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南极天区附近的恒星
望星空的人生 2026-11-09 00:21:36

首先,必须明确,我国的三垣二十八宿星空,绝不只是北半天球的星空。三垣二十八宿,到底占整个星空的多大范围?我将给出一个结果。不相信的朋友可以看我下边的计算。

先看张衡《浑天仪注》原文:北极乃天之中也,在正北,出地上三十六度。然则北极上规径七十二度,常见不隐。南极,天之中也,在南入地三十六度,南极下规径七十二度,常伏不见。

根据以上内容,有人想当然地计算。“南极下规径七十二度”,占全天360度的1/5。这是一个方向上的数值,如果计算面积,需要经纬两个方向。直接平方。南极不可见天区占全天1/25(4%),可见天区96%。

——这个计算方法太粗糙。古度七十二度,与现代角度72度有1度的差距,可以忽略。但是球面的面积,不是这么简单地进行平方计算,这点必须注意。当然肯定也不是80%(4/5),面积必然是经纬度两个方向共同作用的结果。

1. 北极星高度 = 当地纬度。

北极出地36°:观测者所见北天极的地平高度36°,也就是观测地点地理纬度取36°。这与现代天文理论一致:北天极的地平高度 = 观测地的地理纬度。

张衡所在的观星地洛阳,实测纬度约34.6°,36°是汉代浑天模型取用的整数值。古代使用古度,测量、模型取整带来微小差异,合理,可忽略。

2. 上规(恒显圈):径72° = 角直径72°,角半径36°。

以北天极为圆心,角半径36°的小圆。

现代恒显圈判据:恒星永不落下的范围 是

Φ上规半径36°等价于

意思是:赤纬+54°以北全部恒星恒显。

这个区域,就是张衡所说“上规,常见不隐”。

球面占比:球冠极角  θ=36°

3. 下规(恒隐圈):径72°,角半径36°。

以南天极为圆心,角半径36°的小圆。

现代恒隐判据:恒星永远升不上地平线: 

南极下规半径36°等价于

赤纬−54°以南这片天区,就是张衡说的“下规,常伏不见”。同样球面占比≈8.84%。

张衡的上、下规,正好对应现代天文标准的恒显圈、恒隐圈。按张衡给出的数据,我们通过计算,得到的结果,经得起验证。

最终从全天面积中减去不可见天区的占比,就得到了可见天区的占比。1-8.84%=91.16%。

说明一下公式中用到的三个希腊字母的含义,不然会弄混。

δ (Delta):赤纬 (Declination),天体在天球上距离天赤道的角距离(相当于地球上的纬度)。

 ϕ (Phi):观测者的地理纬度 (Latitude),即观测者所在的地球纬度。

θ (Theta):极距或天顶距 (Polar / Zenith Distance),通常代表天体距离北天极的角距离。


我们现在知道,南天极附近,这不到10%的天区中,有几颗亮度排名靠前的恒星。不过有的恒星,我国古人已经给命名过了。

老人星:位于张衡所说的常隐不现圈以北,但几乎在这条线上,不易见到。不过我国古人早已经在商代发现,后世将它归入二十八宿中的井宿范围。夜晚全天恒星亮度排名第二。

南门二:唐代《丹元子步天歌》中有云,“南门二星常在隐,库楼之南半星见。”古人极其诚实地记录了观测事实——这两颗星大部分时间都在地平线以下(常在隐),只有两星中的一颗(南门一)在极佳的条件下偶尔能露个头(半星见)。恒隐圈的恒星被命名,说明中国古代星象体系的建立,融合了不同地域——特别是南方如楚地、岭南的观测成果,构建成一个“完整的天球模型”。夜晚全天恒星亮度排名第三。归入角宿范围。

天鹤座:典型的“常隐天区”星座。其中主星“鹤一”(天鹤座α)赤纬约为 -46°,“鹤二”(天鹤座β)赤纬约为 -46°。广东的朋友上月告诉我见到了。对于北纬 36° 的洛阳,天鹤座的大部分区域都在地平线以下。即使升起,也只出现在南方地平线上极低的位置徘徊,绝大多数恒星基本属于张衡所说的“常隐不见”。这是明代对“近南极星区”的补充。汉代张衡的中国星官体系中没有天鹤座的位置,根本看不见。明末,徐光启等人编纂《崇祯历书》时,引入了西方星表,将南方天空原本空缺的区域补充了 23 个星官。按照西方星座(Grus)的含义,将其意译为“鹤”,即鹤星官。

南极常隐天区的恒星,多数未在明朝之前收入我国三垣二十八宿体系。明末才根据西方星表加以命名。少数唐朝之前收入的南极天区亮星,是我国古代南北文化融合的结果。

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发布时间:2026-11-08 16:19:32


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