版权信息

国家地理终极观星指南

Backyard Guide to the Night Sky

作者：[美] 霍华德·施耐德（Howard Schneider）

译者：李昫岱

出品方：未读·探索家

出版社：北京联合出版公司

Compilation copyright © 2009 National Geographic Partners, LLC

Simplified Chinese translation copyright © 2017 United Sky (Beijing) New Media Co., Ltd.

All rights reserved.

目录

版权信息

前言

如何使用本书

01 观星入门

探索夜空

确认方位

黄道

亮星导引

计算时间

光污染

在城市里观赏夜空

双筒望远镜

与孩子一起观星

为天体命名

月亮有多高

我看到了什么

02 大气

薄薄的地球大气层

夜幕降临

地球的磁场

极光

天空中最酷的五件事

03 太阳

我们的恒星

太阳的一生

剖析太阳

太阳黑子与耀斑

太阳的轨迹

观察太阳

日食与月食

日食

月食

04 月球

我们的卫星

月球的运动

月相的变化

月球表面

月球正面

辨识飞行物

在轨卫星

太空垃圾

05 行星

什么是行星？

行星的发现

太阳系一瞥

观测行星

水星

金星

火星

火星零距离

小行星和矮行星

木星

土星

土星环和土星的卫星

天王星与海王星

冥王星等外围天体

天文摄影

装备

小贴士

06 恒星与星座

我们的星系

什么是恒星？

恒星家族

恒星环绕恒星

恒星的生命周期

新星、超新星和黑洞

星团与星云

星座与星群

北半球与南半球的星空

黄道十二宫

一年中的星空

五个重要的恒星排列图案

冬季与春季

夏季与秋季

07 四季星空

星图

冬季

春季

夏季

秋季

08 星座

星座图

仙女座

唧筒座

宝瓶座

天鹰座

白羊座

御夫座

牧夫座

鹿豹座

巨蟹座

猎犬座

大犬座

小犬座

摩羯座

仙后座

仙王座

鲸鱼座

天鸽座

后发座

南冕座

北冕座

乌鸦座

巨爵座

天鹅座

海豚座

天龙座

小马座

波江座

双子座

天鹤座

武仙座

长蛇座

蝎虎座

狮子座

小狮座

天兔座

天秤座

天猫座

天琴座

麒麟座

蛇夫座

猎户座

飞马座

英仙座

双鱼座

南鱼座

船尾座

天箭座

人马座

天蝎座

盾牌座

六分仪座

巨蛇座

金牛座

三角座

大熊座

小熊座

狐狸座

室女座

南半球的恒星

09 彗星与流星

彗星

著名的彗星

流星

落向地球

流星雨

每年的流星雨

望远镜选购指南

望远镜的种类

如何使用望远镜

10 深空

宇宙

星系

遥远的彼端

大爆炸

透视深空

附录

名词解释

返回总目录

前言

第一次注意到夜空，记得是20世纪60年代在得克萨斯州的时候。那时我年纪还小，有一天晚上,我正在照顾弟弟，由于他待在室内太久就会变得烦躁不安，所以我们就到屋子外面，铺一张毯子，躺在上面看星空。那天晚上，闪亮的银河挂在天空，我对弟弟说：“月亮里面住着一个人。”他看到明亮皎洁的满月，就轻易地相信了。

几年以后，大约在我12岁的一个清晨，我爸把我叫起来。“没时间换衣服了。”他说，于是我们穿着睡衣，在一片漆黑中出发，开车直达得克萨斯州科珀斯克里斯蒂的海堤。他在地上铺好毯子，从红色的保温瓶中倒出咖啡，然后指向挂着一弯新月的天空中的一个暗淡的天体，必须侧视才能看见（不要直视物体，望向它的旁边反而会看得更清楚）。我那时看到的天体似乎占了天空的四分之一！在我的记忆中那是一颗彗星，不过根据后来的调查，应该是别的什么天体。因为记录显示，当年的观测地点并没有任何肉眼可见的大彗星。但无论如何，我都非常高兴能够和最敬爱的父亲一起进行这趟夜间探险。

多年以后，我带着娇小可爱的妈妈到得克萨斯州戴维斯堡的麦克唐纳天文台去看狮子座流星雨。那时她已经快80岁了，却没有因寒冷和坚硬的地板而却步，而是和我一起躺在薄薄的毯子上看流星。这场壮丽的流星雨持续了将近两个小时，流星一颗接着一颗划过天际，我们兴奋地一直拍手，指着它们发出一声声赞叹。

即使到现在，璀璨的恒星、行星和星座的美依然令我屏息。虽然我无法否认借助麦克唐纳天文台的大望远镜可以得到令人震撼的视觉感观，不过还有一个更简便的方法，也能让观星成为伴随你一生的迷人体验—带上一本《国家地理终极观星指南》和一条毛毯，选一个晴朗的夜晚，亲自踏上令人着迷的观星之旅吧！

祝观星愉快！

桑迪·伍德

得州大学麦克唐纳天文台

《与星星有约》（Star Date）广播节目主持人

站在地球上观察，恒星绕着北天极转时留下的轨迹

如何使用本书

这本《国家地理终极观星指南》分为10章，为引导你进入天文学的世界提供了充足的信息。从月球、太阳，到恒星与行星，每章完整地介绍了各种观星主题。你不只会读到观测天体的实用建议，还会学到怎样辨识所看到的天体。此外，本书还收录了最新的天文学发现，并介绍天体运行背后的科学原理。

除了丰富的内容之外，每一页还附有各式各样的参考信息，包括有趣的知识和数字、恒星与行星背后的故事，以及重要的观星人简介。本书还会教你如何参考其他章节的信息，并提供许多网络链接，让你能轻松找到更多的信息。在每章最后的专题策划中，你会学到一些实用的观星技巧和建议，让你在享受观星乐趣的同时，对天文学有更多的了解。

❶ 天文事实：这些方框内的文字会介绍有趣的科学现象、简短的史实和特殊的天体。

❷ 边栏：本书设有三种边栏—“观星人”介绍知名的天文学家和科学家的故事；“历史故事”则收录和夜空有关的传说；最后一种是“科学知识”，解释夜空观测背后的科学原理。

❸ 网站链接：这里所提供的网站，将引导你找到更多与主题相关的信息。

❹ 内文：以生动易懂的文字介绍与天文观测相关的、实用的科学知识。

❺ 基本信息：提供天体的关键信息和数据，便于快速查考。

❻ 图标：介绍具体条目时会提到其特有的象征、故事和符号。

❼ 表格：列出地球大气层的结构、星座中主要的亮星，以及每年的流星雨和需要使用的观测仪器等重要信息。

❽ 星图：第8章介绍了58个星座，每个星座都附有对应的星图。为了帮助读者找到特定的星座和其他天体，本书特别绘制了这些星图，标示出主要的亮星、深空天体和邻近的星座。

❾ 有趣的天体：第8章中，这个板块介绍旋转的星系、充满气体的星云、闪烁的星团，以及双星系统等星座中各种迷人的天体。

01

Sky Watching Basics

观星入门

本章内容

探索夜空·确认方位·黄道

亮星导引·计算时间·光污染·在城市里观赏夜空

双筒望远镜·与孩子一起观星

为天体命名·月亮有多高

专题策划

我看到了什么

探索夜空

我们可以把夜空设想成人类娱乐和新闻最早的来源。各种星座、突然闪现的极光，以及彗星的光芒等天文现象影响了人类文明，为人类提供了播种与收获的农耕指导信息。

不论是在有光污染的城市还是无光污染的乡村，观星都是易于上手的爱好。对新手来说，投入天文学专业研究可能没有必要，不过即使是业余的爱好者，也能为这个科学领域做出贡献。

要成为专家，除了反复练习，还需要在器材上投资，比如观星专用的高倍率双筒望远镜和具备自动追踪功能、装有摄影装置的单筒望远镜，你甚至还要在后院盖一座有活动屋顶的天文观测台—但是刚入门的新手还不需要用到这些。

天文事实

业余天文爱好者为天文学发展所做出的贡献有目共睹，其中贡献最多的是莱斯利·C.帕耳帖（Leslie C. Peltier，1900—1980），他在20世纪前叶发现了10颗彗星，并对变星做了13.2万次亮度变化的观测。

科学知识：夜视

天文学家克莱德·汤博（Clyde Tombaugh，1906—1997）是冥王星的发现者。他在开始观测前，会先在黑暗中待瞳孔放大，使得更多的光能进入眼睛。视杆细胞是夜视中最重要的感光细胞，为了使视杆细胞和视锥细胞都达到夜视最佳状态，需要在黑暗或微光环境下适应至少45分钟。如果不能像汤博一样花一个小时适应黑暗，那么15～20分钟多少也会有所帮助。

开始观测

开始观星一点也不难，只要走出户外，抬头仰望寥廓的夜空就够了。这个阶段最重要的“观测仪器”是眼睛，想打好天文学基础，可以先专注于最容易观察的天体。你的首要任务是观察月亮的阴晴圆缺、太阳运行轨迹的变化，以及夜空中最亮的天体的运行方式。这些任务看似简单，却会带来很大的收获。持续几个月，这些观察不仅能帮你掌握星空的运行规律，对日后观测遥远的暗淡天体也会大有帮助。

那么该去哪里观测呢？地点当然是越暗越好，乡间或郊区的公园比有光污染的城市街道更合适。如果在家里观星，就要尽可能关掉所有的灯；如果去乡间观星，就要找一个背对城市，远离光污染的地方。要观察南方的星空，就要往城市的南方走，还要尽量避开无屏蔽的路灯和照明系统，再用一块黑布或夹克罩在头上，这样可以有效地阻隔光线。

做好准备

为了让眼睛适应黑暗，你至少要在黑暗中待15～20分钟，这段时间即使只是短暂地瞄到车灯，就又得让眼睛重新适应。

在查阅观星指南（比如第7章的星图）时，如果需要用手电筒，可以在一般的手电筒上包一层红色玻璃纸，或是直接使用有红色滤镜的手电筒。红色（尤其是暗红色）的灯光对夜晚观测的影响会比白光小很多。

此外，你也必须留意气象变化。对新手来说，天空当然越干净越好。冷锋或暴风雨都会将空中的湿气和云雾清理干净，因此冷锋过境和暴雨初晴的夜晚非常适合观星。高气压地区通常也会有着晴朗的夜空。

最后，认真的观测需要有耐心，这时保持舒适就是关键，记得要随时补充水分和营养。即使是在温暖的夏夜，观测几个小时之后天气也可能会变冷，别忘了多带几件御寒衣物。虽然穿防水鞋可以避免脚被露水弄湿，不过防水鞋价格不菲—其实，在地上铺一块毯子便能解决这个问题。带上一张躺椅，就可以用最舒服的姿势观星了。

确认方位

天文事实

南极星即南极座σ星，指向天球的南极，但用肉眼很难看清楚。

地球仪上我们熟悉的参考坐标点包括把地球分成南北两个半球的赤道、南北两极，以及用来定位的经度和纬度。天文学上也用类似的概念来描述天体在宇宙中的位置。除了需要在观念上进行转换，我们还要认清一个事实—你看到的天象和它出现的位置，取决于你所在的地点和观测的时间。

天球

我们都知道，地球不是宇宙的中心，不过为了方便理解，星图还是以地球为中心来表示。想象地球被一个巨大的球所包围，这个球称为天球。天球的赤道与地球的赤道平行；将地球的南北极向外延伸，延伸线会通过天球的南北极。

然后，假想所有的恒星都镶在天球上，恒星的位置可以用赤纬和赤经两组坐标来表示。赤纬相当于纬度，代表恒星离天球赤道有多远，天球赤道的赤纬为0度，南北极的赤纬分别为−90度与90度；赤经相当于经度，就像地球上的一天被分成24小时一样，每小时等于15度。赤经以春分点的经线为“0时”，春分点就是太阳通过天球赤道时的点。现在让天球由东向西旋转，恒星就会由东向西通过天顶，实际上这是地球由西向东转动所造成的。

星轨是以天球北极为圆心画出的同心圆

知道自己所在地的大概纬度很重要，这样你才知道该选用哪个纬度的星图（本书的星图以北纬40度所见的天体为准）。如果你站在地球的北极，就看不到天球赤道以南的恒星，越往南走，就能看到越多天球赤道以南的恒星。

寻找北极星

在北半球观星，可以从寻找北极星（现阶段为勾陈一）开始，它几乎就在地球北极的正上方，而且一年四季都看得见。将北斗七星“勺口”最外面的两颗星连成线，并向外延伸大约一把勺子的长度，就可以找到北极星。面对北极星，你的前方就是北方，背后是南方，右边和左边分别是东方和西方。

北极星在天空的高度就是当地的地理纬度。在北极（北纬90度），北极星就位于天顶，与地平面呈90度夹角。越往南，北极星在天空的位置看起来就越低，在美国北部和加拿大南部一带（相当于北纬40度～北纬50度），会看到北极星位于地平线到天顶之间一半的地方。

观星人：托勒密

和许多早期的思想家一样，公元2世纪时希腊天文学家克罗狄斯·托勒密（Claudius Ptolemy）也被月球、太阳与恒星表面看上去的运行规律所欺骗，以为地球是宇宙的中心。他建立了一个以地球为中心的系统，并把大大小小的轨道套在别的轨道上，这个模型在某种程度上解释了这些天体的运行规律。当时托勒密已经假设地球的自转轴有所倾斜，这个推论至今依然成立。

黄道

你所看到的星空，不仅取决于你的所在地，还和观测的时间有关系，每一天都有所不同。太阳是天球上众多天体之一，它在天球上有自己的运行轨迹，看似周而复始地绕着我们转，太阳运行的这条路径称为黄道。地球上的人看到太阳在天球上沿着黄道运行，但这其实是地球绕行太阳的结果。

斗转星移

白天时，各种天体也会通过天顶（别忘了，星星一直都在天上），但因为太阳太亮了，所以除了日出和日落时可以看到特别亮的几颗星星，基本上光凭肉眼是看不见它们的。地球绕太阳公转时，我们看到的星空也随之改变，所以每天晚上看到的天球，都会与前一晚有些不同。6月被正午的艳阳盖过的恒星，半年后当地球运行到它公转轨道的另一端时，就会出现在夜空中。因此，星图通常以一个月或一季为单位来描绘星空的变化。

天文事实

古人利用太阳和星星的位置来分辨时间。白天时，他们根据太阳向西移动的距离推算时间，夜晚（在北半球），则以小熊座绕行北极星的位置来推算时间。

“白夜”时，太阳会落得很低，但不会降到地平线之下

太阳、金星、月球和木星的重复曝光照片

黄道还可以解释地球的四季变化，因为这关系到每天的日照时间，以及太阳在空中的高度。地球的赤道面与公转的轨道面呈23.5度的倾斜角（即黄赤交角），但倾斜的方向是固定的。地球运行到公转轨道上的某个区域时，北半球会偏向太阳，这时日照时间较长，太阳在空中运行的高度也较高，此时就是北半球的夏季；6个月之后，北半球偏离太阳，日照时间缩短，天空中太阳的轨迹更接近地平线，此时便是北半球的冬季。对南半球而言，情况正好相反。春季和秋季时，南北半球既不偏向也不偏离太阳，所以阳光会均匀地照射在两个半球上。

黄道上的天体

黄道也标示了天空中一个最有趣的带状区域。太阳系是由一团旋转的气体演化而来的，演化过程中，较重的物质会沉淀形成行星。太阳系所有行星都在同一个平面上运行，从地球上看，就是在黄道附近出没。黄道十二宫也沿黄道带分布，因此地球绕太阳公转每过一个月，我们就会看到一个新的星座从东方升起。

科学知识：白夜

俄罗斯的圣彼得堡给人留下萧瑟的印象，可能是因为它寒冷的天气，不过，每年6月初到7月初的夏至前后，这个城市都会庆祝“白夜”的来临，在这段时间，几乎24小时都有日光。圣彼得堡位于北纬60度，到了夏季，即使太阳落到地平线之下，也不过只比地平线低了几度，因此夜间仍然有暮光，直到第二天太阳再度升起。在北极点，太阳从春分这一天升起，直到秋分那天才会落下。

亮星导引

现在业余的天文望远镜也内置了计算机程序及自动导入天体信息的数据库，可以帮助用户轻易地找到数以千计的天体。而那些不打算购买仪器的人，可以自己借助亮星导引来认识星空。

自我练习

亮星导引就像用地图找路，借助望远镜或是肉眼找到亮星后，再按照相对位置寻找较暗的星星。举例来说，要找出仙女星系，你可以把仙女座的恒星当作跳板。仙女星系是银河系最近的邻居，也是（天气状况良好时）肉眼能看到的最远的天体。明亮的壁宿二（仙女座α星）位于夏末夜空的北边，形成飞马座大四边形的一角和仙女座的顶端，它和奎宿九（仙女座β星）与天大将军一（仙女座γ星）连成一条线，从那里往上找一颗还算亮的星星，然后再往上找另一颗亮星，你就会看到银河系的邻居—仙女星系。这一团模糊的椭圆形星系差不多和指尖一样宽，不过，只有在没有月亮和光污染的夜晚，才能用肉眼看见仙女星系。

天文事实

地球受到太阳与月球的引力拉扯，自转轴指向会发生缓慢且连续的变化，称为岁差，又称进动。

织女一（又名织女星）是北半球夜空里第二亮的星星，你可以借助它找到夏季大三角的另外两颗亮星：天津四和河鼓二（又名牛郎星）。北斗七星的勺口指向北极星，不过勺柄的部分也派得上用场，沿着勺柄的弧线，就能找到牧夫座里、北半球最亮的一颗星—大角星，顺着弧线再往前一点，还会看到室女座的角宿一（室女座α星）。

历史故事：观星导航

大约在3000年前，太平洋上的波利尼西亚人就开始在广袤的海域中活动了。他们的航海员对附近岛屿和恒星非常熟悉，依照亮星（例如心宿二和织女星）升起和落下的位置，将地平线划分成好几部分。如果知道一个岛屿位于某颗恒星升起和另一颗星落下的连线上，就可以用这两颗星星来导航。这套系统发展得很完备，他们向东航行最远可能还到过智利。

角度的测量

不需要用到昂贵的仪器，用你的双手就可以测量星座的角度（见下图）。角度通常以“度”为单位，把手臂向外伸直，在一个手臂的距离之外，你所见到的拇指宽度大约是2度；一个拳头约10度；张开的手掌约20度。这些近似值可以用来估算星座的大小，举例来说，飞马座大约有两个手掌大，换言之，就是40度左右。

北斗七星也可以用来校准，整个勺子的长度大约是25度，两颗位于勺口的指标星相距约5度，北极星大概就在距离这两颗恒星28度远的地方。

计算时间

好消息！月食将在夏季的周六晚间发生，第二天不用上班，可以悠闲地欣赏。到了当天晚上，你架好望远镜等了又等，结果却什么也没看到。难道月食没有发生？有啊，不过要在欧洲和非洲才看得见，因为月食发生的时候，你居住的地方还要几个小时后才会是晚上。

时间同步

观察天象时，要注意时间、日期和纬度，地球上有24个时区，所以一定要和观星指南、星图的时间保持同步。如果某个星座将在半夜通过天顶，那么这对任何时区都适用，只不过它通过西雅图的时间会比通过纽约的天顶晚3个小时罢了。但是要欣赏日食、月食等特殊天象，就得查清楚开始和结束的时间，以及指的是哪个时区。

天文学家们习惯用世界时（UT）来标记天象发生的时间，世界时是一个时间标准，指的是英国格林尼治当地的时间。19世纪初，为了制定出世界时间系统，格林尼治被选为本初子午线通过的基准点，也就是经度0度。以这里为起点，把地球表面分成若干时区，每往东移15度，就增加1小时；每往西移15度，就减少1小时。

天文事实

现在的世界时是用原子钟来校准的，原子钟通过铯原子的振动来计时。月球导致的潮汐力会让地球的自转速度逐渐变慢，所以需要定期以闰秒（leap second）来校准世界时，以便将世界时和原子钟的差异控制在0.9秒以内。

如果你的观星手册使用的是世界时，就必须把它转换成你的所在地时间。若是在北美洲，把世界时减少5小时就是东海岸标准时间，减少6小时就是中部标准时间，减少7小时就是山区标准时间，减少8小时就是太平洋标准时间，中国的时间则是世界时加上8小时。在一些国家和地区，如果执行夏令时制，每个时区就要再加1小时。有时连日期也要跟着改变，假如有一个天象将在11月25日的世界时凌晨3点20分发生，转换成美国东海岸标准时间就是11月24日的晚上10点20分。

地球上的一天

时间本身就是一个天文学概念，地球自转一圈经过的时间，就是地球上的“一天”。以太阳为基准，太阳通过同一条经线两次的时间间隔就是一天。因为地球的轨道速度在一年之中并非固定的，所以每天长短不一，24小时其实是一个平均值，又称为平太阳日。

如果以遥远的恒星为基准来记录一天的时长，则称为恒星日。和平太阳日不同，恒星日的长度是用地球上的时钟测量的，一个恒星日大约是23小时56分，换句话说，一颗恒星在某天晚上9点通过子午线，隔天它再度通过的时间是晚上8点56分左右。这是因为地球公转时，和太阳的相对位置每天都会改变，即使变化不大，和遥远的恒星的位置变化比起来还是相当显著的。地球绕太阳公转时，本身也在自转，所以每次都必须多转大约4分钟，才会让太阳通过相同的基准点。

历史故事：古埃及的时间与天文

对古埃及人来说，天文学就是关于时间的科学。他们打造出直线型日晷，上面有突出的横杆用来投影，日晷上还有标示时间的刻痕。古埃及人也知道怎么计算更长的时间，早在公元前13世纪，他们就开始将一年定为365天，并记录了43个星座和5个行星的运行周期。此外，他们也会利用天狼星每年升起的时间推算尼罗河每年何时泛滥，借此调整农耕活动。

光污染

天气状况良好时，在北美洲的乡村可以看到约1500颗星星。不过从地球的夜间空照图看来，要找到最佳的观星地点可不容易，如果你住在城市或郊区，恐怕更困难。

大气的影响、光污染和其他因素都会大幅减少肉眼可见的星星数目，让肉眼观测能见度降低为原来的四十分之一，从原本看得到6等星，降到只能看到2等星（越明亮的星体，星等数值越小），甚至连北极星都看不清楚。

天文事实

天文学家担心光污染会削弱加州理工学院帕洛玛天文台的观测能力，帕洛玛天文台拍到的影像，已经受到圣迭戈的城市光污染影响了。

科学知识：鸟类飞行

对那些借助星光来导航的鸟类而言，光污染可能会要了它们的命。20世纪50年代的实验发现，鸟笼里的莺会根据天象馆内星空的位移调整飞行方向，当人工星象显示已经抵达非洲的迁徙地时，它们便不再关注星空。虽然我们还不清楚它们是如何靠星象来定位的，但是城市和无线电塔上的灯光可能会害死某些鸟类。

抢救星光

光污染对星空的影响，已经从城市经由高速公路、停车场和购物中心的灯光向外蔓延开来。许多照明相当浪费，不是投向天空，就是没有照到应该照的地方。如果灯上加了灯罩，则使用更低瓦数的设备就能达到相同的照明效果，所以有些团体已经开始游说政府制定相关条例，希望更有效率地使用照明设备。

抢救星光的行动已经有所斩获，例如，美国宾夕法尼亚州的樱桃泉国家公园就设立了黑夜保留区，附近的地方政府也制定了限制光污染的条例，如果有观星活动，公园就会禁止使用白光来照明。

寻找黑夜

要克服住所附近的光污染，就得多做点准备。观星时最好背对城市的光污染，如果想要研究南方的星空，那就要往南走，直到城市的灯光降到地平线附近10度以内。

光照会让眼睛无法完全适应黑暗，所以要避免一些有车灯或街灯的地点，或是用塑料管和黑色的布料制作便携式屏风，挡住一些光源。

如果手边有望远镜，还可以装上光污染滤镜来阻挡街灯发出的光。但是在购买进阶的设备之前，你得先研究观星的地点，考虑架设仪器的便利性，评估车可以停得多近。如果搬运和组装仪器相当耗时，即使观星的地点很理想，也会影响你出门观星的意愿。

在城市里观赏夜空

由于地平线被林立的大楼遮蔽、光污染严重，在城市里观星似乎不是个好主意。虽然看不到暗淡的天体和地平线附近的彗星与恒星，但是对新手而言，还是有许多可以学习和探索的地方。

明亮的天体

太阳和月球是天空中最好观察的两个天体，就算住在城市里，还是可以观察它们的运行。好好研究这两个天体，就能对太阳系建立初步的了解。

注意！想要安全地观察太阳，一定得使用特别的方法和装备，这些在第3章中都会提到。不管是通过光学器材还是以肉眼直视太阳，都会让你的视力严重受损，不过，如果采取正确的防护措施，也可以把观察太阳当成兴趣。同样地，月球离我们很近，所以不太会受到光污染的影响，看起来又大又亮，因此月球表面的地形、盈亏和月食都很值得研究。

天文事实

顶楼听起来似乎是个可行的观星地点，但由于屋顶白天会受热，在夜间散热，这样的温差形成了大气扰动，影响那里的“大气视宁度”。公园里的草地是比较理想的观星地点，不只大气视宁度佳，也很适合架设望远镜。

观星人：观星聚会

城市化产生的光污染或许会妨碍我们观看星空，不过城市也为我们提供了许多观星和学习的资源。有些博物馆会赞助观星聚会等活动，让新手和经验丰富的天文学家一起观星。只要和大学的天文系所联络，你就能获取各式各样的资源，如附近天文馆的信息，或是参观研究用望远镜的机会。大城市里也会有很多天文学社团。选一个观星活动来参加，你就会学到许多关于如何运用观测器材的技巧和知识。

此外，金星的亮度很强，最亮时有−4.2星等，木星和火星分别是−2.9星等和−2.8星等，在城市里也可以顺利地找到这几颗行星。水星虽然很亮，但是因为它的公转轨道离太阳很近，所以几乎无法观察到它。土星的亮度大约是0.7星等，在比较明亮的时候，用肉眼就能看见。

天空中还有16颗恒星低于1星等，你可以练习在城市的观星地点找到这几颗星星，这样当你开始使用望远镜，或是在光污染比较少的地点观测时，就可以用它们找到其他星星。学会使用望远镜之后，即使在城市里，也可以看到数千颗恒星。

光污染

对抗光污染的方法很多。首先，要尽可能避开所有的光源，如果是在自家后院观星，应关掉阳台和室内的灯，可以的话，也请邻居照做。必要的话，也可以用篱笆或灌木丛来遮蔽灯光，但是不要挡住想观察的天体。或是在望远镜上装延伸筒，作为加长的遮光罩。住所附近的公园已经是城市里光污染较少的地点了，如果找到一个不错的观星地点，但是那里会略微受到路灯的影响，你可以用轻量化的塑料管和黑布做成便携式屏风来隔离光源。

缺乏可供参考的星星时，要找到较暗的天体并不容易，这时候带有内置坐标的计算机辅助系统的望远镜就派上用场了。在城市里用望远镜观星，可能要配置特殊的目镜。从目镜出射的星光的直径大小称为出射光瞳，出射光瞳小的高倍率目镜能有效降低背景亮度，提高反差，有效地对抗光污染。

最后，也可以选择容易观察的目标来研究。城市的光污染大多来自地平线附近，所以观察天顶周围的天体，受光污染的影响更小。

双筒望远镜

在赏鸟和观赏体育赛事时，经常会用到双筒望远镜，但是在天文观测上它的历史却不像单筒望远镜那样悠久。在使用单筒望远镜时，只能用一只眼睛观测，大脑其实不方便处理影像。此外，透过单筒望远镜看到的范围很狭窄，所以要找到目标天体并不容易。再加上如果天气寒冷，或是观测时间不长，一想到要费力架设笨重的单筒望远镜就兴味索然，就算想买一支不错的单筒望远镜，看到价格也会却步。

双筒望远镜实用、便携、经济，同时显著扩大了可观测范围，是观星新手值得拥有的第一件装备。

双筒望远镜选购指南

购买双筒望远镜要注意几件事，其中一个是它的重量，因为你得拿着它往天上看，所以比较重的望远镜很快就会让你手酸。当然你也可以添购三脚架，不过选择双筒望远镜，就是想要轻松地观星，不想花时间架设仪器吧。

下一步就是双筒望远镜的大小，通常双筒望远镜上都会标示放大倍数和物镜尺寸。举例来说，你可能会在望远镜上看到“7×35”或是“10×50”，第一个数字是放大倍数，第二个数字是物镜的直径，单位是毫米。

7×50的双筒望远镜很适合普通观测者使用，对基础的天文观测来说，直径50毫米的物镜大小适中，能汇聚足够的光线，又可以轻巧地挂在脖子上。它的视野很广，放大7倍后，影像也不容易因为拿不稳镜身而晃动。别忘了，除了景物，双筒望远镜还会同时放大手持时的晃动，所以如果买的是放大功能更强的10×50双筒望远镜，一定得使用三脚架，才能解决手持晃动的问题。

观星人：双筒望远镜看到的景象

透过双筒望远镜可以看到许多天体。可以看到月球上的环形山，追踪木星四大卫星的轨道，找到肉眼不易见的水星，还有距离较远的天王星和海王星。和视野狭窄的单筒望远镜比起来，使用视野宽广的双筒望远镜，看到的彗星更加壮观。使用双筒望远镜还能看到许多遥远的天体，宽广的视野让你能轻松观赏金牛座中的毕星团和昴星团。除了可以尽情欣赏壮观的银河，寻找仙女星系和风车星系等其他星系也是一大乐趣。

肉眼看到的月亮

被望远镜拉近的月亮

天文事实

如果认为双筒望远镜性能不够好，没办法观察到很多天体，那么换个角度想，即使是一架普通的现代双筒望远镜，也比17世纪的天文学家伽利略在发现木星的卫星，以及金星的圆缺变化时使用的单筒望远镜性能好得多。

因为出射光瞳等于物镜的直径除以放大倍数，7×50的双筒望远镜还有另一个优点—它的出射光瞳大约是7毫米，相当于人类瞳孔完全扩张时的大小。随着人眼的老化，瞳孔会逐渐失去扩张的能力，虽然会浪费一些光束，不过大一点的出射光瞳，还是能让眼睛更容易对准目镜。

其他考虑

双筒望远镜的棱镜材质使用BaK−4玻璃，而不是BK−7玻璃。BaK−4虽然价格较贵但非常值得，它能让更多光线通过，影像更加明亮。自己做实验时，伸直手臂握住双筒望远镜，如果你看到的出射光瞳（一圈明亮的光斑）有任何的暗边，代表它用的是BK−7玻璃。

购买双筒望远镜时，要选择多层镀膜透镜，这样透光率比较高。你也可以做实验：用手电筒在透镜上来回照射，观察有镀膜的透镜看起来会是蓝色或绿色的。最后，一定要在店里检查透镜是否已经校准，校准的程度又叫“准直”。透过双筒望远镜注视一个远处的物体，轮流闭上两只眼睛，看看影像是否固定不动。如果物体边缘呈现彩色或是出现叠影，表示这个双筒望远镜的光学质量不良。

在选购时，可能会看到目镜大小是80或100毫米的大型双筒望远镜，有的目镜还会更大。这种双筒望远镜的价格相当于一架单筒望远镜，甚至更贵。它们重量较大，放大倍率又高，手持是绝对不可能获得稳定影像的，一定得靠一个稳固的三脚架支撑。这种大型双筒望远镜已经不是入门工具了，属于单筒望远镜的替代品，对新手而言，不如选一副性能良好的小双筒望远镜。

与孩子一起观星

天文事实

19世纪的美国民谣《跟着葫芦瓢》（Follow the Drinking Gourd）暗藏黑奴的逃亡路线，“葫芦瓢”指的是北斗七星，歌词中显示黑奴透过它找到北极星，一路逃往北方。

天空中充满神话、怪物和众神，如黄道十二宫的传说、行星的名字，以及与北极光等天象有关的故事。同时，科幻小说也赋予我们更多的想象：友善的外星人造访地球，或是H.G.威尔斯（Herbert George Wells）创作的外星人入侵故事。

刚开始与孩子一起观星时，应该少介绍一点科学知识，加入一丝神秘感。比起寻找暗淡的天体，粗线条地介绍夜空更能满足孩子的好奇心。

这种充满想象力的活动，能为全家出游带来许多乐趣。不过，可别砸太多钱添购器材，或是花太多时间在上面，大部分的孩子长大后不会成为天文学家，甚至不会把天文学当作一生的兴趣。不过，基本的观星知识能伴随他们一辈子，而要学会这些，完全不需要昂贵的器材。

孩子眼中的星空

和孩子一起观星时，双筒望远镜是个比较适当的选择。双筒望远镜既不需要架设，价钱也不会太高，不像使用单筒望远镜那样，担心孩子会不小心损坏设备。尽可能选择轻巧的双筒望远镜，孩子才拿得动。此外，双筒望远镜的视野宽广，可以看到大范围的星空，比较适合孩子使用。另外多准备几副双筒望远镜，就能一起分享观星的乐趣。

选对时间

在计划亲子观星之旅时，要注意一下时间。夏季的太阳下山晚，孩子开始觉得困以前，时间已经所剩不多了，所以最好选择有上弦月或是木星冲日、土星冲日的日子，日落前出发。如果时机适当，还可以和孩子比赛，看谁先找到金星。

冬季天黑得早，还有不同的星星可以看。但是孩子比大人更容易着凉，记得多带几件衣服（还有装着热巧克力的保温瓶），让孩子在温暖舒适的状况下观星。

当孩子更投入地观星时，就可以考虑买一架单筒望远镜。挑选时以容易使用且孩子能自己架设为原则，像道布森式望远镜或是计算机自动导入式的望远镜都是不错的选择（参考261页的描述）。

最后，务必要警告孩子，太阳会对视力造成永久性的伤害，所以在日落前使用望远镜观测要格外小心。还要看好家中的望远镜，不让任何人做危险的尝试。

家庭观星项目

为天体命名

1708年绘制的北天星图

不同的文化会有不同的观点，所以自然也会为星星取不同的名字。波利尼西亚的航海员和美洲的印第安人各有一套星星的命名方式和传说，但是现在使用的天体名称，大多源自古希腊与阿拉伯的天文学家。天文学爱好者所面对的，是一个天体名称的大杂烩。数百个天体名称沿用至今，望远镜功能变强后，数以千计的天体信息加到目录中，到了太空时代，又另外依照科学规范录入了数百万个天体。

天文事实

有些公司曾经向国际天文学联合会提议，出售恒星的命名权，让人买来当作礼物。但是联合会拒绝了这项提案，并在官网上写道：“金钱买不到真爱和其他美好的事物，美丽的星空也不是用来出售的。”

历史故事：莎士比亚的卫星

天王星（Uranus）是以一位希腊罗马天神命名的，不过，在发现它的卫星时，天文学家辈出的赫歇尔家族（家族的大家长威廉·赫歇尔在1781年发现天王星）却改变了命名方式。威廉的儿子约翰以仙女和妖精的名字为4颗卫星取名，天卫三（Titania）和天卫四（Oberon）的英文名称都取自莎士比亚的《仲夏夜之梦》，天卫一（Ariel）和天卫二（Unbriel）则取自亚历山大·蒲柏的《秀发遭劫记》，另外23颗卫星的英文名字，大多取自莎士比亚的其他作品。

为了让天体名称整齐一致，国际天文学联合会（IAU）制定了一套恒星命名准则，以一串字母和数字来为恒星命名，不再取“织女星”这种典雅的名字了。不过，业余爱好者只需要知道它们的常用名称，以及一些命名准则即可。

恒星与彗星

许多文明对恒星在空中的排列有不同的见解，所以才有了不同的名字和神话。在西方，黄道十二宫和其他36个星座已经流传了好几个世纪，甚至被编入托勒密的《天文学大成》（Almagest）一书中。人们对南半球的星空有更多认识之后，又加入了一些星座。

过去几百年来，数百颗亮星有了正式的名字，其中大部分，像天园六和氐宿四的英文名都是阿拉伯天文学家的名字。在星图上，依照恒星在星座中的相对亮度，有时还会有其他名字，例如参宿四（阿拉伯语意思为“巨人的肩膀”）又称作猎户座α星，表示它是猎户座中最亮的恒星。

传统上，彗星是以发现者的名称命名的，如今我们为彗星也建立了一套命名系统，根据大概的发现日和特性来取名。但是还有一些遥远的天体名字充满诗意，或者像“蟹状星云”一样，以颜色和形状来命名。

列表与目录

观测者可以依照两组恒星目录探索遥远的天体。法国天文学家查尔斯·梅西耶（Charles Messier）为了搜寻彗星，制作了一份列表，记录星系、星云和其他非彗星的天体。天文学爱好者经常利用这份目录，寻找那些以“梅西耶”的缩写“M”和数字命名的天体。加上近些年的增补，一共有110个梅西耶天体。

另一组目录叫作新总表（New General Catalog，录入的天体以“NGC”加数字命名），由丹麦天文学家约翰·路易·埃米尔·德雷尔（J. L. E. Dreyer）所编列，里面有一部分梅西耶天体，不过录入的天体数比梅西耶目录多，加上后来的增补，这份目录一共有超过一万三千个天体。梅西耶天体以外的NGC天体通常比较暗，要用大型望远镜才看得见。

月亮有多高

天文事实

伊斯兰天文学家在公元800年做出了相当精确的星盘，用来测量和计算恒星的位置。

星盘

宇宙的大小是无限的吗？该怎么测量它呢？根据目前对宇宙的认识，它的尺度达上百亿光年，天文学家透过哈勃空间望远镜和其他仪器，探索宇宙最原始的样貌。过去难以测量的天体间的距离，如今变得越来越精确，不过测量的尺度和参考点依旧令人啧啧称奇。

单位

地球和太阳之间的平均距离是9300万英里（即1.497亿千米），这个距离被当作一种测量基准，称为天文单位（AU）。海王星是太阳系最外围的行星，它和太阳的平均距离大约是30AU。向外延伸至太阳系的边缘，在距离太阳约10万AU的地方是奥尔特云，它是由太阳系残骸组成的。

后来，单位的尺度变得更大。光年是光在真空中走一年的距离，光一秒能走18.6万英里（29.9万千米），所以一年共走5.9×10^12英里（9.4×10^12千米）。除了太阳以外，离我们最近的恒星系统是半人马座α星，离地球约4.3光年，而我们的银河系的直径约是15万光年。

方法

这些距离是怎么测出来的？当然不可能直接测量。不过，倒是有好几个可以推算距离的方法。通常会用数个方法彼此验证，其中最基本的是“视差法”。乍看之下，恒星好像发生位移了，但实际上是观测者的位置在改变。地球绕太阳运行时，恒星看起来好像在移动，越靠近我们的恒星，位移会越明显，也就可以用来测量它的距离。两次观测要间隔6个月，科学家会用地球移动的距离（地球从公转轨道的一端到另一端的距离，也就是2AU）和恒星视觉上的位移角度算出一个比值。这个距离通常以“秒差距”为单位，1秒差距约为3.26光年。

科学知识：哈勃常数

哈勃望远镜的命名是为了纪念天文学家埃德温·哈勃（Edwin Hubble），哈勃发现了星系的红移-距离关系：远方星系发出的光均有红移，而且距离越远的星系，红移越大，他就此得出重要的结论：越远的星系远离我们速率越快。这证明了我们的宇宙在膨胀。哈勃进一步发现速率和距离的比例是一个常数，这个常数现在被称为哈勃常数，可以用于测量星系距离。

另一个方法是用光谱仪来分析恒星发出的光，再推算出这颗恒星原本的亮度，将这个结果与看到的亮度相比，就可以估算出它的距离。还有一种类似的计算方法，用到亮度会周期性改变的变星。像Ia型超新星就是一种会突然爆炸、发出强光的变星，天文学家把它当作标准烛光，用来测量遥远星系的距离。

距离我们约20万光年的星团

我看到了什么

澄澈的夜空布满了星光，看起来美不胜收，却会让第一次观星的人感到气馁。当然，绝大多数的星点都是恒星，但是其中会不会有一些是行星？那个亮点是金星吗？还是只是一架飞机？我们在书上看到的狗、熊和少女图案的星座在哪里？以下将介绍一些简单的方法，让你能分辨星星和人造卫星、彗星和宇宙飞船、行星和飞机。

恒星

在空中，会闪烁但好像不会动的天体就是恒星。如果一直盯着它们，会发现它们缓慢地从东边移向天顶，再慢慢向西边落下。它们之所以会闪烁，是因为遥远的星光受到了地球大气层的扰动。

虽然恒星排列的形状不会改变，但是如果你期望看到的是书中画得整整齐齐的星座，可能就会大失所望。要寻找和认识星座，你需要时间、星图和丰富的想象力，否则它们看起来不过就是一堆散布在空中的星星。

行星

明亮且不会闪烁的天体就是行星。行星不闪烁是由于行星比恒星距离地球近得多，可以看作表面积较大的圆盘，所以受到地球大气扰动的影响就比较小。有5颗行星用肉眼就可以看到：水星、金星、火星、木星和土星。金星是夜空中第二亮的天体，仅次于月亮，看起来又白又亮，最佳的观看时间是清晨或傍晚。火星看起来是橘红色的，木星是白色的，土星是淡黄色的。另外，也可以用位置来分辨行星和恒星。太阳系的行星都分布在黄道上（太阳和月亮由东到西的运行路径），因为它们几乎是在同一个轨道平面绕行太阳，所以只会出现在靠近黄道的地方。行星每年出现的时间不一样，每天的位置也会有所不同。

银河

银河是一条横跨夜空的模糊光带，它在冬季和夏季会升到比较高的角度。许多恒星组成了银河，太阳系也是银河系的一分子。因为城市的光污染很严重，所以要欣赏银河，就得远离城市。也许你会在银河里看到一些模糊的小斑点，那些可能是星团或星云。如果在仙女座方向，可能是仙女星系。这个星系距离我们约250万光年，是肉眼可见最远的天体。

夜空中各式各样的物体

快速移动的天体

大部分的天体都由东向西缓缓移动，但有些却会快速地划过天际，根据速度就可以知道它们是不同的天体，也能判断它们所在的位置。流星会从天上一闪而过，看起来像是在天空划一根火柴。太阳系小天体的残骸掉进地球大气，燃烧后就会形成流星。如果亮点稳定地缓缓移动，还闪着白色、红色或绿色的光，那你看到的就是飞机。日落后，在空中缓慢移动的小型物体是人造卫星，它会像恒星一样发光，最后消失在地球的阴影中。

02

The Atmosphere

大气

本章内容

薄薄的地球大气层·夜幕降临

地球的磁场·极光

专题策划

天空中最酷的五件事

薄薄的地球大气层

太阳和其他恒星发出的光，虽然经过了相当长的距离抵达地球，但最后短短几十千米的路程，却会大大地影响地表观测到的景象。一小部分的星光成功穿越近乎真空的星际太空后，还要进入地球的大气层。这些气态、液态和固态物质所构成的大气，在最早有文字记录时，就开始捉弄观测者了。其实，大气层只有几千千米厚，98%的大气质量都在地表上32千米的范围内。

