認識星空

Ockham's razor (Occam's razor)

A rule in science and philosophy stating that entities should not bemultiplied needlessly, which is interpreted to mean that (1) the simplest of two or more competing theories is preferable, and that (2) an explanation for unknown phonomena should first be attempted in terms of what is already known.

• 如果有數個理論都可以接受,採用最簡單的那個

• 面對一個未知的現象,盡可能用已知的理論解釋

星的命名

• 最亮的星每顆都有自己的名字，通常來自歷史典故或神話傳說，例如「牛郎星」、「織女星」
  
  ‘al’為阿拉伯文的 'the'    
  Altair 為天鷹座中的「牛郎星」；Aldebaran 為金牛座中的「畢宿五」

• 在星座中的位置。例如「獵戶座」屬於中國的「參宿」，其中紅色的 Betelgeuse (參宿四)意謂 
  ' the shoulder of the central one ’

• 同一星座，大約 依亮度按希臘字母排列命名，最亮的叫 α，次亮的叫 β，
  加上星座名，便成全名。
  
  如 Anteres（心宿二）= α Scorpii（天蠍）
         織女星(Vega) = 天琴α座星
        天狼星(Sirius) = 大犬座α星
        Betelgenus = αOrionis;  Rigel=βOri

星的亮度（視星等）

• Hipparchus（希臘天文學家；160--127~b.c.）將星由亮至暗分為六等，最亮的為一等星，
  依次稍暗的為二等星。依此他編了第一本星表目錄。

• 現代沿用星等(magnitude)：1∼6 星等 → 5 個星等 = 100 倍  ∴ 差 1 個星等 = 2.512 倍
  
       Δm = m1 - m2 = -2.5 log (S1/S2) 
  
       其中S1 與 S2 為光流量 (flux)
  
  注意：星等愈大，亮度愈低。

• 有些星比 Hipparchus 的一等星還亮；α Lyrae（Vega, 織女星）為 0 等星。
  Sirius （天狼星，大犬座 α）為 -1.42 等。

• 月球為 -12.5等；太陽為 -26.5 等

• 肉眼可見的極限星等約為 6.5；若以肉眼透過 5 米的望遠鏡則最暗可見 24 等，
  但若以靈敏的偵測儀器長期曝光，可以看到暗得多的天體。

以上討論的是視星等 (apparent magnitude)

• 看起來比較明亮的星體，實際上發光能力 (光度；luminosity) 不一定比較強 → 距離的因素

• 視星等 vs 絕對星等 (absolute maghitude) 

星的位置

• 北極星：最接近天球北極的亮星，目前 是 Polaris，一千年內離天球北極數度。

• 3 千年前巴比倫人 → 360o 圓周∼360天  "太陽繞地球"一圈

• 黃道面 (ecliptic)：太陽在天空走過的面（實際上是地球公轉軌跡面）
  與天球赤道成 23.4o

• 星座 (constellations)：星球「看起來」形成的圖樣，其實彼此可能遠近不同而毫無關連

• 角度、角分、角秒 (second of arc; arcsecond) 
     1o = 60'   1' = 60"    1" = 2 ×10-5 radians

• 北天極 (North celestial pole; NCP)：從地球北極軸延伸與天球相交

• 春分 (vernal equinox)、夏至 (summer solstice)、
  秋分 (autumn equinox)、冬至 (winter solstice)

• 太陽約每年三月廿一日行至春分點

• 太陽直射 → 夏天；白天較夜晚長

• 南北半球季節相反

• 地球季節與日距無關。事實上一月時（北半球的冬天）地球在「近日點」 (perihelion) 附近
  七月時走過「遠日點」 (aphelion)。遠日點與近日點的距離差不到2％。

天球座標

• 赤經 (Right Ascension; RA)、赤緯 (Declination; DEC) ──
  相當於地表的經度 (longitude) 、緯度 (latitude)

• 春分點 (vernal equinox) 處訂為 RA=0

• RA 以時間表示角度（方向）： hours, minutes, seconds   向東增加 
  24h = 360o   1h = 15o 1m = 15'  1s = 15"

• DEC 以角度表示 (o ' ")

歲差運動 (precession)

• 旋轉的陀螺不倒落，而自轉軸描繪出一個圓錐

• torque N = r ×g
         N // g  ∴ 指向旁邊推 → 進動；歲差 (precession)

• 地球的極軸 26,000 年繞一圈。到 AD 13,000 時，北極星將由織女星取代目前的 Polaris

影響：星球的座標 (RA, DEC) 隨時間而不同！