過中天就是正午)。
- 繼續往西,最後沒入西方地平線,落下、消失。
| 階段 | 發生位置 | 對太陽而言 |
|---|---|---|
| 升起 | 東方地平線 | 日出 |
| 過中天 | 子午線(最高點) | 正午 |
| 落下 | 西方地平線 | 日落 |
整段路徑天天重演,只是不同星體升落的位置與時間略有差異。
拖動時間跟著一顆星走一天:滑桿上的三個刻度,依序是它越過東方地平線、越過子午線爬到最高、再沒入西方地平線的時刻:
把「一顆星的一天」放回星盤上:盤上太陽的位置,就能告訴你他大約幾點出生。
上升星座為什麼一直在換
現在把這件事接回星盤。黃道十二星座貼在天球上,隨著周日運動,它們也輪流從東方地平線升起。整圈黃道約 24 小時掠過東方一次,十二個星座平分下來,平均約每兩小時就換一個星座從東方升起。
要注意,轉動的是整片恆星背景:恆星彼此的相對位置幾乎不變,十二星座和走在其間的太陽、月亮、行星,就像貼在同一個轉盤上,一起轉過固定不動的地平線。下面左邊是台北某一天的天球,右邊是同一時刻的星盤,只畫出太陽和月亮。日月從東方地平線升起時,正好跨過星盤左邊的上升點;爬到南方最高處時靠近上方的 MC;從西方落下時跨過右邊的下降點:
留意星盤上的度數:轉完一整天,太陽只往前走了約 1 度,月亮卻走了十幾度,所以月亮比前一天晚將近一小時才升起。這是日月自己沿黃道相對恆星的移動,和周日運動是兩回事,留到行星的運行速度再細談。
出生那一刻正在東方地平線升起的那一度,就是你的上升星座。既然它兩小時就換一輪,你就明白為什麼占星師對出生時間錙銖必較了。晚生十分鐘,上升的度數就不同;跨過某個臨界點,甚至整個上升星座都會換掉,連帶整張盤的宮位都跟著旋轉。同一天出生的兩個人,太陽星座一樣,上升卻可能南轅北轍,原因就在這裡。
所以,你出生的日期決定太陽落在哪個星座(這是下一課的主題),而你出生的時刻透過周日運動,決定哪個星座正從東方升起。兩者一個慢、一個快,合起來才定出一張獨一無二的盤。
下一課我們換一個更慢的節奏:地球繞太陽公轉一整年,看太陽如何沿著「黃道」走遍十二星座。
隨堂測驗
Q1. 太陽、月亮與星星每天「東升西落」,真正的原因是什麼?
Q2. 周日運動中,天空看起來繞著什麼旋轉?
Q3. 在台北(約北緯 25 度)朝正北方看,天北極離地平線大約多高?
Q4. 上升點大約多久換一個星座?為什麼?
Q5. 一對同一天出生、相隔十五分鐘的雙胞胎,星盤上哪一項最可能出現差異?
Q6. 有人說「我和他是同一天生日,個性卻差很多,可見占星不準」。用本課的概念,比較好的回應是?