高中地球科學_5. 地球與太空_恆星的視運動_不同緯度的星空_黃翊展吳嘉鴻

各位同學大家好 在上一個單元 我們已經談過了恆星在天球上 週日運動的現象以及原因 接下來我們要學習的是 不同緯度的地區所看到的星空 你看 我們在臺灣所見到的恆星週日運動現象 當面對北方時 北極星約在北方仰角23度的位置 北極星周圍的恆星 會以天北極為圓心 以逆時鐘的方向進行圓周運動 那麼東方的天空又會是什麼樣子呢 讓我們轉個角度來看一下 你會看到東方的天空 恆星的軌跡與地平線 斜交一個角度向上升起 那西邊又會是如何呢 我們再來看看西邊 你會發現 西邊的天空恆星的軌跡 也和地平線交了一個角度 斜著緩緩落下 那麼如果我們今天到了不同緯度的國家 看到的星空還會一樣嗎 不 會有所不同 至於是為什麼 就讓我們接下來說明吧 假如你從臺灣飛往日本東京旅遊 除了觀賞晴空塔的美景之外 你還可以往北方的天空 找一找天北極在哪裡喔 你看 恆星圓周運動的圓心 就是北極星大致的位置 如果你仔細觀察 會發現在日本東京 看到的北極星的位置 與臺灣所見的不同喔 你會發現 你看北極星的仰角 會比在臺灣高上許多 這是什麼原因呢 這主要是因為日本東京的緯度 比臺灣的緯度高的緣故 為什麼觀察者所在的緯度越高 看見北極星的仰角也就越高呢 同學們來看看接下來的這個圖例 應該很容易就能瞭解喔 畫面中的藍色圓球 代表的是地球 而藍色箭頭 象徵的是地球的自轉軸 地球的自轉軸 幾乎要指向遠方的一顆遙遠的星星 也就是北極星 而北極星離我們實在非常的遙遠 所以當北極星的光 灑向地球的時候 就如同畫面上的黃色箭頭 已經是平行光了 那想像你是一個旅行者 當你從赤道出發的時候 你會發現當你位於赤道 北極星的光跟你的地面 幾乎是沒有夾角的 這時候我們就會瞭解 在赤道地區的人 看到的北極星跟地平面的夾角 幾乎是零度 而當你往北邊走著走著 走到了緯度西達度的位置時 你就會發現 這個位置的人看到北極星的光 和地面的夾角是西達度 最後如果我們來到北極點 從圖上你可以發現 在北極點的人看到的北極星 它的光就來自於頭頂 也就是說在北極點的人 他會看見北極星 幾乎和地面的仰角就等於90度了 你發現了嗎 北極星的位置其實是很有規則的 當你的緯度越高 北極星的仰角也就越高 而你所在的緯度 其實就是北極星的仰角呢 我們現在就到了北極點 看看北極星在哪裡 就在我們的頭頂正上方呢 而所有的星星也以天北極為圓心 逆時針的繞著它打轉喔 在北極觀察星空 還有一件很特別的事 就是星星是不會東升西落的 為什麼呢 讓我們想一想 如果天北極就在我們的頭頂 而這片星空以天北極為圓心 做圓周運動 那麼不斷的延伸到地面附近 你就會發現北極的星空 在地面附近幾乎是平行著地平線打轉 自然也就不會有東升西落的現象了 讓我們往南走 來到北極圈 北緯66.5度面向東方 這時候看看恆星運動的軌跡 和地平線是不是有了一個小小的夾角呢 是的 當我們離開北極點之後 恆星又會出現東升西落的現象了 所以會與地平線形成一個夾角 在北極圈這裡的夾角大約為23.5度 讓我們再來到北迴歸線 北緯23.5度的位置 讓我們看看東方恆星升起的軌跡 和東方地平線的夾角 你發現了嗎 夾角是不是明顯的變大了呢 現在的夾角大約是66.5度 快 我們再趕快到赤道看一看 我們回到了赤道 緯度0度 再看看東方恆星升起的軌跡 沒錯 如你所見 恆星是垂直地平線升起的 也就是說此時軌跡與地面 夾角為90度 一路走來 你是不是已經發現了 恆星的軌跡和地平面的夾角 是有規則的呢 讓我們列個表來說明 如果你在北極點 緯度90度 那麼恆星的軌跡與地面的夾角 就是0度 如果你來到北極圈 緯度66.5度 這時恆星的軌跡與地面的夾角 就會是23.5度 如果你來到的是北迴歸線 緯度23.5度 這時你會發現 恆星的軌跡和地面的夾角 就是66.5度 最後如果你到赤道 緯度0度 而恆星的軌跡和地面的夾角 就是90度 你發現了嗎 恆星的軌跡和地面所夾的角度 與你的緯度相加起來 一直都是90度哦 各位同學 這個單元 我們學習了不同緯度的星空的運轉情形 得到了兩個結論 第一個結論是 天北極的仰角 會等於觀測者所在的緯度 而第二個結論 是恆星的軌跡 和地平線的夾角 加上觀測者所在的緯度 會相等於90度 我們用觀察的方式整理出這樣的規則 希望對各位同學 在不同緯度的星空的理解會有所幫助 你學會了嗎 我們下回見