内层

对流层位于大气的最底层，从地表向上延伸10～16千米就到了对流层。气象现象就“发生”在这一层，所以对能见度的影响最大。对流层中的云可以遮蔽星空长达数天，城市附近的尘埃和污染物也会阻碍星光，导致我们看不到比较暗的天体。

从对流层的边界开始，向上延伸到离地表约48千米高的地方，就是平流层。平流层里有一些细丝状的云，称为贝母云。这一层聚集了许多上层臭氧，连穿透力极强的太阳紫外线都可以挡住。

外层

中间层位于地表高度48～80千米之间，温度会降到零下90℃。在这种温度下已经不会形成云了，顶多只有罕见的冰晶云，冰晶云在北方高纬度地区的黄昏时才看得到。

科学知识：天文台

1000年多前，玛雅的科学家会在埃尔·卡拉科尔（El Caracol）的高台上观测星空，几个世纪之后，天文学家仍然在寻找最佳的观星地点。夏威夷的莫纳克亚天文台是世界上最高的天文台之一，位于海拔约2.5英里（4000米）高的莫纳克亚火山上。这个天文台位于地球40%的大气层之上，大气中97%的水汽都在它之下。

大气中最厚又最热的是热层，虽然这一层气体稀薄，不过因为吸收了太阳辐射，所以温度可以达到1000℃以上。太阳射线和气体碰撞后会形成电离层，将无线电波反射回地面，对现代通信系统非常重要。热层外侧还有散逸层，散逸层基本已经属于外层空间了。

大气层的垂直结构

夜幕降临

数千年来，太阳在空中的运行令世界上最优秀的思想家既着迷又困惑。你可以在日暮时分，留意太阳、地球、月球，以及大气是如何相互影响的。

日落后向东边看，你会发现一条深蓝色的带子投影在地平线附近的天空，那就是地球的影子，在群山环绕的地方，也有机会看到“山峰影子”。随着地球的自转，这条影子会继续升高，直到消失在夜幕中。如果天气晴朗、视野辽阔，当天最后的阳光经由大气反射，可能会在地球的影子上方形成金星带。

天文事实

瑞利散射是夕阳呈红色的原因。蓝光很容易散射，在白天，太阳光抵达我们的眼睛前，经过较薄的大气层，所以我们看到的是蓝色的天空；日落时，阳光要经过比较厚的大气层才会进入我们的眼睛，大部分的蓝光在抵达过程中都散射掉了，所以我们才会看到红色的夕阳。

科学知识：绿闪光

通常，在日落时分的海边才看得到绿闪光。虽然这种现象并不常见，但是看过就难以忘怀。太阳西沉时，地球的大气就像一个棱镜，会散射、弯曲太阳光，波长比较长的红、橙和黄光弯折的角度较小，所以最早消失。理论上，这时应该会依次出现绿色、蓝色和紫色的太阳，不过因为波长短的光容易被地球的大气散射，只有在适当的条件下，绿色的光条才会出现在落日上。当大气温差导致海市蜃楼发生时，就能看到散射现象短暂地增强。

地球反照

地球反照会让未满的月亮看起来像满月。月球会反射太阳光，产生盈亏变化，同样地，对月球上的观测者来说，地球也会有类似的变化，有时只能看见地球的阴影，有时地球露出一半，有时能看到完整的地球。月球上的观测者看到完整的地球时，正好是新月，这时太阳光会经由地球上的海洋、云和冰冠反射，照亮月球被阴影笼罩的部分。

在没有月亮的夜晚往西边看，可能会看到一道淡淡的锥状光，观测地点越靠近低纬度越容易观察到。这道光会沿着黄道（太阳行经的路径，也是黄道十二宫分布的地方）方向，因此称为黄道光，通常都出现在太阳落下的地方。彗星与小行星在行星轨道上留下的尘埃，经由太阳光反射，就会形成黄道光。

在高纬度地区，暮光会照亮高空的夜光云，从地上看呈银蓝色。云大多都在对流层形成，但是夜光云分布在更高的中间层内，位于地表上方约80千米处，由冰晶凝结大气中的尘埃所形成。只有在夏季，当太阳落到地平线下大约10度的时候，在北纬45度以北的地区（例如波士顿的北方）才看得到夜光云。

光的小把戏

太阳光在白天也会耍把戏，阳光经过水滴的反射和折射后，就形成了常见的彩虹。高空卷云里的六角形冰晶会反射和折射太阳光，形成日晕或是彩色的亮点，这个现象称为幻日。在又冷又湿的天气里，当太阳在地平线附近，或是正在西沉时，冰晶会把阳光聚成多彩的光柱，看起来就像从街灯射出来的光线。

地球的磁场

虽然太阳是地球的能量来源，但是幸好太阳辐射得长途跋涉，经过一段相当长的处理过程，最终才会抵达地表。地球的磁场会形成一层比大气还宽广的磁力防护罩，挡住高能粒子的攻击。此外，地球的大气也会滤掉许多有害的紫外线和其他射线，只让适量的能量通过，使地表维持适当的温度。

磁层

熔化的金属在地球的核心转动，产生比一般磁铁大得多的磁场。地球拥有磁场的现象，很早就被人们利用在指南针上，但是直到人造卫星的时代，科学家才知道地球磁场的形状。他们还发现磁层会往太空延伸数万千米来保护地球，让太阳风（一种外层空间的天气现象）的粒子转向。但是在强烈的磁暴中，太阳风还是会造成通信和电力设备的损坏。

受到太阳风的冲击，磁层在一天之中会改变大小和形状。面向太阳那一面的地球磁层会受到太阳风的挤压，缩到地表上方4万英里（6.4万千米）；另一面的磁层在太阳风的吹拂下，会长出长长的尾巴，比面向太阳的那一面长50～100倍，甚至比地球到月球的距离还长。

范·艾伦辐射带

虽然磁层会挡住部分的太阳风，但还是有一些高能粒子，以及来自太阳系外的星际辐射通过。在20世纪50年代晚期，物理学家终于知道一部分的粒子跑去哪儿了。

观星人：詹姆斯·范·艾伦

詹姆斯·范·艾伦（James van Allen）长年研究宇宙射线，并发表了一项相当重要的发现。1958年1月，美国第一颗卫星“探险者1号”进入太空时，上面载着范·艾伦设计的盖革计数器，透过这个仪器，他发现地球被两个甜甜圈外形的带状辐射带围绕；同时，这个区域也是太阳粒子和宇宙射线被地球磁场困住的地方。从此，这个带状物就被称为范·艾伦辐射带，这也被认为是太空时代的第一个重大发现。

保护地球的磁场（图中的粉红色、蓝色和红色区域）

天文事实

地磁北极的位置并不固定。地质学和其他学科的研究显示，地球的磁场会随着时间不断变化。研究者在追踪地磁北极时，发现过去数十年来，地磁北极一直在加拿大的极区移动，最终会离开北美洲，进入俄罗斯。

1958年，物理学家范·艾伦发现了环绕地球的两个辐射带，称为范·艾伦辐射带。赤道附近的范·艾伦辐射带比较厚，到了南北两极会变薄。内层的辐射带从地表上方约1000千米处向外延伸约5000千米，外层的辐射带大约位于1.4万～2.4万千米的范围内。

范·艾伦辐射带是由来自太阳风的电子与质子，以及太阳的氦离子组成的。它们穿过磁层的边缘，和地球大气混合，被磁场虏获之后，在南北两极间来回跳动。宇宙飞船通过范·艾伦辐射带时，需要特别的防护罩，以免仪器受到这些高能粒子的损坏。

极光

天文事实

1989年正值太阳风暴11年周期的峰年，当时最远到加勒比海上空，都出现了太阳风暴形成的极光。

太阳以大约300万千米的时速，毫无间断地吹出太阳风，每秒吹出约100万吨的物质。相比之下，日冕物质抛射和太阳耀斑会抛出数十亿吨的等离子体和粒子，物质数量完全是另一个等级。

位于加拿大曼尼托巴的极光

历史故事：极光的传说

北方的民族有各自不同的与极光有关的传说，有的民族把极光视为吉兆，有的却认为灾祸将至。在某些民族的传说中，他们相信先灵会引导亡灵升天，而极光就是先灵手上持有的火炬。有些因纽特人认为极光是好天气的预兆；有些却会拿上武器，保护自己不被极光伤害。在挪威，极光被认为是连接地球与神域的虹桥，生者可以借由极光和死者产生联系。

极光秀

剧烈的太阳活动造就的地球上最缤纷的大气现象之一，就是在南北极附近的天空中舞动的极光。太阳风的带电粒子比平常活跃时，会穿越磁层和范·艾伦辐射带，来到地表上方约80千米处，给大气中的氧和氮分子提供能量，进而让它们发光。

地球上的观测者在空中看到绿色、红色和粉红色的绚丽亮光，是太阳风暴造成的奇观，强度也受到太阳风暴的影响。根据人造卫星对极光和地表附近电磁活动的观测，当太阳风吹向地球时，会拉扯一部分的地球磁场，造成磁场断裂，磁感线重新连接后会释放能量，使得极光变亮并发生波动。

南极光与北极光

极光大多发生在极区附近，北方的叫北极光，南方的叫南极光。北美洲的阿拉斯加、加拿大，以及北欧国家等高纬度地区最常看见极光，因此这些地方的居民也编织了各种关于极光的传说。在南半球，极光大部分都发生在海上和无人居住的陆地上空。但是因为太阳风暴的强度以11年为周期发生变化，当太阳风暴变强时，在南纬或北纬40度的中纬度地区偶尔也可以看见极光。

天空中最酷的五件事

空中有许多值得注意的天体和天象，其中有五个特别突出，而且用肉眼就可以看到，适合初学者观察。

夜空中的北斗七星

❶ 北斗七星和北极星

北斗七星是天空中最知名的形象，多数人都可以直接找到它，但只有一部分人知道它并不是一个星座，而是大熊座的一部分。北斗七星在空中排成勺子的形状，它的指向会随着季节而改变，在某些季节，它看起来是直立的；在其他时候，它又会上下颠倒。

因为北斗七星位于天球北极附近，所以在北半球一年四季都看得见，如果学会辨认它，说不定哪天可以派上用场。面向北方就会找到北斗七星，它一年之中会绕着天球北极旋转，秋季时勺口向上，春季时勺口向下。北斗七星约有25度，大小相当于手臂伸直后握拳，伸出大拇指与小拇指。

你也可以用北斗七星来做导引，找到其他观测目标。只要在勺口前端的两颗星上画一条假想线，就会找到位于小北斗七星斗柄上的北极星，它同时也是小熊座尾巴上的一颗星。

夏季时，将勺口后面两颗星的连线向后延长约60度，就会在这条线的两边看到两颗明亮的巨大恒星—织女一和天津四。沿着北斗的斗柄往外约一个斗长的地方，会看到牧夫座上橘红色的大角星。有兴趣的话，还可以沿着这条曲线，再往外一个斗长的位置，找到室女座的蓝色亮星—角宿一。

北极星

一年四季我们都看得到北极星，所以可以用它来指引方向，找到夜空中的星座。北极星几乎就在地球自转轴的正北方，所以看起来静止不动，好像天空在绕着它旋转。和一般大众的认知不同，夜空中最亮的并不是北极星，它只不过是第50亮的恒星，但是借助北斗七星勺口最外侧的两颗星，就可以轻易找到它。北极星属于小熊座，同时位于小北斗七星斗柄的末端。

北极星是一颗黄巨星，距离我们约430光年。天文学家也对北极星相当感兴趣，因为它是一颗造父变星，换句话说，就是亮度变化很规律的变星。此外，北极星其实属于一个三星系统，但是用肉眼看不到另外两颗恒星。

登山客和航海员都懂得怎么利用北极星找到正北方，但其实北极星过去的指向并非固定不变。地球的自转轴受到太阳、月球还有其他行星引力的拉扯，会以约2.6万年的周期摆动，又称为进动。在过去，地球的北极并不指向现在的北极星（勾陈一）。根据古埃及的文献记载，当时的天文学家用天龙座α星当作正北方的标志。绘制星图时必须考虑到这个现象，所以星图会标示“历元”，目前普遍使用的历元是公元2000年。几千年后，北极就会偏离勾陈一，转而指向天琴座中明亮的织女一（即织女星），那时它就会变成新的北极星。

用北斗七星来找出北极星

❷ 金星

美丽而神秘的金星是夜空中仅次于月亮的第二亮的天体，因为它实在太亮了，所以常被误认为是飞机的灯。金星又称为晨星或昏星，它是距离太阳第二近的行星，也是距离地球最近的行星。

“晨星”和“昏星”这两个称呼都很符合金星的特质，它一年中有好几个月都会出现在日落后的西方，或是日出前的东方（和其他行星一样，金星每年出现的时间不一样，所以得查阅行星表确认）。因为金星和水星一样，它们绕太阳运行的轨道都位于地球的公转轨道内，所以看起来离太阳很近。此外，由于金星在内轨道上，因此和月亮一样有阴晴圆缺的相位变化，但是得通过望远镜才看得到。金星向地球靠近时，会变得像一轮巨大的新月；远离地球时，金星会逐渐盈满，看起来也比较小。

金星离地球很近，表面又被云层所覆盖，所以看起来像钻石一般耀眼夺目。它离我们最近时，只有约4000万千米远，用天文学的尺度来说，就是我们的邻居。它的表面被高反射的云层所覆盖，因此能将65%的太阳光反射回外层空间。尽管看起来很美，但是金星可不是乐园，致命的高温和高压在金星上创造了一个地狱般的环境。

❸ 英仙座流星雨

只要观测者有耐心，几乎每天晚上都能看到偶现的流星一闪而过，流星雨发生时，每分钟就可以看到一两颗流星划过天空。地球通过彗星或小行星的残骸轨道时，就会发生流星雨，因为这一大群流星物质沿着固定的轨道运行，所以流星雨每年都会在同一时间出现（参考255页）。8月有一场顶级的流星雨盛宴，这些流星看上去都是从英仙座射出的，因此称为英仙座流星雨。8月13日前后是英仙座流星雨的高峰，在观测条件佳又没有月亮的夜晚，一小时可以看到70～80颗流星。

雷达观测到的金星表面

长时间曝光拍摄的英仙座流星雨

昴星团

英仙座流星雨发生的时候天气温暖宜人，最佳的观赏时间是午夜过后，如果空中没有月亮会更好。许多网站都会预报当年最佳的观测时间，到时候只要设定好闹钟，找一个不错的地点，带一张躺椅过去，就可以舒适地享受这场盛宴。连双筒望远镜跟单筒望远镜都不用带，用肉眼才能将整片星空纳入眼帘。虽然流星都从英仙座的方向出发，流星的痕迹却会在空中的各个角落出现，有的还会直直冲向你的所在地，但是不用担心，它们和灰尘差不多大，你看到它们时，它们就差不多快烧完了。

❹ 昴星团

位于金牛座的昴星团又称作七姐妹星团，这一群亮星就像一颗颗镶在夜空的宝石。沿着猎户座的肩膀通过金牛座的亮星毕宿五，再继续延伸，就会看到闪烁的昴星团。秋季和冬季是一年之中昴星团在空中位置最高的时候。

要认识疏散星团，也可以拿昴星团当作范例。疏散星团是一群松散的恒星，受到彼此引力吸引而聚集。昴星团实际上是由500颗左右的恒星所组成的，用肉眼只能看见6～7颗，借助双筒望远镜可以看到数十颗。它们距离我们约440光年，已经存在大约1亿年了，在恒星中算是相当年轻的。这些恒星还会聚集约2.5亿年，之后就会散开。昴星团被一堆尘埃云包围，因此在长时间曝光的影像中，它们看起来好像被一团雾状的星云笼罩住了。

星团中有7颗最亮的恒星，在英文中分别以希腊神话中的七姐妹来命名，最亮的恒星昴宿六叫“奥赛妮”，星等为2.86。人类自古就知道昴星团的存在，《圣经·旧约》的《约伯记》也提到过这个星团（“你能系住昴星的结吗？能解开参星的带吗”）。此外，各个民族都有和它相关的神话。在美国怀俄明州的基奥瓦族印第安人间流传着一个故事，七名少女被巨熊追赶，于是她们逃到一座高耸的岩石上，接着又升到空中，熊群追捕失败，便愤怒地在岩石上留下巨大的爪痕，这就是洛杉矶魔鬼峰上那一道道巨大凹痕的由来。

❺ 仙女星系

在晴朗的秋夜抬头仰望星空，你会看到一幅家庭团聚的画面。仙后座的恒星沿着秋季的银河，形成了独特的“W”形图案，一旁是她的先生仙王座，以及她的女儿仙女座。在希腊神话中，卡西俄珀（仙后座）是一位有权有势的王后，她夸口自己的女儿比奥林匹斯山上的女神们还漂亮，触怒了众女神，于是她们便吩咐，如果不将安德罗墨达（仙女座）献祭，王国就会被毁灭。幸好英雄珀耳修斯（英仙座）救了被绑在岩石上的安德罗墨达，并杀死海怪，化解了王国的危机，后来众神便把英雄、少女、国王和王后都列为天上的星座。在仙后座“W”形图案底部的下方，有一串排成一条直线的恒星，沿着直线往东北方找，就会看到仙女座。

哈勃望远镜所摄的仙女星系银晕

在这两个星座之间，位于仙后座“W”形图案下方约15度处，有一个模糊的椭圆形光斑，这个小光斑有什么特别的地方？为什么要注意它呢？这个亮度约为4等的模糊光斑中聚集着大量的恒星，是北半球唯一一个肉眼可见的星系—仙女星系M31。

仙女星系和我们之间的距离在250万～300万光年之间，是肉眼能看到的最远的天体。虽然它是最亮的梅西耶天体之一，视星等为4.4，但还是要在没有月亮的夜晚才比较容易看见，不过，可别因此就错过了这个星系。

和我们的银河系一样，仙女星系也是一个旋涡星系，但是它比银河系稍微大一些，里面大约有1万亿颗恒星。通过双筒望远镜，还能看到这个星系旁边2个比较小的星系，M32星系是当中最大的一个。

历史记录和意义

仙女星系在天文历史中占有一席之地，天文学家研究了数百年之后，才渐渐了解它的美和重要性。公元964年，伟大的波斯天文学家阿卜杜勒−拉赫尔曼·苏菲在《恒星之书》（Book of Fixed Stars）中，将仙女星系描述为“小云”。一直以来，天文学家都非常关注这个天体，梅西耶还在1764年把它编入梅西耶目录。

接下来的数十年，天文学家持续研究仙女星系。到了20世纪，天文学家埃德温·哈勃观测到这个星系中的造父变星之后，计算出仙女座星云（当时对仙女星系的称呼）的距离，并发现它比银河系中任何一个天体还要远。这项发现首度证实了河外星系的存在，进而推翻了原先对宇宙大小和本质的认知。

但是对一般的天文观测者来说，得知有其他的世界也正围绕其恒星转动，并且那个星系甚至可能有生命的存在，都是令人兴奋的。不过最惊人的是，我们现在所看到的仙女星系，其实是它在至少250 万年前发出的光，而在那个时候，地球上的人类才刚刚出现在非洲的草原上。

03

The Sun

太阳

本章内容

我们的恒星·太阳的一生

剖析太阳· 太阳黑子与耀斑

太阳的轨迹·观察太阳

专题策划

日食与月食

日食

月食

我们的恒星

表面平均温度：10,000℉（5500℃）

核心平均温度：2.7×10^7℉（1.5×10^7℃）

自转周期：25.4地球日（赤道附近）

直径：1.5×10^6千米（赤道直径）

质量：地球的3.33×10^5倍

重力：地球的28倍

大约在46亿年前，银河系的猎户旋臂中，有一团由氢和其他星际物质组成的气体，受到引力的影响，这团自转的气体开始向内收缩。随着气体云不断凝聚，中心的压力和温度急剧升高到一定程度时，氢原子将聚变为氦原子，过程中向外释出大量的能量，这些能量会抵抗引力，阻止气体云的收缩，平衡达成之后，我们的恒星—太阳就诞生了。

空间望远镜看到的太阳

科学知识：生存的威胁

要像地球一样和一颗恒星保持平衡，可不是一件容易的事。太阳会发出高能辐射、对生物有害的伽马射线、X射线和紫外线，但地球的大气和磁场可以降低这些辐射的危险程度。不过由于臭氧层被破坏导致紫外线流量大增，人们罹患皮肤癌的概率也随之上升。如今，紫外线指数经常超过安全标准，因此越来越多人会先穿戴遮阳用具或涂好防晒乳再出门。

太阳位于太阳系的中央，距离地球约1.5亿千米，（自从冥王星被降级为矮行星之后）一共有8颗行星绕着它公转。太阳的存在让我们知道人类在宇宙中有多么渺小，太阳只是银河系2000亿颗恒星的其中一颗，而银河系不过就是宇宙中上万亿个星系的其中一个。太阳的大小适中，与地球之间的距离也刚好，因此能为我们提供充足但又不会过多的能量，让生命可以在地球上繁衍。如果最初形成太阳的气体多一些或少一些，或是受到其他作用的影响，地表可能会处于毁灭性的高温（金星的表面温度高达460℃），或是极低的温度（海王星的表面温度低至−212℃）。

组成

太阳是一颗大小和温度都适中的恒星，稳定地为地球提供1674焦耳每平方米每秒的能量，使地表的水能够维持液态。太阳表面的温度高达6093℃，所以看起来呈黄色。虽然太阳的亮度和温度比银河系大多数的恒星高，不过根据恒星的颜色和温度来分类，太阳属于G2型恒星，大约位于恒星分类光谱的中间（想知道更多关于恒星光谱的信息，参考132～133页）。更准确地说，太阳属于黄色主序星，也就是一颗黄矮星。

和其他恒星一样，太阳主要由氢组成，在核心发生的核反应就是以氢作为原料。氢占了太阳物质总量的92%，氦接近8%，剩下不到1%则是钠、铁和其他元素。我们在地球上所看到的被称为光球层的这层，含有更多氦，大约为25%，还有74%的氢和少量的氧、碳、铁、硫和其他元素。

和其他恒星比起来，太阳一点也不起眼，但千百年来，它始终是最令人类着迷的恒星。古埃及人把太阳视为神，古代的中国人认为日食的发生是因为天狗将太阳吃掉了（所以人们会敲打锅盆吓跑天狗）。太阳和我们的日常生活有着密切的联系，它不仅会影响天气，还会引发人体内合成维生素D，甚至左右我们的心理健康。

太阳的一生

在众多恒星中，太阳的质量组成介于中间值，寿命也是所有恒星的平均值—大约是110亿年，换句话说，它现在正处于中年时期。像红矮星这种表面温度较低的恒星，寿命会比太阳长得多，可能有数百亿甚至数千亿年之久。相较之下，一颗炙热的超巨星可能在100万年内就燃烧殆尽了。我们的太阳大约还有50亿年的主燃料可用，之后还能撑个数亿年，然后会变得越来越暗。

太阳使用的燃料量大到难以想象，它每秒会消耗7亿吨的氢，形成6.95亿吨的氦，减少的500万吨质量则直接转化成能量。不过油箱总有一天会耗尽，燃料枯竭之后会发生什么事呢？

天文事实

太阳占据了太阳系总质量的99.8%，它和宇宙一样，几乎完全由氢和氦组成，还有一小部分是由铁、镍、氧、硅、硫、镁、碳、氖、钙和铬所构成。

太阳演化成红巨星时，荒芜的地球表面想象图

科学知识：核能的魔力

核电站获得能量的方式是将原子核裂变成较小的原子核，释放出能量，这个过程叫作核裂变。太阳则是通过核聚变来获得能量。在高温、高压的环境下，太阳内的同一种元素会融合在一起，形成新的元素，过程中会释放能量。当恒星进行核聚变反应时，会把4个氢原子核聚变成1个氦原子核，这个氦核的质量只有4个氢核的0.3%，减少的质量会转化成能量，用来照亮整个宇宙。

走向终结

恒星的大小与温度会直接影响它死亡的方式。以我们金黄的小太阳来说，它在数十亿年前形成时，向外发散的能量与向内牵引的引力达成了平衡，但随着燃料即将耗尽，向外释出的能量会逐渐减少，向内的引力却没有变弱，于是平衡遭到破坏，太阳的内部开始收缩。

这个收缩使太阳内部温度上升，让垂死的太阳发出更耀眼的光芒。从太阳的熔炉中心逃逸出的氢开始燃烧，核聚变数十亿年制造出的氦也被点燃，开始融合形成碳。

太阳之死

这些聚变反应释放出的能量使太阳膨胀，变成比现在大许多的红巨星，可能还会膨胀到水星和金星的公转轨道之外，吞噬掉这两颗行星。到了那个阶段，地球上的海洋已经被太阳煮沸，水中所有的生物都会被煮熟。随着太阳向外喷射出气体和物质，它的引力逐渐减弱，使得地球和太阳系内其他行星的轨道往外移。此时，太阳变得很不稳定，逐渐成为一颗变星。在下一个阶段，太阳喷出的气体会形成一团星云，然后慢慢消散。

第二阶段的能量一用完，所有的核聚变反应都会停止。在引力的作用下，太阳会再次向中心塌缩，剩下的物质和核心的残骸受到引力压缩，变得和现在的地球一样大，使太阳变成一颗炙热的白矮星，接着渐渐冷却，只剩残骸在宇宙中飘荡。

剖析太阳

天文事实

氢会在太阳的中心发生核聚变形成氦，每秒产生4×10^14焦的能量。

虽然太阳在不断进行核聚变反应，但是对地球上的观测者来说，它看起来相当平静，是一个在空中运行的发光天体。但随着太空探测器和科学仪器更加精密，我们发现太阳比原本想象的要活跃，太阳不只有自己的天气系统，表面还会出现激烈的活动，表现出许多不确定性。

太阳自转的方式相当奇特，赤道地区会像固体一样转动，转一圈大约需要25个地球日，靠近两极的地方转得比较慢，大约要花34天才转完一圈。除了一般的能量流，太阳耀斑和日冕物质抛射都会朝地球吹送数十亿吨的物质，影响我们的通信和电力系统，甚至可能危及我们的健康。

太阳的结构

太阳的核聚变反应在中心进行，那里的温度和密度都非常高，甚至会出现1500万℃的高温，中心虽然只占太阳总体积的7%左右，但质量却占全部的一半。氢聚变氦时，能量会以光子的形式，花上数百万年的时间，从中心传递到太阳表面。

光子在移动过程中会逐渐失去能量而冷却。大约经过了四分之三的路程，光子就会抵达太阳对流层，这里的对流作用会将气体和热量送往表面，最后光子会抵达约483千米厚的光球层，此时温度已经降到了大约6093℃。

太阳表面由好几层不稳定的物质所构成，但因为光球层会发出稳定的亮光，所以太阳看起来像一个固态球体。通过所摄的太阳照片，我们可以看到呈颗粒状的太阳表面结构在沸腾，气泡冒出来后又沉下去，整个过程大约10分钟。太阳的大气中有粉红色的色球层，它包覆住太阳表面，同时向外释出气态的针状体，只有在日全食（或是用特殊的器材保护肉眼）才看得到色球层。太阳表面还有气体构成的日珥，它们或飘浮，或是以拱桥状喷发。

①太阳耀斑爆发 ②日震开始 ③震波向外扩散 ④震波的涟漪

日冕是一种环绕太阳的气体，向外延伸数百万千米，只有在日全食发生时才看得见它，这种气体的温度高达100万℃。但是和太阳中心的密度相比，稀疏的日冕可以忽略不计，只有地球大气的数千亿分之一。太阳磁场会在日冕上形成许多洞，从里面稳定地吹出太阳风。

科学知识：日震

自20世纪60年代以来，为了研究太阳这颗离我们最近的恒星，人们发射了许多个太阳探测卫星，其中最近的探测卫星在离它4500万千米远的地方观测。但如果要了解太阳的内部结构，科学家就得采取其他间接的观测法。其中最有效的方法之一，是研究低频的声波如何在太阳的不同区域传播，也就是研究“日震”。地质学家会研究地震产生的震波，日震学家则专门研究日震。太阳内部的对流会将热量和物质从中心送到表面，形成日震的震波，使太阳表面上下起伏。通过研究这些现象，科学家就能了解太阳内部的活动。

太阳黑子与耀斑

19世纪中叶，业余天文学爱好者理查德·卡灵顿（Richard Carrington）发现太阳赤道附近的黑子转得比中纬度和高纬度的快。1859年，卡灵顿和另一位天文学家理查德·霍奇森（Richard Hodgson）都分别注意到一个黑子群附近突然发出白光；同一时间，地球的电报系统也出了问题，各地还纷纷出现绚丽的极光。当时的人并不清楚这些发现的重要性，即使到了现在，科学家也还在研究这些现象，以解释太阳的气候与磁场间的关系。

太阳自转

欧洲空间局研制的太阳探测器“SOHO”针对卡灵顿的观测做了更深入的探索。20世纪90年代中期，来自“SOHO”的数据显示，太阳高密度的气态中心在转动时比较像固体；相较之下，太阳的外围部分转得较慢，两极附近的转速更缓慢，这种转速的差异会拉长太阳的磁场，加上对流层的上下扰动，磁场变得越来越混乱，使组成太阳的物质流速变慢、温度降低且颜色变暗，因此太阳表面会出现一个个黑点。这些太阳黑子温度较低，比太阳表面的平均温度（5500℃）还低大约2000℃。

天文事实

考虑到太阳南北半球的磁极互换，已知的11年的太阳黑子运动周期，是一个更长的22年周期的一部分。中国古代的天文学家早在公元前28年，就已经对太阳黑子的出现做了记录。

太阳表面的日珥弧

历史故事：小冰河期

公元1645年左右，太阳黑子变得极不活跃，休眠了大约70年之久。这段太阳黑子缺席的时期被称为蒙德极小期，当时也是地球北半球小冰河期最冷的时候，冰河不断扩张使耕地骤减。据估计，太阳在这段时间发出的能量，只比平常少了0.25%，由此我们可以得知，太阳的活动只要稍微发生变化，就会对地球造成影响。

太阳黑子

太阳黑子通常都聚集在太阳的赤道一带，黑子的数目恰好和其他太阳活动一样，都以11年为周期起伏。磁张力的累积会逐渐消散，形成太阳耀斑，释出数十亿吨的物质。这些辐射物质会引发地球上的极光，如果辐射量比平常还多，就会造成通信设备、人造卫星和地表电力系统的损坏。

太阳的活动会影响地表的设施和各种系统，因此预测太阳风暴就成了美国航空航天局（NASA）的重要任务。为了了解太阳内部等离子体活动与表面磁场变化的关系，美国航空航天局发射了太阳动力学观测卫星（Solar Dynamics Observatory，简称SDO），希望能建立模型，用来预测太阳风暴爆发的时间。

要研究太阳的磁场，就必须将目光扩展到太阳表面以外。太阳的磁场除了会影响日冕的活动，也可能是造成日冕温度异常升高的原因。太阳的磁场总体来说较弱，但是它的影响却扩及遥远的外层空间，日光层的总厚度大约是地球到太阳的距离的100倍（100AU），因此能将星际风挡在太阳系之外。

太阳的轨迹

古人观察太阳在空中的轨迹以及这条轨迹在一年中的变化，发现地球在宇宙中的位置与我们的日常生活有着密切的关系。不过，当时他们以为是太阳在移动，人类花了数百年才知道是地球绕着太阳转。尽管如此，古人很早就开始依靠地球和太阳每天的相对位置变化来判断时间、季节和节气。

太阳在空中的轨迹称为黄道（同时也是地球绕太阳的路径），此外，这条轨迹也保留了太阳系形成时的印记。太阳星云在旋转成形时，呈扁平圆盘状，凝聚在核心的氢形成了太阳，盘面上的其他物质则凝聚成行星，这些行星围绕太阳运行的轨道，大概都在原本的太阳星云上。

地球有两种不同的运动，一种是绕着地轴自转，另一种是每年绕着太阳公转。对我们来说，地球自转的方向是由西向东，所以太阳和星星看起来会由东向西划过天际，和自转的方向相反。

四季变迁

地球绕太阳运行时，赤道面与黄道面的夹角大约23.5度，因此地球上便出现了四季变化，一年中太阳在天空中的时间长短也不同。

通常从6月21日开始，就是北半球的夏季，地球的北面朝向太阳。北极周围的区域24小时都是白天；离北极较远的地区，虽然夜晚仍会降临，但还是一年中白天最长、太阳在天空中位置最高的时候。

夏至到冬至的这6个月，太阳每天的路径都会逐渐南移，白天的时间慢慢变短。

科学知识：四季

太阳和地球的位置关系，标示出一年中四个特别的日子：春分、夏至、秋分和冬至。夏至和冬至通常分别发生在每年的6月21日和12月21日，其中一天的日照时数最长，另一天最短，取决于在赤道的北边还是南边。更精确地说，这两天分别是太阳直射北回归线（北纬23.5度）和南回归线（南纬23.5度）的日子，同时也是太阳距离天球赤道平面最远的时候。3月21日和9月22日分别是春分和秋分，太阳在这两天的正午会直射赤道，同时黄道也会和天球赤道交会，地球上每一个地区的白天和黑夜都一样长。

天文事实

美国西南部的普韦布洛族印第安人发展出了制定分点和至点的系统，在新墨西哥州查科峡谷的法亚达尤特山丘上，他们不但用图表来表示太阳与月亮的周期，还会在上面标示重要的时间点。

赤道以南也经历同样的变化，只是日期刚好与北半球相反，到了赤道南边，6月21日是南半球一年中白天最短的一天，因为此时南半球会偏离太阳。由于赤道地区位于地球的中间，白天和夜晚的长度在一年中基本都一样，四季变化也不明显。

太阳的位置与季节关系

延时摄影拍摄的日落轨迹

观察太阳

天文事实

即使没有天体物理学的专业学位，你也能在太阳观测上做出贡献。太阳黑子周期、太阳黑子与太阳风暴之间的关系等重要发现，都是业余天文学爱好者的观测成果。

在艳阳高照的日子里，出于自我保护的本能反应，一踏到户外你自然就会做出遮阳的动作。直视太阳会使视力受损，如果通过望远镜直接观察太阳，你可能很快就会失明。

太阳是离我们最近的恒星，也是唯一一个需要安全防护才能观测的天体。和孩子一起观察时尤其要注意，以免有人忍不住用望远镜偷看太阳。

观测安全

记住一些简单的准则，再准备一些器材，就能安全地观察太阳表面的米粒组织，追踪太阳黑子，或许还能看到太阳耀斑爆发，而且这些现象在白天就可以看到，也不会受到城市光污染的影响。观测时间越早越好，地点尽量选在草地上或水池旁，因为那里的空气凉爽而且状况稳定。

如果不打算使用望远镜，也可以透过焊工专用的14号玻璃观测，多了这层保护，就能用肉眼寻找到太阳黑子了。

借助单筒望远镜观日

对那些想要使用望远镜，但又不会频繁进行太阳观测的人来说，最省钱的方式就是把单筒望远镜（或是架在三脚架上的双筒望远镜）当作投影器来用。首先要调整望远镜的位置，使望远镜投影在地上的影子面积最小。再次强调，调整时千万不要直视太阳。如果你的望远镜配有寻星镜，记得把寻星镜的目镜盖好，这样就不会有人透过它来看太阳了。将一张白纸或硬卡纸固定在望远镜的目镜后方大约30厘米的位置，你就会看到投影在纸上的太阳，调整焦距后，太阳的投影会更清楚。接着在硬卡纸的中央剪一个和望远镜镜筒直径一样大的洞，再将镜筒卡在硬卡纸上，便能挡掉一些周围的散射光。

观星人：伽利略

17世纪初，伽利略·伽利莱（Galileo Galilei）花了很多时间用望远镜观测木星的卫星，推论出太阳系的一些基本规律，还为月球的地形命名。此外，他也注意到土星上的异常隆起，后来经过天文学家确认，他发现的其实是土星环。伽利略也非常热衷于计算太阳黑子的数目，然而，当时太阳滤镜和H−α滤镜尚未发明出来，没有使用滤镜就观测太阳就是他晚年失明的原因吗？应该不是。直视太阳会对视力造成即刻的伤害，但是伽利略直到七十几岁才失明，因此可能是疾病或生活习惯造成的。而且伽利略当时可能都在早晨进行观测，因为早晨的太阳光比较温和，此外，他可能也有用投影的方式来间接观测太阳。不过，还是有几位天文学家因为观测太阳导致视力受损，牛顿就是其中一位。他因为在暗室里观看镜子反射的太阳光，好几个月都会看到“光和颜色的幻影”，幸好这种视觉盲点只是暂时性的，症状会随着时间减轻。

用这个方法观测时，要记得保护你的器材，因为太阳光会使望远镜的镜筒温度升高，造成损伤。你可以用硬卡纸或其他屏蔽物盖住望远镜的入射孔，只留下一个直径小于10厘米的洞，以减少入射的太阳光。如果想更小心一点，可以只留下直径6厘米的洞。

对那些想认真观察太阳的人来说，最直接的解决方法是购买太阳滤镜，这种有金属镀膜的玻璃或塑料片，可以将太阳光减弱到大约十万分之一的强度。但千万不要只用目镜前的太阳滤镜，这种滤镜在高温下容易破裂，不知不觉中就会伤害观测者的视力。比较便宜的滤镜都是以镀铝的塑料片制成的，你甚至可以自己动手裁切它，但是透过玻璃滤镜看到的颜色更加真实，而且可以买到适合各种口径望远镜的滤镜，不用自行改装。

更进阶的观测会用到昂贵的H−α窄波段滤镜，这种滤镜只会让氢发出的光通过，因为太阳主要是由氢所组成的，所以便能滤掉光谱的其他部分，让你看到日珥等更多的太阳细节。

日食与月食

日食、月食的景象令人啧啧称奇，在正午发生的日全食尤其不容错过。月食比日食常见，但也相当值得一看，还可以从中学习天体运行的规律。

什么是日食、月食

月球或地球遮住了太阳光，就会发生日食、月食现象。当地球正好位于太阳与月球中间，地球的影子落在月球上，就会形成月食。日食发生时的位置和月食刚好相反，月球位于太阳与地球之间，月亮的影子会落在地球上，形成日食。

人们以为每个月都会发生日食、月食，但其实一年最多只能发生7次。因为太阳、月球和地球并不完全在同一个平面上运行，月球绕地球公转的轨道面与地球绕太阳公转的轨道面有5度夹角，只有在两个轨道相交时，才会发生日食、月食，所以一年内只会有2～7次的日食、月食现象。

太阳光照射月球或地球所形成的影子可以分成两种：一种是靠近中间、尺寸比较小的“本影”，此处的太阳光会完全被遮蔽；另一种是本影外围的“半影”，它的范围较广，半影内只有一部分的阳光被遮住。全食发生在本影区，偏食则发生在半影区。

日食期间看到的日冕

月食刚发生时的满月

月食发生期间，地球的影子会笼罩月球，（如果天空很晴朗）地球上任何一个地区在夜晚都可以看到变暗的月亮。不过日食发生时，月球形成的影子比地球小很多，所以只有特定区域才看得到日全食，又因为地球在不停地自转，所以这个区域呈带状。日食每次发生的地点都不一样，想要观测到日食，就要事先查一下能看到日食的地点。

观赏日食的奇妙景象时，一定要避免用肉眼直视太阳，否则视力会受到永久性的伤害（即使戴上太阳镜，也无法为双眼提供足够的保护）。除了可以用投影的方式间接观察日食，使用有安全认证的太阳滤镜，或是焊工专用的14号玻璃，也能够安全地欣赏日食。

日食

日食可以分成三种：环食、偏食和全食。月球和地球距离较远时，月球无法完全遮蔽太阳光，此时月球的本影无法抵达地球，地球上的观测者就会看到日环食。日环食期间，虽然月面会暂时遮住太阳，不过观测者还是看得到太阳环状的边缘（所以叫作环食），太阳四周会略变暗，但不至于什么都看不到。

日食的形成

只要在月球阴影的半影区内，就能看到日偏食。日偏食通常不会带来太大的变化，只会稍微让阳光转暗，不过，通过安全的方式观测，你会看到缺了一角的太阳。

日全食才是真正的重头戏，只有在月球阴影的本影区内，才能看到月球完全将太阳遮住。地表的本影区呈带状，宽度通常小于300千米，这一条细长的全食带大概以18年为一个循环，每年都会改变位置。在2008年8月，全食带通过北极、格陵兰岛和俄罗斯；但是在2010年，全食带却在南太平洋上；2016年的全食带经过印度尼西亚和一些太平洋岛屿。

观看日全食是一种相当独特的体验。日全食发生时，如果你位于月球阴影的中央，即使在白天，天空也会变得像夜晚一样昏暗，鸟会栖息在树上，蟋蟀会大声鸣叫，星星会出现在空中，月面外围还可以看到日冕如火焰般向外延伸。三种日食里，只有日全食可以用肉眼观看，但是如果太阳没有完全被遮住，还是需要用太阳滤镜来保护眼睛。

许多古文明都不了解日食发生的原因，因此难免会对日食产生畏惧，当时的人们认为这个现象是一种凶兆。古代中国人认为天狗吃掉太阳就会形成日食，因此在日食期间，他们会敲锣打鼓赶跑天狗。由于本影区迟早会通过，所以这个方法一直都能“奏效”。

日食相对位置示意图

月食

和日食一样，月食也有三种，月球通过半影区，就会形成月偏食。其实人们一般不太会注意到月偏食，因为月亮的亮度只会稍微变暗。

一部分的月亮通过了本影区，形成月偏食，此时会看到缺了一角的月亮。

月球完全移到地球的本影区内时形成月全食。这段时间还是看得到月亮，不像日全食一样完全看不见太阳，因为月全食发生时，阳光还是会照在月面上，但是这些阳光经过地球大气发生折射会变暗，而且折射过的太阳光通常呈红色，和地球的日出与日落是同一个颜色，所以你会看到暗淡的铁锈色或血红色月亮。如果地球大气出现异常大量的尘埃，更多的太阳光被尘埃遮蔽，月面就可能会暗到几乎看不见。否则一般来说，在月全食期间，还是看得到明亮的橙色月面的。

月食可能会持续一个半小时，也可能在数分钟内结束。除了直接用肉眼观看月食，也可以用望远镜配上低倍率的目镜，将整颗月亮纳入眼帘。

月食示意图

铁锈色的地球阴影

自古以来，观星人一直在追踪月食，古时中国人和玛雅人会详尽地记录每次月食的发生。克里斯托弗·哥伦布曾在1504年，靠着天文年历成功地欺骗了牙买加的居民。哥伦布当时被困在牙买加岛上，非常需要阿拉瓦克族的食物，但是这些当地人已经受够了欧洲水手多年来的欺负不愿出手。哥伦布查询了天文年历，发现马上就会发生月全食，便告诉阿拉瓦克族人，因为他们得罪了天神，天神的愤怒将会使月亮变暗。时间一到，月食现象让月亮变成血红色。当地居民无奈，只得答应哥伦布，只要天神息怒，他们愿意提供给哥伦布任何协助。结果一小时之后，月亮就恢复原状了。

