星空开盒术
不知各位可曾听闻“星空开盒术”。熟练掌握了它的人只需抬头即可判断所处方位,精确至经纬。这是上古时期的观星者之间世代流传的秘术之一,却因一次争论流落世间……
近日,贴吧的地平论吧中一位天文爱好者凭借其过硬的天文知识,仅通过一张星空图片(标有时间)就推断出了一位地平论者所在的位置(这种操作被网友称为“开盒”),使其哑口无言,有力地抨击了地平论。考虑到贴吧上找不到原来的那条评论且各种观点真假混杂,我还是在这里为大家有条理地分享一下这种在普通人眼里无异于占卜的逆天技能“星空开盒术”(需要基础的天文知识方能掌握)。要注意的是,“开盒”类似人肉搜索,大家不要为不正当的目的这样做。
星星的方位常由赤经赤纬,即赤道坐标系表示,具体的地点由地球上的经纬度表示,进而我们的总体思路是:首先知道赤道坐标系与地球经纬度的转换关系,再知道某颗亮星的赤经赤纬,最后找到该亮星即可推知经纬度。
相信大家从小就知道找到北极星的方法,我们不妨将北极星就视为北天极,这样北极星的地平高度θ就是地理纬度。于是我们轻而易举地找到了纬度,剩下要确定的就只有经度了。地理经度可以由赤经给出,但这需要依赖一个转换关系,下面我们讨论此关系。我们知道,赤道坐标系是一直在天上旋转的,它的状态总可以由三个参数决定:日期(指月日,定义d为从一月一日起每年的第几天,取1到365之间的正整数),时间(指一天中的几时几分,定义t为从零点起算的小时数,取0到24之间的实数)和地理经度φ。另外,赤经和地理经度的零点定义方式不一样,所以还存在一个相应的常数,我们称之为β。如果我们定义地平线与赤经零时线的夹角为α(以逆时针为正,取值范围在0到2π),则一定有
α=c1d+c2t+c3φ+β
其中c1,c2,c3,β均为待定常数。
当固定其他参数,使d从1取到365,再又一次取到1时,过了整一年,净效应是α不变,考虑实际情况(周年视运动是逆时针的),α增加2π(周年视运动导致),于是c1=2π/365。
当固定其他参数,使t从0取到24,再又一次取到0时,过了整一天,d不可避免地增加1,净效应是α增加2π/365,考虑实际情况(周日视运动是逆时针的),α增加2π(周日视运动导致)的同时增加2π/365(周年视运动导致),于是c2=183π/2136。
当固定其他参数,使φ从-π取到π时,沿着纬线绕地球走了一圈,净效应是α不变,考虑实际情况(观察者,地面与恒星背景的空间关系),α增加2π,于是c3=1。
对于常数β,只能查询星图推知,这里给出一个近似值351π/360。
把常数带入,就有
φ=α-351π/360-2πd/365-183πt/2136
我们还遗留了两个问题:如何确定α?这需要记住一些亮星的赤经,据此估计赤经零时线的方位,然后得出α。南半球怎么办?南天极也可以通过一些方法找到,但天极附近的视运动方向与北天极附近相反。记忆的工作与更多的思考就交给聪明的读者吧。
总结一下,经纬度(φ,θ)=(北极星地平高度,α-351π/360-2πd/365-183πt/2136)。
这技能可以用在户外探险,就很酷了
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