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弧角天星释意


来源:本站原创  时间:2013-12-05 00:00:00   作者:   查看:

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弧角天星日课在造曆馆或懂得的人有心予以神秘化,并垄断这项天文曆算的应用,从明末清初以来已历三、四百年,仍难一窥它的全貌。本文叙述它的释意、格式,有助揭开弧角天星的神秘面纱。弧角天星释意

 <图一>

 1.此图为假想的天球模型,图中央黑点代表地球,天球即由其无限延伸而形成。

 2.观测者的头顶年线延伸于天球上,即是天顶Z,即相对点为天底Z'。

 3.地球的北极点无限延伸至天球即是天球北极P,而其相对点P'为天球南极。

 4.由地球看天球,在夜晚可看到天球上镶满星球,假设我们要观测的是S(星),其所在天球经圈或时圈为PSP'。

 5.观测者所在地球的地平方位圈,像天球无限延伸即是NSEW。

 6.地球的赤道图,向天球无限延伸为天球赤道圈为QEQ'W。

 7.图中SPZ的阴影区域即是天球球面界定而成的弧角,故有关算法美其名为「弧角天星」。

 8.透过这种天球模型,利用球面三角学的数学计算,可轻易求出诸曜到山时刻、诸曜出没及日出日落时刻、诸曜高度、诸曜方位角、大气折射、视差、光行差、诸曜的移行运动、诸曜的瞬时位置、日食及月食、水星凌日、金星凌日...等和天星日课后天12宫各宫宫使点的黄道经度。

 <图一>的弧角是天球球面诸圈相交错而截取的,凡圈不满全周360º者,皆可称为弧,两弧相交所夹者皆称为角。弧角的衡量以度、分、秒计之,1度=60分,1分=60秒。弧度取天球上诸圈截取之长度,角度取之于角旁两弧,当角度恰够象限者为直角,小于象限者为锐角,大于象限者为顿角。天球上三弧相遇,必成三角之形,若其中含有一直角者,称为直角球面三角形,古称正弧三角形;如果不含有直角,则称之为斜球面三角形,古称斜弧三角。

 任何一个球面三角形,都有六个单元,即三条弧内夹三个角度,我们以求算太阳到山时刻的3D立体图形进一步说明球面三角形之意义。此图录自《剑桥插图天文学史》

弧角天星释意

  <图二>

 <图二>中太阳、天顶、天球北极为三个天球上的点,构成一个球面三角形(阴影部份),分别由地平经圈、子午经圈、太阳时角圈,截弧而得的。此球面三角形的6个单元,绘图说明如下:

弧角天星释意

三条弧分别是:

 (1)北天弧:北极距天顶之弧线,甲乙

 (2)北日弧:太阳距北极之弧线,甲丙

 (3)天日弧:太阳距天顶之弧线,乙丙

 三个夹角分别是:

 (1)北天弧与北日弧夹,甲角

 (2)北天弧与天日弧夹,乙角

 (3)北天弧与北日弧夹,丙角

 任何弧角皆以度、分表示其值

 若已知某些弧或角,充分了解球面三角函数的原理、公式,就可求算其他弧或角。依太阳到山运算,上述的甲角即求算赤经时角,已知某山向计算何时太阳到山到向;上述的乙角,即已知时间求算太阳到何山何向。

 球面三角学是古希腊杰出天文学家西帕恰斯(Hipparchus,BC180-125)等人研创的,促使球面三角学发明的主要动力,来自人们为了想正确测量和推算天体的位置与移行的轨道,藉以帮助有关天文学等报时、计算日曆、研究地理和航海发展等需要。

 据传西帕恰斯发明弦表,梅尼劳斯主要讨论解球面直角三角形的计算公式,托勒密(C.Ptolemy,AD100-178)在他们的基础下着手解决天文计算中要用到的球面三角形中的一些问题,并且得到相当于现今球面直角三角形的计算公式,但程序相当笨拙,为了求解一个未知量,需要有五个已知量。

 在托勒密以后的3个世纪,印度的数学、天文学家阿耶别多一世(Aryabhata I 约 AD476-550)对三角学作出及卓越的贡献,提出0º~90º间每3.75

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