04

The Moon

月球

本章内容

我们的卫星·月球的运动

月相的变化·月球表面·月球正面

专题策划

辨识飞行物

在轨卫星

太空垃圾

我们的卫星

半径：1737.4千米

质量：7.3×10^22千克

与地球的距离：3.844×10^5千米

轨道周期：29.5天

自转周期：27.3天

轨道周长：2.413×10^6千米

天文事实

曾经有过这样一种月球起源理论：月球在其他地方形成之后，才被地球的引力虏获。

月亮是观星人的好伙伴，对初学者来说，也是一颗相当容易找到的天体，即使光污染再严重，你还是可以用肉眼看到月亮。使用双筒望远镜，还会看到月球的更多细节和它惊人的面貌。月球到地球的平均距离是3.844×10^5千米，它的直径约为3475千米，大约是地球直径的四分之一。由于月球是由较轻的物质组成的，所以质量大约是地球的八十分之一，引力则是地球的六分之一。

强烈的撞击将地球的残骸抛到外围，形成月球

退潮时海水退去

月球的外观

从每天的潮汐涨落，你都可以感受到月球的威力，面向月球的液态水会被月球的引力牵引，形成一次涨潮；当月球运行至地球的另一侧，它又会将水拉向另一侧，形成又一次涨潮。

月球表面的地形相当多变。它受到了小行星的连续轰击，持续时间超过45亿年，表面的岩石粉碎后会形成表岩屑。月球上最大的陨石坑有2600千米宽，坑洞周围的环形山最高有8千米高。38亿～39亿年前，月球表面有一些区域因为受到强烈的陨石撞击，使得熔岩涌出表面，将附近一带填平，早期的观测者以为这些地方是干涸的海床，所以称之为“月海”。

月球的起源

多次月球探测后的证据显示，一个和火星差不多大的天体撞上早期的地球，撞击后的残骸便形成了月球。这个理论也说明了为什么月球表面的岩石会与地表的岩石相似、为什么月球表面上没有水（水分在碰撞时都被蒸发光了，虽然在月球的某些岩石里发现过微量水），以及月球轨道的相位（地球和月球的旋转方式排除了其他的月球形成假说）。

月球的运动

天文事实

由于月球绕地球公转和月球自转的速度并非完全一致，所以我们可以看到将近60%的月面。

由于月球始终以同一面朝向地球，所以看起来像是困在轨道上不动，对地球似乎没什么影响。但其实地球与月球会相互影响，它们的关系也比人们表面看到的更复杂。

旋转

月球和地球一样会绕着自转轴转动，不过它的自转周期和绕地球的公转周期是一样的，都是27.3个地球日。这是因为两个天体演化的过程太过接近，地球的引力使月球表面产生隆起，形成“陆地潮汐”，这会让月球的自转速度变慢，造成自转和公转速度同时变慢，所以从地球上观测，我们只会看见月球的一面，而它的另一面永远背对我们。月球相对于太阳的位置，绕地球公转一周需要29.5天，这段时间又称为朔望月，也就是月相的周期。

月球背面

月球背对我们的那一面，常被误称为“黑暗面”，但其实它并非一直都是暗的，月球的背面和正面一样有月相变化，每个月都会被太阳光照亮，或是背对太阳而处于阴影中。探测器曾多次勘测月球背面，最早是俄罗斯的“月球探测3号”，它在1959年拍下了月球背面的影像。接着是美国的太空计划，美国天文学家花了三十多年，详细绘制了月球背面的地图。“莫斯科海”和“加加林环形山”都是月球背面的地名，它们用于纪念俄罗斯人在月球探测上所做出的贡献，俄罗斯航天员加加林是第一个登上太空的人。月球背面和正面有明显的不同，月球背面的地壳比正面厚，因此主要是环形山，月海反而比较少。

月球绕地球运行时的月相

轨道

“月球绕着地球公转”这个说法并不完全正确，虽然月球的引力只有地球的六分之一，但是实际上，地球和月球是绕着彼此转的。想象一支头重脚轻的指挥棒旋转的样子，因为地球比较重且密度较高，所以旋转的平衡点（也就是质心）其实位于地球地表下1770千米处。实际上，是“地球-月球”系统的质心沿着黄道面绕太阳运行，地球的其他部位则绕着这个质心运行。

有关月球引力的研究在“阿波罗计划”的规划中扮演着重要的角色。科学家故意让登月飞船从预定轨道上飞出，来到月球后方，再让船舱被月球的引力拉向较远一侧，并降低速度以进入月球轨道。阿波罗13号宇宙飞船上的航天员还靠轨道力学捡回了一条命。当时，船舱内的氧气槽在离地球约32万千米处爆炸，于是他们使用备用动力系统，推动宇宙飞船进入了无动力返航轨道，利用开普勒行星运动定律和地球的引力，让宇宙飞船绕过月球后返抵地球。

科学知识：转动能量

月球和地球之间的潮汐力会使地球的自转速度慢慢降低，不过，能量不会平白无故消失，对两个互绕的天体来说，它们的“角动量”必须守恒。角动量与质量、速度和两个天体间的距离有关，它代表两个天体转动的“强度”。其中一个天体转动速度的变化会影响到另一个天体，因此随着地球的转速变慢，月球也会以每年3.8厘米的速度远离地球。

月相的变化

天文事实

月球的自转轴几乎垂直于黄道面，所以月球上没有季节之分，太阳光几乎是水平地照向月球的两极。

地球公转会改变我们每天在天空中看见的太阳运行路径；同样地，月球和地球的相对位置，会影响到月相以及月亮升起和落下的位置。月球绕地球一周要29天多，相当于它每天位移约12度，追踪月球东升的位置，就会发现它每天都向东移12度。

天空中的位置

月球相对于黄道的方位也会影响它在空中的高度和路径。月球绕地球的公转轨道面和黄道面相当接近，大约只差5度。在北半球的冬季，白天时黄道面仰角很低，到了晚上黄道面仰角变大，长度也变长；夏季正好相反，晚上时黄道在空中的位置较低。在春季的傍晚，黄道会以相当小的夹角出现在西边；秋季则反过来，小夹角的黄道面会在清晨出现在东边，所以春秋两季是观察新月和残月的最佳时机。

月相

月球本身不会发光，月球之所以发亮是因为反射了太阳光，所以月球会呈现不同的月相。随着月球的公转，月球、太阳与地球三者的角度在不断改变，当月球位于太阳和地球之间时，月球会背对太阳形成新月，此时观测者看不到月亮（除非三个天体连成一线，形成日食）；地球位于月球与太阳之间时，形成满月（如果三个天体连成一线，就会发生月食）。

除了新月和满月，还有其他月相。新月沿着轨道缓慢移动，渐渐照到一点日光，一两天后就会形成又细又弯的蛾眉月；一个星期之后，地月连线与地日连线形成90度夹角，这时我们会看到一半被照亮的月球，这种月相称为上弦月。接着是凸月，然后又变成满月，之后月球会转到地球的另一侧，经历凸月、下弦月和残月，被照亮的区域缓缓缩小，直到完全看不见，再重新开始下一次周期。

月相反映了太阳和月球的相对位置，因此也和月亮东升西落的模式有直接的关系。满月时，太阳和月球位于地球的相反两边，因此当满月升起时，太阳正好西沉；当满月西沉时，太阳正好升起。

月球与地球

历史故事：收获月

收获月出现在北半球的秋季，和月球的运行息息相关。接近秋分（大约是9月22日）时，月球轨道相对于日落黄昏的地平线夹角较小，因此在这几天，月球每天傍晚升起的时间都差不多。平均而言，月球每天的升起时间会比前一天晚50分钟左右，不过在收获月期间，月亮似乎升得比较早，又因为正值重要的收获季节，月光恰好能为农夫提供一些额外的光源。

月球表面

在月球诞生后的前5亿年，形成期遗留下的残骸还会不时频繁、猛烈地撞击月面。

平坦的月海

17世纪时，伽利略曾借助望远镜观察到月球上的山脊和陨石坑，平坦的区域在当时依然称为月海，其中最有名的是静海，航天员阿姆斯特朗就是在那里迈出了“人类的一大步”。

载人登月任务

“阿波罗”号航天员拍摄的月面景象

科学知识：观察月球

刚从地平线升起的巨大的满月，升到空中后好像变小了，虽然这个现象还没有一个完整的解释，不过有一个理论验证得出，基于某种原因，人在往上看的时候会感觉物体较小，如果将同样的物体放在水平方向，看起来较大。

研究平坦的月海，就能对月球的过去有所了解。月球刚形成时，较大的残骸不断撞击月面，形成数百千米宽、十几千米深的环形山。这些撞击使富含铁的深色岩浆从核心流出到表面，将环形山填满，形成平滑的表面。过一段时间后，陨石的体积变小，撞击的频率也随之大幅降低，所以新形成的表面区域较为平整。

环形山

月球表面除了有月海，部分地区布满了环形山。遭受陨石撞击后，月面就会形成凹陷的环形山，从地球上观测到环形山的颜色看起来比较淡。最近一次的大撞击大约发生在1.9亿年前，当时形成的环形山以天文学家第谷·布拉赫（Tycho Brahe）的名称命名，叫作第谷环形山。环形山可能有数十千米宽、数千米高，有时环形山底部会呈现放射状的岩石结构，证明它们的确是陨石撞击所造成的。

在上弦月和下弦月时，太阳照射月球的角度会清晰地呈现月面的细节，此时用双筒望远镜就能看到哥白尼环形山和西奥菲勒斯环形山等比较著名的环形山。以单筒望远镜观测时，可以参考下一页的月面图，将月海当作参考点，寻找环形山和其他月面地形。

月球正面

月面特征

因为月球的自转周期和绕地球公转的周期近乎一致，地球上的观测者只会看到月球近侧。观测者在月球近侧看到的浅色部分，是陨石和彗星撞击月球后在高地上留下的数十座环形山；颜色较深的部分是浩瀚的月海，也就是流出月面的熔岩填满盆地后所形成的平坦表面。本页的月面图标示出了月海和环形山，供读者参考。

地图注释与图例

显著地貌的高度以米标示，因为月球上没有海拔，所以以月球的平均半径1738千米为基准，来测量地貌的高度。

凝视月球

随着月相的变化，月球的每个区块都能被太阳光连续照射两个星期。满月前后的一个星期左右是最佳的观测月球时间，太阳光照射月球的角度会形成一条显著的明暗界线，将阳光照得到与照不到的部分分开。如果要欣赏弯月，最棒的时间点是春季的傍晚和秋季的清晨。

辨识飞行物

夜空中有许多星星，仔细一瞧还会看到不少人造飞行器。过去50年来，人类投放到太空的物体包括宇宙飞船和卫星，甚至还有太空垃圾。

首次进入地球轨道

卫星指的是绕着行星运行的物体，月球就是一颗天然卫星。60年前，人类首次将人造卫星发射到太空—苏联在1957年10月4日发射了第一颗人造卫星“斯普特尼克”1号，接着美国也在1958年1月31日发射了“探险者”1号。“斯普特尼克”1号开启了太空时代，也启动了美国与苏联之间激烈的太空竞赛。

载人宇宙飞船

无人的人造卫星发射后不久，载着“乘客”的宇宙飞船也随即升空。1957年11月3日，“斯普特尼克”2号发射成功，它除了是第二颗进入地球轨道的卫星，也是第一艘载“客”宇宙飞船，名叫莱卡的小狗搭乘卫星活着进入了轨道，表示人类也可能在升空后存活（但不幸的是，莱卡因为压力和过热，死在了轨道上）。

第一位进入太空的人类航天员是苏联的尤里·加加林，1961年4月12日，他乘坐“东方”1号宇宙飞船登上太空绕行地球一圈。和莱卡不同的是，他最终活了下来。太空舱进入大气之后，他借由降落伞返回地面，一降落就立刻打电话通知了莫斯科。

1961年5月5日，美国航天员艾伦·谢泼德紧接着在“水星−红石”3号任务中上到太空；随后在1962年2月，约翰·格伦在“水星−宇宙神”6号任务中进入地球轨道，成为第一位绕行地球的美国人；从1969年7月20日升空的“阿波罗”11号，到1972年12月19日的“阿波罗”17号，这一系列的“阿波罗计划”是最著名的太空任务，到目前为止，除了阿波罗计划的航天员，还没有其他人踏上过月球；2004年，美国总统布什曾宣布在2020年以前让人类重返月球。

最知名的宇宙飞船大概就数航天飞机，更精准地讲，是在1981年到2011年间为美国政府服役的航天飞机机队。和其他宇宙飞船不同，航天飞机当初的设计就是要能重复使用，机队中一共有5架航天飞机：“哥伦比亚”号、“挑战者”号、“亚特兰蒂斯”号、“奋进”号和“发现”号。它们共执行了超过130次任务，其中有的任务以失败告终，像在1986年1月28日发射时爆炸的“挑战者”号，以及在2003年2月1日重返地球时解体的“哥伦比亚”号，这两次任务的航天员全数罹难。

空间站

如果人类要在太空中长时间停留，那么就需要空间站。苏联建造过许多空间站，从1971年最早的“礼炮”1号开始，这一系列的空间站在1986年由“礼炮”7号画下句号。另外还有从1986年服役到2000年的“和平”号空间站。1973年，美国发射了天空实验室，直到1974年为止，实验室内有3名人员驻守。目前在地球轨道上，有一个由美国、俄罗斯、日本、加拿大和11个欧洲国家共同运作的空间站—国际空间站（ISS），这个空间站从2000年11月开始有人进驻，预计会运营到2028年。国际空间站是有史以来最大的空间站，在夜空中很容易找到，所以广受业余天文爱好者的喜爱。你也可以随时到美国航空航天局的网站（spaceflight.nasa.gov/realdata/tracking）查询国际空间站目前的位置。

国际空间站

在轨卫星

自从“斯普特尼克”1号在1957年升空之后，人类已经发射了数千个飞行器到外层空间，其中大部分仍然在轨道上运行，这些就是我们称为“卫星”的“人造卫星”。

起源

在科幻小说中，人们很早就有了发射卫星到太空的想法。儒勒·凡尔纳（Jules Verne）在19世纪中叶所撰写的作品最有名。但是直到1903年苏联科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（Konstantin Tsiolkovsky）计算出物体进入地球轨道所需要的绕行速度，卫星的发射和使用才开始被当作一个可行的科学计划来讨论。20世纪20年代，斯洛文尼亚科学家赫尔曼·波托西尼克（Herman Potocnik）提出了“地球同步卫星”的概念（这种卫星会固定在行星上空某个特定的位置）。后来，在1945年，科学家兼科幻小说作家阿瑟·查尔斯·克拉克（Arthur C. Clarke）也提议使用同步卫星进行高速的全球性通信。

不同卫星的轨道

现代卫星

现在的卫星已经不是太空竞赛的先锋了，它们被大量应用在全球通信和科学研究上。通信卫星用于日常的电话通信、网络连线和其他信息的传递；气象卫星用于追踪和预报地球的天气系统；定位卫星的全球定位系统帮助人、汽车和船只找到所在位置，准确度在数米之内；天文卫星则负责收集宇宙的资料（其中最著名的是哈勃望远镜）。此外，美国和其他国家都有自己的侦察卫星，但他们基本上不会让大众知道这些卫星的使用目的。

观察卫星

地球轨道上目前有数百颗卫星在运行，其中大部分都很庞大（大于6米），而且离地表很近（161～805千米），所以用肉眼或一般的望远镜就可以找到。黎明或黄昏（日出前或日落后1小时）是观察这些卫星的最佳时机，因为卫星会反射地平线以下的太阳光。可以上网查找天空中哪里可以看到卫星，或是登录Heavens−Above网站（http://heavens−above.com/）来查询。

第一颗绕地球运行的人造卫星—“斯普特尼克”1号

太空垃圾

人类把数以千计的飞行器放上太空之后，产生了一个有趣的问题：那些发射到太空的飞行器后来怎么样了？如果执行的是载人的地球轨道任务、月球登陆和航天飞机任务，这些宇宙飞船会重新进入地球大气层，返回地球，但是无人卫星的情况不太一样。我们淘汰掉一颗卫星之后，一般不会特别做什么处理，就这么让它继续绕着轨道转。“先锋”1号是第四颗被发射到地球轨道上的卫星，它从1958年3月17日起绕着地球转，目前已经绕了大约20万圈，虽然它的任务早在1964年就结束了，但它依然在地球轨道上运行，之后可能还会继续绕行200年。

杂乱的残骸

被淘汰的卫星称为太空垃圾，它们会散落在地球轨道和邻近的太空。但其实任何被我们放到空间轨道上的东西，最终都会变成太空垃圾，大至协助卫星升空的火箭发射器，小至爆炸碎片和剥落的油漆，“和平”号空间站甚至曾将真正的垃圾丢到外层空间。太空垃圾也包括航天员的遗失物，苏妮塔·威廉姆斯2006年在航天飞机外活动时，就曾经不小心弄丢她的数码相机，这台相机现在还飘浮在太空中。这可不是第一次有航天员把相机弄丢，爱德华·怀特在“双子星”10号任务中成为第一个在太空漫步的美国人，当时他也遗失了一台相机。在目前还在环绕地球的太空垃圾里，尺寸大于1厘米的一共约有60万个。

危险的太空

太空垃圾飘浮在轨道上会怎么样？就像马路上的垃圾会危害行车安全，太空垃圾也会对运行中的宇宙飞船和卫星造成危胁。“发现”号航天飞机在1991年宇宙航行时就得设法躲开苏联卫星的残骸；2001年，苏联淘汰的SL−8火箭上面级已经绕行地球30年了，当时它差点撞上国际空间站，幸好在“奋进”号航天飞机的协助下，整个国际空间站被移到了较高的轨道上，幸运地避开了。即使只和太空中的残骸发生轻微的碰撞，国际空间站的人员也得赶紧逃离空间站；如果发生更猛烈的撞击，可能就会酿成灾难。

另外，如果太空垃圾在毫无预警的情况下，脱离轨道并坠落至地表，可能会掉到有人居住的地方，或是散播辐射物质。1979年，美国的太空实验室比预期更早坠落，它在印度洋和澳大利亚的上空解体，一部分残骸掉到澳大利亚西部，于是澳大利亚的埃斯佩兰斯镇便以随意丢弃垃圾为由，对美国政府处以400美元的罚款，但美国至今仍未缴付。

1978年发生了一起更可怕的事件—一颗苏联卫星在加拿大境内坠毁，使加拿大的北极区遭受辐射污染，加拿大政府为此向苏联要求超过600万美元的清理费，不过苏联政府最后只付了一半。

近地轨道上可追踪到的人造物体

05

The Planets

行星

本章内容

什么是行星？·行星的发现·太阳系一瞥

观测行星·水星·金星·火星·火星零距离

小行星和矮行星·木星·土星

土星环和土星的卫星·天王星与海王星

冥王星等外围天体

专题策划

天文摄影

装备

小贴士

什么是行星？

天文事实

三个天体排列于同一直线的现象称为“冲”（opposition）或“合”（conjunction），一般统称为“朔望”（syzygy）。

对古希腊及其他文明而言，行星是宇宙的漂泊者，所以“行星”的英文“planet”就源自希腊语的“漂泊者”。它们的共同之处为围绕着位置固定的天体运行。它们有时会消失不见，一段时间之后又重新出现在天空中。

行星的定义

我们现在知道行星会绕恒星公转，因此它们和恒星之间的相对位置也会改变。针对冥王星归属问题展开的争辩，最终导致冥王星不再属于行星，也产生出新的关于行星的定义，以区分行星和太阳系内的其他天体。

21世纪初，在遥远的柯伊伯带上发现了类似行星的天体，于是国际天文学联合会便正式提出三条关于行星的定义：第一，行星是绕着太阳运行的天体；第二，行星的引力要能使自己的形状接近球体；第三，行星的体积要大到足以清除自身轨道上的残骸。冥王星不符合最后一条，因此被降级为矮行星。

即使定义出行星之后，关于地球与另外7颗太阳系行星、它们的卫星和行星环，以及太阳系内的其他天体还是有许多未解之谜。根据估计，至少有10%的恒星都有一颗行星绕着它运转，不过，像太阳一样有这么多行星的恒星，在太阳系附近大概不太常见。

古巴比伦、古希腊和古埃及的天文学家从前会追踪木星和金星等肉眼可见的天体，后来的科学家则借助望远镜发现了新的行星，并改变了行星的定义，把冥王星从行星列表中剔除，还建立了彗星、小行星和矮行星等新的分类。如果古希腊人知道木星有数十颗卫星，或是在遥远的柯伊伯带内有冰屑在运行，他们可能就不会认为宇宙是一个有秩序的完美球体了。

行星的起源

太阳系内大多数的天体都是从太阳星云中诞生的。这团气体在旋转时，中心部分形成原始的太阳，四周围绕着宽广、扁平的圆盘状气体尘埃。当太阳的雏形（原恒星）的核心压力升高，就会引发核聚变反应，启动太阳的生命周期。

同一时间，继续绕着太阳运转的残骸会演化成一个个天体。石头与冰块汇聚形成微行星，这些微行星会再聚集成行星，气体也会被吸引过来，围绕着行星转。越靠近太阳的天体密度越高，岩石成分越多，大气越稀薄，或是根本没有大气，水星、金星、地球和火星都属于这种，称为类地行星。在外围，太阳的气化作用减弱，大量的气体聚集在岩石和冰块所形成的核心周围，演化成了外围的四颗气态巨行星（或称类木行星）—木星、土星、天王星和海王星。

科学知识：系外行星

系外行星是指绕着太阳以外的恒星旋转的行星。人类在能看到更远的宇宙之后，一共发现了大约300颗系外行星，使我们不得不重新审视太阳系的独特性。根据天文学家的估计，10%的恒星周围有行星环绕，但是至今发现的系外行星都和太阳系的行星系统不同，一般来说它们都是气态巨行星，而且都在非常靠近恒星的轨道上运行。

行星的发现

大约公元前1600年，古巴比伦统治者阿米萨杜卡（Ammisaduqa）在位期间，天文学家开始系统地研究金星，并持续21年搜集金星的运行资料，这是最早的天文记录之一。很多古文明都会赋予行星神性，把它们当作神来崇拜。

天文事实

20世纪初，天文学家相信有另一个天体影响着天王星，于是便开始寻找第9颗行星。到了1930年，美国天文学家汤博终于在照片上发现了小小的冥王星。但冥王星实在太小了，无法对天王星造成影响，最后它也因为体积不够大而失去了行星的地位。

以地球为中心的托勒密系统

肉眼可见的行星

金星、水星、火星、木星和土星是天空中最亮的几个天体，用肉眼就可以观察到，因此早期的观星者自然会将焦点放在这5颗行星上。炫目的金星亮度是−4星等，木星在最亮时，能达到将近−3星等。

观察行星以前，要先对它们有一定的认识。举例来说，古埃及人把水星和金星称作“太阳的伙伴”，因为这两颗行星最靠近太阳，从地球上观看，它们总是出现在太阳附近，只有在日出前或日落后的几个小时才能看见金星，水星则是在清晨或黄昏才看得见。

进入望远镜时代

自望远镜发明以来，人们才逐一发现了太阳系的其他行星。英国天文学家威廉·赫歇尔（William Herschel）在1781年“发现”了天王星，但是早在1690年，就有关于这颗行星的记录了，当时的星图将天王星记作恒星，但是赫歇尔认为它看起来不像恒星，所以一开始将它归类为彗星，之后赫歇尔又花了好几个星期观察天王星的运行，才将它的归类改为行星，于是天王星便成为土星外围第一颗被发现的行星。

相较之下，发现海王星时，天文学家是先“感觉”到它的存在，然后才真正看到了它。19世纪初，天王星的运行出现异常，于是便有人推论可能是有什么东西在拉扯它。在那之后，法国科学家奥本·尚·约瑟夫·勒维耶（Urbain Jean Joseph Leverrier）和英国天文学家约翰·柯西·亚当斯（John Couch Adams）各自算出了海王星的大概位置和大小，到了1846年，柏林天文台的一组成员就在勒维耶预测的位置发现了这颗行星。

历史故事：众神与行星

5颗肉眼可见的行星都以罗马神话人物的名字命名，所以发现天王星和海王星时，也延续了这个命名传统。能看见水星（Mercury）的时间很短暂，因此以敏捷的信差之神墨丘利为它命名；金星（Venus）在空中发出璀璨的光芒，因而获得了爱神维纳斯的名字；火星（Mars）是以战神玛尔斯来命名的；木星（Jupiter）得名于掌管天界的众神之王朱庇特；土星（Saturn）的名字来自农业之神萨图恩，也因为土星运行缓慢，美索不达米亚的天文学家称它为“老绵羊”。

太阳系一瞥

太阳系中最重要的当然就是太阳，太阳的引力维持着整个系统的结构，它发出的光和热为地球生物提供了所需的能量，而且太阳的质量几乎就是太阳系的总质量，其余各天体的质量总共大约占太阳系总质量的0.2%，从最内圈的行星到太阳系的最外围，整体分布于太阳向外10万AU的范围内。

彗星、小行星和流星

从太阳中心到外围的奥尔特云，太阳系的半径足有10万AU。奥尔特云是由数十亿颗飘荡着的巨大冰球所组成的，这些冰球离开原本的轨道后，快速地穿越太阳系，形成明亮的彗星。奥尔特云是3个彗星发源地中离太阳比较远的一个，另外两个发源地分别是柯伊伯带和它外围的离散盘，从海王星的轨道向外延伸约1000AU都属于它们的范围—内部有冰、岩石碎片和矮行星大小的天体。

太阳系

天文事实

想要用英文记住太阳系行星（Mercury、Venus、Earth、Mars、Jupiter、Saturn、Uranus、Neptune）的顺序吗？国际天文学联合会建议将行星编成故事来帮助记忆：“My Very Educated Mother Just Served Us Nachos。”（我那位受过良好教育的妈妈刚刚拿玉米片来给我们吃。）

离太阳比较近的火星和木星之间相距大约550万千米，这个空间中散布着太阳系形成初期遗留下来的大石块，又称为小行星带。小行星带正好将类地行星和气态巨行星分隔开来，受到木星强大的引力场影响，这些小行星不只无法形成行星，它们还会相撞，变成更小的残骸。

用普通的单筒望远镜就能看见最亮的小行星，更小的小行星只有进入地球大气，燃烧形成流星时，我们才会注意到它们。所有坠入地球大气的星际物质都称为流星体，掉落到地面上的才称为陨石。

行星

除了地球、太阳和月亮以外，太阳系中最容易找到的天体就是行星，最内圈的是水星，最外围的是海王星，与太阳的平均距离分别约为5800万千米和45亿千米。太阳系诞生时，太阳星云旋转后形成了一个平面，也就是黄道面，这些动力同时也使行星在黄道面附近运行。有些行星的周围还有数十颗卫星，巨大的木星甚至有六十几颗卫星，很多都可以用单筒望远镜看到，有些甚至能用双筒望远镜观测到。

观星人：约翰尼斯·开普勒

古人认为，太阳系是由完美的球体和圆形的轨道所构成的，但是望远镜等仪器发明后，人们发现实际情况比原先想象的更混乱。在传统和现实的矛盾中，德国数学家兼天文学家约翰尼斯·开普勒（Johannes Kepler）为两者建立了连接。当时的观测结果显示，行星并未如早期所预测的一样在正圆形的轨道上运行，开普勒为了证明行星确实有固定的运行模式，在其16世纪末到17世纪初的研究中，发现了三条定律—开普勒三大定律。他的定律不只解释了天体运行的轨道是椭圆形的，同样适用于卫星、彗星和其他天体。即使我们在宇宙中发现了越来越多的天体，开普勒的行星运动定律也依然适用。

观测行星

天文事实

金星最亮的时候比木星亮8倍，比火星亮23倍，所以非常适合作为第一次观星的目标。

观测前做哪些准备工作和使用什么设备，取决于你想要观测的行星和观测精度。用肉眼就能看到明亮的金星和木星，金星是天空中仅次于太阳和月亮的最亮天体。虽然肉眼也可以看见土星，但要看到受欢迎的土星环，你还是需要一支口径至少8厘米的单筒望远镜。用双筒望远镜观察木星的卫星，会看到一个个恒星般的亮点。遥远的海王星比较难找，得使用星图或软件，加上不断地练习，才能在星空中辨识出海王星。

金星和木星是夜空中最亮的两颗行星

历史故事：祝融星

海王星的发现开启了人类探寻水星轨道改变的原因。天文学家勒维耶在成功地预测出海王星的位置后，又计算出影响水星轨道的是一颗大小和水星相当、轨道半径只有水星一半的行星。1859年，勒维耶宣称找到了这颗新的行星—祝融星，还算出了它的公转周期大约是20天，但他看到的“祝融星”后来被证实是太阳黑子。直到爱因斯坦在20世纪初提出广义相对论，人们才真正解释了水星在近日点的进动现象。

注：水星绕太阳的轨道是以太阳为焦点的椭圆，在每个轨道的近日点，椭圆轨道会向旁边位移一个很小的量，这种现象称为水星进动。

善用资源

想知道最佳的观测时间，可以参考星图和年鉴等资料，天文出版物通常会将行星所在的黄道星座，以月为单位呈现。《天空与望远镜》（Sky & Telescope）杂志每周会介绍值得注意的天体，《天文学》杂志也会在“星空”网页上报道特殊的天象，space.com网站还查得到行星每个月的位置。

经验法则

即使没有星图或任何观星设备，我们还是能利用经验法则找到行星。如果目标是水星，只有在日出前和日落后的一小段时间，我们才找得到这颗最靠近太阳的行星。金星和太阳与地球都成45度夹角时，最容易观测到，它比水星亮很多，在天空的位置也比水星高。在地球轨道以内的“内行星”公转一圈内会消失两次，一次是从地球和太阳之间通过时（称为下合），另一次是运行到太阳背面（地球上看不到的那一面）的时候（称为上合）。

火星和其他“外行星”可能会出现在黄道上任何一点，最佳的观测时间是地球处在外行星和太阳之间的时候，此时称为冲，和满月的相对位置类似。行星大约一年会发生一次冲，不过火星例外，因为它的轨道周期更接近地球，所以我们想要赶上火星的最佳观测时机比较困难。

水星

半径：2439.7千米

质量：3.3×10^23千克

与地球的距离：5.79×10^7千米

星等：-1.9等（最亮时）

轨道周期：88地球日

自转周期：58.6地球日

卫星数量：0颗

天文事实

2007年以前，只有“水手”10号探测卫星造访过水星。美国航空航天局的“信使”号探测卫星飞过金星后，于2008年1月第一次飞越水星，并于2011年进入水星轨道进行探索研究，最后在2015年5月1日因为燃料耗尽而坠毁。

水星是最小也最靠近太阳的行星，离我们很近，虽然用肉眼就能观察到，不过要看清它并不容易。水星距离太阳不到地球与太阳距离的一半，大约是0.39AU（5800万千米），并且以88天为周期绕太阳运行，因此水星常会被太阳的光芒遮住。一年中通常有6次机会可以看到水星，好几周都可以在日落后的西边或是日出前的东边，在地平线附近看到水星。天文年鉴、软件或杂志也都会教你一些寻找水星的技巧。

水星

水星表面

20世纪70年代中期以前，我们对水星表面几乎一无所知，直到“水手”10号宇宙飞船传回水星的影像，我们才知道那里一片荒芜，表面布满岩石和环形山。水星基本上没有大气层，表面温度变化极大，赤道附近白天的温度高达430℃，在漫长的夜晚，温度会降到零下184℃。水星的核由熔融铁组成，约占星球总质量的65%。

观测水星

秋季和春季是最适合观测水星的时候，在这两个季节，黄道和天赤道之间的夹角最小，水星和太阳之间分开的角度达到最大。对北半球的观测者来说，最佳观测时间是3—4月的傍晚或9—10月的清晨。

如果大气条件良好，地平线清晰且没有被挡住，那么可能连续3个星期都能观察到水星，直到它到达合的位置，再度消失不见。但由于地平线附近经常发生大气扰动，所以透过目镜观察水星，只能看到一个晃动的斑点。水星和金星一样，也有相位变化，随着水星一边绕太阳运行，一边赶上地球的速度，地球上的观测者会看到从凸月、弦月到新月形的水星。虽然能在暮光中用双筒望远镜找到水星，不过只有用单筒望远镜才能看到水星的相位变化。

历史故事：爱因斯坦和水星的轨道

水星最靠近太阳的位置（也就是近日点）不断进动的现象，曾经是一个未解之谜。1915年，爱因斯坦发表了广义相对论，并以这个理论说明了水星轨道的怪象。爱因斯坦将引力解释为时空扭曲的现象，而不是物体间的吸引力，以水星的例子来说，太阳的强大引力场使周遭的空间扭曲，造成水星轨道发生改变，所以水星的近日点才会一直往前移。

金星

半径：6051.8千米

质量：4.9×10^24千克

与地球的距离：1.08×10^8千米

星等：-4.5等（最亮时）

轨道周期：225地球日

自转周期：243地球日

卫星数量：0颗

天文事实

伽利略对金星的观测证实了太阳系以太阳为中心的日心说理论。因为金星从未出现凸月之后的相，伽利略推测金星在两个凸月之间都躲在太阳后面。如果金星绕着地球转，那它的相位应该和月亮一样。

金星的直径和质量都与地球相似，但它只需要225天就能绕太阳一圈。20世纪50年代以前，人们普遍认为金星就像地球的姐妹一样，可能会有丰富的物种和热带气候等着我们去探索。虽然金星的名字来自罗马神话的爱神维纳斯，不过和它的名字不同，金星的环境充满了危险。

金星表面

金星是太阳系中最热的行星，它的表面温度可以达到460℃，地球的热带地区根本无法相比。虽然和水星相比，金星离太阳较远，但由于金星密集的大气层内充满了二氧化碳，能形成强大的温室效应，将太阳的热能留在表面，所以它比水星还热。

金星

金星表面还覆盖着一层高反射的硫酸云，使它成为太阳系内最亮的天体，但也因此难以观察到金星的表面。要观测金星的表面，只能依赖空间探测器。1962年美国的“水手”2号宇宙飞船开始探测金星，从1990年至1994年，美国航空航天局的“麦哲伦”号探测器利用雷达绘制金星表面的地图，这些对金星表面的探测至今都还在持续进行。

金星观测

作为两颗内行星中的一颗，金星离太阳很近，只能在日落后或日出前几个小时看到。金星离地球也不远，再加上它的公转周期和地球相近，因此在一年中有一段时间会常常看到金星。

金星一开始会出现在日落后的西方地平线上方，此时是金星看起来最小最暗的时候。从地球上观测，随着金星的仰角越来越高，它会逐渐远离太阳，当金星到达它在空中最高的位置，也就是到达东大距（远离太阳的最大角度）时，看起来会比原来大两倍以上，亮度达到最亮的−4.5等。

月亮附近明亮的金星

金星从后面追上地球时，从地球上看到的金星会渐渐变大、变亮，也因此无法以肉眼观察和月亮类似的金星相位变化。位于东西大距的金星只有一半被照亮，它大约每18个月接近下合位置一次，此时如果用双筒望远镜观察，你会看到新月形的金星（少数眼力不错的幸运人士用肉眼也能观察到），但是当金星通过地球与太阳之间时就看不到它了。

超过地球以后，金星会变成晨星，一开始只比太阳早一点升起，接着每天升起的时间会提早，位置也会越来越高，然后到达西大距，最后会抵达上合，消失在太阳的另一侧，直到下一个循环开始。

除了观察金星的相位，观测者还会研究金星表面云层的变化，或是寻找金星暗面的“灰光”。使用蓝色或紫色滤镜就可以看到更多云层的细节。黄昏时观看效果最佳，因为借助望远镜在黄昏观看到的金星特别明亮。可以考虑在太阳完全落下或完全升起前，进行细节的观测。

历史故事：金星凌日

金星在下合位置时，有时它的轨道会通过太阳，形成凌日，此时金星看起来就像太阳表面的一个小黑点。18世纪60年代后期，英国皇家学会派了一组人到南半球观测金星凌日，海军当局任命詹姆斯·库克（James Cook）为“HMS奋进”号的船长。除了天文任务之外，他还肩负另一项任务—寻找当时认为存在的“未知的南方大陆”，结果发现了新西兰和部分的澳大利亚。

火星

半径：3396.2千米

质量：6.4×10^23千克

与地球的距离：2.28×10^8千米

星等：1.8到-2.91等

轨道周期：687地球日

自转周期：24.6地球日

卫星数量：2颗

天文事实

火星的名字取自罗马战神玛尔斯，它的两颗卫星火卫一和火卫二的英文名字分别取自象征恐惧的福波斯（Phobos）和象征惊慌的得摩斯（Deimos）。

从各方面来讲，火星都是和地球最相近的行星。火星相对于黄道面的倾斜角和地轴相似，所以火星上也有季节和气候变化，但是火星自转轴的指向和地轴不同，因此当火星运行到冲的位置时，火星上的季节会比地球还早一季。

观测火星

我们用肉眼就可以看见火星，不过在687天的公转周期中，人们所观测到的火星 的大小和亮度会有明显的变化。借助双筒望远镜，你可以看到火星红色的表面，但是透过合适的单筒望远镜（12厘米折射式或20厘米反射式望远镜）能看到更多火星的细节。观测时如果大气很干净，还可以看见深色的火山岩、圆石区，以及冰冻的极冠。

火星

观测火星的最佳时机，是在冲的位置上，此时它最靠近地球。气态巨行星大约一年会出现一次冲，但是火星发生冲的频率比较低，两次火星冲中间大约间隔780天。火星的椭圆轨道比较扁平，因此当火星冲的位置每17年一次和近日点重合，它和地球的距离最近，只有5600万千米。

火星、木星、土星和金星都沿着黄道移动

火星一开始会出现在日出前的东方地平线附近，然后渐渐远离太阳，仰角也越来越大。地球超越火星时，天空中的火星看起来静止不动，接着会向西逆行大约3个月，抵达火星冲之后，重新向东顺行，在傍晚天空中的仰角越来越低，最后被太阳的光辉淹没。

历史故事：“火星人入侵”

在人类的想象中，火星是一颗能对地球发动侵略的行星。1938年，剧作家兼电影制作人奥森·威尔斯（Orson Welles）在万圣节的前一天，播放了改编自小说《世界大战》的广播剧，实时报道了火星人攻击美国新泽西州的“新闻”。这出广播剧播出后，许多听众打电话到当地警局询问，虽然威尔斯在广播尾声解释了这只是一部虚构作品，但是为了那些没有听到最终解释的人，隔天的报纸头条还是刊登了一则声明。

火星零距离

天文事实

火星表面有一座太阳系最大的火山，超过21千米高、480千米宽。

送人上火星是许多国家航天局的目标，这趟旅程来回将长达900天，途中充满危险和补给困难，因此可能还要等几十年才能实现。不过，从20世纪60年代开始，美国和其他几个国家已经执行了三十多次无人火星任务，火星可以说是几颗经常被探访的行星之一。

探访火星

1965年，“水手”4号成为第一艘成功飞越火星的宇宙飞船，并且展现火星荒芜的岩石景观，布满尘埃的红色表面主要由铁氧化物、硅和硫所组成。火星大气的主要成分是二氧化碳，但是它相当稀薄，密度不到地球大气的1%，所以火星表面非常寒冷，平均温度只有零下65℃。火星的南半球都是高原和环形山，北半球则是相对平坦的平原。

火星表面极富变化的地形

观星人：帕西瓦尔·罗威尔

在近代天文史中，美国天文学家帕西瓦尔·罗威尔（Percival Lowell）因为一个充满想象力的误判而出名。他主张火星表面的模糊线条是某个先进文明建立的灌溉系统，但这个想法从来没有被广泛接受（“水手”4号在1965年回传的第一张火星影像显示，火星表面一片荒芜，这彻底否决了这个想法）。罗威尔还在一本名叫《火星和它的运河》的书中宣扬他的理论，但是为什么是运河呢？这个想法可能来自意大利天文学家乔凡尼·斯基亚帕雷利（Giovanni Schiaparelli），斯基亚帕雷利在1877年观察到火星上的格状线条，并称它们为水道，他指的是天然渠道，但是却被人们误译成了人造运河。

火星上到处都是沙漠，部分区域是风吹成的沙丘，还有一些太阳系中最独特的地形。数十亿年来，火星赤道一带的火山活动持续发生，形成了有好几个巨型火山的塔尔西斯高原。雄伟的水手峡谷也位于火星赤道附近，峡谷总长约3900千米，某些地方的深度甚至超过8800米。

漫游车和探测器

最近的火星任务传回了一些有趣的信息，显示火星表面似乎曾经有湖泊、海洋等水体。2004年，“勇气”号和“机遇”号两辆漫游车开始在火星表面缓缓前进，它们收集到的地质样本证实了火星表面曾经被水淹没。“火星全球探勘者”（MGS）号拍摄到的影像也揭示了火星表面的海岸线、沟渠和旧河床。一个理论认为，大约在40亿年前，火星曾经有一段温暖又潮湿的时期，但可能因为行星轨道发生改变以及自转轴的角度偏移，火星变得极为严寒，那些水被冰封在两极的冰帽和永冻层里。

小行星和矮行星

天文事实

谷神星被归类为矮行星以前，是体积最大的小行星，排名第二和第三的智神星跟灶神星的大小还不到它的一半。至今已经发现数万颗巨型小行星，据估计，直径大于800米的小行星可能多达100万颗。

在火星和木星的轨道之间，也就是类地行星和气态巨行星的交界处，聚集了数百万颗由岩石构成的天体。受到木星强大引力的影响，这些小行星永远无法形成行星。

小行星带

这些数量庞大的天体位于小行星带，已经有超过12万颗小行星被编入目录，其中1.3万颗小行星已经被命名，清单中不乏命名者的女朋友、宗教、最爱的作家等，“披头士”乐队的每个团员都有一颗以他们名字命名的小行星。

谷神星

小行星的撞击会形成巨大的陨石坑

较小的小行星可能有数十万颗，虽然小到无法在地球上看到，还是能用其他方法知道它们的存在。小行星带内经常发生碰撞，撞击后的残骸偶尔会飞向地球，在大气层燃烧形成流星。如果抵达地表时还没烧完，则称为陨石。

木星的轨道上聚集了两个特洛伊小行星群，另外还有数千颗近地小行星在地球附近游荡。这些小行星中最突出的是直径933千米的谷神星，但它已经不被视为小行星了。自从国际天文学联合会在2006年增加了矮行星的分类之后，谷神星就被升级为矮行星，矮行星虽然类似行星，但却无法清除轨道上的其他天体。

观测小行星

理论上，即使只用口径8厘米的望远镜，也能看到数以百计的小行星，但实际上要找到它们却没那么容易。有一种天文出版物叫作星历表，上面列出了一些最著名的小行星。不过请记住，夜空中的小行星看起来很暗，很难从一堆恒星中分辨出来。将望远镜对准夜空中的正确位置后，你有两个方法可以找出小行星，一种是使用低倍率的目镜观察，并画下（或拍摄）看到的天体，然后再拿来和晚一点或隔天晚上的夜空做比较，看看哪些天体改变了位置。或者也可以对照观测到的夜空和星图，那些看起来像恒星但没有被标示在星图上的天体就是小行星。

