为什么在天文观测时候需要配合呢?
诚然,平时公众对于天文学的理解还是拘泥于18世纪到19世纪时期的经典光学天文学。从数学上来说,他们是牛顿经典体系的实际参照物。在进入20世纪后,因为无线电技术的发展。加上第二次世界大战对于科技进步的贡献,使得红外、紫外、射电观测进入了天文学的视野。这也就是冷战时期所说的全波段天文学。
进入21世纪后。对于广义相对论的验证又诞生了引力波观测。但是这一切都离不开观测本身。那么我们来说说观测。本文以太阳作为参照,实际上如果没有专门的设备观测太阳是非常危险的!
跟经纬度坐标不同,天球以观测者为球心,O为观测者本身作为定义点。地球从西往东自转时,天体自东向西投影在天球面上。我们都知道地球每hor转15°,1min转15′。1sec转15″。
我们以太阳为例,那么有公式90°-φ+δ。φ是你当地的纬度。δ是目标的地平高度,那么目标在回归曲线上就有
ang S= ?; ZN = 90°-φang Z= 180°-a; NS = 90°-δang N = τ; ZS = 90°-h则天球面投影可以化为
sin(ang Z)×sin(ZS) = sin(ang N)×sin(NS)sin(180°-a)×sin(90°-h)=sin(τ)×sin(90°-δ)sin(a)×cos(h) = sin(τ)×cos(δ)cos(ZS) = cos(ZN)×cos(NS)+sin(ZN)×sin(NS)×cos(ang N)cos(90°-h) = cos(90°φ)×cos(90°-δ)+sin(90°-φ)×sin(90°-δ)×cos(τ)sin(h) = sin(φ)×sin(δ)+cos(φ)×cos(δ)×cos(τ)cos(NS) = cos(ZN)×cos(ZS)+sin(ZN)×sin(ZS)×cos(ang Z)cos(90°- δ) = cos(90°-φ)×cos(90°-h)+sin(90°-φ)×sin(90°-h)×cos(180°-a)sin(δ) = sin(φ)×sin(h)-cos(φ)×cos(h)×cos(a)
如果日出和日落高度定义为h=0 则有sin(δ) = - cos(φ)×cos(a)cos(a) = - sin(δ)/cos(φ)公式。如果你能看的头晕,我们无视这个公式来看结论。
发现了什么?是不是有一个回归曲线,那么我们用球面投影法把这个回归曲线投影到天球上。你发现了吗?这是跟地理位置有高度回归性的。通俗的说,太阳的周视运动曲线在地理位置上是沿着地球自转轨道以270°为回归曲线。
我们再来看一个实例:你的观测纬度按照标准UTC+8来算的话。你也知道,越是往西时间越早越是靠近国际日期变更线时间就越晚。以J2000为标准单位定义赤道坐标EQ,假设你距离120°往西7°,那么从定义上来说就是E120°-7°=113°。那么从时间上来说,你就出于本质上UTC+7:30分的时区,如果太阳在上海出现在地平线上的话,郑州就需要等半个小时,也就是地平坐标约为-7°30′左右。你能够看到日光晕,但是看不见太阳。通俗的假设,我们需要让望远镜连续跟踪太阳(实际上这是非常危险的,如果没有专门的日珥镜、赫歇尔棱镜或摄日仪,你的眼球会在30s内爆炸!而且长期观测太阳主要依靠摄日仪,譬如说云南的蜗牛壳,SDO卫星)那么,就需要知道a点到b点的升落角距。那么你也只是知道了升落时间差和目标上中天和下中天的时间;但是!实际上对我们有用的只有靠近天顶的那阶段时间。因为大气红化效应是不具备观测价值的。而目标上中天的时间,也是要看目标高于地平高度30°而靠近本地子午线的这段时间。所以,单独一个地方观测就会遇到一个明显的问题——我看不全我的观测目标!那么需要怎么办呢?只有联测了。只有把在同一纬度区域的观测站联合起来,才能保证能够不间断的跟踪目标。这也是为什么我们必须要集合全球的力量进行跟踪的主要原因。因为除了光学跟星或小天区面积光谱测量外,单独观测基本上是毫无意义的。