观星人：朱塞普·皮亚齐

18世纪晚期，所有天文学家都想在火星与木星之间找到的一颗行星，最终被一位意大利巴勒莫城的神父找到了，当时每个人都以为他发现的是一颗行星。1801年，朱塞普·皮亚齐在西西里的巴勒莫天文台找到了一个类似行星的天体，将它命名为谷神星。后来由于谷神星的大小、形状不符合行星的标准，再加上小行星带中还有许多和它相似的天体存在，谷神星就成了最大的小行星。直到2006年，它又被重新归类为矮行星。

木星

半径：69911千米

质量：1.90×10^27千克

与太阳的距离：7.78×10^8千米

星等：-1.6到-2.6等

轨道周期：12地球年

自转周期：10.9地球时

卫星数量：67颗

天文事实

即使木星的各方面数据都相当巨大，它还是有不如其他行星的地方。“旅行者”1号首次发现木星跟土星、天王星一样有行星环，但木星环比其他行星环小，也比较细，大约只有6000千米宽，对行星界的天王来说，这顶王冠似乎太小了。

木星到地球的距离大约是金星到地球距离的15倍，但是木星最亮的时候，在天空中的大小和亮度都直逼金星。因为木星的公转周期约为12年，它在黄道上的每个星座都会待一年左右，所以即使在木星比较暗的时候，还是很容易找到。

木星

木星有67颗卫星，就像小一号的太阳系。用双筒望远镜就可以看见木星最大的四颗卫星—木卫一、木卫二、木卫三、木卫四，由于是伽利略在1610年发现它们的，所以它们又合称伽利略卫星。

木星表面

木星的大小、运行轨道和不断改变的大气，让它成了最受观测者欢迎的行星之一。借助双筒望远镜，你至少可以看到木星的4颗卫星；只须使用小口径的单筒望远镜便可以初步观察木星环的细节；如果你用的是口径15厘米以上的单筒望远镜，就能轻易地看见这些细节。

但是我们还是无法看到木星的固态表面，只能看到剧烈扰动的上层大气，电流在数千千米厚的大气中旋转，形成了强大的磁场。除了会发射强烈的无线电波，木星还会规律性地爆发辐射。在木星的大气深处，高压使得木星的核心外积聚一层厚厚的氢，所以观测者无法看见木星的核心。

银河旁边的木星

观测木星

天文学家看到的木星，其实是由氢、氦、甲烷和氨所组成的木星大气。木星的自转速度相当快，每十小时就可以转一圈。高速自转带来的旋风使木星的大气表层形成模糊且暗淡的带状结构，让木星看起来像一盏熔岩灯。

未曾停歇的风暴系统让木星看起来更加壮观，其中最有名的风暴叫作大红斑，这个高压系统的尺寸大约是地球的两倍，位于木星的南半球，看起来像一个圆形斑点。虽然大红斑时大时小，不过通常情况下观测者还是看得见它，就像木星其他白色的风暴系统一样。即使大红斑消失了，附近云带还是会在它消失的地方形成一个红斑穴。在单筒望远镜上加装浅蓝滤镜，就能看到大气条纹间的清晰分界；加上黄色和橘色滤镜，则会让其他细节更明显。

科学知识：木卫二上有生命存在？

1989年，“亚特兰蒂斯”号航天飞机发射了“伽利略”号探测器，专门用来观察木星的卫星。“伽利略”号收集到的数据显示，木卫二上可能有生命存在。木卫二的表面是一层1.6～16千米厚的冰壳，冰壳下有大约100千米深的咸水海洋，在木星、木卫一与木卫三的潮汐力拉扯下，木卫二的内部海洋得以保持温暖。木卫二上还有稀薄的大气，大气内有冰层释放出来的氧分子。

土星

半径：58232千米

质量：5.69×10^26千克

与太阳的距离：1.43×10^9千米

星等：0.6到1.5等

轨道周期：29.5地球年

自转周期：10.7地球时

卫星数量：62颗

天文事实

组成土星环的冰粒可能和雾气中的冰晶一样小，也可能和一栋房子一样大。

土星是肉眼可见最远的行星，它的轨道大约是木星到太阳的两倍。土星的运行速度缓慢，绕太阳一圈需要29.5年，因此古代的美索不达米亚天文家戏称它为“天空中的老绵羊”。

土星的可见光和红外线（左上）影像

科学知识：土星的耳朵

伽利略在1610年第一次观察土星时，发现土星两侧存在像卫星的凸起物。两年后凸起物消失，四年后又出现了，但这次看起来像行星两侧的两个大椭圆，伽利略把观测到的变化记录在笔记本上，不过却一直没有解开这个谜团。40多年后，荷兰天文学家克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）解释了这个现象：土星环和黄道面之间的倾角会随着轨道位置改变，影响我们所看到的土星。

不过土星现在是太阳系中最显著的天体之一，连业余天文观测者都可以轻易发现它。由冰粒子组成的土星环看起来像剃刀一样薄，土星环的宽度是27.4万千米，有些地方的厚度却只有几百米。

土星表面

氢和氦组成的浓厚雾气包覆着液态氢，这层液态氢又包覆着由岩石和冰组成的核心，所以观测者只能看到土星的大气。土星的云顶覆盖着一层雾状冰晶，虽然剪力在木星上造成了明显的多彩云带，不过土星的云带不明显，只能看到较暗淡的浅黄色和白色区块。

观测土星

天文学年鉴和星图都会提供土星位置的信息以及它东升西落的时间。土星在黄道上的每个星座都会停留两年以上。要好好观察土星，只得用单筒望远镜，尤其当土星在冲的位置时，看起来不到木星一半的大小，木星有50角秒，但土星只有大约20角秒。

虽然用双筒望远镜看不到土星环令人沮丧，不过，借助一架小型单筒望远镜可以看到土星环；使用口径15厘米的单筒，还能看到土星的其中三颗卫星，还有土星表面的细节。但是别忘了，在地球和土星绕行太阳过程中，土星环的外观也会改变。土星和地球一样，自转轴相对黄道面有所倾斜，当土星的自转轴偏向地球时，我们会从上方看到土星环；当自转轴偏离地球时，就能看见土星环的另一侧。大约每14年土星环的边缘会朝向地球，此时我们就看不见土星环了，下一次土星环消失是在2025年。

土星环和土星的卫星

天文事实

木星有它的大红斑，土星则有一个大白斑，大约在每隔30年的夏至前后，大白斑就会出现在土星的北半球。虽然还无法完全解释这个现象，但这些斑很可能是从土星内部冒出的巨大氨气气泡。

从1979年的“先驱者”11号开始，到20世纪80年代的“旅行者”1号和2号，这些探测器帮助我们近距离研究土星，更加深入地认识这颗行星。2015年仍在执行土星探测任务的“卡西尼−惠更斯”号还会提供给我们更多土星的信息。

土星环中的间隙

荷兰天文学家克里斯蒂安·惠更斯在1659年首次提出土星周围有一个环状物，1675年乔凡尼·卡西尼（Giovanii Cassini）进一步发现，土星环中有一条缝，并提出土星环不处于同一个完整的平面。这条4200千米宽的缝被称为卡西尼环缝，隔开了最外围的A环和明亮、宽广的B环，A环和B环分别有14500千米和26000千米宽；C环是三个环中最暗的，大约有1700千米宽。19世纪中期，爱德华·洛希（Edouard Roche）计算出洛希极限—根据他的推测，当一颗大型卫星过于接近土星时，它会被土星的引力瓦解，这些碎屑受到土星的引力影响而无法重新聚集，便形成了土星环。

复杂的土星环系统

土星环是由碎石、尘埃和冰所组成的

进一步研究土星环之后，发现它比原先想的复杂。除了三个主环，我们还发现了较暗的D、E、F和G环，它们都是组成土星环主要结构的一部分。卡西尼发现的巨大环缝，其实只是冰粒比较稀疏的区域。两艘“旅行者”号探测器都发现，无数的冰晶整齐地绕着土星转，形成数千个小环，这些小环再组成我们看到的土星环。

2004年，“卡西尼”号探测器穿越土星环（F环和G环之间）抵达土星，并且发现卡西尼环缝的主要成分不是冰而是碎屑。此外，在土卫九上，人们也发现了类似的碎屑，因此土星环的碎屑可能来自靠近土星的卫星、彗星和小行星。

科学知识：牧羊卫星

土星环的结构提供了大量的研究素材，帮助科学家研究复杂的引力。科学家发现，构成土星环的冰粒之所以能够维持一定的秩序，是由于某些土星的卫星扮演了关键的角色。这些卫星包括土卫十五、土卫十六、土卫十七和土卫十八，它们又被称为牧羊卫星。牧羊卫星两两成对地在土星环的内外侧运行，像牧羊人一样守护着土星环。土卫十六和土卫十七负责维持最外围的细薄F环；土卫十五在A环的外侧运行，它的搭档土卫十八则在A环内侧，并在那里形成一个被称为恩克环缝的空隙。

天王星与海王星

天王星

半径：25362千米

质量：8.68×10^25千克

与太阳的距离：2.87×10^9千米

星等：5.3等

轨道周期：84.02地球年

自转周期：17.24地球时

卫星数量：27颗

天文事实

海卫一是唯一一颗逆行大卫星，它的公转方向与海王星自转的方向相反。

如果想用这两颗最遥远的行星来提升单筒望远镜观测技巧，你可得做好心理准备，因为结果可能不如预期。天王星和海王星距离我们非常遥远，你最多只能看到暗淡的圆盘，虽然它们还会反射表面的颜色，但却看不到其他细节。寻找这两颗行星的过程中，一定得学会怎么看星图，也要练习用天文器材来找到特定的观测目标。

天王星

发现

古代的天文学家并不知道这两颗行星的存在，直到望远镜发明后，才发现它们并为它们命名。在17世纪伽利略差一点就发现了海王星，虽然他观测到了这颗行星，但因为他的仪器无法解析海王星的圆盘，所以他以为那是一颗恒星。伽利略在1610年潜心研究木星，不过由于望远镜视野太窄，只看得到大约17角分的范围，因此伽利略当时没有注意到天王星其实就在木星2度外的地方。两颗行星都被发现后，遥远的距离对人们的研究形成了阻碍。地球到这两颗行星的距离是其他气态巨行星的两倍还多，尽管“旅行者”2号曾经拜访过它们，但它们得到的关注还是比其他气态巨行星要少。

海王星

海王星

半径：24622千米

质量：1.02×10^26千克

与太阳的距离：4.50×10^9千米

星等：7.8等

轨道周期：164.8地球年

自转周期：16.11地球时

卫星数量：14颗

倾斜的行星

天王星可能曾经遭受过强烈的撞击，因此它的自转轴倾斜了98度，几乎和公转面平行，天王星可以说是躺在轨道上运行的。虽然天王星过去已经被观测了许多次，但早期的天文学家以为它是一颗恒星，直到1781年，赫歇尔才确认它是一颗行星。理论上用肉眼可以看到天王星，但实际上，观测天王星还是需要用到望远镜。我们看到的天王星是一个蓝绿色的小圆盘，它的颜色来自大气上层的甲烷。肉眼看不到天王星的5颗主要卫星和20多颗小卫星，而11个天王星环即使用一般的单筒望远镜也看不见。

蓝色的行星

海王星在英语里是以罗马神话中的海神尼普顿命名的，无论是从地球上观察，还是借助“旅行者”2号近距离观测，都会看到蓝色的海王星。现在普遍认为海王星的岩石核心外覆盖着大片的海洋，它的大气层主要由氢和氦组成，表面布满结冰的甲烷使它的外观呈蓝色。

“旅行者”2号在探测过程中，发现了暗淡的海王星环、一个被称为大黑斑的风暴系统以及好几颗卫星。除了需要一张标注海王星位置的星图，还要有耐心，才能透过望远镜的目镜找出这颗太阳系最外围的行星。灰绿色的海王星圆盘大约是天王星的三分之二大，如果想看到海王星所有卫星中最大的海卫一，得用口径20厘米以上的单筒望远镜。

冥王星等外围天体

冥王星

半径：1151千米

质量：1.3×10^22千克

与太阳的距离：5.91×10^9千米

星等：13.6等

轨道周期：248地球年

自转周期：6.387地球日

卫星数量：5颗

如何区分行星和其他绕太阳运行的天体？冥王星的归属问题从20世纪90年代初期就开始被讨论，直到2006年它被降级，这个问题才得到解答。

冥王星的地位

冥王星位于太阳系的外围，那里的数百个天体都是太阳形成后的残骸。2003年，一个比冥王星大并拥有卫星的天体被发现，迫使天文学家面对冥王星和其他相似天体的归属问题。在争论冥王星的分类时，国际天文学联合会提出了行星的三个条件：必须绕着太阳运行；本身的重力必须使自身的外形接近球体；必须能清除运行轨道附近的残骸。冥王星显然不符合第三个条件，因为它的运行轨道上还有许多“海王星外天体”。

从冥王星看太阳系

天文事实

未来的几年，矮行星的名单中可能会增加数百个成员。到2008年10月为止，国际天文学联合会已经承认了5颗矮行星，其中有4颗是类冥矮行星—冥王星、阋神星、鸟神星和妊神星，它们的运行轨道都在海王星之外；第五颗矮行星是谷神星，位于小行星带。

因此，国际天文学联合会增加了“矮行星”这个新分类，冥王星被列为第一颗矮行星。2003年发现的天体接着被列为第二颗矮行星，这个天体现在称为阋神星。冥王星和阋神星又属于矮行星的另一个下属分类，由于这两个天体的轨道都在海王星之外，也为了纪念冥王星原本的行星地位，它们又被称为类冥矮行星。

冥王星和阋神星都在柯伊伯带上，这个充满残骸的区域分布在距离太阳35～55AU的范围内，外侧散布着由冰组成的小天体。柯伊伯带内已经不再形成行星了，那里的天体分布得太开，也运行得太慢，难以产生碰撞聚集成较大的天体，所以这些微行星和原彗星会保持原样，缓慢地绕着太阳运行，偶尔也会有天体离开柯伊伯带，在太阳系中漫游。

观测冥王星

想要观测冥王星，光靠星图是不够的，还得使用口径20厘米以上的单筒望远镜，连续好几个晚上耐心地观察，并比较冥王星和附近天体的移动情况。冥王星体积很小，直径只有2300千米，但它距离地球有将近39AU远，所以看起来就像普通的恒星。

天文摄影

夜空中看得到和看不到的天体都可以被拍摄，天文摄影不一定要用到复杂的计算机辅助望远镜和天文摄影专用相机，使用现成的相机，也可以拍到一些引人注目的影像。

天空中的拍摄对象

对摄影者而言，天空中不缺拍摄对象。白天看起来很普通的景色，到了夜晚，在月光和星光的照耀下，也能拍出不一样的感觉，如果有色彩缤纷的极光点缀，拍下的影像说不定还能得奖。在月亮和明亮的行星离得很近的夜晚，能拍到构图令人眼前一亮的影像。拍摄大多数夜景时，曝光时间少于30秒即可；若是曝光好几分钟或一小时，就能拍到恒星在这段时间运行的轨迹，影像中会看到天空中布满彩色弧线。

在能追踪天体运行的望远镜上加装相机，便能让星云等肉眼看不见的天体发出的暗淡光线累积在相机的感光组件上，拍下肉眼无法看到的宇宙。

最理想的相机

在天文摄影上，数码相机几乎已经完全取代了胶片相机。夜间进行摄影时，除了必须估算曝光时间外，如果拍摄的天体太暗，就无法用取景器取景，而数码相机立即看到拍摄结果的功能，在这个时候就相当重要。此外，使用胶片相机进行夜间摄影，要花好几个小时感光，也很有可能会拍摄失败，但是数码相机感光能力良好，只要几秒或数分钟就能成功拍摄影像。

如果只稍微看一下数码相机的规格，或许会以为像素高低是决定影像质量的唯一因素，其实不然。拍摄需要长时间曝光的暗淡天体时，感光组件的噪声多寡反而更重要。每一台数码相机都有所谓的电子噪声，经过长时间的曝光，影像上会累积噪声，形成颗粒状的有色斑点。

在消费类数码相机中，数码单反相机拍到的影像噪声最低，这种相机的镜头可以拆换，而且拍到的影像会和透过光学取景器看到的一样。数码单反相机的数码感光芯片比便携式数码相机大，它们的像素级别差不多，但是数码单反相机的单个像素面积更大，所以在同样的曝光时间下能接收更多光线，抑制噪声并提高信号的纯净度。

使用数码单反相机拍摄需要长时间曝光的对象时，要注意一些事项。首先，要到自定义功能或拍摄菜单中打开任何长曝噪声控制设定，或是直接切换到高ISO噪声控制的模式。

对夜空进行长时间曝光的过程中，务必使用稳固的三脚架牢牢固定相机。为了避免相机晃动，远程遥控也非常重要，为相机接上快门线后，不用碰到相机就能启动快门，如此一来，想开启快门多久都可以。最好也多带一些电池，因为在寒冷的夜晚进行长时间曝光，电量消耗很快。

装备

每个同时拥有相机和望远镜的人都希望能结合这两种设备，拍出独特的影像。如果想用望远镜对星云和星系进行长时间曝光拍摄，就需要特殊的器材和技巧，摄影者最好在已经熟悉简单的拍摄法，并且愿意在额外的设备上投资时，再考虑进行这种拍摄。但是在最初几次的户外拍摄中，可以先试试下面的几个技巧。

装上望远镜

任何单筒望远镜都可以变身为超长焦距镜头，用来拍摄月球的特写。最好的方法是拆下数码单反相机的镜头，装上转接管，转接管上的T形环能让单筒望远镜卡进原本相机镜头的位置，从望远镜经销商那里都可以买到T形环和转接管。通用型转接管适用于大部分的望远镜，有些望远镜需要特制的转接管，购买前可以先请教经销商。

接上转接管后，就可以在原本目镜和（折射式望远镜与施密特−卡塞格林望远镜的）天顶棱镜的位置上装相机，和望远镜的调焦器接合。从相机的取景器看到的影像可能会很暗，所以对焦时需要注意，将月亮或环形山的边缘调得越锐利越好。

月亮被太阳照得相当明亮，因此拍摄过程不需要曝光太久。实际的曝光时间取决于月相和使用的望远镜，但是通常摄影师都会将ISO设定在100～400，曝光1/15～1/500秒。这种短时间的曝光不太需要用到望远镜的自动追踪功能，不过最好还是让整颗月亮都出现在影像中。

虽然数码单反相机是最理想的摄影器材，但也可以用傻瓜相机（甚至智能手机）对准望远镜的目镜进行拍摄，拍到的月亮影像质量会出乎你的意料。各种拍摄技巧都试一下，看你最喜欢哪一种组合的结果。

背负式摄影

“背负式摄影”是一种比较复杂的拍摄方式，让相机在追踪天体的同时进行长时间曝光，如此便能拍到壮观的影像，赋予目标天体全新风貌。

进行背负式摄影时，相机可搭配广角、标准或短焦望远镜头，并附挂在望远镜上，同时，使用的望远镜必须配备追踪马达和赤道仪，将赤道仪对天球极点校准后，望远镜就能随着目标天体转动。一定要按照说明书的指示来校准赤道仪的极轴，否则便无法拍出想要的影像。

这种摄影方式对设置仪器的要求也比较高，需要摄影师花一些时间和精力，不像对准目标然后按下快门这么简单，但是却能拍到相当壮观的影像，夜空越暗拍摄结果就越好。选择f/2.8的光圈，将ISO设定在800～1600，然后曝光2～4分钟，便能拍到无数的恒星，以及色彩缤纷但有点模糊的星云，而且追踪系统会抵消掉地球自转时天体的位移，所以影像中的恒星还是维持点状。

用这个方法成功拍摄几次之后，你会从此迷上天文摄影，夜空中有许多美丽的影像正等着你来拍摄。

小贴士

用普通的相机和三脚架也能拍出令人惊艳的天文影像，即使你的摄影设备和技巧都很基础。好的天文摄影作品和一般的优秀照片要求是一样的，那就是好的构图和吸引人的主题。

夜幕降临

入夜后，月光就足以照亮地景的细节，选择f/2.8的光圈，并将ISO设定为400，再曝光20～40秒，就能拍出像白天一样明亮的蔚蓝星空。

星座

使用数码相机（尤其是数码单反相机）的好处，是能以比较短的曝光时间拍到许多恒星。将镜头的光圈开到f/2.8（变焦镜头的光圈开到f/3.5～f/4之间），ISO设定在400～1600之间（以提高感光度），将镜头对准目标星座，曝光20～40秒，就能拍到星座的影像。光污染少的乡下是最佳的拍摄地点，不过在都市里，只要将曝光时间限制在数秒内，还是可以拍到亮星和星座的轮廓的。标准和广角镜头都很适合用来拍摄绝大部分的星座，在光污染少的地方，感光度设定为ISO 1600，曝光不到1分钟就可以拍到银河里明亮的星云，拍摄成功后，影像的细致度和色彩鲜艳度会令你大吃一惊。

星轨

随着地球的自转，天空看起来像是绕着天球极点转，对北半球的观测者来说，天球极点就在北极星附近。

曝光5～30分钟，把光圈开到f/4～f/8之间，同时将感光度降到ISO 100，就会拍到恒星绕着北极星运行的轨迹。相机能够曝光多久，取决于天空的暗度、相机的质量和夜晚的温度（在低温下，长时间曝光所累积的噪声会减少），但是一台好的数码单反相机，可以曝光一到两个小时。

06

Stars & Constellations

恒星与星座

本章内容

我们的星系·什么是恒星？·恒星家族

恒星环绕恒星·恒星的生命周期·新星、超新星和黑洞

星团与星云·星座与星群·北半球与南半球的星空

黄道十二宫·一年中的星空

专题策划

五个重要的恒星排列图案

冬季与春季

夏季与秋季

我们的星系

天文事实

暗物质的存在是科学家的推论。他们借由比较星系的可见物质和它的旋转速度，发现可见物质的引力往往不足以拉住整个系统，这显示暗物质的存在。暗物质的确占据了星系绝大部分的质量。

星系是构成宇宙的基本单位，宇宙中可能有数百亿个星系存在。星系是由恒星、尘埃、气体和神秘的暗物质所组成的，并受到引力束缚的大质量系统，并且聚集在一起形成星系团。我们的银河系，年龄大约是100亿岁，比它里面最老的恒星（大约130亿岁）还年轻一点。用不同的方法估算出来的年龄也会不同，但在一个约137亿年前诞生的宇宙中，银河系的年龄显然算是比较老的。银河系的旋涡形状，在其他较大较亮的星系中很常见。

银河系是一个旋涡星系，和NGC 4414一致（右上图）

历史故事：银河

近代以来，由于电力系统和都市生活日益发达，银河变得不容易看见。但是许多人类文明都有过关于银河的故事，这证明它在夜空中是多么夺目的存在。对北美洲的切诺基人来说，银河是由从天狗嘴巴掉出来的谷物所形成的一道痕迹，这条天狗来到人间偷谷物，最后被村民的鼓声吓跑。塞米诺尔人视银河为通往天国的道路，这和挪威人的故事类似，他们认为银河是一条通往死后世界华海拉殿的道路。

银河系整个旋涡结构旋转一圈约需2亿年，银河系的直径约10万光年，它最厚的部分在中央，约1.3万光年，外部旋臂的厚度则约1000光年。我们的太阳系位于猎户臂内，距离银河系核心约2.5万光年，大概在中心到外缘一半的位置。

观测

晴朗的天空和漆黑的夜晚是观看银河的最佳时机，而不算很严重的光污染就足以遮盖掉银河。地球黄道面与银河间的夹角约90度，所以银河每个季节看起来都不一样。北半球夏季的时候，人们可以看到银河的中心，而恒星最密集、银河最亮的区域是在天空南方的人马座一带。冬季时，北半球将转向银河的外缘（位于猎户座和双子座），银河从这个方向看比较暗淡，恒星数量也比较少。春季与秋季时，我们可以往银河盘面的上方或下方看，从两个方向往银河系外看，那里恒星比较稀疏，适合观看其他星系。

什么是恒星？

天文事实

第一份恒星目录是由中国古代天文学家于公元前4世纪汇编而成的。通过现代的仪器，今天的星表已列出数以百万计的恒星，例如《哈勃空间望远镜导星目录》中就收录了约1900万颗恒星的信息。

从概念上来说，恒星并不复杂。恒星的化学成分很简单，几乎都是氢和氦。形成恒星背后的驱动力，目前科学家尚未全盘厘清，但已勾勒出基本轮廓。恒星之间和星系之间看似空无一物，但其实遍布了由氢、氦和尘埃所组成的星际介质。它们并不是均匀地分布，而是一块一块的。其中有些会变得比较稠密，受到重力影响而向内塌缩。如果核心的压力和温度达到一定的值，氢原子发生核聚变形成氦，并把0.7%的质量转换成能量释放出来。这股能量会向外推，抵消向内拉的重力，并达成可维持数百亿年的平衡状态，前提是恒星的质量要与太阳相当。

恒星的内部一层层的结构

诞生

在银河系中，巨大的气体云分布得十分广泛，它们是恒星形成的地方。其中相当著名的猎户星云在猎户座腰带三星的附近，可以借助双筒或单筒望远镜观赏。猎户星云中有许多年轻的恒星，用小望远镜就能看见，而研究显示这个区域还有其他恒星正在形成。这些用于形成恒星的原料，也可能来自超新星爆发的残骸。

为恒星命名

恒星的命名有一些惯例可循，尤其是位于主要星座中的恒星。最早的命名方式之一是德国天文学家约翰·拜耳（Johann Bayer）建立的，这个方法至今仍在使用。1603年，拜耳发表了《测天图》，这是以48个传统星座为依据的命名法。他结合希腊字母和星座的名字，根据恒星的视星等编列形成一个表，每个星座中最亮的恒星定为“α星”，第二亮的定为“β星”，以此类推用24个字母来命名（有必要的话，用大写字母重新开始）。因此，猎户座中最亮的恒星成了“猎户座α星”（即参宿四）。拜耳的命名法并不是完美的，有时α星并不是最亮的，但这种方法还是常被星图采用，因为这个命名方式在说明和讨论时很方便。

另一个命名系统则在一个世纪之后，由英国王室首任天文学家约翰·弗拉姆斯蒂德（John Flamsteed）提出，结合恒星所在的星座和它的相对赤经位置，由西向东编号，例如，“猎户座1”就是猎户座里最西边的一颗星。

科学知识：光谱

可见光的光谱对我们而言其实并不陌生，就是彩虹的颜色，包括从波长较长的红色到波长较短的蓝色。无线电、紫外线和其他形式的射线则构成了范围宽广的电磁波谱的一部分。研究遥远的天体时，分析可见光和其他波长范围的光谱，可以帮助天文学家推算一些物理量，如恒星的化学组成，这项研究被称为光谱学。

恒星家族

天文事实

褐矮星的组成和恒星一样，可是它们的质量却不足以发生核聚变反应。

恒星的分类系统是借助于颜色和亮度这两个简单的特性建立的。

亨利·德雷珀星表

19世纪后期，哈佛大学的一个研究团队以恒星光谱中氢的吸收线为基准，对恒星进行了分类。光谱线、温度和颜色是息息相关的，天文学家安妮·詹普·坎农（Annie Jump Cannon）仔细梳理了数万张照片上的恒星光谱，最终建立了一个简单的光谱分类法。今天，恒星的分类仍沿用着坎农编纂《亨利·德雷珀星表》（Henry Draper Catalog）时所用的方法，将恒星分成O到M等几种类型。而星表冠上亨利·德雷珀的名字则是为了感谢这位天文学家的资助。坎农的星表最后包含了约22.5万颗恒星的信息。

一开始，坎农以英文字母顺序为恒星光谱分等级，不过当她按氢谱线强度（可以反映恒星的温度）排列光谱时，发现B、A、F、G和K型星分布在高温、蓝色的O型星和低温、红色的M型星之间。这个百年前的分类系统，为后世科学家提供了有效的方法—用一个字母即可传达恒星的大概温度。M型星的表面温度较低，约2760℃，光谱上显现出镁和二氧化钛等金属线。O型星的表面温度大约是M型星的10倍，光谱上显现出游离的氦、碳和氧。每一个光谱型又再细分成0到9级，温度由高到低排列。

赫罗图

红巨星的物质流到中子星

赫罗图

当坎农继续她的工作时，丹麦的埃希纳·赫茨普龙（Ejnar Hertzsprung）和美国的亨利·诺利斯·罗素（Henry Norris Russell）也开始分别绘制恒星的颜色、温度与它们亮度之间的关系图。以这两位科学家名字命名的《赫茨普龙−罗素图》（简称“赫罗图”）显示了恒星的颜色、温度与亮度之间是有规律可循的。温度高、颜色较蓝的恒星，会比较大而亮，温度低的红矮星，体积就比较小，且亮度低。《赫罗图》上大部分的恒星分布在一条被称为主星序的带状区域上，从图的左上延伸到右下，依次呈现出恒星温度、颜色、大小和亮度之间的基本关联。

北半球的亮星

恒星环绕恒星

天文事实

变星为天文学家提供了诸多关于恒星和邻近天体的信息。例如，天文学家可以通过造父变星的亮度与由暗变亮的光变周期，来估算星系间的距离。

我们对恒星及其构造了解得越多，会越发觉得孤单的太阳是个异类。巨型星云所制造出来的恒星通常是成对的，或是由多个恒星组成、终生被引力牵引在一起的恒星系统。双星、三星或多星系统很常见，然而不论是伴星大小亮度一致，或是一群较小的恒星围绕在主星的周围，要将这些恒星解析分辨出来，都需要先进的观测技术。

双星

双星系统被发现已经好几百年了，但是一直到18世纪晚期，天文学家才开始区分所谓的光学双星和真正的双星系统。光学双星是两颗星刚好在视线上重叠在一起，但只是看起来靠得很近而已，真正的双星系统则是两颗星绕着共同的质心运转。要观测到真正的双星系统需要用到单筒望远镜，才能将系统中个别的恒星分辨出来。开阳星和辅星是天空中最有名的恒星组合之一，但它们相距约3光年，而且显然并没有受彼此间引力的牵引。

这个位于天鹅座的三合星系统距离地球约149光年

1650年，以绘制月球表面地图和反对日心说而闻名的意大利耶稣会天文学家乔万尼·巴特斯达·里奇奥利（Giovanni Battista Riccioli）观测到开阳星有一个靠得很近的伴星（和辅星没有关系），这是人们第一次发现真正的双星系统。在这之后，天文学家又发现这两颗星各自也是双星系统，所以开阳星是个四星系统（辅星依然是孤独的一颗星）。

在18世纪70年代晚期，由于已经发现了相当多的双星，英国的天文学家威廉·赫歇尔就开始有计划地制作双星表。舍本·伯纳姆（Sherburne Burnham）等业余双星搜寻者的观测记录也被纳入许多双星或多星表中。这些表最后被汇总在了一起，其中《艾特肯双星总表》（Aitken Double Star Catalog）收录了17180个双星系统。

南门二双星系统

观测双星

使用威力强大的双筒望远镜，你可以看到一些明显的双星，例如织女二（天琴座ε星）和辇道增七（天鹅座β星）。至于不太明显的双星，就得透过单筒望远镜来观测了。距离、星等差异和一些其他因素，都会对分辨双星系统中较暗的B星和较亮的A星产生影响。天大将军一（仙女座γ星）是一对橘色与蓝色的双星。近距离观测位于猎户星云之中的伐星（猎户座θ星）时，你看到的恒星数量从4～6颗都有可能，这取决于望远镜的解析力。这个名为四合星的结构十分有趣。

科学知识：变星

变星的亮度会发生改变，有时候亮度变化的幅度大到肉眼可见。最有名的例子是鲸鱼座的刍蒿增二，它会消失然后再次出现，变化的周期约为11个月。和刍蒿增二同一类型的“刍蒿增二型变星”（又称米拉变星）指的是开始出现脉动的不稳定的红巨星。数量少的造父变星以固定的周期膨胀缩小，短则一天，长则五周。金牛座T型变星是正在形成中的恒星，它们的亮度会发生改变是因为收缩和被外围气体遮住。天桴四（天鹰座η星）和刍蒿增二是两颗变化大、肉眼可见的变星。

恒星的生命周期

天文事实

超新星爆炸后，死亡的年老恒星会将新元素抛回太空中，有助于新恒星的形成。

恒星内含的大量气体并不是无限的，核心火炉的燃料终究会消耗殆尽，所以恒星最后也难逃一死。至于整个过程历时多长和发生经过，则视恒星的大小来决定。

因为恒星需要能量来维持，大质量恒星消耗氢的速率比小质量恒星要快。太阳是一个质量中等的恒星，它的燃料足以支撑约110亿年。质量比太阳大得多的蓝巨星可能在短短100万年后就将燃料耗尽，而质量较小的红矮星—最常见的恒星—则在数百亿年间都不会有什么变化。

恒星一生中的大部分时间都位于《赫罗图》中的主星序上，状态稳定且可以预测。氢原子聚合成氦释放出能量，而由内向外释放的能量抵消了向内拉的重力，所以这个系统是平衡的。但当恒星接近生命终点时，将开始背离基本的平衡，并可能脱离主序带。举例来说，一颗白色恒星膨胀到非常巨大时，可能会演化成一颗红巨星，红巨星的温度较低，颜色较红但偏亮。类似太阳的恒星，最终会塌缩成一颗炙热的白矮星。

恒星是如何死亡的

当燃料用尽时，恒星的核心就不再释放能量，所以再也无法抵抗重力，于是恒星开始坍缩。接着温度上升，恒星外层的氢被点燃，启动新一轮的氢核聚变反应，过程中氦原子（氢核聚变反应的产物）会进一步聚合成碳。此时引力被新一波的能量平衡，恒星就又开始膨胀。

普通大小或更小的恒星会演化成红巨星（牧夫座明亮的大角星和金牛座的毕宿五都处于红巨星阶段）。一旦可用的燃料耗尽，它们就脱离外层的气体，让核心暴露在外，变成白矮星。白矮星就像能量耗尽、稳定且逐渐冷却的灰烬。以太阳为例，它最后会变成地球大小的白矮星，那些散发出去的气体会形成壳状星云，围绕在原来恒星的四周。

超新星爆发

比太阳质量还大数倍的恒星，死亡过程会更剧烈。最早的几个阶段很类似，但是质量大表示它们会膨胀形成红超巨星，另外强大的引力使核心塌缩得更明显，温度可能飙升至约5.555亿摄氏度。氦核聚变所产生的碳将启动更进一步的核聚变反应，形成更重的元素，最后形成铁。引力这时变得非常巨大，恒星向内收缩形成一个致密的核心，直径大约16千米。核心会将外层的气体弹开，这个过程称为超新星爆发。

在这样剧烈的爆发后，恒星的核心结果如何呢？这个致密的核心形成中子星（有时称为脉冲星，因为它的辐射方式像灯塔），如果恒星质量够大的话，也有可能形成黑洞。

观星人：休伊什和贝尔

1967年，剑桥的天文学家安东尼·休伊什（Antony Hewish）和他的学生乔瑟琳·贝尔（Jocelyn Bell）在英国乡间约1.6公顷的土地上建造了一个庞大、简陋但效率极高的天线，想要研究行星间无线电波的变化。他们注意到一个稳定的脉冲信号从一个未知的天体发出，脉冲的间隔约为1秒。他们原本以为拦截到了来自军方基地的信号，后来才发现这个脉动来自一颗脉冲星，这是一种快速旋转的中子星，它的辐射光束以每秒一次的频率扫过地球。

新星、超新星和黑洞

天文事实

黑洞的辩论推导出可能有“虫洞”存在，它是一种宇宙中连接两个不同时空的快捷方式。

新星和超新星爆发的场景都非常壮观，但它们是由不同的作用力形成的。

新星

新星通常出现在双星系统，而且这个双星系统中的恒星处于不同的演化阶段，其中一颗已经塌缩形成白矮星，另一颗则处于红巨星的阶段。如果红巨星膨胀到一定程度，在引力的作用下，物质会从扩张的红巨星吸附到白矮星。随着大量的氢堆积在白矮星的表面，质量、压力和温度也变得越来越大，当大到某个程度就会爆发核聚变反应。这个过程会让恒星变亮，星等可能变化10等，可以连续数月用肉眼看见，直到爆炸残存物消散为止。

新星的形成不一定会对原来的恒星造成毁灭性的影响。事实上，有些双星系统会重复爆发新星，大约每数十年一次，这种特别的新星被称为激变变星，爆发时亮度增大，之后变暗返回原来的状态。虽然看到新星的机会少之又少（你可能耗费数十年却徒劳无功），但你还是可以用双筒望远镜沿着银河搜寻试试看。

蟹状星云中的超新星残骸

观测超新星

相对而言，超新星只爆发一次。超新星也出现在双星系统，如果白矮星吸收了过多的物质，它的核心就会内爆。另一种超新星则和发生在红巨星核心的内爆有关，爆炸所释放出的强力震波会炸开恒星外围的气体。超新星爆炸释放出的巨大能量，使它在短时间内变得和它所在的星系差不多亮。超新星偶尔会亮到肉眼可见—当天空中突然出现一颗明亮的星星，这类天文大事会令地球上的观测者非常惊讶。最早的超新星爆发记录来自中国，时间为公元185年。1006年也记录有一颗（这是有史以来最亮的一颗，达−7.5等），1054年和1572年各一颗，最近记录到的一颗则是1987年时发生在我们附近的星系—大麦哲伦星云。位于金牛座的蟹状星云（M1）就是1054年那颗超新星爆发的残骸形成的，我们现在看到的是它爆发1000年后的样子。

用业余天文设备在家附近寻找就可以找到超新星，但最好还是用口径20厘米或更大的单筒望远镜来观测，而且要懂得怎么把镜筒对准其他星系，以寻找那些不存在于任何星图之中的“新”的星星。

一个正在释放能量的黑洞

黑洞

有些超巨星在生命到达终点时会坍缩成脉冲星，但对于质量最大的超新星来说，强大的引力会使它们自己向内塌缩成黑洞。黑洞是宇宙中最奇特、最令人惊叹的天体之一，在那里次原子之间没有距离，引力和密度无限大。没有任何东西可以逃离它，即使是光也不行，这也就是它被称为“黑”洞的原因。

观星人：第谷·布拉赫

第谷·布拉赫（Tyco Brahe）出生于1546年，一生绘制了数千颗恒星的位置。他在1572年发现了一颗被他称为“新星”的天体，这颗“新星”位于仙后座。第谷发现这颗新星最亮时是−4等，然后在18个月间逐渐暗去，他了解到原来恒星并不是恒久不变的。我们现在知道第谷看到的其实是超新星，这证明了即使是恒星也并非永恒。

星团与星云

天文事实

“后发座”是唯一一个用历史人物命名的星座，用以纪念埃及法老托勒密三世的妻子。

天空中散布着许多的星团和星云，有时候用肉眼就可看见这些天文奇景，但是借由望远镜的帮助，你将对宇宙的浩瀚和复杂有更深一层的了解。这一面的天空美得令人窒息。

星团

星团分成两大类：一类是疏散星团，或称银河星团，是由数颗到数千颗的恒星松散地聚集而成的，这些恒星从同一块云中诞生，位于金牛座的昴星团就是疏散星团，数百年前就已为人所知。另一类是球状星团，星团内的恒星也起源于同一块星云，但星等比疏散星团大好几级；球状星团中聚集了很多恒星，可达100万颗，年龄通常在130亿岁左右。银河系中目前约已发现150个球状星团，大部分散布在银河系外围的地方，最容易看到的地方是人马座和蛇夫座。有些球状星团用肉眼即可看见，用口径10厘米的单筒望远镜可以看出星团中的恒星，用口径25厘米的单筒望远镜就能看到星团中密密麻麻的星点。

半人马Ω球状星团

钥匙孔星云

星云

星云是由气体组成的云，而天文杂志上的美丽云气用一般望远镜是看不到的。发射星云是恒星正在形成的云气，其中的年轻恒星散发的炽热能量让星云发光，可以在猎户座的腰带附近看到这类星云。行星状星云是即将消亡的红巨星吹出来的气体，天琴座的环状星云就是行星状星云。黑暗星云是星际间的尘埃云气，遮蔽了它后方的恒星所发的光，其中一个有名的是煤袋星云，位于南十字星座附近。反射星云的光芒来自它附近的恒星。许多星云可以用口径10～15厘米的单筒望远镜看见，提高倍率可以加强反差，利用光污染滤镜则能提高能见度。

星云

星座与星群

天文事实

传统的星座目录从1595年开始增加新成员。当时，荷兰的航海家皮特·科瑟（Pieter Keyser）在东印度群岛探险，他建议新增12个星座，这些星座后来在1603年时被拜耳全数加入他的星图《测天图》中。科瑟的这趟旅程经过了非洲的南端，大约是南纬34.5度。

法国的拉斯科洞窟中有1.6万年前的史前壁画，学者认为其中一部分的壁画就是古代的夜空图，上面描绘着月亮的月相、昴星团的相对位置，还有代表夏季大三角的三颗恒星。这证明了人类迫切想要控制天空的秩序，希望掌握四季变化作为旅行和航行的指引，或是透过故事传达历史。这个建构秩序的过程，经由星座和星群这两种形式代代相传。星座和星群之间的差异很重要。

北斗七星（黄色标示的部分）属于大熊座

星座的起源

古代人已划分出48个星座，其中包括了几个大型且著名的星座，例如猎户座、天蝎座和飞马座。公元3世纪前，阿拉托斯在他的《物象》一书中为星座写下诗句，这些诗也收录于公元2世纪托勒密编纂的《天文学大成》。那些星座今日的名称则反映出它们和希腊罗马神话的渊源。

星座让个别恒星有了更清楚的定位，特别是天空中那些比较亮的，帮助人类建构出了一幅星空图，并且沿用至今。从16世纪开始，人类探访南半球的频率越来越高，看见了以前巴比伦人、希腊人和罗马人所没见过的星空，也因此增加了许多星座。最终，星座的数量扩充到88个—北半球也新增了一些星座，删除了被不同天体制图师反复提名的星座，整个南天极地区的空白得以填补。

20世纪20年代，随着天文学的突飞猛进，国际天文学联合会划定了每个星座的边界，星座不再只是一群恒星，而是天上一块块类似长方形的区域。如今，以星座为基础的星图是天文学家的基本工具，指引他们寻找变星、星团、星系，或其他暗淡天体—它们都位于某个国际天文学联合会所划分的区域内。

星群

当你看星座的目录，却没看到著名的北斗七星和小北斗七星时，不要太惊讶。它们是星群，由少数几颗恒星组成了特别的、为人熟知的形状，而且可能是某个星座的一部分，但本身不是一个独立的星座。以北斗七星和小北斗七星为例，它们分别是大熊星座和小熊星座的一部分，在辨识方向时很有用。其他著名的星群还包括由河鼓二（牛郎星）、天津四和织女一（织女星）三颗亮星所组成的夏季大三角、位于仙后座的W形星群，以及构成狮子座头部的镰刀状星群。

历史故事：猎户座

猎户座是最重要、最引人注目的星座之一。在希腊神话中，这位猎人被月亮女神阿尔忒弥斯误杀。猎户座在冬季的夜晚特别耀眼，参宿七和参宿四是它的两大亮星，中间还有由三颗星组成的醒目腰带。这个星座所呈现的图形，乍看之下实在太像一个巨人高举着一只手，导致不同的文化对这群恒星有着类似的诠释。对叙利亚的天文学家来说，它代表叫作阿尔贾巴尔的巨人。古埃及人认为它是萨胡—冥界之王奥西里斯的灵魂。千里重洋之外的美国新墨西哥州原住民则说这群恒星是他们神话中的一位英雄，绰号“长腰带”。

北半球与南半球的星空

天文事实

南十字是最小的星座，但因为它在南方天空占有重要地位，所以在澳大利亚与新西兰的国旗上都可以看到它的踪影。

托勒密编写星座目录时使用的数据，很可能传承自美索不达米亚人。美索不达米亚人大约在北纬35度的地方观测星空，北半球天空到天球北极都可以看见。理论上，他们也看得见向南90度的地方（即赤纬−55度附近），但实际上的观测范围大概少了10度，因为靠近地平线的天体很难看见，而更靠南方的星空则被地球所遮蔽。

这造成古代的天文学家只记录到48个星座。有些南半球的主要星座，如著名的南十字星座，即使爬上了地平线，但仍不足以予人深刻的印象。17世纪之前，南十字星座一直被划归为半人马座的一部分。

南半球的天空

煤袋星云是南方天空的焦点

观看角度

你所在的纬度决定了能看到哪些星座。虽然星座通常分别属于北半球或南半球，但将它们想象成连续的更为恰当。天球坐标系统，是指假想一个天球包裹着地球，而每个星座都在一定的赤纬范围（赤纬和地球纬度很相似）内。北半球赤纬的范围是从0到90度，分布在此区域的星座对北半球的人而言，比较容易观测到（同样地，南半球的人容易观测到的是分布在赤纬0到−90度间的星座）。

确实，在极端的情况下，小熊座等一些位于“北天拱极区”，也就是高赤纬区的星座，北半球的人全年都可以看见，而且不会落到地平线以下；不过对住在赤道附近的人来说，有些北天拱极区的星座，一年中只有某段时间能看到。

绝大多数的星座都不是位于拱极区。有些醒目的星座，像猎户座和室女座，因为非常接近天球赤道，所以在某些季节南北半球的人都看得见；至于那些位于拱极区与赤道之间的星座，你能看到什么取决于你所在的位置。

历史故事：南船座

法国的天文学家尼古拉·路易·拉卡伊（Nicolas−Louis de Lacaille）于18世纪50年代在好望角考察四年后，对当时最大的星座南船座做了修订（南船座代表神话中的一艘船）。拉卡伊把南船座细分成了船底座、船帆座、船尾座和罗盘座。

黄道十二宫

布拉格的天文钟

天文事实

北回归线和南回归线之所以又称为巨蟹座回归线和摩羯座回归线，是因为太阳每年到了夏至和冬至时，会分别“位于”这两个星座。不过由于岁差的关系，现在太阳在冬至时位于人马座，夏至时则位于双子座与金牛座之间。

随着托勒密的星表陆续增加新的星座，星座的命名不再局限于神话和怪物，这些新的星座有显微镜、六分仪和其他的物品，这反映了17—18世纪的人们对科学的热情。但最古老的星座图案还是核心，是认识夜空的第一步，这就是黄道上的星座—12个著名的动物、人类和物件，它们分布在黄道上，一年循环一次。大部分的人对黄道星座的名字都很熟悉，因为它们和非科学的占星术有关，占星术和流行文化的结合很有可能始于宝瓶座时代（20世纪60年代）。

十二宫

“zodiac”（黄道）这个词是从希腊语“zodiakos kyklos”演变而来的，意思是“动物循环”。黄道星座的确有很多跟动物有关：白羊座、金牛座、双子座、巨蟹座、狮子座、室女座、天秤座、天蝎座、人马座、摩羯座、宝瓶座和双鱼座。

黄道上的星座

最早的一些关于十二宫的联想已经从历史中消失。今天提到双子座中的双胞胎，通常是指希腊神话中的孪生兄弟卡斯托耳和波吕克斯，但这个星座曾经也代表成对的孔雀和山羊。对迦勒底人或巴比伦牧人来说，最早的摩羯座只是一只山羊，后来才长出了鱼的尾巴，这可能源自希腊神话中，牧神潘为了躲避怪物而跳入尼罗河逃走的故事。

更替

黄道十二宫和其他星座最大的不同在于，这十二个星座是沿着黄道面（地球绕行太阳的路径）分布的。你可以想象成存在一个轮子：当地球沿着轨道运行时，这十二个星座将依序登场，从东方开始出现，一天一天升高，再往西方渐渐落下，直到消失在地平线下。

当太阳运行到某个星座的方向上，或者说“位于”某个星座时，太阳就处于那个“宫”。以人马座为例，这个星座是北半球夏日夜空中的主角，在晚秋时会移动到西边，此时太阳大约就在人马座的方向上，在北半球的傍晚时分，人马座几乎消失在地平线下，看起来像是它“支配”了11月22日到12月21日这段时间。

历史故事：占星术

几乎每个人都知道自己的“星座”，也就是你出生时，太阳所在的黄道星座。占星术利用太阳、月亮、星星和行星之间的相对位置去预测未来。人类很早就开始观星，占星术也随之出现。占星术会进行理性的观测，这让它貌似有科学根据，但其实只是假象。例如，古埃及人观察天狼星何时升起，预测尼罗河泛滥的时间，这两件事的确是有关联的，但并没有直接的因果关系，占星家却轻率地做出这样的联想。他们更进一步把一年划分成12个时段，来解释星座的影响力。在占星术中，最长的时间尺度是25800年，这是岁差的周期，也就是春分点在黄道十二宫中陆续走完一轮的时间。而且，每个星座还各自掌管一个“时代”（我们现在所处的时代，有宝瓶座时代和双鱼座时代末期两种说法，这取决于计算的方式和星座的边界）。

一年中的星空

认识星座需要耐心和兴趣，去克服不同的阻碍，而且不需要仪器。不要忘了，这些由恒星所组成的图案在几千年前是用肉眼辨识出来的。星座占据着天空很大一部分，所以宽广的视野才是最重要的。但是古代美索不达米亚人身处的环境和今日的我们有很大的不同，例如，现在很多观测地点太靠近城市，使得一些重要的参考星被光污染遮蔽，而初学者若是在光污染较小的乡间，要从繁星中找出陌生的参考星时，又不免感到困惑。

星座月历

初学者可以先从比较容易的部分下手，循序渐进，同时注意日期。举例来说，在城市观看星空，有些方位会被树或建筑物遮蔽，所以要找出视野开阔的方位，然后对照星图，可以得知一年之中哪个方向的天空区域会出现哪些天体。在北半球的中纬度区，还是可以看到一些南半球的星座，例如夏季时可以欣赏人马座和天蝎座，秋季以后能看见猎户座在夜空中闪耀。

观星人：阿卜杜勒−拉赫尔曼·苏菲

阿拉伯的天文学家对于保存和延续古希腊、古埃及和其他国家的努力成果，做出很大的贡献。他们也得到巴格达和波斯统治者的大力支持。其中一位是10世纪的波斯天文学家阿卜杜勒−拉赫尔曼·苏菲，他也在巴格达工作。苏菲以托勒密的《天文学大成》为蓝本，加入自己估算的星等和其他观测，完成了他的《恒星之书》，书中还提到仙女座中的“小云”，这是目前所知对仙女星系的最早记录。

还要留意星座周期性的变化。那些位于拱极区的少数星座，理论上一年四季都看得见，但它们还是会有比较靠近地平线的时候，至于是何时，要视你所在地的纬度而定。这些星座也会有一个季节是位置最高、也最容易观看的。

计划要做得好，星图很重要。计算机程序可以帮你设定观测日期、时间和坐标，astronomy.com网站也提供类似的服务。每个月的天文杂志、各式各样的书籍和其他出版品也能帮助你达成目标。

恒星指标

大星座里的亮星提供了最好的初始参考点，通常星图会用拜耳命名法（一个希腊字母加上一个拉丁星座名称）来标示恒星，顺序大体是根据恒星的星等，但并非所有的“α”星都一样亮。猎户座之所以特别突出，是因为它有三颗非常亮的恒星：参宿七、参宿四和参宿五。大犬座中包含了全天最亮的星—天狼星，这颗星非常适合当作参考点。双子座中有明亮的北河二和北河三。通常星图上会用较大的圆圈标示这些亮星。寻找星图中最大的圆圈，弄清楚这些星座何时会进入你的视野，并且花时间去观察它们。

然后你就可以开始用亮星导引的方式找到由暗星组成的图案了。即使是寻找某些黄道十二宫的星座也需要合适的参考点，例如，巨蟹座中没有亮于4星等的亮星，但它位于双子座和狮子座之间，这两个星座都有亮星在，可以帮助我们找到这只乱窜的螃蟹。

五个重要的恒星排列图案

夜空中充满奇景，随着星座和恒星排列的图案缓缓地在天空中移动，这些奇景也会随着四季变换。为了帮助读者开始探索星空，本专题将带领你们快速认识五个著名而且容易找到的恒星排列图案：其中四个分别出现在春、夏、秋、冬四个季节；另外那一个则是四季都可以看见。

北斗七星

北斗七星可能是北半球最著名的恒星排列图案，这大概是因为它的位置相当靠近天球北极，所以北半球大部分的人全年都可以看见它。但很多人不知道，其实北斗七星本身并不是一个星座。

北斗七星是星群，是由一群恒星排列形成的图案，国际天文学联合会划定的88个星座里没有它。星群中的恒星可能全部属于某个星座，也可能分属数个星座。以北斗七星为例，它是大熊星座的一部分，“勺柄”是大熊的尾巴，“勺口”则是大熊的后脚。

其他名称

不同文化对北斗七星有不同的称呼，这提醒我们：同一个天空中的排列图案，在不同文化眼中，可能有不同的解读。英国人和爱尔兰人称北斗七星为“犁”或“星光犁”，斯堪的纳维亚人和德国人视它为手推车，法国人认为它是平底深锅，印度的天文学家则称北斗七星为七大圣人。北斗七星甚至进入了虚构的小说，最有名的是托尔金的《魔戒》，书中的人物说它是“维拉的镰刀”。北斗七星还出现在阿拉斯加州的州旗上，象征这个州偏北的地理位置。

大北斗和小北斗

大熊座和小熊座

参考点

北斗七星是一个很称职的星群，它可以引导你找到很多恒星和天体。举例而言，天璇和天枢这两颗星连线的延伸能帮助你找到北极星，沿着“勺柄”的曲线则能找到牧夫座的大角星（北天第三亮星），沿着曲线继续走，会来到角宿一，它是室女座中最亮的一颗星。难怪观星人之间流传着一句话：“沿着曲线到大角，接着就到角宿一。”

北斗中的天体

北斗七星本身和它附近有很多迷人的天体。你可以从开阳星开始观察，它是勺柄上的第二颗星。如果仔细地看开阳星，会发现另一颗星，它的亮度稍暗，但非常靠近开阳星，这颗星就是辅星，两颗星形成了所谓的“光学双星”，也就是看起来靠得很近，但并不是真正的双星系统（开阳星和辅星之间的距离有数光年之远）。这两颗星也是一个星群，称为“马与骑士”。包括古罗马在内的一些文化，会利用这两颗星来测试肉眼的敏锐度。北斗七星附近还有风车星系（比较正式的名称为“M101星系”），在观测条件良好的情况下，用小型单筒望远镜就可看见它。

冬季与春季

有一些亮星会出现在冬季和春季的夜空中，同时登场的还有两个非常容易辨识又广受欢迎的星座：猎户座和狮子座。

冬季的猎户座

在北半球，猎户座是冬夜星空的王者。它的形状很特别，而且满布亮星和其他天体。猎户座（Orion）这个名字是来自古希腊神话中的著名猎人，但和猎户座相关的故事不止这一个。有些文化认为这个星座代表牧羊人，有些则说它是收割用的大镰刀，因为它出现时正好是北半球的收获季节。猎户座也是少数几个在《圣经》中提到的星座之一，它在《约伯记》中还出现了两次（第9章第9节和第38章第31节）。

猎户座中有两颗非常亮的恒星：参宿四和参宿七。参宿四位于星座的北边、猎户的肩膀上，是全天第九亮星；参宿七则在星座的南边，是全天第六亮星。这两颗恒星都极为迷人。参宿四的直径比地球的公转轨道还大，质量为太阳的20倍，是一颗年轻的恒星，但它巨大的质量显示它活不了多久（以天文学的尺度来看），而且将来可能会经历超新星爆发。参宿七也非常巨大（大约是太阳质量的17倍），由于位置接近赤道，它成了一颗“导航星”，被身处茫茫大海中的水手用来定位。不过对天文学家来说，猎户座最重要的区域则是“猎户”的腰带和挂在上面的佩剑。那里有猎户星云，它是少数用肉眼就可以轻易看见的星云（但是要欣赏它真正的美，还是必须借助望远镜）。

猎户座

春季的狮子座

狮子座是黄道十二宫的星座之一，从古至今，若干文明都视这个恒星排列图案为一只狮子，包括古埃及人、古波斯人、古巴比伦人和古希腊人。狮子座的相关故事中，最有名的是一则希腊神话：武仙座的英雄赫拉克勒斯奉命要完成12项任务，杀死尼米亚猛狮是其中一项，而狮子座代表了这头狮子。

狮子座

狮子座中有一个很亮眼的星群，称为镰刀状星群。这把由一群恒星组成的弯曲镰刀代表狮子的头和鬃毛，镰刀之下是狮子座的最亮星轩辕十四（Regulus，在拉丁文中的意思是“小王子”）。轩辕十四也是位置最接近黄道的亮星，所以常常被月球遮挡。它较少被行星遮蔽，但是如果刚好在2044年的10月1日看向轩辕十四，它会被金星遮挡。轩辕十四另一个不寻常的地方是，以它的质量来说，它的自转速度快得惊人：它的质量是太阳的3.5倍，但每15.5小时就能转一圈（太阳的赤道区域转一圈大约得花一个月的时间）。这颗星的外形实际上呈扁平状，温度在两极比在赤道还要高，所以它的赤道部位比较暗（称为“重力昏暗”）。轩辕十四如果转得再快一点，就会将自己撕裂。

夏季与秋季

夏季与秋季的夜空中有两组很容易找到的恒星，夏季是夏季大三角，秋季是仙后座。

夏季大三角

18世纪时，所有被正式认可的星座都已有了固定的形象，但这并不代表人们没有继续在天空中寻找新的样貌和图案，夏季大三角就是一个好例子。夏季大三角是由三颗位于不同星座的亮星所组成的，这个星群开始受到注意是在19世纪，到了20世纪50年代，当时的英国广播节目主持人和天文学家帕特里克·摩尔爵士，以及天文学家雷伊在他的观星指南《辨识星座》（Find the Constellations）中，都用“夏季大三角”来称呼这群恒星，这个名字才逐渐普及。组成夏季大三角的是北天中三颗非常亮的星，分别是位于天琴座的织女一（织女星）、天鹅座的天津四和天鹰座的河鼓二（牛郎星）。对大多数住在北半球的人来说，夏季时这三颗星就位于头顶。

夏季大三角

这三颗星都有自己的故事。织女一是北天第二亮星（仅次于大角星，而天狼星位于南天），相当靠近地球（距离大约25.3光年），它的实际亮度为太阳的37倍。1850年7月17日，织女一成为第一颗被拍摄到的恒星（除了太阳以外）。天津四离地球很远（约1550光年），但是据估计它的亮度是太阳的6万倍。河鼓二的亮度“只有”太阳的10倍，离地球很近，大约16.7光年。河鼓二就跟轩辕十四一样，转得非常快，以至于两极都变扁了。由于位置靠近地球，河鼓二是第一颗被直接拍到重力昏暗现象的恒星。

仙后座

仙后座是一个形状很特别的星座，人们在北半球的秋季很容易辨识它。它的形状像是字母“M”（或“W”），其中的一画有点歪歪扭扭。当然不是每种文化都把这个星座看成字母“M”或“仙后”。早期的阿拉伯人把它看成一只手，每颗恒星代表一根手指。

仙后座

我们的太阳和所有在夜空中看到的恒星都属于银河系，仙后座的一大特色就是它坐落在银河带上。也就是说，当你朝仙后座的方向看时，看到的就是我们的星系和与我们同在一个星系的数千亿颗恒星。另一个让仙后座与众不同的，是它从太空中看起来的模样，可惜这在地球上看不到。假设你搭乘宇宙飞船飞往距离地球最近的恒星系统南门二，到了之后想要找到太阳的话，就要朝仙后座的方向看。即使在太空中，你依然可以辨认出这个星座。我们的太阳就在仙后座之中，而且会是夜空中最闪耀的一颗星。

07

Four Seasons of the Sky

四季星空

本章内容

星图

冬季·春季·夏季·秋季

星图

接下来的8页内容会对北半球星空进行基础介绍，并分成4幅星图来呈现。

这四幅星图分别展示了冬季、春季、夏季和秋季的星空，并标示出可见星座、亮星，以及较亮星系、星云和其他深空天体的位置。

别忘了天球是持续变化的统一体，所以星图上标示的位置是对应于特定的日子、时间和纬度。本章的星图是针对位于北纬40度附近的人绘制的，每幅星图也都注明了日期和时间。

最佳观赏时间

确认方向

这些星图标出了你在特定时间大概能看见的天体，但其实它们在任何一个夜晚都派得上用场。恒星和星座跟太阳一样，也由东向西移动，有时一些会落到地平线以下，几个月都看不见。

身处北纬40度以北的观测者，会发现北方星座的地平高度比较高，出现的时间也比较长，但是有些位于南方地平线下的星座就看不到了。当观测的位置往赤道移动时，情况就会刚好相反。举例来说，看看星图中的北极星，它在一年之中不会升起、不会落下，也不会改变位置。在北纬40度，北极星大约就在北方天空一半高的地方，观测者越往北，它就显得越高。反过来，当你的观测地点越往南方，北极星的位置就越低。其他恒星也会有相应的变化。

特征

星图的边缘一圈黑色的剪影代表地平线。虽然理论上我们可以看见靠近地平线的那些星座，但实际上在地平线10度以内的任何天体，我们都很难看到。

星图中亮于5等的星，人们会用线连起来形成星座。亮于3.5等的星，人们会标示名字，有些还依照实际情况着上颜色。星图中恒星的大小代表它的视星等，恒星以外的天体会用不同的符号表示（图例说明）。黄道是地球绕太阳运行的轨道，也是黄道星座的所在地。在每幅星图上，黄道会用虚线来表示，泛白的区域则代表银河。

冬季

参宿四位于猎户座左肩，参宿七在右脚。至于在猎户座佩剑的地方，可以找到猎户星云；位于参宿四西北方的是金牛座和两个著名的星团：昴星团和毕星团。

沿着近乎正北的方向找到五车二，也就找到了御夫座。双子座位于猎户座东北方，北河二和北河三是双子座中的两颗亮星。天狼星在天空的东南方，属于大犬座。亮星南河三位于天狼星北方，属于小犬座。

春季

春季是适合寻找星系的季节，此时地球和银河的相对位置改变了，银河的中心会靠近东方的地平线，我们也得到了一窥深空、欣赏到隐秘天体的机会。

大熊座在春季这几个月会高挂在比北极星更靠近天顶的地方。室女座也是春季夜空的主角，密布在这个星座中的星系也连带成为焦点，其中包括室女座超星系团、草帽星系，还有很多其他的梅西耶天体。

夏季

夏季时，夏季大三角将高挂天空，这让人很容易就找到三个夏季星座：天琴座、天鹅座和天鹰座。天琴座的主星是织女一（织女星），近乎位于天顶，星等为0等，非常耀眼。

往人马座的方向看，这个方向上有许多的星团和星云，它们是夏季的焦点。先找到茶壶星群，在它的“壶盖”附近有礁湖星云（M8）、三裂星云（M20）和人马座球状星团（M22）。

万神殿内景

秋季

飞马座的秋季四边形是一个星群，位于飞马座的中心。秋季四边形是寻找仙女座等其他秋季星座的重要参考。毕宿二是四边形中的成员之一，但这颗星是属于仙女座。

秋季可以观赏到四场重要的流星雨：10月的猎户座流星雨、11月的金牛座和狮子座流星雨，还有12月的双子座流星雨。秋季也是观看星系的季节，像用肉眼就能看见的仙女星系M31。

08

Constellations

星座

本章内容

星座图

仙女座·唧筒座·宝瓶座·天鹰座

白羊座·御夫座·牧夫座·鹿豹座

巨蟹座·猎犬座·大犬座·小犬座

摩羯座·仙后座·仙王座·鲸鱼座

天鸽座·后发座·南冕座·北冕座

乌鸦座·巨爵座·天鹅座·海豚座

天龙座·小马座·波江座·双子座

天鹤座·武仙座·长蛇座·蝎虎座

狮子座·小狮座·天兔座·天秤座

天猫座·天琴座·麒麟座·蛇夫座

猎户座·飞马座·英仙座·双鱼座

南鱼座·船尾座·天箭座·人马座

天蝎座·盾牌座·六分仪座·巨蛇座

金牛座·三角座·大熊座·小熊座

狐狸座·室女座

专题策划

南半球的恒星

星座图

本章将提供星座图，指引你找到星星，并仔细介绍国际天文学联合会认可的88星座中的58个，其中包括托勒密最初在《天文学大成》中划定的48个星座，以及一些后来新增以“填补”天空空白、在北半球可以看见的星座。至于那些位于非常靠南、从北半球中纬度区域无法看见的星座，不在本章的介绍范围之内。

《国家地理终极观星指南》跟其他观星指南一样，有特定的视角。内文所说的最佳观测月份，是指对身在北纬40度的人来说，某一星座会在入夜后出现在天空中最高点的那几个月。为了让读者更加了解每个星座的大略位置，本章内容也会回顾第七章的四季星图。

每个星座的介绍内容中，还包含以下的丰富信息：

❶ 小档案

在每个星座的名称下面，你会看到几则重要相关信息。“组成”会告诉你这个星座中的亮星数量（最暗算到5等星）—在低光污染和良好的观测条件下，都可以用肉眼看见。“最佳观测月份”是指一年之中观看该星座的最佳月份。“位置”引导你回头参考第7章的四季星图，找出该星座在夜空中的大略位置。“大小”是利用你张开的手掌和握起的拳头去估量星座在天空中的约略大小。另外还会列出星座中的“α星”和“其他天体”（值得用双筒或单筒望远镜观测的有趣天体）。你会在星图上看到这些天体的梅西耶编号（用“M”加数字标示），少数几个没有梅西耶编号的则用其他记号标示。

❷ 星图

每个星座都有一幅星图，用以呈现这个星座的主要恒星、星座内的有趣天体和可观察到的邻近天体。星座中的恒星成员会被细线连接起来，如果有重要的星群也会特别标示出来。暗至3.5等的恒星，本书用拜耳命名法来标示它的名字—也就是最亮的星是α星，次亮的是β星，依照希腊字母依此类推。

一些亮星或著名恒星的正式名称会标示出来。星图上恒星的颜色表示这颗星的大概颜色。光芒比较暗淡的星座，最亮星一定会标示出来。背景恒星、邻近星座和星座周围的重要天体，也都可以在星图上看到，这有助于在夜空中找到目标。

❸ 主要恒星表

这个表格列出了星座中最容易观测到的亮星，而且会在恒星的名字旁附上它的拜耳命名。

❹ 专栏“有趣的天体”

星座的重要特征或有趣的天体，都会特设一个专栏进行专门介绍。除了提供更多相关细节和信息，本书还会写明最佳观测方式，告诉读者是该用肉眼、双筒望远镜，还是单筒望远镜观看。

下一次想寻找星座时，别忘了提前阅读这本观星指南。随身阅读时要用红光且光线暗淡的手电筒，因为白光会影响你的夜视能力，也会干扰到附近的观星人。

祝观星愉快！

仙女座

组成：7颗星

最佳观测月份：10月 / 11月

位置：秋季，星图中央

大小：

α星：毕宿二

其他天体：仙女星系

天文事实

仙女星系用肉眼就看得见。借助双筒望远镜，还可以看见它旁边的M32和M110星系。

在古希腊神话中，埃塞俄比亚的公主安德罗墨达被锁链绑在石头上要被献祭给神。天空中的安德罗墨达—仙女座，则是一个呈“V”字形的星座，看起来像是头下脚上。要找到仙女座，可以在秋季的夜晚，由秋季四边形的东北角，追踪一条往东北方延伸的直线。

仙女座中最有名的天体是仙女星系，仙女星系和我们的银河系一样，是旋涡星系。仙女星系在黑夜中用肉眼就看得见，就像是一团白斑，位于仙女座右臂以西的地方。

神话

安德罗墨达的母亲卡西俄珀（Cassiopeia，仙后座）宣称自己的女儿比老海神涅柔斯（Nereus）的女儿还漂亮，这让涅柔斯的女婿海神波塞冬（Poseidon）非常生气，派海怪塞特斯（Cetus，鲸鱼座）去摧毁埃塞俄比亚王国，直到卡西俄珀与她的丈夫刻甫斯（Cepheus，仙王座）愿意献祭女儿。公主在千钧一发之际被珀耳修斯（Perseus，英仙座）所救，珀耳修斯用蛇发女妖美杜莎的头把海怪变成了石头。这些角色在天空中彼此相邻。

唧筒座

组成：4颗星

最佳观测月份：3月 / 4月

位置：春季，西南象限

大小：

α星：唧筒座α星

其他天体：旋涡星系NGC 2997

唧筒座是个小星座，貌不惊人，基本上是个南方星座。春季时，北半球的观测者可以往南方的地平线寻找，唧筒座位于蜿蜒的长蛇座下，大约在狮子座轩辕十四的南边约五个拳头远的位置。唧筒座的α星是这个星座最亮的一颗星，但它没有正式的中文名字。

在唧筒座内的角落，有一个遥远的旋涡星系—NGC 2997。天文爱好者用小的单筒望远镜可以看见这个巨大、暗淡的星系，但颇费功夫。用较小的望远装置很难看见这个星系，但用较大、较专业的单筒望远镜，天文学家则可以看到它的旋涡结构、聚集在旋臂上的蓝色恒星、散发粉红光芒的氢原子云，还有一个由恒星组成的星系核心。

历史

唧筒座比较晚才得到认可—大部分的古代星座都位于北方天空，后来增加的星座很多是靠近南方天空的。18世纪50年代初，法国天文学家尼古拉·路易·拉卡伊在好望角旅行时发现了这个星座，取名“唧筒座”则是为了纪念发明此器具的爱尔兰人罗伯特·波义耳（Robert Boyle）。波义耳不仅是化学家、物理学家，还是位发明家。

拉卡伊旅行到南方去研究北半球看不见的星星，他在离赤道很远的好望角花了许多时间观测、记录南半球的天空。旅行期间，他一共记录了近1万颗没有被记录过的恒星，并将先前乏人研究的天空划分成14个新的星座，其中就包括唧筒座。拉卡伊的研究成果在1763年他逝世后出版，除了列出数千颗星星和新的星座，他还建立了一个预测未来1800年的星食表。

唧筒座中有趣的天体

唧筒座ζ1星和ζ2星是两个著名双星。ζ2星是6等的远距离双星，用双筒望远镜可以分辨出来。ζ1星也是双星，但需要单筒望远镜的分辨力，才看得出有两颗星。

宝瓶座

组成：13颗星

最佳观测月份：9月 / 10月

位置：秋季，西南象限

大小：

α星：危宿一

其他天体：M2星团

宝瓶座位于双鱼座与摩羯座之间，是黄道上较暗的星座。从北半球来看，宝瓶座就在较易辨识的秋季四边形的南方。宝瓶座的最佳观测时间是秋季，此时它会位于南方星空中间的最高点。

宝瓶座中有两个行星状星云，都可以借助单筒望远镜看见。旋涡星云是最接近地球的行星状星云之一，所以虽然它的密度相对较低，但看起来大小却约是月亮的一半。土星星云比较小，也比较远，当你找到它时，它看起来像是一个明亮的绿色小点。

神话

宝瓶座在神话中分饰多角。古埃及人认为宝瓶座代表一个每年为尼罗河带来洪水的人，他为干涸的农田解渴。宝瓶座的黄道符号是象形文字中的“水”字。这个星座也被看作宙斯的斟酒人盖尼米得的化身。有一个说法是，盖尼米得负责倒出水罐中的水或酒，以维持天上巨河—也就是波江座—的水量。

天文事实

宝瓶座中很多重要的星都有阿拉伯名称，而且通常有“好运”的意思。以宝瓶座α星，即危宿一（Sadalmelik）为例，“Sadalmelik”在阿拉伯文中的意思是“国王的幸运星”—这跟古埃及人看重这个星座，认为它攸关尼罗河泛滥的观念有很大的关系。

天鹰座

组成：10颗星

最佳观测月份：8月 / 9月

位置：夏季，东南象限

大小：

α星：河鼓二（牛郎星）

其他天体：天桴四（天鹰座η星，变星）

“天鹰座”这个名字是古代美索不达米亚的观星人取的，它位于地球赤道附近，所以在世界上任何地方都看得见它。但最容易观看到它的地方还是北半球，仲夏夜往南方看就可找到。

河鼓二（牛郎星，阿拉伯文中的“鸟”）是天鹰座中最亮的星，位于鹰头。它是夏季大三角三颗星中的一颗，也是全天最亮星之一，这使它成为找到天鹰座的极佳参考点。超巨星天桴四是天鹰座中另一颗值得注意的星，它是一颗变星，星等的变化在4.1到5.3之间，周期为7.2天。

神话

根据神话中所描述的，这只老鹰属于希腊主神宙斯，为这位天神运送霹雳落雷。宙斯还命令天鹰把年轻的牧羊人盖尼米得带到天上来，负责为他斟酒，年轻的牧羊人因此获得永生，成为天鹰座附近的宝瓶座。天鹰看起来仿佛往两个不同的方向飞。阿拉伯的天文学家称天鹰座ζ星为“老鹰的尾巴”，在现代图解中，这颗星则代表老鹰一边的翅膀。

主要的恒星

牛郎星与河鼓三（右上）

白羊座

组成：4颗星

最佳观测月份：11月 / 12月

位置：冬季，西南象限

大小：

α星：娄宿三

其他天体：娄宿二（白羊座Υ星，多星系统）

古代天文学家在研究黄道时，发现春分时太阳会进入白羊座—这代表一年中当太阳由天球南边移到天球北边的那一天，会在白羊座的所在范围内移动。由于岁差的关系，春分点所在的星座已经有了变化，但传统上仍以白羊座为黄道的起始。在晚秋和早冬的夜晚，白羊座会出现在东方仰角较高的地方，位于飞马座的秋季四边形和金牛座的昴星团之间。

娄宿二代表白羊的尾巴，它是个多星系统，两头之间的距离相当远，有8角秒。娄宿二是天文学家罗伯特·虎克（Robert Hooke）在1664年发现的，是最早发现的多星系统之一。

神话

尽管白羊座只有4颗星，却一直被看成一头公羊。根据希腊神话，身上长着金羊毛的白羊艾瑞斯，奉国王之命前往解救两位受继母虐待的王子。当白羊返回后，国王为表示感激而将白羊献祭给天神，金羊毛则留了下来，交给一条龙看守，最后金羊毛被伊阿宋和阿尔戈英雄偷走。

主要的恒星

御夫座

组成：7颗星

最佳观测月份：12月 / 1月

位置：冬季，星图的中央

大小：

α星：五车二

其他天体：M36和M37星团

天文事实

御夫座和金牛座共享一颗星，当这颗星被视为御夫座的一部分时，称为御夫座γ星。

御夫座位于银河带上，是一个优雅的星座。御夫座很容易辨识，因为它的一颗亮星五车二，为全天第六亮星。御夫座在初冬会爬升至最高点，落在猎户座与北极星的连线之间。御夫座也是古老的星座，属于托勒密最初划定的48星座之一。

位于五车二西南方的柱一（御夫座ε星）是食双星，受到一颗伴星的影响，每27年变暗一次，而这颗伴星性质仍有待厘清。前一次变暗发生在2009年，而变暗最明显的部分可能持续一整年，有些科学家相信这个现象表明柱一的伴星被气体和尘埃团团包围。

其他天体

御夫座横跨银河赤道，它提供了一扇窗，让我们得以透过双筒望远镜看到几个有趣的星团。其中一个明亮、显眼的疏散星团是M36，它位于御夫座θ星西南方5度的地方；另一个疏散星团是恒星密集的M37，透过双筒和小型单筒望远镜就能看见。使用双筒望远镜观测M37，看到的会是一团模糊的斑点，使用单筒望远镜的话，可以看见许多的恒星聚集在一起。

神话

御夫座有几个相关的故事，其中一说是五车二象征母羊，五车二附近的星则象征这只母羊的三只小羊，而御夫把它们母子都扛在背上；另一个传说是御夫座代表赫菲斯托斯和他驾驶的双轮战车，赫菲斯托斯是铁匠之神，患有跛疾，他制造双轮战车是为了方便移动。

牧夫座

组成：8颗星

最佳观测月份：6月

位置：夏季，星图的中央

大小：

α星：大角

其他天体：梗河一，双星

牧夫座是个古老的星座，也是初夏季空中数一数二耀眼的星座。牧夫座的最亮星大角星让人轻而易举就能辨识出这个星座。大角星很容易找到，因为它是全天第三亮星，并且位于连接到北斗七星勺柄的曲线上，北斗七星于是成了“沿着曲线到大角”的参考点。大角星代表牧夫的膝盖，牧夫的一只手指向北极星。

象限仪座流星雨从牧夫座的北部落下，是一年之中最精彩的流星雨之一，一小时内可以出现数十颗流星。这个流星雨发生在1月的第一周，辐射点位于牧夫座、武仙座和天龙座的交汇处。但象限仪座流星雨落下大量流星的时间只会持续几小时。

神话

关于牧夫座的传说非常多。有些传说认为牧夫在天上一边驱赶着牲口，一边追捕大熊和小熊，这个说法约略符合“Arcturus”（大角）的意思—“熊守卫”；另一个说法则把牧夫想象成宙斯和其情人卡利斯忒生下的儿子，卡利斯忒也被宙斯愤怒的妻子变成了一只熊（即大熊座）。还有人说牧夫是丰收女神德墨忒尔的儿子，因为发明了犁而在天上取得一席之地。

主要的恒星

鹿豹座

组成：5颗星

最佳观测月份：12月 / 1月

位置：冬季，西北象限

大小：

α星：少卫六

其他天体：NGC 1502星团

天文事实

鹿豹座Z星是一颗激变星，亮度的变化在9.6星等到13星等之间，一年到头都看得见。

鹿豹座是1613年新列入的现代星座，为了填满大熊座、小熊座和英仙座之间的空白。它就位于北极星的旁边，是个不折不扣的北天星座。

星座的中央为NGC 1502星团，很适合用单筒望远镜观测。一串恒星朝着星团延伸，这个星群称为甘伯串珠。NGC 1502星团本身就包含了两对容易分辨的双星，一对约5等，另一对约9等。一颗不规则变星—鹿豹座VZ星—位于星座西北方靠近北极星的位置，它的星等变化不是很明显，没受过训练的观测者想看到它可能有些困难；另一个天体NGC 2403是旋涡星系，距离地球约1200万光年，2004年这里曾发现过超新星。

历史

古希腊人把这群恒星看成“骆豹”—一种拥有骆驼头和豹斑的动物。但这个星座一直到1613年才由荷兰的天文学家兼神学家彼得·普兰息阿斯（Peter Plancius）正式命名，向《圣经》中那只送利百加去和以撒相会的骆驼致敬。

旋涡星系NGC 2403

巨蟹座

组成：5颗星

最佳观测月份：3月 / 4月

位置：春季，西南象限

大小：

α星：柳宿增三

其他天体：蜂巢星团（M44）

天文事实

巨蟹座回归线（也就是北回归线）是中午时太阳出现在正天顶的最北纬度，这发生在夏至。早期的星图绘制者发现这时的太阳位于巨蟹座，但之后太阳在天空的位置有所移动，而北回归线在地球上的位置则没有改变。

巨蟹座位于黄道上，在双子座与狮子座之间。仰望星空，可以在猎户腰带的东北方找到它。巨蟹座由5颗暗星组成，最佳观赏时间是春季的3月和4月，此时巨蟹座会到达最高点。尽管巨蟹座是黄道上的一个星座，却显得比较暗，星座中没有一颗星亮于4星等。

其他天体

巨蟹座有一个相当有趣的星团—蜂巢星团（M44），位于巨蟹头（星座中央的星）的东边，在漆黑的夜里，用肉眼就能看见蜂巢星团，借助双筒望远镜的话，即使在城市里，也可以看见星团内的20多颗星。

其他深空天体则最好透过单筒望远镜来观看。M67星团有500颗星，这个星团用双筒望远镜就看得见，但最好还是用小型单筒望远镜，可以看得更清楚。巨蟹座R星也非常有趣，这颗长周期变星的星等变化在6.2等到11.2等之间，亮度变化周期大约是一年。它最亮时用双筒望远镜就看得见，但用单筒望远镜来观察它的亮度变化会容易许多。

神话

巨蟹在天上的位置是众神之后赫拉赐予的。赫拉克勒斯是宙斯与凡人所生的儿子，他要完成的12项艰巨任务中，其中一项就是除掉九头蛇。赫拉想阻挠赫拉克勒斯，所以在赫拉克勒斯与九头蛇战斗时，派出巨蟹分散他的注意力。但巨蟹根本不是赫拉克勒斯的对手，一下子就被他踩扁了，但它还是在天空中赢得一席之地。

猎犬座

组成：2颗星

最佳观测月份：5月 / 6月

位置：春季，星图中央

大小：

α星：常陈一

其他天体：涡状星系（M51）

这个由两颗星组成的星座，可以在北斗七星的勺柄下方找到；由于猎犬座追逐着大熊星座的脚，所以也能借由它们的相对位置找到这个星座。

猎犬座的两颗星周围环绕着许多有趣的天体，有些用肉眼就看得见。猎犬座γ星是一颗明亮的红色恒星，亮度为5等，最暗的时候为6.6等，它的光变周期大约是5个月。常陈一是猎犬座中的最亮星（α星），又名“查理之心”，据说如此命名是因为埃德蒙·哈雷（Edmond Halley）要感谢他的赞助者查理二世。

其他天体

用一个口径15厘米的单筒望远镜，就能看见著名的涡状星系M51的旋臂结构。这个8等星的天体位于猎犬座的边界，就在常陈一和北斗七星勺柄最后一颗星的连线上。

另一个天体是球状星团M3，可以在常陈一和牧夫座大角星的中间找到它，这个星团包含多达50万颗星，距离地球约3.4万光年，亮度大约是6.2等。在晴朗的夜晚，M3用肉眼即可看见，透过小型单筒望远镜，则可以清楚地看见星团中一颗颗的星星。

神话

常陈一和常陈四（猎犬座β星）代表两只用链子拴住的猎犬。这两只猎犬在天空中的位置，很靠近它们的主人牧夫座，并指引牧夫座去狩猎大熊座和小熊座。这个北天的小星座是17世纪时由约翰内斯·赫维留构想出来的，之后就正式成了88星座之一。

猎犬座中有趣的天体

旋涡星系M51可能是第一个被归类为旋涡星系的星系，也堪称最美丽的星系之一。它的宽度超过6万光年，距离地球约3100万光年。现在M51正与另一个矮星系NGC 5195发生交互作用，NGC 5195的引力干扰，触发了M51中的恒星形成。

大犬座

组成：8颗星

最佳观测月份：1月 / 2月

位置：冬季，东南象限

大小：

α星：天狼星

其他天体：M41星团

大犬座靠近银河，位于猎户座的东边。找到这个星座最简便的方法是寻找天狼星。天狼星是全天最亮的恒星，它离地球只有8.6光年，亮度达−1.5星等。观测者由猎户座腰带的连线往东南方延伸，就可以找到天狼星，这颗亮星位于大犬座的北边。

这个星座中有几个列入梅西耶星体及NGC星表的星团和星云。其中最亮的是疏散星团 M41，观测者用双筒望远镜就可以轻松找到，若换成单筒望远镜，看到的景象则会令人惊叹。

天狼星的光芒远胜其他恒星

神话

大犬座通常被视为猎户座的猎犬之一。“炎炎夏日（dog days of summer）”这个英文词组源自天狼星，因为到了夏末，天狼星和太阳差不多会同时升起，人们相信这是天狼星和太阳密谋要在一年的这个时候，让北半球变得特别热。

主要的恒星

小犬座

组成：2颗星

最佳观测月份：1月 / 2月

位置：冬季，东南象限

大小：

α星：南河三

其他天体：无

天文事实

冬季大三角是一个季节性的星群，由小犬座的南河三、猎户座的参宿四和大犬座的天狼星组成，这个星群很亮。跟它相对应的则是由牛郎星、天津四和织女星所组成的夏季大三角。

猎户座的另一条猎犬位于大犬座的西北方。小犬座是一个较暗、较小的星座（正如它的名字），不如大犬座明亮，也不如它活跃。要借由这么少的星认出小犬座的外形需要一些想象力，但小犬座的角度会让人觉得它仿佛抬着头，看着北边的邻居双子座。

对观测新手来说，这个星座是个挑战。小犬座只由两颗亮于5等的星组成，而且没有其他深空天体亮于15等。小犬座的α星南河三是小犬座中最亮的星，也是全天第八亮星。这颗深黄色的恒星距离地球只有11.2光年远。北半球进入隆冬时，这颗星就在南方天空的中间位置，和参宿四、天狼星组成明亮的冬季大三角。

每年12月初，一场亮度微弱的流星雨（6到11星等）就会从小犬座的方向落下。这是1964年天文学家在研究另一场流星雨时意外发现的小犬座流星雨。

神话

除了被认为是猎户座的其中一条猎犬外，小犬座还有几个相关的神话故事。有人想象，小犬座窝在双子座这张桌子底下休息，期待有食物从上面掉下来；另一个神话则说小犬座象征着神话中美女海伦的爱犬，它让海伦和特洛伊王子帕里斯私奔；还有一说是这条小犬属于凡间猎人阿克特翁，阿克特翁不小心看到了正在洗澡的阿尔忒弥斯女神，愤怒的女神把他变成一只雄鹿，接着他被自己的狗攻击、吃掉了。

摩羯座

组成：12颗星

最佳观测月份：8月 / 9月

位置：夏季，东南象限

大小：

α星：牛宿二

其他天体：M30星团

构成这个黄道星座的恒星都不太亮（最亮的只有3等），但摩羯座宽广的三角形还是使它在黑夜中很容易辨认。对北半球的观测者来说，摩羯座的最佳观测时机是夏末和早秋的南方天空。这个星座位于天鹰座牛郎星的东南方，旁边还有人马座、双鱼座、南鱼座和宝瓶座。

牛宿二在晴朗的夜晚用肉眼就看得见，它的英文名字“Algedi”在阿拉伯文中的意思是“山羊”。这颗星是摩羯座中的α星，其实它是由两颗星组成的，是一组目视双星，在条件好的夜晚用肉眼就可以清晰分辨。这组目视双星在视线上靠得很近，但实际上两颗星相隔500光年。

摩羯座回归线（也就是南回归线）代表太阳在冬至时所在的纬度，也就是太阳所能到达的最南方。早期的天文学家观测到，冬至时太阳位于摩羯座的前方。由于岁差的关系，造成天球坐标的移动，所以现在冬至时太阳已不在摩羯座，但南回归线在地球上的位置没有改变。

神话

世人眼中的摩羯座本来一直是一只山羊，后来才加上鱼尾巴。有一个故事说这是牧神潘为了躲避怪兽，跳进尼罗河，而被河水变成摩羯的样子。在一个更早的传说中，这个动物是代表宙斯手下和泰坦神族战斗的一名战士，他发现海螺响亮的回声能吓跑泰坦神族。为了感谢他，宙斯让他在天上有了一席之地，还为他添加了鱼尾和号角（象征他的发现）。

摩羯座中有趣的天体

牛宿二是摩羯座α星，但却是这个星座的第三亮星，肉眼看起来像一个双星系统，但这一对星其实并不是真的双星，使人产生难辨真假的幻觉。牛宿二是所谓的目视。α1星位于690光年远的地方，α2星距离我们109光年，它们都是处于演化后期、正步向死亡的黄色恒星。

仙后座

组成：5颗星

最佳观测月份：10月 / 11月

位置：秋季，东北象限

大小：

α星：王良四

其他天体：M52星团

北半球大部分的地区，人们整年都可以看见仙后座，因为它离天球北极很近。仙后端坐在宝座上，置身银河之中，面朝北极星。在天球上，仙后座的南边是仙女座，北边是小熊座。仙后座呈明显的“W”形（或“M” 形，取决于观看季节），所以很容易辨识。虽然人们一年到头都看得见这个星座，但最好的观测时间是在秋季，从10月到11月，此时仙后座到达最高点。

其他天体

仙后座的几个星团中，疏散星团M52是最适合初学者观看的。它是一个恒星密度很高的星团，用单筒望远镜轻易就能看见。这个星团位于仙后座“W” 形最南边的一只脚延伸出去的路径上，大约有100颗星，是北天恒星最多的星团之一。

主要的恒星

神话

卡西俄珀（仙后座）是珀耳修斯（英仙座）和安德罗墨达（仙女座）故事中的一个重要角色。这个著名的希腊神话角色，也在这位爱自夸的埃塞俄比亚皇后附近。她端坐在宝座上，两旁是她的丈夫刻甫斯（仙王座）和她的女儿安德罗墨达。

故事中，卡西俄珀夸耀她的女儿比海神的女儿还漂亮，因此触怒了海神，卡西俄珀被迫献祭自己的掌上明珠，否则整个王国会被海怪摧毁。

宙斯的儿子珀耳修斯解救了安德罗墨达，但卡西俄珀还是免不了要受到众神的惩罚。这位皇后死后被放逐到天上。她被绑在自己的宝座上，而且一年之中有半年的时间是倒吊着的。

仙王座

组成：10颗星

最佳观测月份：9月 / 10月

位置：秋季，星图中央

大小：

α星：天钩五

其他天体：造父一（仙王座δ星，变星）

仙王座是拱极星座，全年都可以看见。这个星座位于天空中星星相对较少的区域，但要找到它颇费功夫，因为它四周的星星亮度都差不多。仙王座是由5颗亮星组成，形状像一栋小小的房子，屋顶约略指向北极星。仙王座也面向仙后座“W”形的开放端。

天文学家发现造父变星的过程中，仙王座扮演了很重要的角色。造父一的亮度变化是天文学家约翰·古德利克在1784年发现的，这颗星亮度变化从3.5等到4.4等，落差大约是1星等，周期则大约是5.5天。造父变星的光变周期越长，亮度就越亮，所以天文学家用造父变星的周期，来估算它真正的亮度，再和它看起来的亮度做比较，这样一来天文学家就可以计算出这颗星星的距离。星系中通常会有造父变星，因此天文学家也可以运用上述原则，计算出这个星系的距离。

仙王座中另一个有趣的天体是造父四（仙王座μ星），天文学家威廉·赫歇尔称之为“红石榴星”。它是一颗光变周期不规则的红色变星。

神话

刻甫斯（仙王座）是埃塞俄比亚的国王，在珀耳修斯（英仙座）与安德罗墨达（仙女座）的神话故事中，他是一个运气不好的角色。他的皇后大力夸赞自己的女儿比海神的女儿还漂亮，惹怒了海神波塞冬，于是海神释放出了海怪。一则神谕指示国王必须献祭他的女儿以平息众神之怒。

仙王座中有趣的天体

少卫增八是仙王座γ星，值得注意。它除了是一组双星，还拥有一颗行星。据估计这颗行星的大小是木星的1.59倍，证明行星可以在相当靠近的双星系统中形成。

鲸鱼座

组成：13颗星

最佳观测月份：11月

位置：秋季，东南象限

大小：

α星：天囷一

其他天体：刍蒿增二（鲸鱼座ο星，变星）

天文事实

鲸鱼座的原型是一具被带到古罗马、长12米的海中生物骨骸。

这个非常巨大的暗淡星座形状很特殊。鲸鱼座的周边区域称为天上水，波江座和双鱼座也在这个区域内。最容易看见这个星座的区域是在秋季的南方天空。鲸鱼的头在金牛座和双鱼座之间，身体则靠近宝瓶座的边界。鲸鱼的头是由数颗星组成，由刍蒿增二连接到身体。刍蒿增二是一颗长周期变星，这种变星又称为米拉变星。

刍蒿增二是一颗值得花时间好好观察的星，有助于增强星等的判断力。刍蒿增二最亮的时候达2.4等，最暗时是肉眼看不见的9.3等，周期大约为11个月。

刍蒿增二（鲸鱼座ο星）

神话

仙后卡西俄珀夸口自己的女儿比海神波塞冬的女儿漂亮，觉得遭受羞辱的海神就派这只鲸鱼去毁灭埃塞俄比亚。也有人说这个星座代表的是《圣经·旧约》中那只把约拿吞下肚的鲸鱼。

天鸽座

组成：8颗星

最佳观测月份：1月 / 2月

位置：冬季，东南象限

大小：

α星：丈人一

其他天体：NGC1851星团

天鸽座是一个偏小的星座，为17世纪新增的现代星座之一，填补了天空的空缺。天鸽座由荷兰神学家兼地图绘制家彼得勒斯·布朗休斯（Petrus Plancius）所发现，最佳观测时间是1月和2月。

这个星座纪念的是挪亚方舟上一只负责侦察陆地踪影的鸽子。天鸽座位于大犬座天狼星的南边，由中央一颗亮度中等的星向外旋涡延伸出三条线。对初学观星的人来说，天鸽座不容易找到，它的周围有其他更亮的星，它们比天鸽座更引人注意。

其他天体

天鸽座中有一个7等的球状星团，就位于天狼星和子二（天鸽座β星）的连线上。这个星团是NGC1851，在晴朗无云的夜晚用双筒望远镜很容易就能看到，如果用口径15厘米的单筒望远镜，则能解析出星团中的点点繁星。

历史

在《圣经》中大洪水和挪亚方舟的故事里，连下40天的雨后，挪亚放出鸽子去搜寻陆地。鸽子叼回一根橄榄枝，好消息立刻传开—这表明洪水已经退了，人们已经可以安全返回陆地。虽然天鸽是鸟，但它在挪亚方舟故事中的角色和地位，使它成了天上水系星座的一员。天上水系星座成员还包括了：波江座、海豚座、罗盘座和南鱼座。

主要的恒星

后发座

组成：3颗星

最佳观测月份：5月 / 6月

位置：春季，东南象限

大小：

α星：东上将

其他天体：黑眼星系M64

后发座曾是附近其他星座的一部分，一度被当成室女座的一撮头发或是狮子座的尾巴。16世纪的制图师和天文学家—包括卡斯帕·福佩尔（Caspar Vopel）和第谷·布拉赫—把这个虽小但拥有很多天体的区域独立出来，并用一位埃及皇后的故事来为它命名。

后发座就在室女座的北方、猎犬座和北斗七星的南方。邻近室女座星系团使这个星座成了有趣的观测对象。位于后发座外围的两颗星之间，也就是后发座三角形底边的黑眼星系，只要用单筒望远镜就可以看见。这个旋涡星系中央的“黑眼”，是由尘埃组成的暗沉云气构成的。

神话

贝勒奈西是托勒密三世在位时期的一位埃及王后。贝勒奈西在托勒密三世出外打战时，跟女神阿佛洛狄忒达成协议，承诺以自己美丽的头发换取丈夫的平安归来。最后，阿佛洛狄忒将这位王后的头发变成了星星安放在天上。

黑眼星系

后发座中有趣的天体

黑眼星系M64是个旋涡星系，由爱德华·皮戈特（Edward Pigott）在1779年3月发现，梅西耶也在1780年记录了它。黑眼星系受业余天文学爱好者的喜爱，因为借助小型单筒望远镜就能看见它。这个星系在明亮的核心外围，有一圈明显的黑边。

南冕座

组成：7颗星

最佳观测月份：7月 / 8月

位置：夏季，东南象限

大小：

α星：鳖六

其他天体：NGC 6541星团

南冕星云

南冕座虽然列在的托勒密最初划定的48星座之中，但基本属于南天星座。从北半球的中纬度区域观测，仲夏期间，它只会升到地平线上几度的地方。而且南冕座还是一个暗淡的星座，没有一颗星亮于4等。要找到这顶皇冠，可以注意人马座脚的附近，或天蝎座尾巴上尾宿八的西边。

尽管南冕座很小，但这里有一块相当活跃的恒星形成区—王冠星团和南冕星云，不过，除非使用专业的长时间曝光摄影技术，否则是看不见的。相片能显现出大约30颗新诞生的恒星。靠近星座的南端有一个球状星团NGC 6541，亮度为6星等，借助小型单筒望远镜就看得见。

主要的恒星

神话

令人惊讶的是，南冕座这个小星座竟然有许多相关神话，这些神话大部分会提到王冠或月桂叶。有些人相信这顶王冠的持有者是半人半马兽喀戎。在另一则故事中，这顶王冠是太阳神阿波罗用一棵月桂树的叶子做的，这棵月桂树其实是他深爱的达芙妮化身而成的，为的正是躲避阿波罗的猛烈追求。

北冕座

组成：7颗星

最佳观测月份：6月 / 7月

位置：夏季，星图中央

大小：

α星：贯索四

其他天体：北冕座T星

北冕座很小，光较微弱，但是它半圆的王冠外形还是让它很显眼。由于夹在牧夫座和武仙座之间，它的风采可能会被旁边更大、更亮的星座抢走。

北冕座中的北冕座T星亮度变化很大，数百年来，这个现象已经被天文学家观测到好几次。在1866年和1946年，北冕座T星的亮度从10等上升到2等，然后再变暗成原先的亮度，这代表它是一颗新星。这样的爆发无疑会再次发生，目前我们无法用肉眼看见它（现在的亮度大约是10等），但当它爆发时则会成为北冕座中最亮的星。

神话

北冕座的故事也跟一则希腊神话有关。希腊的酒神狄俄尼索斯把他的王冠抛向空中，以示对他未来妻子—克里特岛公主阿里阿德涅的尊重，并希望借此给她留下深刻印象。狄俄尼索斯化身为少年追求阿里阿德涅，结果遭到拒绝，因为她不想嫁给一个凡人。最后，狄俄尼索斯因成功证明自己是神而赢得了她的芳心，两人结为连理，公主也获得永生。自古以来，世人大多认为这个星座代表一顶王冠，但美洲原住民则视它为营火圈。

北冕座中有趣的天体

天文学家正在调查贯索九（北冕座ρ星）这颗恒星的系外行星，目前已经发现一颗比木星还大的行星。天文学家猜测这颗恒星的行星可能不止一颗，因为它的亮度会从5.8等快速变暗成14.8等，而且间隔时间长短不一。

乌鸦座

组成：5颗星

最佳观测月份：4月 / 5月

位置：春季，东南象限

大小：

α星：右辖

其他天体：触须星系

在神话故事中，乌鸦座和巨爵座跟它们附近的大蛇（长蛇座）有关。乌鸦在长蛇的尾巴附近，东边为室女座的角宿一。这个星座的α星—右辖，就位于构成乌鸦身躯的四边形的外面，代表这只鸟向下低垂的头。

天线星系是一对正在碰撞的星系，NGC 4038和NGC 4039正好在乌鸦座四边形的外面。这对星系可以用口径20厘米的单筒望远镜看见，而“天线”就位于乌鸦座和巨爵座的边界上。

神话

传说阿波罗派乌鸦去拿一杯水，乌鸦在执行任务时，被看起来很美味但尚未成熟的无花果吸引，便停下来等无花果成熟。乌鸦想到太晚回去会惹怒天神，就捏造了一个故事，说它在路上被大蛇攻击。为了取信于阿波罗，它还带上一条大蛇。阿波罗无法忍受乌鸦的谎言，就将杯子（巨爵座）、乌鸦和大蛇（长蛇座）都放逐天空。

NGC4038和NGC4039

主要的恒星

巨爵座

组成：8颗星

最佳观测月份：4月 / 5月

位置：春季，东南象限

大小：

α星：翼宿一

其他天体：NGC 3887星系

天文事实

巨爵座中恒星的英文名字展现了这个星座的不同形象。翼宿一（巨爵座α星）的名字是“Alkes”，意思为“杯子”。翼宿十六（巨爵座β星）则是“Al Sharas”，意为“肋骨”，因为早期它属于长蛇座。

巨爵座是个背后有很多故事的小星座。有些人认为，巨爵座象征着插在长蛇海怪九头蛇（长蛇座）背上的钉子，记住这点有助于找到这个光芒暗淡的星座。从北半球看过去，春季四五月时，巨爵座会位于相当靠南的天空，就在长蛇座的上边、乌鸦座的西边。室女座的角宿一也可以帮你找到巨爵座和乌鸦座，它们都位于这颗亮星的西南方。这个杯子的形状很明显，杯子底座由4颗星构成，另外4颗则构成杯子本身，而杯口是朝向角宿一。巨爵座中有几个相当暗的星系，亮度是11等或更暗。

神话

大部分的观星人视这个星座为一只杯子。根据古希腊神话记载，巨爵是乌鸦献给阿波罗的盛水器皿，而乌鸦座也就在巨爵座的旁边。近代的天文学家则认为这只杯子代表圣杯或挪亚的酒杯。

主要的恒星

天鹅座

组成：13颗星

最佳观测月份：8月 / 9月

位置：夏季，东北象限

大小：

α星：天津四

其他天体：北美星云

天文事实

天鹅座内有一条厚厚的尘埃带，使一部分银河陷入黑暗，在天气好的情况下，人们用肉眼就可以看见。银河中的这个区域称为天鹅座裂缝，又叫作北煤袋，这个名字对应于在南十字附近发现的类似黑暗区块—南煤袋。

天鹅座位于天空中天体密集的迷人区域，这只“鸟”在银河中张开双翼，范围内有许许多多的恒星和各式各样的天体。天鹅座的外形和亮星让它有北十字星座之称，与南半球的南十字星座相对应。夏末和初秋的天鹅座位于天空中最高的位置，它的头朝向南方，像是一只候鸟到了秋季准备往南方迁移。

亮点

天津四是天鹅座中的α星，位于天鹅座的尾巴，是一颗明亮的1等星，和河鼓二（牛郎星）与织女一（织女星）组成了夏季大三角。北美星云是一个巨大的弥漫星云，色彩缤纷，坐落于天鹅座的南方边界上。在观测条件良好的情况下，观测者用双筒望远镜就可以看见北美星云，它表面的恒星用肉眼可以隐约看见，但很模糊。从这个星云的天文照片中，人们能清楚看出，它外形很像北美洲大陆的轮廓。

归属于仙王座的烟火星系（NGC 6946）位于天鹅座北方，需要使用高分辨率的单筒望远镜才看得见。NGC 6946属旋涡星系，具有闪耀的恒星形成区，有很多深空影像可供观赏。

主要的恒星

北美星云

神话

有人认为天鹅座是一只千岁鸟。在古希腊、罗马神话中，宙斯化身为天鹅去诱惑少女勒达，后来勒达生下了代表双子座的双胞胎；另有一个传说是这个位置属于阿波罗之子俄耳甫斯，这位音乐家因为嘲笑一群年轻少女的爱意而遭杀害，死后他变成了一只天鹅，待在他心爱的竖琴（也就是附近的天琴座）旁边。还有人说这个星座是斯廷法罗斯湖怪鸟中的一只，猎杀这些鸟儿是赫拉克勒斯（武仙座）的12项任务之一。

天鹅座中有趣的天体

天鹅座这块天区值得好好研究。这块天区上有很多肉眼可见的天体，其中有一些在天文史上占有重要地位。辇道增七（天鹅座β星）位于银道之上，是由一颗蓝色和一颗金色的恒星所组成的双星系统，用小型单筒望远镜就可以解析出来。面纱星云靠近天津九（天鹅座ε星），是超新星爆发后留下的气体云。要观看这个星云最好使用高反差滤镜。另外有两个著名天体是用单筒望远镜看不到的：天鹅座A星系和天鹅座X−1星。天鹅座A星系是最先借由无线电波，而不是可见光发现的星系之一。天鹅座X−1星是X射线源，在20世纪70年代中期首次被侦测到。由于它附近一颗恒星的气体持续流向某个当时尚未发现的天体，并放出强烈的X射线，人类也由此推测出黑洞的存在。

海豚座

组成：5颗星

最佳观测月份：8月 / 9月

位置：夏季，东北象限

大小：

α星：瓠瓜一

其他天体：海豚座γ星

海豚座的大小不起眼（星也不亮），但是形状特别。组成海豚身体的四颗星合称为“约伯的灵柩”，剩下的那颗星则代表海豚弯曲的尾巴。

海豚座是托勒密最初划定的48星座之一，至今仍受到国际天文学联合会认可。这个小星座似乎朝飞马座游去。海豚座也是天上水系星座的一员，其他同属天上水系星座的星座还包括小马座、南鱼座、船底座、船帆座、船尾座、罗盘座和波江座。

对北半球的观测者来说，海豚座的最佳观看时间是8月和9月，其间它会在天空中的最高点。由天鹰座、牛郎星、天鹅座和天津四连成的直线往西找，你很快就会发现海豚座。

恒星与天体

1814年时，在意大利巴勒莫天文台出版的恒星目录中，编者将组成海豚座身体的α和β星分别命名为“Sualocin”和“Rotanev”，如果将字母反过来，这两个名字就变成“Nicolaus Venator”拉丁文拼法是“Niccolo Cacciatore”—他是天文台当时的助理主任。

海豚座的深空天体是它本身的恒星之一海豚座γ星，距离地球101光年，为双星系统，相距10角秒。用单筒望远镜可看清楚，其中较暗的那颗略带绿色。

主要的恒星

神话

这只海豚之所以能在天上有一席之地，是因为它博取了希腊海神波塞冬的欢心。海中仙女安菲特里忒原本对波塞冬的追求不为所动，但小海豚却成功地说服了她答应嫁给波塞冬。

天龙座

组成：18颗星

最佳观测月份：5月 / 6月

位置：春季，东北象限

大小：

α星：右枢

其他天体：行星状星云NGC 6543

猫眼星云

天龙座是最靠近北极的星座之一，这个巨大的拱极星座，北半球的人一整年都可以看见它。天龙座的α星右枢曾是地球的北极星，由于岁差让地球自转轴偏移，右枢让出了北极星的位置。

尽管一年到头都看得到天龙座，但还是在春末夏初时最容易找到它。天龙的尾巴从小熊座与大熊座之间开始，向仙王座延伸，而它的头则朝向武仙座。每年1月初的象限仪座流星雨就是由天龙座向外爆发的，这是一年中最壮观的流星雨之一，不过只持续几小时。

神话

天龙座对不同文明来说，代表着各式各样长满鳞片的怪物。古希腊人认为天龙座是一条叫作拉顿的龙，被赫拉克勒斯（武仙座）杀死。而在印度神话中，天龙座是一条鳄鱼，波斯人则认为它是一条巨蛇。

天龙座中有趣的天体

猫眼星云（NGC 6543）位于天龙座。综合哈勃空间望远镜和钱德拉望远镜的观测结果，这颗即将寿终正寝的类太阳恒星，正散发着极端炙热的气体。科学家预测太阳在50亿年后会走到相同的末路。

小马座

组成：4颗星

最佳观测月份：7月 / 8月

位置：夏季，东南象限

大小：

α星：虚宿二

其他天体：无

天文事实

有时候很难想象当初人们是怎么假设星座的形状。例如小马座，怎么看都不像一匹马，最多只有马的长脸。下次观看星座时，记得要发挥你丰富的想象力。

小马座是第二小的星座，仅大于南十字星座—这是根据国际天文学联合会所制定的星座范围面积比较得出的结果。小巧的小犬座恒星数量比小马座少，只有两颗，但它在天空中的分布范围却比较大。

小马座位于拥挤的南方星空，一不注意就会被漏掉。它最亮的星只有3.9等。小马座坐落在几个较大的星座之间，东北方是飞马座，西南方是天鹰座。这些邻居是帮助我们找到小马座的参照物，一年之中，7月和8月是观测这个小星座的最佳时间。

历史

虽然小马座的形状跟它的名字缺乏逻辑关联，但它是却由古代首屈一指的伟大天文学家喜帕恰斯（Hipparchus）发现的。尽管如此，托勒密认为这个星座只是马的一部分，阿拉伯的天文学家则只注意小马座α星（又称虚宿二），视它为小马座中唯一重要的地方。有些观星人甚至认为小马座是飞马座的附属，称它为前导马，因为它比飞马座还要早升起和早落下。

神话

在古希腊神话中，小马塞流里斯和飞马珀伽索斯是一对兄弟。众所周知，飞马是珀耳修斯（英仙座）的坐骑，小马则属于波吕克斯的孪生兄弟卡斯托耳，他们是特洛伊美女海伦的手足，也代表双子座中的那对双胞胎。据神话记载，卡斯托耳是一位非常优秀的驯马师，小马则是信使之神赫尔墨斯送给他的礼物。

波江座

组成：33颗星

最佳观测月份：12月 / 1月

位置：冬季，东南象限

大小：

α星：水委一

其他天体：棒旋星系NGC 1300

北半球的观测者可以沿着波江座的源头（紧邻猎户脚的西边），看它倾泻而下注入地平线。波江座最亮的α星水委一位于它的最南端，在北纬大约20度以北就很难看见这颗星了。

波江座是天空中第六大星座，水委一则是全天第六亮星，在开阔的地平线上，你可以看见这个巨大星座的大部分，尤其是冬季。波江座的源头是从参宿七开始的，参宿七是猎户座的亮星，位于猎户的脚上。在河流北方的转弯处，有一颗用肉眼就看得见、非常类似太阳的恒星—天苑四，科学家正在调查那里是否有外星生命存在。

主要的恒星

棒旋星系NGC 1300

神话

有人认为波江座是天上的幼发拉底河或尼罗河。古希腊人相信，自以为能驾驭太阳神战车的法厄同，就是摔进了这条河里。

双子座

组成：13颗星

最佳观测月份：2月 / 3月

位置：冬季，东南象限

大小：

α星：北河二

其他天体：丑脸星云NGC 2392

M35疏散星团

冬末时，观测者可以在天顶看见一群星星，它们长期以来被看成是卡斯托耳和波吕克斯这对大名鼎鼎的孪生兄弟。双子座的脚位于猎户座亮星参宿四的东北边，参宿四的位置则在猎户举起的那只手的肩膀上。双子座的头就是它的α星和β星，也就是北河二（卡斯托耳）和北河三（波吕克斯）。

双子座流星雨是年度精彩重头戏之一，每年的12月14日前后往双子座的方向看都能看到，这个星座此时位于东南方。双子座中还有一个很有特色的天体，用单筒望远镜才看得见。它的名字很古怪，叫作丑脸星云，是一个有着圆盘外形的蓝绿色行星状星云。借助大型单筒望远镜的拍摄，就能了解它名字的由来—一圈光晕环绕着中心星，整个星云看起来就像小丑的鼻子。

神话

双子座的α星北河二（卡斯托耳）和β星北河三（波吕克斯），在英文中是以勒达和宙斯所生的双胞胎命名的。他们和伊阿宋在“阿尔戈”号上当水手。卡斯托耳和波吕克斯还有一个姐妹叫作海伦，她的美貌引发了特洛伊战争。

双子座中有趣的天体

M35位于双子座最西边的脚边，这个疏散星团有数百颗星，大约20光年宽、2700光年远。要看清楚这个星团可使用双筒望远镜或单筒望远镜。

天鹤座

组成：11颗星

最佳观测月份：9月

位置：秋季，西南象限

大小：

α星：鹤一

其他天体：天鹤座四重奏星系

在北半球，大部分的时间人们是看不见天鹤座的，因为它是个南天星座。秋季时，天鹤座会短暂出现在南方天空。这个星座呈“X”形，X的中间有颗亮星，位于南鱼座北落师门的南边。

天鹤座中的3颗最亮星一点也不引人注意，不过它们可以用来说明距离如何影响天体看起来的亮度。天鹤座α星，又称鹤一，在阿拉伯文里的意思是“最亮的尾巴”。看起来最亮，是因为它距离地球最近，这颗蓝色恒星距离地球只有100光年；第二亮星是天鹤座β星，它的绝对亮度是鹤一的10倍，它排在第二是因为它和地球的距离比较远，大约170光年。天鹤座γ星实际的亮度比前两颗都亮，但它距离地球200光年。

天鹤座中有一组由4个旋涡星系组成的四重奏星系，它们分别是NGC 7552、NGC 7582、NGC 7590和NGC 7599。天鹤座四重奏星系是由苏格兰天文学家詹姆斯·丹露帕（James Dunlop）发现的，当时他在澳大利亚的新南威尔士工作。这些星系靠得非常近，彼此相互作用。在NGC 7552和NGC 7582之间，有大量的恒星正在形成，科学家相信这4个星系最后会融合成为一个星系，但这可能是数百万年以后的事。

主要的恒星

历史

这个星座在400年前被正式命名为天鹤座。在17世纪以前，天鹤座一直被认为是南鱼座的一部分，1603年，拜耳将它分离出来并命名为“天鹤”，以纪念那只翱翔于高空、指引古埃及人方向的鸟，而这只鸟也是天文学的象征。这个星群还有其他名字，包括鹳、苍鹭和火鹤。

武仙座

组成：20颗星

最佳观测月份：7月 / 8月

位置：夏季，星图中央

大小：

α星：帝座

其他天体：武仙座星团M13

天文事实

和武仙座的神话故事有关的其他5个星座分别是巨蟹座、长蛇座、天鹅座、天箭座和人马座。

赫拉克勒斯是古希腊神话中最著名的英雄之一，代表他的武仙座也在天空中占得了中央位置，至少在北天是如此。武仙座中央的星星组成了容易辨识的、颠倒的“K”形，在北半球的夏季，这个星座会出现在天顶的地方。

从北半球的中纬度区观测这位英雄，他像是要向东跑向银河，抬起的右手仿佛拿着一根棍棒，两个膝盖呈现弯曲状，由4颗星组成的正方形则代表他的躯干。这个4颗星组成的星群有“拱心石”之称，因为形状很像拱门中央的石块。武仙座位于明亮的织女星右边，所以很好找，尤其是夏季的时候，武仙座会出现在天空中最高的位置。

武仙座虽然位置显眼，但它没有得利于任何突出的亮星，星座中只有3颗星亮于3等。武仙座的α星帝座是一颗肉眼可见的红色恒星。尽管武仙座中缺乏亮星，但它的形状大家都广为接受。

神话

在古希腊、罗马神话中，赫拉克勒斯是宙斯的半人半神之子，以力大无穷闻名。赫拉克勒斯被宙斯的妻子、天后赫拉逼疯，在失去理智的情况下，杀害了自己的妻子和孩子。赫拉克勒斯恢复神志后，悲痛欲绝。他接下12项任务以弥补他所犯的错误，每项任务几乎都是不可能完成的，但凭借着神力与智慧，赫拉克勒斯一一克服，并在天空中获得永生。

主要的恒星

武仙座中有趣的天体

M13被认为是北天最值得观看的球状星团，可以在武仙身体的西边、拱心石星群的边缘上找到它。M13用肉眼看是一团模糊的光，用口径15厘米的单筒望远镜可以看到星团中个别的恒星，口径更大的单筒望远镜则能显现它明亮、致密的核心。另一个星团M92位于M13的东北方。武仙座的α星帝座是一颗红超巨星，而它的伴星是蓝绿色的，可以试着借助望远镜分辨出这两颗星，当作是一种辨别恒星颜色的练习。帝座几乎就在织女星的正西方，“Rasalgethi”（帝座）在阿拉伯文中的意思是“下跪者的膝盖”，但在现代的星座图解中，这颗星位于武仙的脚上。

这群星星在其他文明也同样代表着重要杰出的人物。巴比伦的天文学家说这群星星是吉尔伽美什的化身，他是古代美索不达米亚文明中具有神话色彩的国王，也是最早有文字记载的英雄之一。腓尼基人沿着地中海沿岸航行，把这些星星和他们信奉的神祇麦尔卡特连接在一起—这至今仍是武仙座中其中一颗恒星的名字。

武仙座星团

长蛇座

组成：17颗星

最佳观测月份：3月 / 4月

位置：春季，西南象限

大小：

α星：星宿一

其他天体：旋涡星系M83

这只天空中的庞然怪兽，从天秤座一直蜿蜒到巨蟹座，延伸的长度居所有星座之冠。这条巨蛇的头呈风筝状，后面跟着一排星星。这个星座在春季时看得最清楚。长蛇座起初还包括六分仪座、巨爵座和乌鸦座。星宿一是长蛇座中最亮的星，这颗“长蛇的心脏”就位于狮子座轩辕十四和大犬座天狼星连线的东边。从北半球中纬度区观测长蛇座，你会看到它的尾巴离南方的地平线很近。长蛇座的大小和它的亮度不成比例，除了两颗星亮于3星等，其他的都只有3星等或更暗。

神话

赫拉克勒斯和长蛇交战时，多头的长蛇似乎是杀不死的。每当赫拉克勒斯砍下一颗蛇头，就有更多蛇头从那个位置长出来。所以赫拉克勒斯就用火烧蛇头屡遭砍落的位置，以杜绝后患，最终打败长蛇。

长蛇座中有趣的天体

在天空中曲折绵延的长蛇座中有些值得注意的天体。长蛇座R星是一颗米拉变星，它的变星身份在17世纪晚期就已得到确认，亮度在肉眼可见的3.5等到暗淡的10.9等间变化，周期略超过一年。长蛇座V星因颜色呈酒红色而受到瞩目，但它真正奇特的地方在于核聚变的产物是碳而不是氦。M83是一个旋涡星系，亮度为8 等，很适合从中寻找超新星。

蝎虎座

组成：8颗星

最佳观测月份：10月

位置：秋季，星图中央

大小：

α星：蝎虎座α星

其他天体：蝎虎座BL

这里要介绍的蝎虎座，是另一个后来才添入星座表的星座，确认和命名的人是赫维留。它一开始只是一只小型哺乳类动物，但很快就发展成一只蜥蜴。

蝎虎座是由一小群暗星组成的，但它锯齿状的外形在黑夜中轻易就能辨识出来。这个星座呈“W”形，跟它附近的仙后座形状类似。蝎虎座位于天鹅座、仙后座和仙女座之间，周遭的亮星会掩盖蝎虎座的光芒，这对第一次观测的人来说是个挑战。

对北半球中纬度的观测者来说，每年9月底到10月初时，蝎虎座近乎位于天顶，这是最佳的观赏时机，尽管它所在的位置让人在一年中大部分时间里都可以看到它。

恒星与天体

在蝎虎座中没有一颗星有正式的名字，其中最特别的天体—蝎虎座BL—还须动用分辨率最大的业余单筒望远镜才看得到，但它很值得注意。蝎虎座BL为椭圆星系核，亮度变化在13等到16.1等之间，中心可能是巨大的黑洞。蝎虎座中没有任何梅西耶天体，没有一个星系亮于14.5等，也没有星团。

主要的恒星

历史

由于蝎虎座是近代才发现、用以填补古代星座之间空缺的星座，所以没有相关的神话或背景故事。但当初在命名时其实有过一番激烈的讨论，有人主张取名“路易十四”以纪念这位君主，有人则主张取名“腓特烈大帝”。

狮子座

组成：12颗星

最佳观测月份：3月 / 4月

位置：春季，星图中央

大小：

α星：轩辕十四

其他天体：狮子座R星（变星）

狮子座中有趣的天体

流星雨的命名是根据它看上去起源于哪一个星座。狮子座流星雨和坦普尔−塔特尔彗星有关，当地球通过这颗彗星遗留下来的碎片时，我们就可以看见流星划过天空，每年的最佳观看时间是11月17日前后。

狮子座是一个巨大而且容易辨识的星座，北半球的人们前半年都可以看见它。狮子座所在的区域星星比较少。它位于大熊座的南边，以及同属黄道星座的巨蟹座和室女座中间。镰刀状的星群象征着这头坐狮上扬的狮头。轩辕十四是狮子座中的最亮星，位于镰刀的南方，代表狮子的前脚。要在脑中勾勒出这个星座的狮子形状并不难，因为它跟著名的人面狮身兽斯芬克斯很像。旋涡星系M65和M66靠近太微右垣四（狮子座θ星），就位于狮子座底部的下方，不过至少要用双筒望远镜才观测得到。

M66（左上）和M65（左下）

历史

古埃及文明的重要象征—人面狮身兽斯芬克斯，可能是以狮子座为原型创造出来的。

小狮座

组成：3颗星

最佳观测月份：3月 / 4月

位置：春季，星图中央

大小：

α星：小狮座α星

其他天体：小狮座R星

这个星座并不在托勒密最初划定的48星座之中，而是近代新增的成员，17世纪时由赫维留命名。小狮座很小，也不太引人注目，要在漆黑的夜晚才看得见，因为它没有一颗星亮度超过3.8等。在北半球中纬度区，每年3、4月，小狮座近乎位于天顶，停歇在狮子座与大熊座之间。

恒星与天体

星光微弱的小狮座中最值得注意的天体是小狮座R星，位于构成小狮座那3颗星的东边。它是一颗米拉变星，光变范围为7.1星等到12.6星等，周期略超过一年。

这个区域对业余天文学爱好者来说很无趣。这里没有梅西耶天体，最亮的星系约11等。而且小狮座大部分的细节用业余望远镜都很难看见。

但有一个体现业余天文学爱好者如何推进天文学研究的好例子，就发生在小狮座。“星系动物园”计划鼓励业余天文学爱好者研究星系图像并进行分类，而不久前有一位荷兰教师在位于小狮座的旋涡星系IC 2497附近发现了一团奇怪的绿色云气。专业天文学家正在研究这团被称为汉尼天体（Hanny Voorwerp）的云气—名字取自发现它的教师汉尼·冯·阿克尔，“voorwerp”在荷兰文中的意思是“天体”。科学家认为这个天体可能是星系的一部分，反射IC 2497中类星体所发出的光。

主要的恒星

历史

由于小狮座是后来才加入的星座，所以没有相关的神话。古埃及人把这些星星视为被狮子追击的一群羚羊在逃窜间所留下的脚印。

天兔座

组成：11颗星

最佳观测月份：1月 / 2月

位置：冬季，东南象限

大小：

α星：厕一

其他天体：欣德的红星（天兔座R星）

天兔座中有趣的天体

大部分的球状星团都靠近银河中心，但M79这个球状星团却位于天兔座，也就是和银河中心相对的天区。这个星团可能是在大犬座矮星系中形成的。

这个小星座具有多重特质，它的形状不如在天空中的位置来得容易辨认。天兔座位于猎户座的南边，大犬座天狼星的西边，兔子的头则在猎户座左脚亮星参宿七的下面。仲冬时，天兔座将升到最高点，但对北半球的观测者来说，它很靠近地平线，而且一年中有一段时间会沉到南方的地平线之下。

欣德的红星由英国的天文学家约翰·罗素·欣德（John Russell Hind）所发现，是一颗深红色的变星，亮度的变化在5.5～11.7等，周期大约为14个月。

球状星团M79

神话

天兔座没有明确相关的神话故事，但公认的是猎户和他的猎犬—大犬座和小犬座—正在猎捕这只兔子。

天秤座

组成：8颗星

最佳观测月份：6月 / 7月

位置：夏季，西南象限

大小：

α星：氐宿一

其他天体：天秤座δ星

天文事实

“Zubenelgenubi”（氐宿一）和“Zubeneschamali”（氐宿四）这两颗天秤座的恒星，在阿拉伯文中是指蝎子的左右螯。

天秤座的3颗最亮星构成秤顶部的三角形，两个秤盘朝西指向天蝎座的最亮星心宿二。北半球到了夏季，天秤座会刚好在银河上方，在黄道上的位置介于室女座和天蝎座之间。

代表天秤秤盘的星星，在阿拉伯天文学家眼中则是天蝎座一南一北的两只螯。古罗马时代的天文学家将这两只螯划进了天秤座。

观察天秤座δ星是一件有趣的事，它位于秤杆北端的西边，是一对食双星，周期为2～3天，亮度在4.9～5.9等变化，在晴朗的夜晚，可以用肉眼看得一清二楚。

神话

天秤座是黄道十二宫之一，也是其中唯一一个星座形象不是人或动物的星座。据神话记载，这个秤的持有者是正义女神忒弥斯。

天猫座

组成：7颗星

最佳观测月份：2月 / 3月

位置：冬季，东北象限

大小：

α星：轩辕四

其他天体：“星系际漫游者”NGC 2419

天文事实

冬季大三角是一个季节性的星群，由小犬座的南河三、猎户座的参宿四和大犬座的天狼星组成，这个星群很亮。跟它相对应的则是由牛郎星、天津四和织女星所组成的夏季大三角。

像天猫座这么不显眼的星座并不多，要找到它，你得靠一些运气。据说这个星座之所以取名为“天猫”，就是因为观测者要有山猫般的锐利视力才能寻得它的位置。2、3月是最佳观测月份，此时天猫座就位于大熊座和双子座之间。

恒星与天体

天猫座中有一个有趣的天体—星系际漫游者（NGC 2419），它是球状星团中少数有名字的，命名者为天文学家哈罗·沙普利（Harlow Shapley）。这个球状星团离银河中心非常远，而且它的轨道似乎不受银河系的束缚，所以沙普利推测它可能会脱离银河系。在观测条件良好的情况下，你需要口径至少25厘米的单筒望远镜才看得见它。这个球状星团位于天猫座的范围内，不过它实际上很靠近双子座的北河二，反而离天猫座中的7颗星较远。

历史

因为这个星座是由赫维留在17世纪时所确认和命名的，所以没有相关的古代神话故事。它代表北美洲的一种小野猫，正抬起后脚。

天琴座

组成：5颗星

最佳观测月份：7月 / 8月

位置：夏季，星图中央

大小：

α星：织女一（织女星）

其他天体：环状星云M57

天琴座是北半球中最赏心悦目的星座之一，形象容易想象，位置也容易找到。天琴座的α星织女一（织女星）是全天最亮的星之一，北半球中纬度区进入夏季的时候，织女星位于天顶的位置，这颗星是一个很好的参考点，可以利用它来找其他的星座和天体。织女星、天津四和河鼓二（牛郎星）组成了夏季大三角。环状星云M57位于天琴座的其中一个边界上，观测者需要用口径约8厘米的单筒望远镜再搭配高倍率的目镜，才能看见它的轮廓。

环状星云

神话

天琴座背后有一则令人动容的爱情故事。阿波罗送给他的儿子俄耳甫斯一架竖琴，并教他弹奏动人的音乐。尽管俄耳甫斯是众多女子爱慕的对象，但他深爱着他的妻子欧律狄刻。欧律狄刻死在俄耳甫斯的面前，被送进了地府，但俄耳甫斯不放弃，执意要让欧律狄刻起死回生。

众神怜悯这对爱人，决定如他所愿，但俄耳甫斯不顾众神的告诫，在离开地府时回头看了一眼他的妻子，导致自己再次失去爱妻。他开始过着行尸走肉般的生活，结果被一群由爱生恨的年轻女人杀害了。死后的俄耳甫斯终于得以和欧律狄刻重聚，宙斯则把他的竖琴放到天上，以表扬他们之间崇高的爱情。

天琴座中有趣的天体

环状星云M57距离我们约4000光年，你可以用单筒望远镜看见。这个著名的环是太阳这类的恒星在死亡前所散发的气体。从地球的方向看，M57呈圆形，但科学家已确认它真实的形状是圆筒形。

麒麟座

组成：8颗星

最佳观测月份：1月 / 2月

位置：冬季，东南象限

大小：

α星：阙丘增七

其他天体：蔷薇星云NGC 2244

天文事实

麒麟座位于由参宿四、南河三和天狼星所组成的冬季大三角之中。

麒麟座是另一个为了填补天空的空缺而新增的星座。1624年由德国的天文学家雅各布斯·巴尔丘斯（Jacobus Bartschius）所确认。这个星座由许多暗星组成，填满了天空中一处明显的空缺—这处空缺的周围有3颗极亮的星星，分别是小犬座的南河三、猎户座的参宿四和大犬座的天狼星。麒麟座的最佳观测时间是冬季的1～2月，此时它会抵达最理想的位置。

恒星与天体

麒麟座中的星十分暗淡，没有一颗星亮于3.5等。这只独角兽位于银河之中，附近有很多亮星，这些亮星作为很好的参考点，可以帮助观星人在夜空中找到它。离猎户座参宿四最近的两颗星构成了这只独角兽的头，它的脚则跨立于银河上。初次观测这个星座的人，可以从它附近的亮星着手，便能轻而易举地找到它。

麒麟座中的深空天体没有一个是肉眼可见的，但其中有几个有趣的天体可以借助仪器观测到。蔷薇星云是一个巨大的发射星云，可用口径25厘米的单筒望远镜看到它，它也是许多天文爱好者喜欢拍摄的天体。另一备受瞩目的天体是M50，它是一个疏散星团，位于天狼星和南河三的连线上，也就是麒麟座两只向外伸展的脚之间。这个疏散星团可以借助双筒望远镜观测到。

历史

由于麒麟座是后来新增的星座，所以并没有和它相关的古代神话。《圣经·旧约》中提到过一只“巨大的野兽”，它宁愿在雨中玩耍，也不愿与挪亚和其他动物到方舟上躲避大洪水。这可能是巴尔丘斯决定用麒麟命名这个星座的原因。

蛇夫座

组成：14颗星

最佳观测月份：6月 / 7月

位置：夏季，星图中央

大小：

α星：候

其他天体：蛇夫座RS星

这个南天星座把它旁边的巨蛇座一分为二。在神话中，这两个星座跟构成它们的星星一样，是纠缠不清的。蛇夫座很容易辨识，它位于银河的西边、天蝎座的上方、武仙座的下方，它的α星候则位于蛇夫的头部。

蛇夫座是一个热闹的星座，包含了许多深空天体。相当多的球状星团散布在这个星座中，包括M9、M10、M12、M14、M19和M62，它们全都可以透过双筒望远镜观测到。蛇夫座RS星是一颗激变星，亮度变化的范围在4.3～11.8等。

球状星团M14

神话

蛇夫座的命名据说是为了纪念阿斯克勒庇俄斯。这位医疗之神旁边的巨蛇教他认识植物的特性，而他很快就通晓了这些知识，甚至可以令人起死回生。阿斯克勒庇俄斯的药草医治了猎户被天蝎咬出的致命伤，地府的死神就开始担心，并说服宙斯杀死他。现在我们则可以在天空上看见这位医疗之神和他的巨蛇。

蛇夫座中有趣的天体

巴纳德星是距离地球最近的恒星之一，亮度为9.5星等，运行速度很快。这颗恒星的名字来自它的发现者—美国天文学家E. E.巴纳德。它以每秒166千米的速度在天空中移动，是已知的恒星中速度最快的。

猎户座

组成：20颗星

最佳观测月份：1月 / 2月

位置：冬季，东南象限

大小：

α星：参宿四

其他天体：猎户星云

天文事实

猎户座是频繁出现在经曲文献中的星座之一。它在《圣经》中出现过3次，其中一次是在约伯提出的问题中：“你能系住昴星的结吗？能解开参星的带吗？”

猎户座可能是天空中最容易辨识的星座，它位于天球赤道上，所以南北半球的人都可以看见它。数千年来，不同的文明都曾辨识出猎户座，它的显著外表让它在《圣经》中出现过3次，而且还曾在《伊利亚特》《奥德赛》和其他经典文献之中出现过。对现代观星者来说，猎户座的位置很适合当作参考点—全天25颗最亮的星之中，有3颗位于猎户座，而这3颗明亮的星让这个星座的猎人轮廓变得很明显。猎户明亮的腰带是由3颗亮度为2等左右的星构成的，他高举的一只手臂挥舞着棍棒，另一只手握着狮子皮。

亮星

猎户座里的亮星在夜空中十分显眼，即使在城市的光污染下，它们仍能帮助你辨识方向。红色的参宿四是猎户座的α星，位于猎户座的右肩，它是一颗巨大的变星，直径在太阳直径的300倍到400倍之间变动。蓝白色的参宿七也就是猎户的左脚，是一颗亮度为0.1等的超巨星，亮度为太阳的5.7万倍。

猎户的左肩是另一颗亮星参宿五，亮度为1.6等（“哈利·波特”系列小说中有一个邪恶的角色与之同名[1]，这足以证明猎户座在文化中扮演着举足轻重的角色）。参宿一、参宿二和参宿三的星等都在2等左右，它们形成了猎户的腰带，这个明显的特征让猎户座非常容易辨识。

主要的恒星

猎户星云

神话

古希腊、罗马神话中有几个跟猎户座有关的故事。其中一个故事中俄里翁（Orion，即猎户座）是一位非常厉害的猎人，但是被天蝎带有致命剧毒的尾巴刺伤了—这就是这两个星座被放在天空中相反位置的原因。

另一个故事中，狩猎女神阿尔忒弥斯因俄里翁绝佳的狩猎技巧而对他心生爱慕，阿尔忒弥斯的双胞胎兄弟阿波罗嫉恨妹妹喜欢上了另一个男人，便设下诡计让阿尔忒弥斯将致命毒箭射向俄里翁。当阿尔忒弥斯发现自己铸下大错后，就把俄里翁变成永恒的星座。现在，这个猎人带着他忠心的猎犬—大犬座和小犬座—一同猎捕着附近的动物，比如金牛座和天兔座。

猎户座中有趣的天体

猎户座包含了一块银河系中很活跃的恒星形成区。位于猎人腰带下方的3颗星代表他的佩剑，中间的那颗星就是猎户星云（M42）的所在。猎户星云肉眼看起来就像一朵云，用口径大一点的望远镜则能看见一团云气，这里恒星正以极快的速度形成着。星云的中心有4颗星，合称为猎户四边形星团。另一个星云M43就位于M42的北方。可以挑战一下自己，试着寻找参宿一（猎户座ζ星）南边的马头星云，这是一个马头形状的黑暗星云，遮住了它后面的星云所发出的光。

飞马座

组成：15颗星

最佳观测月份：9月 / 10月

位置：秋季，星图中央

大小：

α星：室宿一

其他天体：球状星团M15

天文事实

飞马可以说是美杜莎的后代。珀耳修斯（英仙座）砍下美杜莎的头后，这只飞马就从美杜莎的鲜血中诞生。

飞马被命名为星座、取得不朽地位是理所当然的，因为这匹长有翅膀的马常常出现在古希腊神话中。尽管飞马座中的星都不是很亮—α星室宿一只有2.5等—但它却在天空中占了很大一块区域。

恒星与天体

每年的9～10月是观测飞马座的最佳时间。这个星座位于南方天空，就在仙女座的右边，也与仙女座共用毕宿二这颗星。毕宿二和另外3颗亮星组成了飞马座四边形，这个星群对于寻找附近的星座非常有帮助。

M15是北半球中相当明显的球状星团，位于星座最东边的边界上，这个致密的星团可以用双筒望远镜观测到，用单筒望远镜则能欣赏到最吸引人的部分—约10万颗的恒星密密麻麻地聚集成一团。

广受瞩目的斯蒂芬五重奏星系，是看似靠得很近的5个星系，位于飞马座的北方边界上。其中4个星系正在相互碰撞，而第五个星系可能是前景星系，和其他4个星系比起来，它更靠近银河系，这是根据谱线红移得出的结论。

天琴座中有趣的天体

在搜寻系外行星一事上，飞马座屡有令人兴奋的发现。所谓的“系外行星”是指太阳系以外的行星，它们围绕太阳以外的恒星运转，是寻找外星生命的重要目标。1995年，科学家发现一颗绕着恒星飞马座51转的系外行星，这是第一次在稳定的恒星—而非脉冲星—周围发现行星。科学家透过这颗行星的引力对恒星所产生的影响推论出它的存在。在飞马座中，人们还发现了另外两颗系外行星绕着它们的恒星转。

2008年，人类又获得关于这个星座令人相当兴奋的新发现。这一年的11月，科学家公布了第一幅系外行星围绕恒星运转的影像，影像中有3颗行星绕着HR 8799这颗飞马座的恒星转，看起来像一个小型的太阳系。这3颗系外行星跟其他飞马座的系外行星一样，都是气态行星，并不适合生命存在。但这项发现仍是一大突破，鼓舞了我们继续寻找大气化学成分可以支撑生命存在的系外行星。

斯蒂芬五重奏星系

神话

飞马座在神话故事中是一个很出名的角色。传说它用脚踢出一道山泉，名为喜波昆泉，是一代又一代诗人的灵感源泉。飞马座和它附近的仙女座、英仙座、鲸鱼座、仙王座和仙后座，都是大家更熟悉的神话故事中的角色，飞马在里面为英仙座珀耳修斯的坐骑。

在另一个故事中，飞马是希腊英雄柏勒洛丰的坐骑，和他并肩作战，一起对付吐火兽。柏勒洛丰能够驯服飞马，则是靠雅典娜女神的帮助。

主要的恒星

英仙座

组成：14颗星

最佳观测月份：11月 / 12月

位置：秋季，东北象限

大小：

α星：天船三

其他天体：双星团NGC 869和NGC 884

天文事实

在英仙座的故事中，变星大陵五代表美杜莎的眼睛，它的英文名字“Algol”在阿拉伯语中的意思是“食尸鬼”，在希伯来语中则是指“吸血鬼的眼睛”。看来古代人似乎也觉得这颗星不太对劲。

在北半球一年之中的大部分时间里，都可以看见英仙座。它跨越银河系，在仙后座和仙女座之间，而且这3个星座属于同一个希腊神话，英仙座在神话故事中是主角、英雄。

恒星与天体

英仙座对初学者来说属于比较容易找到的星座。英仙座拥有一些明亮、显眼的观测指标，其中包括位于星座中央、亮度为1.8等的α星天船三，另外还有5颗亮度亮于3等的星。在这些星之中，英仙座β星大陵五是一颗著名的食变星，它会变暗1星等，并维持大约10小时，周期为3天。英仙座虽然几乎全年都看得见，但是最佳的观看时间则是秋末。

英仙座中有一个著名的天体—双星团NGC 869和NGC 884。这两个分开的星团其实是相关的，观测者最好使用双筒望远镜或用低倍率的目镜观看，这样可以有较宽广的视野，看到丰富的双星和多星系统。

英仙座中有趣的天体

英仙座流星雨是每年夏季8月发生的流星雨。这群流星是斯威夫特−塔特尔彗星遗留下来的残骸。这颗彗星第一次被人们观测到是在1862年，当时观测者估计它出现的周期是120年。不过1982年时天文学家并没有看见它的回归，这引来了它已经瓦解的猜测。10年后，它再度出现。科学家已查明这是因为它每次通过太阳时，都会流失部分物质而造成轨道改变。这颗彗星原本的周期为120年，现在经重新估算后已改成134年，所以预计它下次回归的时间是2126年。

英仙座流星雨

这个星座还是另一个值得关注的年度天文盛事的发生地，那就是从7月底开始的英仙座流星雨。这个流星雨的辐射点在英仙座，或者说流星会从英仙座发射出来。英仙座流星雨的极大期在每年的8月11～12日。

当地球通过彗星留下的尘埃轨迹时就会发生流星雨，而这个尘埃轨迹由彗星喷出的碎片残骸组成。英仙座流星雨来自斯威夫特−塔特尔彗星所留下来的残骸，这颗彗星为长周期彗星，上次通过地球的时间是1992年。英仙座流星雨已经被观察了近2000年，主要的观测地都位于北半球。

神话

宙斯的半神半人之子珀耳修斯（英仙座），是希腊罗马神话中最杰出的英雄之一。珀耳修斯深受女神雅典娜的喜爱，所以他收到过雅典娜赠予的许多礼物，包括一块光可鉴人的盾牌。珀耳修斯与美杜莎作战时，就利用这块盾牌充当镜子窥看美杜莎，避免因为直接和她四目相交而变成石头。当珀耳修斯砍下美杜莎的头时，一匹飞马从她的血中诞生，成为珀耳修斯的坐骑。

珀耳修斯的第二件英雄事迹是他用美杜莎的头当作武器，解救安德罗墨达（仙女座）。即使脖子被砍断，美杜莎的眼睛依然能让海怪塞特斯（鲸鱼座）变成石头。

主要的恒星

双鱼座

组成：17颗星

最佳观测月份：10月 / 11月

位置：秋季，东南象限

大小：

α星：外屏七

其他天体：旋涡星系M74

双鱼座这个古老的黄道星座，形似两条鱼，尾巴被一条长绳连在一起。双鱼座的位置靠近飞马座四边形，在10～11月，双鱼座位于天顶的东南方。连接两条鱼的长绳在外屏七（双鱼座α星）处会合，也就是离鲸鱼座外围不远的地方。这条长绳在天空中形成了一个大大的“V”字。

双鱼座南边由5颗暗星组成的星群称为戒环，代表双鱼中较大的那条鱼。连接较小那条鱼的绳索上，有一个暗淡的旋涡星系M74，它的旋臂可以用口径20厘米的单筒望远镜观测到。凡马内之星作为一颗暗淡的白矮星，则位于双鱼座的另外一边，是少数用口径20厘米的单筒望远镜就能看见的白矮星。

神话

根据古希腊神话，女神阿佛洛狄忒和她的儿子厄洛斯为了躲避海怪提丰，化身为两条鱼，并用一条长绳绑在一起，以免游泳时失散。

主要的恒星

南鱼座

组成：11颗星

最佳观测月份：9月 / 10月

位置：秋季，西南象限

大小：

α星：北落师门

其他天体：无

北落师门与北落师门b

对北半球中纬度的观测者来说，这个南天星座即使在它仰角最高的时候，也十分靠近地平线。但南鱼座仍有受到注目的优势，它的α星北落师门是一颗1等亮星，而且位于相对较暗的天区。

秋季时要认出南鱼座很容易，它坐落在宝瓶座的南边和摩羯座的东边—这些星座都位于天空中充满“水”的区域。北落师门是这个星座中最独特的天体，它是全天第18亮星，距离地球只有25光年。北落师门是相对年轻的恒星，年龄在1亿～3亿年之间，据估计它的寿命可达10亿年。它的大小是太阳的两倍，亮度则是太阳的14～17倍。

神话

南鱼座是属于托勒密最初划定的48星座之一。这个星座的早期插图是画着一只张开大嘴的海中生物，喝下由宝瓶倒入它口中的水。古埃及人把这群星星看作一条鱼，而“Fomalhaut”（北落师门）在阿拉伯文中的意思是“鱼的嘴巴”。根据亚述人的传说，这条鱼代表奥安尼斯，白天他是老师，晚上则变成一条鱼。在古希腊神话中，南鱼座是双鱼座的父亲。

南鱼座中有趣的天体

2008年11月，哈勃望远镜拍到了一颗行星环绕着北落师门运行的影像，这个观测结果极具突破性。科学家称这颗行星为北落师门b，这是第一颗经由影像确认的系外行星。

船尾座

组成：12颗星

最佳观测月份：2月 / 3月

位置：冬季，东南象限

大小：

α星：空缺

其他天体：疏散星团M46

这个南方星座是另一个飘浮在天上水天区的星座，位于这片天区的星座包括波江座、双鱼座、宝瓶座和原来的南船座。南船座后来被拆分成4个星座。传说中，“阿尔戈”号（南船座）载着伊阿宋和他的50位船员，前往盗取金羊毛。南船座的帆如今位于船帆座，龙骨位于船底座，它老旧过时的罗盘则在罗盘座。

恒星与天体

南船座以前是一个巨大的星座，但这艘载着伊阿宋的神秘船是托勒密48星座中唯一一个被彻底修订和分割的星座。船尾座代表这艘大船的尾部。如今，船尾座中没有真正的α星，因为南船座被切割成几个部分后，其中的恒星没有重新标示，船底座保留了南船座中的α星和β星，而船尾座中的最亮星是原来南船座的ζ星。

在北半球的中纬度区观看，南船座靠近南方地平线，要找到它，可以利用大犬座的天狼星和弧矢七。

M46是船尾座中的疏散星团，借助双筒望远镜观测，它在天空中看起来像跟月亮一般大小的暗淡云朵。如果使用单筒望远镜，则可以看到许多闪闪发亮的恒星。这个小星座中还有两颗星值得特别介绍：一颗是亮度2等的弧矢增二十二（船尾座ζ星），为银河系中最大的恒星之一，也是一颗蓝超巨星；另一颗则是船尾座L2，它位列最亮的红色变星之中，亮度在2.6～6.2等，周期大约为5个月。

船尾座中有趣的天体

从地球上看来，甘姆星云是已知星云中最大的一个。它是大约100万年前超新星爆炸后遗留的残骸，在天空中的范围有40度那么大，横跨船尾座和船帆座这两个北半球的观测者很难看到的南方星座。这个星云靠近地球的另一侧，距离我们约450光年。

天箭座

组成：6颗星

最佳观测月份：8月 / 9月

位置：夏季，东南象限

大小：

α星：左旗一

其他天体：球状星团M71

天箭座是一个小但很独特的星座，它身处银河之内，在天鹰座牛郎星和天鹅座天津四的连线上。数百年来，天箭座一直都被看成一支箭，这明显是因为它的外形。天箭座是最小的星座之一，也是托勒密最初建立的48星座中的一个。它非常靠近天球赤道，所以几乎在地球上任何一个地方都可以看见它。

这个小星座位于由牛郎星、天津四和织女星所组成的夏季大三角之中，这使得它夏季时会在天空中最高的位置，此时对北半球中纬度地区的观测者来说，也是最好的观赏时机。天箭座中的M71是一个有趣的天体，这个球状星团用双筒望远镜即可轻易看见。明亮的M71位于箭杆中央，距离地球约1.2万光年，宽度大约27光年。

神话

虽然天箭座很小，而且不怎么亮，但古希腊、罗马、波斯和希伯来等诸多文明都把这群星星看成是一支箭。

在希腊罗马神话中，天箭座代表着许多支不同的箭，其中包括丘比特的爱情魔法之箭、阿波罗杀死独眼巨人的箭和赫拉克勒斯射死斯廷法罗斯湖怪鸟的箭。它可能也是从人马座手中的弓射出的箭，目的是狩猎附近的动物，但这个说法有争议，因为和喀戎这只半人半马兽的形象不符，他可是有名地和善。

主要的恒星

人马座

组成：22颗星

最佳观测月份：7月 / 8月

位置：夏季，东南象限

大小：

α星：天渊三

其他天体：礁湖星云M8

天文事实

茶在今日的阿拉伯是很受欢迎的，不过古阿拉伯的天文学家并没有把人马座和茶壶联系在一起。他们觉得这群恒星看起来像鸵鸟要去喝银河里的水。

人马座是半人半马的弓箭手，坐落在银河最宽的区域，为人们提供了一个观测银河中心的窗口。人马座位于黄道上，在摩羯座和天蝎座的中间，会出现在仲夏和夏末的南方天空。天空中的人马座像是在追捕着他的假想猎物—天蝎。要找到人马座，就先锁定织女星，接着寻找构成人马座主要部位的8颗亮星，它们就位于人马座宽阔的肩膀上。

另一个找到人马座的方法是寻找这个星座中两个著名的星群—人马座中央的8颗星形成茶壶的形状，最东边的4颗星是茶壶柄，西边的3颗星则是三角形的壶嘴；另一个星群是在东边的5颗星，像一根牛奶勺。可以想象银河是从茶壶嘴喷出的水蒸气。

恒星与天体

人马座的形状很有名，它也可用来说明拜耳命名法不一定能反映恒星亮度的顺序。有时候编目会出现偏差，可能是因为一时失察，也可能因为星座边界后来有所变动，导致比较亮的恒星却变成了β星或γ星。人马座中有许多亮星，其中有8颗星亮于3等，不过α星天渊三只是这个星座中的第14亮星，亮度为4等；最亮的星则是箕宿三（人马座ε星），亮度为1.8等。此外，次亮星是人马座σ星，也就是斗宿四，它显眼的程度让巴比伦人将它列入他们的30颗恒星目录中。

主要的恒星

三裂星云

神话

古希腊人认为人马座代表半人半马兽喀戎。喀戎智慧超群，而且和善（这和星座中拉着弓的射手形象不符），他也是阿基利斯和赫拉克勒斯的导师。在其他传说中，人马座代表古希腊神话中牧神潘的后代。

人马座中有趣的天体

人马座位于银河最宽的地带，朝向银河核心以及许多球状星团和星云。如果用双筒望远镜观测这个区域，可以一次看到6个或更多位置相近的天体。其中最著名的是人马座球状星团，它位于茶壶盖子的西北边，用双筒望远镜就看得见它，但用口径20厘米或更大的单筒望远镜，你就可看见密密麻麻的恒星。盖子的另一边是礁湖星云M8，在漆黑的夜晚肉眼可见。更北边一些则是Ω星云M17，又称为马蹄星云或天鹅星云，可以用双筒望远镜看到。另外三裂星云M20是恒星的育婴室，有许多正在形成的恒星。

天蝎座

组成：17颗星

最佳观测月份：7月 / 8月

位置：夏季，西南象限

大小：

α星：心宿二

其他天体：蝴蝶星团M6

天文事实

“Antares”（心宿二）在古希腊语中的意思是“火星的敌手”，这清楚说明它的颜色和重要性。

天蝎座是最容易令人浮想联翩的星座之一。25颗全天最亮星中，有两颗在这个星座，周围还环绕着不计其数的亮星和天体。对北半球的观测者来说，观赏天蝎座最好的季节是夏季，沿着银河往南，它就位于同为黄道星座的人马座和天秤座之间。

很多星座名不副实，但天蝎座不一样，它的形状非常像一只蝎子—两只大螯从宽阔的头部延伸而出，明亮的心宿二代表这只蝎子的躯干，接着是弯曲的尾部，末端亮星为尾宿八。

最亮星

对初学观星的人来说，天蝎座是比较容易辨识的星座，除了因为它的形状，也因为心宿二这颗1等亮星—罗马人称之为“蝎子的心脏”。

心宿二是一颗红超巨星，大小约为太阳的300倍，它已经接近恒星生命的末期。心宿二一直受到人类的密切关注：古代中国人认为心宿二是“天王”，而蝎子头的地方是“明堂”（天子举行朝会的地方）；古代波斯人则认为心宿二是天空中的一名守卫。

主要的恒星

蝴蝶星团

天蝎座中有趣的天体

天蝎座所在的区域满布星团。球状星团M4就位于心宿二的西方，蝴蝶星团M6是一个大疏散星团，借助双筒或单筒望远镜，都可以看见这只展开双翅的蝴蝶。M7也是一个大疏散星团，用双筒望远镜可以看见星团中的个别恒星。这个星团中有超过100颗恒星，由于托勒密最早辨识出了这个星团，所以又称托勒密星团，它位于尾宿八的东边。天蝎座X−1相当暗，亮度是13等，要找到它需要些技巧。它是一个双星系统，你只看得见其中一颗星，另一个看不见的天体可能是一颗白矮星、中子星或黑洞，它的引力可以将它的伙伴表面的气体吸走。

神话

这群星星及其构成的形状，对许多文明而言意义重大。中国古代的天文学家视之为东方苍龙的一部分。古希腊神话则说天蝎把致命的毒液注入猎户的脚，也就是参宿七所在的地方，因而击败了猎户。猎户座和天蝎座在天空中位于相反的位置，彼此离得远远的。在北半球的天空，春季时天蝎座在东边升起，猎户座正好从西边落下。

盾牌座

组成：4颗星

最佳观测月份：7月 / 8月

位置：夏季，东南象限

大小：

α星：天弁一

其他天体：野鸭星团M11

盾牌座是另一个在17世纪末由赫维留命名的星座。这个近代发现的星座，其名字和形状都跟一桩历史事件有关，并且可能是唯一一个牵扯上政治（至少对赫维留是如此）的星座。

恒星与天体

盾牌座在银河中，位于人马座、天鹰座和巨蛇座后半部之间。盾牌座不大，也没有非常亮的星，但由于它的排列方式很独特，因此成为北半球夏季时分（7～8月）的热门观测目标。

这个身处银河中的小星座中，有一个值得注意的天体—野鸭星团M11，取名“野鸭”是因为它会让人联想到一大群水鸟。这个星团位于盾牌座最北边的星（盾牌座β星）的西南方，观测者用双筒望远镜就能观测到，若想让星团中数千颗闪闪发亮的恒星在你眼前显现，则只须用到口径20厘米的单筒望远镜即可达成心愿。

历史

这个星座原本被命名为“索别斯基之盾”。约翰·索别斯基是波兰国王，同时也是军队的总指挥官。1683年，他在关键的维也纳战役中打败了奥斯曼帝国，以寡击众率领7万名士兵对抗两倍数量的敌人。赫维留用还活着的人为星座命名似乎不太合常理，但击退欧洲最大强敌的索别斯基，也是这位天文学家的赞助者之一。

盾牌座中的有趣天体

钱德拉X射线望远镜在1999～2004年拍摄到了超新星残骸G21.5−0.9的惊人影像，它距离地球约2万光年。天文学家估计爆炸恒星的质量是太阳质量的10倍以上。尽管我们知道超新星残骸的存在已经很多年，但钱德拉能捕捉到残骸外层所发出的X射线。

六分仪座

组成：3颗星

最佳观测月份：3月 / 4月

位置：春季，西南象限

大小：

α星：六分仪座α星

其他天体：纺锤星系NGC 3115

天文事实

六分仪座的星不是很亮，大部分很难用肉眼看见，但这无法阻止中国古代的天文学家研究这个区域，并称之为“天相”，也就是天上的丞相。

六分仪座这个小星座由17世纪的天文学家赫维留所确立，填补了狮子座附近的空缺。

恒星与天体

六分仪座位于长蛇座和狮子座之间，是一个不显眼的星座，它由寥寥几颗星组成，而且没有一颗亮于4.5等。

对初学者来说，第一次观测六分仪座可能是个不小的挑战。这个星座中大部分星—包括最亮的那一颗—都很难用肉眼看见。观测六分仪座的最佳环境是没有月亮、晴朗无云的夜晚，以及远离城市灯光和任何光污染的漆黑地点。

六分仪座分布的区域有一个值得注意的天体—纺锤星系。这个星系侧对着地球，看起来像扁平的圆盘。用业余望远镜就可以看到令人满意、质量不亚于专业的影像。六分仪座也是六分仪座流星雨辐射点的所在，这个流星雨发生在白天，每4年出现一次（下一次是2017年9月）。

历史

六分仪座一直到近代才受到瞩目。17世纪末之前，人们认为这群星星是九头蛇（长蛇座）背上的鳍。1687年，赫维留用测量恒星位置的天文仪器来命名这个星座。在某种程度上，也是想借此纪念他的六分仪，这个六分仪和其他的天文仪器毁于1679年9月的一场火灾。

巨蛇座

组成：8颗星（头）；6颗星（尾）

最佳观测月份：6月 / 7月

位置：夏季，星图的南半边

大小：

α星：天市右垣七

其他天体：鹰状星云M16

天文事实

作为现代医学象征的旋涡条纹柱是由古希腊的阿斯克勒庇俄斯之杖转化而成的。医疗之神所执之杖上有一条巨蛇由上而下缠绕着，红色旋涡条纹就是代表那只蛇。

巨蛇座缠绕在蛇夫座的肩膀上，向南方天空延伸。这两群星星和蛇夫座本来属于同一个星座，但后来分开了。巨蛇座作为一个独立的星座，分成巨蛇头和巨蛇尾两个部分。巨蛇尾介于河鼓二（牛郎星）和心宿二之间，这个部分接上蛇夫座宽阔的肩膀，三角形的巨蛇头则位于另外一边。

巨蛇尾中的鹰状星云M16由星云和星团组成，要同时观测到两者至少需要口径20厘米的单筒望远镜，较小的设备则只能看到星团。

主要的恒星

鹰状星云

神话

在神话中，这条蛇传授医疗之神阿斯克勒庇俄斯医术，让阿斯克勒庇俄斯有了起死回生的本领。众神无法容忍这个结果，决定对阿斯克勒庇俄斯痛下杀手，最后再将他和这条巨蛇一起放逐到天上。

巨蛇座中有趣的天体

鹰状星云M16位于巨蛇尾，是一个活跃的恒星形成区，距离地球约7000光年。它分别在1745—1746年被锡苏、在1764年被梅西耶发现。梅西耶这样描述这个星云：“包裹在一片暗淡光芒中。”老鹰星云的中央耸立着致密尘埃柱，观测者可以借助口径30厘米的单筒望远镜观测到。霍格天体位于巨蛇座的方向上，距离地球约6亿光年，它中心处的圆球是由许多年老的红色恒星构成，外围则环绕着一圈炙热的蓝色恒星，而这两类恒星之间却空无一物。关于这个天体的成因，天文学家尚无定论，但人们陆续发现了类似的天体，它们被称为环星系。哈勃望远镜还在巨蛇座头部捕捉到星系毁灭和恒星形成的影像，此一现象将持续数十亿年。这群星系名为西佛六重星系，在哈勃的影像中看似是6个星系在交互作用，实际上，其中有两个星系只是不相干的旁观者，另外4个才在相互碰撞。而这些紧密星系之间的引力，会让它们的形状发生改变。

金牛座

组成：13颗星

最佳观测月份：1月 / 2月

位置：冬季，西南象限

大小：

α星：毕宿五

其他天体：昴星团M45；蟹状星云M1

金牛座是黄道带上的星座，冬季时会处于北方的最高点。金牛座很容易找到，因为猎户座的腰带指向毕宿五，也就是位于金牛眼睛位置的金牛座的α星。

昴星团M45在更远的西北方，位于金牛的肩膀，又称作七姐妹星团。昴星团是夜空中比较容易辨识的天体。沿着由猎户座参宿四往毕宿五延伸而出的连线找去，就会看到这团模糊的天体。许多文明都有关于七姐妹的神话故事，美洲原住民的故事中，7个年轻的姐妹在散步时迷了路，现在她们被留在了天上，提醒孩子不要离家太远。观测者用双筒望远镜可以看到星团中500多颗恒星。

这个星座中另一个有趣的天体是蟹状星云M1，在梅西耶天体中排在第一的位置。1054年，古代的天文学家目睹了这颗恒星的死亡过程。直到现在，观测者依然可以在金牛北方的牛角上方看到超新星的残骸。

神话

这个星座有很多相关的神话故事。古埃及人认为这头牛代表生命与丰饶之神奥西里斯。在古希腊神话中，这头牛是宙斯的化身，他借助这副身躯虏获了腓尼基公主欧罗巴，并将她跨海送到一块大陆上，这块大陆后来就冠以她的名字，即欧洲。有些人则说，这头牛是代表摩西在聆听十诫时，那些盲目的追随者用黄金塑成的金牛犊。

金牛座中有趣的天体

1758年，蟹状星云的发现促使梅西耶开始为那些看起来类似彗星的天体制作目录，因此它赢得了“M1”的编号。它排第一是有道理的—从中国的古代文献到美国西南部的洞穴壁画，世界各地都记录过产生蟹状星云的超新星爆发。据说，这个超新星曾有长达两年的时间可以用肉眼看见，一个月的时间可以在白天看见。

三角座

组成：3颗星

最佳观测月份：11月 / 12月

位置：秋季，东南象限

大小：

α星：娄宿增六

其他天体：风车星系M33

一旦找到仙女座东边的暗星，就可以辨识出这个小三角形。三角座是托勒密最初划定的48星座之一，不同的文化对它有不同的联想。它位于仙女座、英仙座和白羊座之间，最好的观赏时机是北半球的12月，此时三角座位于天空中最高的地方。

恒星与天体

三角座中最特别的天体是风车星系M33，它和银河系都属于本星系群。M33距离地球约300万光年。风车星系跟我们的星系一样，也是一个旋涡星系，它的盘面正对着地球，看起来很特别。在观测条件良好的黑夜，观测者可以看见风车星系微微发亮的样子。但如果想看清楚整个星系，就要用视野大一些的望远镜。

2007年，钱德拉X射线望远镜发现在M33中有一个质量为太阳的15.7倍的黑洞，名为M33X−7。这个黑洞绕着一颗伴星运转，是一颗食变星，周期为3.5天。科学家预测这个黑洞的伴星最后会变成超新星，那么这个星系中可能就会有一组双黑洞系统。

神话

三角座与其他许多星座一样，对不同区域的天文学家而言代表着不同的东西。古代的希伯来人将它比作小型的乐器，在它得到当代的名字之前，古希腊人注意到这几颗暗星看起来像是字母“△”。

主要的恒星

大熊座

组成：20颗星

最佳观测月份：3月 / 4月

位置：春季，星图中央

大小：

α星：天枢

其他天体：北斗七星

天文事实

在美国的蓄奴时代，北斗七星是黑奴沿着地下铁道逃脱时常借助的指引星。很多故事和歌曲（例如《跟着葫芦瓢》）都提到过这个星群。

大熊座在北天有相当重要的地位，包括了由7颗星组成的大北斗七星（英国人认为是犁）。大熊座是最早被定义的星座之一，各个民族对它有不同的想象，有的说它是双轮战车，有的说它是马和马车，还有的说它代表一群牛，古埃及人则把这个星座想象成一只河马。

恒星与天体

大熊座的大小与独特的形状，让它成为寻找其他天体的基准。从北半球来看，大熊座似乎是以一年为周期绕着它背上的勾陈一（北极星）转圈。3～4月时，这个星座会位于天空中最高的位置。容易辨认的北斗七星代表着这头熊的后背和尾巴，其他的星则勾勒出它的长鼻子和腿。大熊座是少数名字和形状十分相合的星座。

主要的恒星

M81星系

神话

在古希腊神话中，大熊是代表女神卡利斯忒。她因为怀了赫拉丈夫宙斯的孩子，而被愤怒的赫拉变成了一头熊。卡利斯忒生下的儿子阿卡斯长大后差点在狩猎时误杀了自己的母亲，幸好宙斯及时阻止，并将他们一起安置在天空中。

有些美洲原住民部落相信北斗七星的勺口是一头熊，勺柄的星则代表追赶熊的勇士。每到秋季，这个星座在天空的位置会比较低，此时又逢树木的叶子开始转红，看起来就像沾上受伤的熊所流的血。

大熊座中有趣的天体

观赏大熊座可以从开阳（大熊座ζ星）和辅（大熊座80）这两颗星开始，它们靠得很近，貌似是一对双星，但其实并不是。敏锐的观测者用肉眼就可以将这两颗星分辨出来，它们只是视线上靠得很近，而非一个真正的双星系统。借助小型单筒望远镜，你会发现开阳确实有一个伴星—开阳B，它们相距14角秒。开阳和开阳B是第一个被发现的真正的双星系统。

大熊座中还有一对可以用双筒望远镜找到的星系—M81和M82。M81是旋涡星系，如果想知道从外面看银河系是什么样子，这个星系可以透露一些端倪。M82则正在经历一连串的恒星形成，这是两个星系相互碰撞造成的。猫头鹰星云M97也在大熊座中，要找到这个行星状星云，你需要一个口径至少8厘米的单筒望远镜。而如果要看出它的猫头鹰形状，就需要30厘米或更大的望远镜。

小熊座

组成：7颗星

最佳观测月份：全年

位置：所有的星图

大小：

α星：勾陈一（北极星）

其他天体：无

北半球的观测者全年都可以看见这个最北的星座。人类自古以来就知道，可以利用这个星座辨别方向，今日的旅人也仍会借由小北斗七星来寻找北极星。天空中的其他星绕着天球北极转，这让北极星和小北斗成为夜空中的稳定指标，不只可以指引旅人，也能为观星人在夜空中导航。找到小熊座和北极星，不仅可以掌握方向，也可以大概知道自己的所在位置—北极星和地平线间的距离，大致就等于你所在地的纬度。古代人甚至利用小熊座来计时。

勾陈一（目前的北极星）是这个小星座中最受关注的天体。根据天文观测记录，天球北极在天空中的位置已经改变。天球北极目前还在往勾陈一的位置移动，在2100年左右最靠近勾陈一。然后天球北极还会继续往前，陆续通过仙王座、天鹅座，最后在大约1.2万年后抵达下一颗新的北极星—织女一（织女星）。注意看12月底黎明前的天空，小熊座流星雨会从小熊座爆发出来，在极大期时每小时大约会有10颗流星。

神话

小熊座是大熊座卡利斯忒的儿子，母子都被宙斯放在天空中。根据美洲原住民的传说，人类因为害怕会在地球上迷路，乞求神给予帮助，于是神赐予人类北极星作为指引。

主要的恒星

狐狸座

组成：3颗星

最佳观测月份：8月 / 9月

位置：夏季，东南象限

大小：

α星：齐增五

其他天体：哑铃星云M27

狐狸座在夏末的夜晚高挂空中，它大致坐落于天鹰座牛郎星和天秤座织女星这两颗亮星之间，身处银河带中。狐狸座并不容易找到，因为它的恒星比附近其他恒星暗淡许多。

恒星与天体

狐狸座中的星或许很暗，不过它有一个行星状星云—哑铃星云M27。M27在1764年由梅西耶发现，是第一个被记录的行星状星云。借助一架好的单筒望远镜，就可以看出它为何叫作哑铃星云，但如果只用双筒望远镜观测的话，这个位于天箭座最亮星的北边、狐狸座的南边的天体，看起来是一块模糊、暗淡的斑点。

狐狸座中另一个优美甚至令人惊叹的天体是衣架星群，它就在狐狸座和天箭座的边界上。在漆黑的夜晚，观测者用肉眼即可看见它，但双筒望远镜可以把每颗星解析出来—6颗星形成一直线，另外4颗星在中间的地方形成挂钩。第一次观赏衣架星群的人，一定会对这仿佛人为排列的星星组合赞叹不已。

历史

狐狸座的背后没有神话故事或人物，但它填补了一块值得关注的星空区域。赫维留发现了这个星座，并取名为“叼着鹅的狐狸”。后来鹅不见了，不过在早期的星座绘画中，人们的确可以看见一只狐狸嘴里叼着一只正在挣扎的鹅。

狐狸座中有趣的天体

1764年，梅西耶把M27加进他的非彗星天体目录中，但哑铃星云这个名字则是约翰·赫歇尔取的。M27是由气体组成的发射星云，这是太阳这类的恒星在燃料耗尽后的样子。这个星云的气体是由恒星表层向外抛散而来。除了拥有第一个被记录的行星状星云外，狐狸座中还有第一颗被观测到的射电脉冲星—PSR B1919+21。

室女座

组成：13颗星

最佳观测月份：5月 / 6月

位置：春季，东南象限

大小：

α星：角宿一

其他天体：草帽星系M104

天文事实

“沿着曲线到大角，接着就到角宿一”是业余天文爱好者用来寻找这些亮星的小秘诀。

室女座属于黄道星座，也是其中唯一的一位“女性”。角宿一是这个星座中最亮的星，它位于室女左手握着的麦穗上，对于认出星座的整个形状有很大的帮助。角宿一是1等星，也是所在天区中最亮的一颗星，所以很容易找到。从北斗七星的斗柄往南延伸，会看到牧夫座的大角星，再继续往南就可以找到角宿一。

恒星与天体

室女手中握着丰收的小麦，这个区域的天体也是数一数二地丰富，值得好好探索。室女座是重要的星系观测区，业余天文学爱好者可以自行找到的最遥远天体也在它的范围内—类星体3C273距离地球约30亿光年，至少需要口径20厘米的望远镜才看得见。

角宿一东边的是草帽星系M104，有一条暗带横越星系的中央，看起来像是帽子的边缘，它也因此得到了“草帽”（又称“墨西哥帽”）这个名字。

室女座中有趣的天体

1781年5月11日，梅西耶把草帽星系M104加入了他的目录。这个明亮且壮观的星系是室女座中最大的星系之一。中央的巨大核球让它看起来像是一顶飘浮在空中的草帽。

室女座星系团在天空中的宽度超过5度，所占的区域大约是满月的10倍大。星系团内聚集着2000多个星系，是这类星系团中最靠近银河系的。这个星系团的引力很大，会将我们的星系慢慢地拉向它。通过研究星系的运动，科学家发现这个区域的暗物质多于看得到的物质。

NGC 5426和NGC 271（合称为Arp 271）是两个差不多大小的星系，它们正在以非常近的距离通过彼此。一般而言，如果两个星系靠得这么近，较小的星系会被较大的星系吞食，但因为这两个旋涡星系有大小相当的紧密核心，所以它们很可能不会合二为一，新的恒星也会从星系的气体中形成。

室女座星系团

室女−后发星系团的核心在接近室女座北方边界的地方，那里有大约1.3万颗恒星散布在室女座和后发座。

如果想要看得更清楚，就必须使用口径20厘米的单筒望远镜。即使是用小型观测设备，这个区域也会让你目不暇接。较受瞩目的天体包括椭圆星系M49、成对的M84和M86椭圆星系（用低倍率的目镜可以同时看见），还有看起来总是模模糊糊的椭圆星系M87，但借助专业的望远镜则能看见其中数以千计的球状星团。

主要的恒星

南半球的恒星

世界上大部分的人口集中在北半球，不过有些壮观的天文景象，只有在南半球才看得到。从南纬50度到南极，你可以欣赏到壮丽的星团、星系、星云，还有恒星。澳大利亚是一个很适合观星的地方，夜空晴朗、干燥又漆黑。在澳大利亚的4～5月（此时这里是秋季），银河的中心会通过天顶，恒星密布。以下是其中几个南天最棒的天文景观。

南十字座

南十字座虽小，但很显眼，最好从北纬20度以南的地方观看。这个被半人马座三面包围的星座包含了几颗亮星：十字架二（南十字座α星）是组双星，位于十字的脚上；十字架一（南十字座γ星）也是组双星，位于十字北端；十字架三（南十字座β星）位于十字的左臂末端；十字架三的下方是金光闪耀的南十字座κ星，华丽的疏散星团宝盒星团就分布在这颗星周围。可以透过双筒望远镜，观看宝盒星团的光彩变换。

南十字座中有一块明显的黑暗区域，就在十字架二的东边，称为煤袋星云，由气体和尘埃组成，遮蔽了它背后的恒星。在银河的衬托下，它的轮廓清晰可见。

南十字座（中央）和位于它稍左处的煤袋星云

半人马座

据说这个巨大的星座代表半人半马的喀戎，他是赫拉克勒斯的导师。半人马座位于长蛇座的南边，其中含有许多值得注意的天体，星座中的最亮星南门二（半人马座α星）就是其中之一。这组双星是离太阳最近的恒星系，距离只有4.3光年。它的伴星比邻星，要用单筒望远镜才看得见，它离太阳更近，只有4.2光年。半人马座有一个球状星团—半人马座Ω（NGC5139），包含了超过100万颗恒星。这个明亮的星团用肉眼就能轻松看见。

半人马座A星系

大小麦哲伦星云

这两朵微微发亮的云是绕着银河系运行的不规则矮星系。大麦哲伦星云（LMC）位于剑鱼座，离南极不远；小麦哲伦星云（SMC）则位于杜鹃座。大麦哲伦星云距离地球约16.8万光年，而小麦哲伦星云约20万光年。这两个星系跟地球的距离远比仙女星系跟地球的距离近。

南十字座的四颗星（中下方）

09

Comets & Meteors

彗星与流星

本章内容

彗星·著名的彗星·流星

落向地球·流星雨·每年的流星雨

专题策划

望远镜选购指南

望远镜的种类

如何使用望远镜

彗星

天文事实

路易十五称法国的天文学家梅西耶为“彗星雪貂”，因为他总能发现新的彗星。

当新生太阳系的平面逐渐成形，数十亿颗由冰冻气体和尘埃组成的“雪球”也逐渐形成。这些雪球中有很多被木星和土星的引力抛射到遥远的奥尔特云，其他的则在海王星的轨道外形成，这个区域称为柯伊伯带，和部分离散盘重叠。当这些古老的天体掉到新轨道，向太阳系的内侧移动时，我们就会看到彗星。

彗星的组成

彗星中冰冻的化合物靠近太阳时会因受热而开始解冻，并释放出气体，这些气体是太阳系早期形成时储存下来的。气体在彗星冰冻核心的周围形成明亮的彗发，大量的带电离子则被太阳风塑造成发亮的尾巴。同时，同样由彗星的核心释放出来的尘埃，组成了另一条尾巴。

海尔−波普彗星

奥尔特云环绕着太阳系

彗星的轨道呈椭圆形，会通过太阳系的内侧。从奥尔特云来的彗星是长周期彗星；来自柯伊伯带或离散盘的则是短周期彗星，彗星的体积通常足以支撑它通过太阳系内侧数百次。

观测

我们可以观测那些即将到来的彗星或寻找新的彗星，每年会发现几十个彗星，其中一些够亮，能用业余设备看见。如果看见某个在星图上没有标注的天体，先确定它是不是一颗恒星，看看它有没有尾巴，再确认它是否移动，记下它的位置和星等，画下它的外貌，然后再请别人确认。当然还要搞清楚它是不是一个已知天体。如果发现它可能是一颗新彗星，可以通知位于美国马萨诸塞州剑桥的中央天文情报局（CBAT）。

科学知识：宇宙尘

2004年9月3日，一个近百万千克重的小行星坠入地球的大气层，在离地面还有一段距离的地方瓦解了，释放出相当于一颗核弹的能量，还拖出一条长长的尘埃轨迹。据估计，每年约有4万吨宇宙尘落到地球上，它们的确切来源和性质还是个谜。2004年的这个事件显示，宇宙尘的粒子大小比预期的大很多，大到能散射太阳光，甚至影响地球的气候。由于有大量的宇宙尘掉落地球，科学家正在研究它们在气候变迁中可能扮演的角色。

著名的彗星

天文事实

天文学家已经发现彗星上富含有机物质，因此有人推测彗星能够为地球带来孕育生命的原始材料。

17世纪末，随着牛顿用来解释世界的数学理论开始确立地位，天文学家哈雷便开始尝试运用这些关于引力和运动的新理论，预测那些登记在案的彗星何时将回归—牛顿的理论似乎让预测彗星归期一事变得可行。

哈雷在整理彗星观测记录时，注意到分别出现在1531年、1607年和1682年的彗星行进的方向很相似，于是提出了一个大胆的假设：这三颗彗星是同一颗，而且它将在1758年末时再度出现。这个预测事后被证明相当准确。

尽管哈雷并未亲眼见证它的回归，但这颗彗星后来就以他的名字命名了。哈雷彗星早在公元前就已经被中国和埃及古籍记录了下来。1066年，哈雷彗星也被绣在描述黑斯廷斯战役的贝叶挂毯上。至今，这颗彗星仍备受瞩目。

哈雷彗星上一次造访地球是在1986年，想再看到它要等到2061年，但这颗彗星所得到的注目显示了天文现象的自然本性—每当天空中出现了陌生的天体，人们会感到恐惧、好奇，或两者皆有。

哈雷彗星最近一次造访地球是在1986年

观测彗星

1973年，媒体大肆炒作柯侯德彗星将出现的消息，但它实际的表现却令人失望，不太符合它被发现时所得到的“世纪彗星”之称—尽管这颗彗星仍是一个肉眼可见的天体。

真正明亮的彗星并不常见，但还是有很多彗星可供科学家和观测者探究，尤其是近几十年来。20世纪90年代出现了3颗明亮的彗星。其中，当1997年的海尔-波普彗星和1996年的百武2号彗星抵达时，专业和业余的天文学家都进行了观测，但它们都是长周期彗星，短时间内不会再回来。

苏梅克-列维9号彗星在1994年特别受关注。这颗彗星被木星的引力捕获，然后又被撕裂。它的碎片与木星相撞后，发生了剧烈的爆炸。天文学家通过仔细研究这个天文事件的成因和后果，深入了解了这类行星间的大灾难会造成哪些影响。

麦克诺特彗星，又称“2007年大彗星”，是数十年来最亮的彗星。但是这颗彗星的轨道显示，它最终会离开太阳系，而且不会再回来。

最常回来造访的彗星是恩克彗星，周期为3.3年。恩克彗星就连在肉眼可见的状态下，看起来也只是一个模糊的小小斑点，然而它可能是被研究得最彻底的彗星。恩克彗星是法国的天文学家皮埃尔·梅尚在1786年发现的。之后，它的回归被追踪了数十次。恩克彗星的相关研究一般是围绕着其作为过去曾发生大规模行星撞击事件的旁证展开的，当时可能有一个较大的天体碎裂成许多小块。

科学知识：彗星研究任务

欧洲空间局的“乔托”号探测器，在1986年分析了哈雷彗星的组成；另一艘探测器“罗塞塔”号则于2014年在丘留莫夫−格拉西缅科彗星上放了着陆器。美国航空航天局的“星尘”号宇宙飞船提供了维尔特2号彗星的分析样本，促成了彗星形成的新理论。2005年，美国航空航天局的“深度撞击”号提供了坦普尔1号彗星上有水冰和有机物质的证据。

流星

天文事实

据目前所知，坠入地球的陨石中大约有64块是来自月球，34块来自火星。地球上可能有的陨石是从金星、水星和其他太阳系天体来的，但都还没有被发现并证实。

观星初学者只要有足够的耐心，几乎每个夜晚都可以看见流星。

流星体

流星来自流星体，而流星体是行星际空间中的尘埃和残骸。流星体的个别粒子通常很小，但有些可能宽达数十厘米，这么大的流星体和小行星之间的区别就不太明确了。（国际天文学联合会对流星体的定义是：“比小行星小很多，比原子或分子大很多。”）较大块的流星体可能是小行星、行星或月球的碎片，飘浮在太阳系中。

但大多数的流星体都是微粒，通常是彗星外层的“灰烬”和彗尾留在太阳系中的物质。地球在轨道上运行时，每年会遇到超过5亿颗这样的微小天体。

狮子座流星雨时落下的流星

1836年发现的陨石

铁陨石

与地球接触

这些小天体进入地球大气后，会形成流星。在重力的作用下，它们的速度从每小时3.2万千米到25.7万千米都有可能。大气的摩擦力使它们的温度升高到大约1100℃，这个加热过程会在天空中形成一道发亮的痕迹，“流星”一名便由此而来。大部分的流星体在这样的高温和高压下会在80千米以上的高空汽化。流星体大都非常小，撑不到1秒就灰飞烟灭了，时间极短，再加上光芒微弱，所以人们在地球是看不见这些流星的。较大的流星体会划出一条又长又亮的线，并留下烟痕，或是产生一两道闪光，这是相当少见的火流星。

观测

每年的流星雨都发生在地球通过彗星所留下的尘埃碎屑时，这时，观测者每小时都可以看见数十颗流星从辐射点射出。辐射点所在星座的位置，会用来给流星雨命名。

偶尔，也会有一小块流星抵达地球表面，也就是陨石。最大的陨石—其实就是小行星—会造成生物大灭绝。最常见的陨石是由硅和其他岩石物质所组成的，有些陨石则形成自太阳系早期的初始物质。大约6%的陨石是铁陨石，主要成分为铁和镍。还有一小部分是石铁陨石，由比例相当的铁和硅酸盐构成。

圣石的故事

流星、彗星和天空中其他陌生的发光体一样，也被视为一种预兆。那些抵达地球表面的更是备受重视。德尔菲神庙中的一块陨石被古希腊人当作圣物崇拜。公元220年，罗马君主巴西亚乌斯鼓励群众膜拜很可能是陨石的艾梅萨之石。有学者推断，陨石中的铁镍合金是铁器时代初期最早的可用金属来源，也提供了如何制造铁器的线索。

落向地球

天文事实

一个当地向导帮助探险家皮里（Robert E. Peary）找到了一个裂成三块的陨石（其中一块重达34吨），皮里推测这应该就是格陵兰因纽特人的铁器来源。皮里把陨石带回美国，卖给了位于纽约的美国自然历史博物馆。

月球的表面述说着太阳系激昂狂暴的早年岁月。我们所居住的地球也被猛烈地撞击过，但由于月球的地质稳定，所以留下了被小行星和流星体撞击的证据，反观地球的板块运动、表面大量的海洋覆盖和地貌的改变，这些都会让撞击的痕迹消失。

撞击与陨石坑

最近的一次大型撞击事件，于1908年发生在俄罗斯通古斯，所引起的爆炸毁灭了无人居住的2150平方千米土地，威力相当于1500万吨的黄色炸药。造成通古斯事件的可能是一颗大约10万吨的彗星或小行星，在地表上方约10千米处爆炸。

美国亚利桑那州的巴林杰陨石坑

希克苏鲁伯的陨石撞击可能造成6500万年前的一场大灭绝

通古斯事件并没有留下陨石坑，但研究人员已经在世界各地发现了175个撞击坑和大型撞击凹洞，它们是由彗星、小行星和流星体造成的。其中有一些会为当地陨石坑带来足够的金属，这不但有助于地方产业，还能让周遭的土地变肥沃，加拿大萨德柏里的陨石坑的情况就是如此。5万年前形成的巴林杰陨石坑位于美国亚利桑那州的弗拉格斯塔夫和温斯洛之间，有1200米宽、180米深，看起来很像月球表面。直径180千米的希克苏鲁伯陨石坑，是20世纪70年代在墨西哥的尤卡坦半岛发现的。这个陨石坑被沉积物掩埋，但爆炸后留下的地质痕迹—如玻璃般的曜石、大量的铱元素和其他证据—则显示这里曾遭到小行星撞击。据估计，这颗小行星直径有10～19千米，撞击发生在白垩纪的末期，和地球上许多物种消失的时间相符合，科学家因此推测这可能是小行星撞击后的尘埃遮蔽了太阳，造成大量植物死亡，并使地球的温度快速下降而导致的结果。

科学知识：撞击概率

据估计，造成大量生物死亡的剧烈撞击，大约每1亿年会发生一次；能毁灭一座城市的撞击，则大约每1000年就会有一次。美国航空航天局正在观测已知的小行星，并计算撞击的概率，用0～10的杜林危险指数来表示，10表示百分之百会造成撞击，0就代表没有撞击的机会。217个天体中只有一个的概率是大于0，一开始指数为1的，大多很快就会降下来。2008年10月6日，科学家注意到天体2008TC3正朝着地球而来，隔天它就在苏丹的上空进入了大气层，释放出相当于2000吨炸药的能量，但在抵达地面前，它就化成灰烬了。

流星雨

天文事实

1833年11月16日的那场狮子座流星暴，据估计流星数量高达每小时20万颗！

偶然出现的流星为露营活动或海边散步增添了趣味。这类流星叫作偶发流星，平日的夜晚每小时大概能看见6颗。然而，当地球通过彗星留下的尘埃轨迹（每年约30次）时，就会引发流星雨，甚至更罕见的流星暴。

彗星在太阳系中移动时，外层的物质跟着汽化，喷射出数十亿吨的物质在运行轨道上。当地球碰到或穿过这些尘埃所在的区域，形成的景象可能非常壮丽，原本随机出现的偶发流星，则被源自天空中某个特定位置、密集而稳定的流星群取代。流星雨每年出现的时间都差不多，就算在最小期，每小时也能产生数十颗流星，爆发期时则是每秒可产生10～20颗流星。

流星雨预报

由于流星雨的发生有规律可循，它们的出现将被广为报道，不仅国际流星组织（IMO）等机构会发布信息，本地气象播报员也会在预报天气时提及。诸如流星雨何时发生、何时达到最大等相关信息非常容易取得。

观测

事前做些准备可以让你的观测更成功。首先要知道流星雨的来源（也就是辐射点位置），以及就你的所在地而言的最佳观测时间。流星雨的辐射点通常是跟某个星座联系在一起。每年11月中旬是狮子座流星雨发生的时间，如果此时狮子座靠近地平线，你就得慎选一个适合的观测地点。若发现流星雨的高峰发生在白天，但你也只能选择在夜晚或清晨看非高峰期的流星雨，或是干脆放弃，明年再看。遇到这种情况，黎明之前通常是比较好的观测时机，此时你的位置朝向地球的轨道，面向尘埃的轨迹。

给自己充裕的时间。使用躺椅能让你在仰天凝望的好几个小时里脖子舒服些。流星数量的估计，通常是以每小时多少颗来计算的，也就是天顶流量（ZHR，每小时通过天顶的流星数），但前提是观看的环境应黑暗无光，而且辐射点要位于天顶。如果辐射点的位置低一些、在黄昏的时候观看、在满月的情况下观看，或是靠近城市的光污染，这些都会让观测到的流星数量变少。观看流星不需要任何仪器，不过若用双筒望远镜巡视附近的区域，可能会看到一些较暗的流星。

还有，不要忽视天空中的其他区域。流星会出现在天空中的任何位置。找位朋友跟你一起去，一人往辐射点方向看时，另一人往其他方向搜寻。

观星人：追踪流星

国际流星组织运用业余天文学爱好者观测到的信息去扩充他们的数据库。但观测者需有良好的观测技巧，能正确判读他们所看到的景象后再递交成果。练习做记录，试着多捕捉细节，越详尽越好。认出辐射点的位置不会太困难，从流星雨的个别流星可以反推出它们共同的交点。情况允许的话，就把辐射点的赤经和赤纬记录下来。试着详细记录天空的状况，例如你所能看见的最暗星星等，这可以用来当作极限星等。另外，通过观察流星在1秒内能在天空中移动几度，可以计算流星的速度，流星的亮度则可以借由和附近看得到的恒星做比较估算出来。

每年的流星雨

天文事实

流星雨的强度取决于彗星通过后地球多快碰上它所留下的尘埃轨迹。

流星雨每年的强度变化可能相当大，但其中有几个变动幅度不大，无论是认真的天文学爱好者，还是想凑个热闹的肉眼观测者，这些流星雨都值得一看。

冬季流星雨

双子座流星雨发生在每年的12月7日至17日，极大期在12月13日左右。双子座流星雨每小时可产生约100颗流星，是密集程度最高、最适合在傍晚（相对于午夜后）观测的流星雨之一，这是因为尘埃轨迹与地球轨道交会于和太阳反方向的地方。双子座流星雨的来源是法厄同星，它是一颗小行星，而且很可能是“熄灭”的彗星核，表面的冰已经耗尽，或是深埋在尘埃底下。

重要的流星雨

象限仪座流星雨适合在更偏北的纬度上观看，辐射点在牧夫座，每小时可产生约100颗流星。这是一个跟人们一同欢度新年的流星雨，发生在1月1日至5日，极大期在1月3日左右。象限仪座流星雨的“母亲”是最近才辨识出来的近地小行星2003EH1。

春季与夏季

地球一年会通过两次哈雷彗星留下的尘埃轨道，形成两场流星雨，其中比较显著的是宝瓶座η流星雨，发生在4月19日至5月28日，极大期出现在5月4日附近。这个流星雨的辐射点位于宝瓶座的中央，每小时可产生多达20颗流星，但若是从南半球观测它，所看到的流星数量将是上述数字的两倍不止。

英仙座流星雨发源于英仙座，发生时间大约是从7月17日至8月24日，极大期在8月12日左右。流星视速度的变化取决于它们是从后面追上地球，还是与地球迎头撞上的。英仙座流星的速度很快，时速约为21.4万千米，它每小时落下的数量可达80颗。这个流星雨最早是在公元36年时被中国的天文学家记录下来的，也是第一个被认定与彗星之间有密切关系的流星雨。天文学家斯基亚帕雷利在19世纪60年代发现，英仙座流星雨起源于当时新发现的斯威夫特-塔特尔彗星。

秋季流星雨

发源于猎户座的猎户座流星雨，发生在9月10日至10月26日，极大期是10月22日，每小时约有25颗流星。狮子座流星雨从狮子座方向发射出来，母彗星是坦普尔−塔特尔彗星，这颗彗星每33年回归一次，重复地带来流星雨所需的尘埃颗粒，这也使得狮子座流星雨的极值落差很大。这个流星雨发生在11月14日至11月21日，极大期是11月17日，每小时只有10～15颗流星，但其中大约有一半会在天空中留下长久的痕迹，就像飞机的凝结尾一样。狮子座流星是运动速度很快的流星，迎向地球的速度大约是每秒70千米。

望远镜选购指南

想要选购一架单筒望远镜观看天空吗？在下手之前，有几件事要考虑清楚。首先，选择时要谨慎。新手可能倾向于购买广告推荐的天文观测入门设备，通常是长长的白色镜筒、细细的脚架，价格几百元。但经过几个晚上的使用困难后，它们最后的下场都是被弃置在橱柜深处。

购买渠道

天文观测跟摄影、演奏音乐和滑雪等嗜好一样，是一种花小钱很难买到好东西的休闲活动。新手要注意，不要购买广告促销的廉价品。把钱从口袋里掏出来前，应该先掌握一些知识，务实地规划预算，这些准备最后一定会让你有所收获。

如果你是认真地想要探索天空，就不要在玩具店和购物中心这两个地方购买望远镜。在玩具店买望远镜，就会如你所愿买到玩具。购物中心里的望远镜也一样，都是质量不佳的产品，打算卖给那些只使用一两次就永远收起来的人—那些人直到举办庭院拍卖才会再把这些东西拿出来。这些仪器只会破坏观星兴致，无法带来快乐。

买望远镜最好是去望远镜专卖店，那里有经验丰富的店员帮你挑选符合你需求的望远镜。在专卖店买到的望远镜，价格一定不如其他商店低廉，但很可能会持续使用好几年，所以这笔投资是值得的。

先买双筒望远镜

观测者应该优先选购双筒望远镜，而不用着急买单筒望远镜。跟只用肉眼观察比起来，双筒望远镜能让使用者看到更多恒星和天体，同时提供较大的视野，以便他们观赏星云、星团和彗星等奇特的天文景象。经验老到的观测者在准备出发前，通常会把双筒望远镜放入观测工具箱中。双筒望远镜还是观看月球的好帮手，甚至用来观看行星周边也很有乐趣，如木星最大的几颗卫星，用好的双筒望远镜就看得到。另外，还可以拿它看体育比赛（这一点单筒望远镜很难办到）。

如果已经有了单筒望远镜，那在挑选双筒望远镜时，就要重视质量更胜于价格。一副不错的天文用双筒望远镜，价格上千元。不要购买可变焦的双筒望远镜，要选择放大倍率10倍以下的。如果你的双筒望远镜放大倍率超过10倍，你会发现除非使用三脚架，否则目镜中的影像很难保持稳定。

其次要注意双筒望远镜的聚光能力，也就是会有多少的光进入眼睛。这可以从双筒望远镜的物镜大小看出来（物镜就是双筒望远镜前端的大透镜）。物镜的直径（单位为毫米）除以它的放大倍率就会得到“出射光瞳”—影像通过双筒望远镜所呈现出来的大小。例如：一个7×50的双筒望远镜的出射光瞳是7.1毫米（10×50的出射光瞳是5毫米）。7毫米是一个很理想的值，因为这大约就是人类瞳孔能扩张到的极限。

望远镜的种类

业余天文爱好者的观测仪器分成三类：折射式、反射式和折反射式望远镜。每一种都有它的优点，你应该思考的是如何使用和何时使用这些望远镜。

望远镜的类型

说起望远镜，大部分人想到的会是折射式望远镜。这种望远镜有一个物镜在望远镜镜筒的前端，聚集光线后，再把光引导到镜筒另一端的目镜，然后目镜会放大影像。

反射式望远镜用抛物面镜取代物镜，抛物面镜位于望远镜镜筒的底部，入射光进入镜筒到达抛物面镜，反射后到次镜，次镜把光经由镜筒侧边导向目镜，目镜则将影像放大。

折反射式望远镜结合了修正镜和次镜，光先通过透明的修正镜，再沿着镜筒到底部的主镜，接着反射到次镜，然后再次反射回主镜中央的凹洞，目镜就位于凹洞的后方。

优缺点

每种望远镜各有优缺点，例如反射式望远镜的焦比比较大（焦比是透镜的焦距除以物镜或主镜的大小），焦比高能提供较锐利且高反差的影像，焦比低—就像你常在反射式望远镜上看到的—则是对光的感度较高而且视野较大。

如果你的兴趣是观看月球、行星、双星和其他需要高放大倍率的天体，最好使用折射式望远镜。如果喜欢看星团、彗星和星云，反射式望远镜可能比较符合你的需求。如果什么都想看一看，想要一个全功能的望远镜，那折反射式望远镜会是较好的选择，它的焦比通常在反射式和折射式望远镜之间。

如何使用望远镜

如果你在购买前妥善评估过自己的需求，那新买的望远镜就不会让你觉得白花钱。以下是一些务实的考虑，可使你获得更美好的体验。

大小

购买大型望远镜前，想一想要何时、怎样用它。大小很重要，但原因可能跟你预想的不同。消费者有个心照不宣的信念，认为望远镜和很多东西一样，越大越好。如果要观测较暗的天体，那么这个想法是对的。比较大的物镜能让更多的光进入，也因此可以看到更多天体。

但是增加尺寸是要付出代价的。第一是价钱，越大的望远镜越贵。第二，要搬动大型望远镜很麻烦，它的重量可能高达数十到上百千克，架设和使用起来也会让你手忙脚乱。如果一架体积小、重量轻的望远镜让你可以随心所欲地轻松观察夜空，那就选择它吧。另外，请记得：一个口径10厘米的望远镜，通常能让你看见12等的天体，也就是说，透过它你就已经可以毫不费力地看见太阳系里的所有行星，以及许许多多的星云、星团和星系了。

目镜

目镜是高质量的放大镜片组，用来查看从望远镜主光路出来的影像，更换目镜就会改变望远镜的倍率。有些望远镜优惠组合会搭配好几个高倍率目镜，但可别就因此掏腰包。因为真实的情况是，夜空状态稳定到能使用放大倍率超过35×的目镜的机会少之又少（以一个口径15厘米望远镜为例，就是放大到210倍以上）。

大部分的观测，只会使用2～3个目镜，一个50倍，一个150倍，偶尔用到300倍。如果你的目镜是买望远镜时附赠的，而且质量不好，那么可以考虑升级。购买时要询问销售人员，确定目镜适合你的望远镜类型和大小。除了目镜，望远镜还能搭配各种滤镜，例如可显现月球表面细节的偏振滤镜等，颜色滤镜则能突出行星表面的细节。

计算机

许多新的望远镜都配备计算机辅助系统。当你想观测的天体在空中移动时（更准确地说，是地球转离了它们时），计算机系统可协助观星人把目标保持在视野中，并帮助观星者找到令他们感兴趣的天文景象，只要输入坐标或者是想看的天体名称。

有些执着的观星者认为计算机系统剥夺了他们寻找天体的挑战，但大多数人却觉得很好用，因为计算机系统能快速地找到目标。有一件事要切记：即使买了一架计算机辅助天文望远镜，还是需要找到一些亮星当作参考点，让望远镜知道自己的指向。

社团

本地的天文协会常常会聚在一起，分享彼此对天文学和夜空的热情。这类社团是望远镜问题、疑难杂症解答、天文动态等信息的重要来源。加入其中可以学到很多，也会激励你多把望远镜搬出来，多花时间使用。

10

Deep Space

深空

本章内容

宇宙·星系·遥远的彼端

大爆炸·透视深空

宇宙

各个古文明中关于宇宙起源的故事现在听起来也许很不可思议，但它们真的比事实还奇怪吗？想象一下，一个体积无限小、密度和引力都无限大的点爆发后，形成空间和时间，并释放出辐射，这些辐射冷却后形成物质，之后又形成恒星、星系、行星和人类。

虽然有些基本的问题还没有被解答（也可能根本没有答案），不过最近得到的信息还是让我们能更详尽地了解宇宙的演化。

天文事实

一个澳大利亚研究团队使用两台最强大的望远镜观测了天空中一条带状区域，并估算出全宇宙有超过7×1022颗恒星。

宇宙在大爆炸（画面左侧）之后的演化

科学知识：暗物质

我们所看到的周遭物质只构成约4.6%的宇宙，透过“WMAP”的测算温度分布图和其他的数据，科学家估计宇宙大约有23%是暗物质。虽然有恒星介于我们与遥远星系之间，但是遥远星系发出的光会弯曲，因此可以证明暗物质的确存在；此外，星系中所有可见物质的质量，并不足以束缚整个星系，但星系却没有散开，这也证实了暗物质的存在；宇宙中约72%的能量由暗能量组成，虽然目前还无法证实暗能量确实存在，但是从20世纪90年代对超新星的观测中，我们知道宇宙会加速膨胀，因此可以推断，一定有一种能量源抵消了引力的作用。

宇宙的年龄

我们无法让时光倒退，回到万物的起点，但是透过威尔金森微波各向异性探测器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，简称WMAP）提供的数据，科学家已经准确估算出宇宙的年龄。2001年，“WMAP”被发射到离地球超过160万千米的轨道上，观测宇宙背景辐射，同时测量背景辐射在天空中不同区域的温差。虽然这个差异很微小，却能解释为什么理论上早期辐射和物质明明应该是均匀分布的，却产生了较重的元素、恒星和星系。“WMAP”观测到的温度分布图，其实和137亿年前宇宙的状态相符。根据哈勃望远镜的估测，宇宙中大约有1200亿个星系，每个星系都有数十亿颗恒星。

其他问题

宇宙的年龄只是其中一个谜团，宇宙膨胀的速度似乎比早期理论预测的快，人们从中可以导出一个假设：“暗能量”产生的排斥力会使星系相互远离。比较星系中估测的可见物质数目与束缚星系的引力，科学家发现在星系中有某些东西没有被计算进去—暗物质的质量。目前推测暗物质的来源可能是褐矮星、黑洞和其他晕族大质量致密天体（massive compact halo objects，MACHOs），或是还停留在理论阶段的弱相互作用大质量粒子（weakly interacting massive particles，WIMPs）。

星系

银河系和其他星系都是由恒星、星际尘埃、气体和暗物质（目前人们对这种物质还不是很了解，但是褐矮星、黑洞和其他不会发光的特殊天体都属于暗物质）组成的。星系有三种基本的形状：椭圆形、旋涡形和不规则形。

星系的形状

18%的星系都属于椭圆星系，有些椭圆星系比较接近圆形或是拉长的椭圆形，绕着椭圆星系中心转的恒星主要都是比较老的红巨星。

大约78%的星系属于旋涡星系，旋涡臂会从星系中心向外伸出，绕着明亮的核心转。旋涡星系内同时有年老和年轻的恒星，还会有一些星云在里面形成新的恒星。

剩下有4%的星系属于不规则形，内部有星云正在形成恒星，但是每一个不规则星系的形状都不同。

位于室女座的草帽星系（M104）

碰撞

星系的质量相当大，它们的引力甚至能撕裂其他星系。即使在宽广的太空中，星系还是有可能相撞的，像乌鸦座中就有两个星系正在合并成天线星系，有时巨大的椭圆星系也会吞噬附近的矮星系。

椭圆星系

旋涡星系

棒旋星系

不规则星系

星系团

每个星系内都有数十亿颗恒星，而星系本身也会聚集成星系团，像银河系、仙女星系和另外30多个较小的邻近星系就组成了本星系群，散布在大约300万光年的范围内。其他星系团内则有数千个星系，星系团本身也会聚集成更大的超星系团。

超星系团似乎也会形成特定的形状，它们汇聚成巨大的结构，使整个宇宙呈现“团块状”。此外，星系、星系团和超星系团排列时会呈长条状，虽然延伸的距离很长，但是厚度远远不及它的长度。

科学知识：巨引源

银河系中心的黑洞已经够令人担忧了，距离我们1.5亿光年的地方还有一个巨引源（Great Attractor）。巨引源是由许多星系和暗物质汇聚而成的，它会吸引周围的物质，本星系群和整个室女座超星系团都在以每秒约800千米的速度朝它靠近。巨引源的“引力”来自中心的矩尺座星系团（Abell3627），这个星系团原本被银河系的气体和尘埃遮蔽，借助空间望远镜，我们才知道它位于这个巨型超星系团的中心。

遥远的彼端

光的速度是有限的，每秒只能移动29.9万千米，可以用更切身的例子来解释：因为太阳距离地球约1.5亿千米，从太阳表面发出的光要花500秒左右才能到达地球，换言之，我们看到的是大约8分钟以前的太阳；月球表面反射的月光，则要经过1.3秒才会落在我们的窗台上。

天文事实

起初类星体被认为相当罕见，但现在人们知道，它只是星系演化的一部分，斯隆数字巡天（SDSS，以测量1亿个天体的位置和绝对亮度为目标的计划）和其他天文学研究计划一共记录了超过12万个类星体。

把光速应用到星系或宇宙的尺度，会得到更不可思议的结果。以距离地球约250万光年的仙女星系来说，它是离我们最近的星系，但如果以望远镜观察，你看到的其实是仙女星系过去很久以前的景象，它发出这些光时，人类的始祖才刚出现在非洲。

哈勃望远镜拍到最遥远的宇宙影像

类星体

透视深空

仪器越精密，就可以看到越深的太空，也就是更久以前的宇宙。哈勃空间望远镜是目前看得最远的望远镜，它可以接收到120亿光年远的信息。根据计算，宇宙的年龄是137亿年，因此哈勃空间望远镜便能提供接近宇宙初始时星系和恒星的信息。

这些信息可以协助天文学家了解宇宙和星系的演化过程、类星体的本质，以及类星体与超大质量黑洞的关系。20世纪60年代首次侦测到类星体发出的无线电波时，天文学家在电波的发射源未发现可见天体，后来人们才找到了这些类似恒星的天体，并称它们为类星体。

遥远的天体

深入研究这些类星体，人们会觉得它们越看越奇怪。举例来说，计算类星体的红移，会发现它们是距离我们最遥远的天体之一，如果是一颗同样距离的普通恒星，地球上的观测者看到的光，不可能和这些类星体发出的光一样强。有些理论推测，黑洞是类星体的能量来源，因为黑洞会和周遭的恒星与气体发生相互作用，所以类星体发出的光可能比太阳还强1兆倍。

关于类星体众说纷纭，但是到了20世纪90年代，哈勃空间望远镜的观测结果厘清了这些争议。在一系列的深空影像中，类星体星系的周遭围绕着许多恒星，因此天文学家推测，这些巨大能量是星系演化的正常现象。宇宙形成初期，星系间彼此碰撞，许多物质被星系中心的黑洞所吞噬，释放出巨大的能量，使类星体等早期天体相当活跃，但随着流入黑洞的物质减少，类星体就渐渐演化成了我们现在看到的普通星系。

科学知识：类星体

20世纪60年代初期，一个名叫3C273的天体发出大量异常的光线，因此科学家重新定义了红移（估算天体距离的方法）的用法，并得到一个结论：类星体的中心有一个超大质量的黑洞，当黑洞吞噬掉周遭的恒星时，就会释出大量的能量。

大爆炸

天文事实

宇宙形成初期，反物质粒子应该和物质粒子一样多，但是事实上物质粒子却稍微多一些。大爆炸理论还无法解释的是，究竟反物质是被消灭了，还是存在于宇宙的另一个角落。

英国物理学家弗雷德·霍伊尔爵士（Sir Fred Hoyle）无意间创造出了“大爆炸”（big bang）一词，但是他并不认同大爆炸宇宙模型。霍伊尔是“稳恒态”（steady state）宇宙模型的主要提倡者，他认为物质会不断地生成，以填满持续膨胀的宇宙，而且这个过程会稳定地永远进行下去。霍伊尔当时创造“大爆炸”一词，是为了讽刺那些相信宇宙是由一个小点膨胀而成的人，但后来这个词却被沿用，成了大爆炸理论的学术名称。虽然大爆炸理论还不完美，但是在宇宙深处侦测到的信息却支持了这个理论。

卫星侦测到的更多宇宙早期的背景辐射

宇宙大撕裂

宇宙的起源

如果大爆炸理论是正确的，那么宇宙就是由一个“奇点”开始的，空间、时间，以及后来出现的物质与能量都聚集在这个质量无限大、体积无限小的地方。理论物理学家为了解释奇点，便提出奇特的弦理论。根据弦理论，万物都是由没有质量的“弦”构成的，这些弦存在于四维以上的空间中（四维指的是三个空间轴加上一个时间轴）。

宇宙学至今还无法解释宇宙的起源，但已经设法解释了大爆炸小于一秒之后发生的事。起初，宇宙中充满高能高热的γ射线，随着宇宙的膨胀，γ射线逐渐冷却，转化为基本粒子，不久之后又迅速形成了比例为3∶1的氢和氦（最基本的原子），这个比例也是早期恒星的氢、氦比例。

刚开始（宇宙形成100万年后），宇宙中的氢和氦散布在辐射雾中，但是过了大约30万年，电子被质子吸收变成氢原子，之后宇宙就变得越来越“透明”，让“WMAP”等仪器可以探测到残留的辐射。

证实宇宙微波背景辐射的存在之后，关于宇宙起源的辩论出现了转折。1965年，贝尔实验室的工程师阿诺·彭齐亚斯（Arno A. Penzias）和罗伯特·威尔逊（Robert W. Wilson）在调查卫星信号受到干扰的原因时，发现这些“噪声”来自四面八方，而且波长和大爆炸理论提出的背景辐射一致。

科学知识：宇宙的最终命运

就像大爆炸一样，宇宙的各种活动都注定会很“大”，像大坍缩、大撕裂或大反弹。宇宙形成时的动量让它能持续膨胀，同时又有引力在减缓膨胀的速度，取决于宇宙中物质的密度与压力，引力可能会占上风，使宇宙缩成一个奇点（大塌缩），或是收缩到一定程度后，因为热能和压力升高而再次膨胀（大反弹）；如果引力占下风，宇宙就会继续膨胀，证据显示，这就是宇宙目前的状态。根据“WMAP”的观测，由于暗能量的存在，宇宙正在加速膨胀，并没有因引力的作用而变慢，还可能会永远膨胀下去，或是在膨胀到一定程度后，引发灾难性的大撕裂。

透视深空

天文事实

登录韦伯协会的网站（www.webbdeepsky.com），可以获得更多关于宇宙深处的奥妙。

公元10世纪，波斯天文学家阿卜杜勒−拉赫尔曼·苏菲证实，单靠肉眼也能看见银河系外的天体，像距离地球约250万光年（离银河系最近的星系）的仙女星系就被他称作“小云”。技巧纯熟的业余天文学爱好者也找得到奇特的类星体，类星体3C273距离我们30亿光年，但是借助口径20厘米的望远镜，就可以在室女座头（东上相或室女座γ星）西北方5度的天空中看见它。

大麦哲伦星云中最亮的超新星残骸

观星人：托马斯·威廉·韦伯

托马斯·威廉·韦伯（Thomas William Webb，1807—1885）不仅是英国国教派的牧师，也是一位重视细节的天文学资深爱好者。他在英国哈德威克教区的牧师公馆旁盖了一座小天文台，在那里用各种望远镜来观星。1859年，韦伯写了一本给业余天文学爱好者看的入门书籍《普通望远镜看到的天体》（Celestial Objects for Common Telescopes），书中描述了普通望远镜能看到的天体以及不同望远镜的使用指南。即使到20世纪，这本书仍然被业余天文学爱好者视为一本重要的入门书，让韦伯获得了“业余天文学之父”的称号。

深空观测

要看到更深的宇宙，不仅需要练习，还要能活用手边的工具，不过最基本的是要在晴朗的夜晚观测，即使天空的状态相当理想，遥远的星系也只会比夜空稍微亮一点（别忘了，肉眼可见的亮星会增加夜空的亮度），所以要先花15～20分钟，让眼睛适应黑暗。在观测那些几乎看不到的天体时，注视天体的某一侧，不要直视它的中心，这样更多细节就能在视网膜中显现。使用望远镜时要记得，目镜的放大倍率和视野的大小相反，观看庞大的星系需要低倍率、宽广的视野，还要仰赖高反差；观察明亮的小天体就可以用高倍率目镜，但是得先让天体进入狭窄的视野。此外，最好选择靠近天顶的天体来观测，因为地平线附近的大气比较厚，会减弱天体的亮度。

精彩的影像

美国航空航天局、欧洲空间局和各个大型天文台都会拍摄到惊艳的深空影像，虽然这些影像并未伴随重大的发现，或是找到新的彗星，但他们还是持续提供最新的影像和研究成果的信息。

附录

日食、月食

请查阅天文杂志和其他资源，确定日食、月食发生的时间，日食、月食的日期来自美国航空航天局戈达德太空飞行中心（GSFC）的弗雷德·艾斯纳克（Fred Espenak）。

流星雨

极大期的时间可能改变，请查询最新信息以确定观看时间。

彗星

肉眼可见的行星

肉眼可见的行星在一年中会不断变换位置。275页的表格列出肉眼可见的行星从2009～2020年每一年出现的时间表。除了水星之外，其他行星都会出现在某星座中好几个月。

名词解释

暗物质：不会吸收光、反射光或发光，用电磁波也侦测不到。因为暗物质看不见，所以是借助它和其他物质之间的作用才知道它的存在。

北极光：太阳风的带电粒子进入地球磁场后在北极上空形成的亮光。美国航空航天局的极卫星发现，南极光和北极光几乎呈镜像。

变星的观测亮度：会随时间呈不规则、规则或半规则的变化。

大气：环绕地球的气体；环绕行星的气体。

地外行星：绕行于地球外的行星，包含火星、木星、土星、天王星和海王星（冥王星已经被归类为矮行星，所以不算是行星）。

发射星云：炙热的年轻恒星加热周围气体后，使电子互相碰撞，发出光芒。电子在特定能级之间会发出特定的波长，科学家研究这些波长以获知这种星云的化学成分，发射星云的成分中90%都是氢。

范艾伦带：呈甜甜圈形，位在地球磁场的高空，这个区域内的高能粒子大部分都是质子和电子。

光害：或称光污染，指街灯等会遮掩夜晚星光的人造光。

广义相对论：爱因斯坦建立的理论，重新定义了重力、能量、空间、时间和物质的基本概念。

黑洞：质量非常集中的空间，它的引力强到连光都无法逃脱，巨大的恒星塌缩会形成黑洞。

彗星：46亿年前太阳系形成后留下的脏雪球，短周期彗星的轨道容易预测，但长周期彗星通常来自海王星外，可能得花上3000万年才绕完太阳一圈。

流星：通常是指彗星留下的小块物体，进入地球大气后，会在大气中燃烧。

旋涡星系的旋臂：由恒星所组成，从明亮的星系核心向外转出，呈独特的风车形。

梅西耶编号：源自法国天文学家梅西耶，他出生于1730年，致力于搜寻彗星，并将一些不是彗星的天体进行编号，现在我们依然以梅西耶编号来称呼许多天体。

秒差距：用来描述恒星和星系距离的单位，1秒差距等于3.26光年，通常都用千秒差距（kilo parsec）来表示。

南极光：太阳风的带电粒子进入地球磁场后在南极上空形成的亮光。美国航空航天局的极卫星发现，南极光和北极光几乎呈镜像。

欧特云：绕行太阳系的巨大球形云团，容纳了数十亿个冰球，此处被认为是彗星发源地。

球状星团：由许多恒星组成的高密度恒星群，形状接近球形。

日冕：太阳最外层的大气。月球在日全食发生时将太阳遮住即可看到。

日冕物质抛射：从日冕喷出的气泡状太阳风，通常伴随巨大的闪焰，这种现象常会剧烈地扰乱地球的磁层。

日心：太阳的中心，或是以太阳为中心所做的测量。

视差：又称为恒星视差，用来测量邻近恒星的距离，并利用地球绕太阳的轨道和几何概念，计算恒星的距离。

疏散星团：一群相互作用的恒星被引力联结在一起所组成的恒星群。

双星：威廉·赫歇尔创建的词，通常指双星系统，即因为互相的重力而绕着重心、以椭圆轨道运行的一对恒星。

太阳风：由质子与电子等粒子组成，受到太阳日冕加热后加速，因此能逃离太阳的重力场束缚。

太阳圈：是太空中直接受到太阳和太阳风影响的区域。

太阳闪焰：太阳的大气底层所发生的快速而强烈的爆发，爆发的位置通常靠近太阳黑子。

天文单位：简写为AU，长度单位，指太阳到地球的平均距离，一个天文单位等于149,597,870千米。

系外行星：又称为太阳系外行星，指环绕太阳以外的恒星运转的行星。

小行星：由岩石构成，是46亿年前太阳形成后留下的物质，大部分的小行星位于火星与土星之间的小行星带。

小行星带：距离太阳约2.7个天文单位，位于火星与木星之间，大部分绕着太阳运行的小行星都聚集在这里。这个区域是主小行星带，还有一类小行星称为特洛伊小行星，位于木星的轨道上。

新月：月相周期的一部分，由新月到满月再回到新月，整个周期是29.5天，天空中的新月看起来就像一枚银币。

银河：巨大的旋涡星系，容纳超过2000亿颗恒星，太阳就位在银河系的猎户臂上。

陨石：通过大气层后尚未烧毁，坠落到地面的流星。

[1] Bellatrix，音译为贝拉特里克斯。

Table of Contents

前言

如何使用本书

01 观星入门

探索夜空

确认方位

黄道

亮星导引

计算时间

光污染

在城市里观赏夜空

双筒望远镜

与孩子一起观星

为天体命名

月亮有多高

我看到了什么

02 大气

薄薄的地球大气层

夜幕降临

地球的磁场

极光

天空中最酷的五件事

03 太阳

我们的恒星

太阳的一生

剖析太阳

太阳黑子与耀斑

太阳的轨迹

观察太阳

日食与月食

日食

月食

04 月球

我们的卫星

月球的运动

月相的变化

月球表面

月球正面

辨识飞行物

在轨卫星

太空垃圾

05 行星

什么是行星？

行星的发现

太阳系一瞥

观测行星

水星

金星

火星

火星零距离

小行星和矮行星

木星

土星

土星环和土星的卫星

天王星与海王星

冥王星等外围天体

天文摄影

装备

小贴士

06 恒星与星座

我们的星系

什么是恒星？

恒星家族

恒星环绕恒星

恒星的生命周期

新星、超新星和黑洞

星团与星云

星座与星群

北半球与南半球的星空

黄道十二宫

一年中的星空

五个重要的恒星排列图案

冬季与春季

夏季与秋季

07 四季星空

星图

冬季

春季

夏季

秋季

08 星座

星座图

仙女座

唧筒座

宝瓶座

天鹰座

白羊座

御夫座

牧夫座

鹿豹座

巨蟹座

猎犬座

大犬座

小犬座

摩羯座

仙后座

仙王座

鲸鱼座

天鸽座

后发座

南冕座

北冕座

乌鸦座

巨爵座

天鹅座

海豚座

天龙座

小马座

波江座

双子座

天鹤座

武仙座

长蛇座

蝎虎座

狮子座

小狮座

天兔座

天秤座

天猫座

天琴座

麒麟座

蛇夫座

猎户座

飞马座

英仙座

双鱼座

南鱼座

船尾座

天箭座

人马座

天蝎座

盾牌座

六分仪座

巨蛇座

金牛座

三角座

大熊座

小熊座

狐狸座

室女座

南半球的恒星

09 彗星与流星

彗星

著名的彗星

流星

落向地球

流星雨

每年的流星雨

望远镜选购指南

望远镜的种类

如何使用望远镜

10 深空

宇宙

星系

遥远的彼端

大爆炸

透视深空

附录

名词解释