 01 星軌是指在夜晚，由于地球的自轉(zhuǎn)，天空中的恒星在相機(jī)長(zhǎng)時(shí)間曝光時(shí)，在照片上留下的光線軌跡。
要解釋星軌的形成，我們先要從天體的周日視運(yùn)動(dòng)說(shuō)起。【注】 周日：指一個(gè)恒星日； 視運(yùn)動(dòng)：指在地面上的觀測(cè)者直接觀測(cè)到的天體的運(yùn)動(dòng)。 地球自西向東自轉(zhuǎn)，若從地球視角觀察，就會(huì)看到太陽(yáng)、月球或星星每天在東升西落。從地球的視角來(lái)看，把天空幻想成一個(gè)大球（稱為天球），地球以外的各天體都嵌在天球上（僅從視覺上來(lái)看，此處忽略各天體與地球的距離差異）。地球自西向東自轉(zhuǎn)，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，如果將地球看作靜止，那天球便自東向西旋轉(zhuǎn)，且周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，為23時(shí)56分4秒。天球的旋轉(zhuǎn)軸與地球的自轉(zhuǎn)軸延伸方向一致，被稱為天軸。天軸和天球相交于兩點(diǎn)，和地球北極對(duì)應(yīng)的叫做北天極，和地球南極對(duì)應(yīng)的叫做南天極。
地球上的觀測(cè)者，一天內(nèi)觀測(cè)到天空上的天體明顯的視運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，就是天體的周日視運(yùn)動(dòng)。
可以看到天體的視運(yùn)動(dòng)軌跡，是以北天極和南天極為中心的。所以我們在北半球拍攝星軌時(shí)，會(huì)得到以北極星為中心的同心圓的軌跡。 02 如何判斷星軌拍攝地點(diǎn)？ 地球上觀測(cè)者所處的位置不同，觀測(cè)到的星軌會(huì)有差異。如果位于北半球，觀測(cè)到的恒星圍繞北極星（北天極）呈逆時(shí)針視運(yùn)動(dòng)；如果位于南半球，觀測(cè)到的恒星圍繞南天極呈順時(shí)針視運(yùn)動(dòng)。而且，位于南半球和位于北半球觀測(cè)到的星體也會(huì)有所不同。當(dāng)觀測(cè)者位于北極點(diǎn)時(shí)，位于北天球的星體，自東向西平行于地平面作逆時(shí)針圓周運(yùn)動(dòng)（視運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)中心為北極星）。與此同時(shí)，觀測(cè)者無(wú)法看到南天球的星體。
當(dāng)觀測(cè)者位于北極點(diǎn)當(dāng)觀測(cè)者位于南極點(diǎn)時(shí)，會(huì)看到星體作順時(shí)針圓周運(yùn)動(dòng)。觀測(cè)者也無(wú)法看到北天球上的星體。當(dāng)觀測(cè)者位于赤道上，星軌與地平圈垂直，垂直上升和下落，每天有12小時(shí)在地平以上，12小時(shí)在地平以下。
當(dāng)觀測(cè)者位于赤道上時(shí)③ 當(dāng)觀測(cè)者位于赤道和兩極之間在北半球地區(qū)，當(dāng)我們看向正北方天空時(shí)，地平以上的星體圍繞著北極星作逆時(shí)針圓周運(yùn)動(dòng)。東升的星傾斜著移向南方，到達(dá)觀測(cè)者正南方后，又傾斜著向西移動(dòng)，由西方落到地平線以下。而位于南天球的一部分星體是永遠(yuǎn)不會(huì)升到北半球的地平線以上的。當(dāng)觀測(cè)者位于北極點(diǎn)與赤道之間時(shí)如果觀測(cè)者位于南極點(diǎn)與赤道之間時(shí)，情況相反，而且位于北天球的部分星體在南半球是無(wú)法觀測(cè)到的。如下圖，在天球之上，天軸在地平圈上的投影指向北方和南方，而天赤道與地平圈交點(diǎn)的連線剛好與天軸的投影垂直，因此，天赤道與地平圈的交點(diǎn)所指方向?yàn)檎龞|、正西。
在地球極點(diǎn)之外的地區(qū)觀測(cè)，只有位于天赤道上的星體才是正東升起、正西落下，除天赤道上的星體外，都不是正東升、正西落。了解了以上知識(shí)后，我們?cè)囍鴣?lái)做以下幾組試題。 03 如何判斷星軌拍攝時(shí)長(zhǎng)？ 由于星軌的形成是由地球的自轉(zhuǎn)引起的，因此星軌形成一個(gè)整圓的時(shí)間為一個(gè)恒星日，即23時(shí)56分4秒。【注】由于白天無(wú)法看見星體，所以只有南北極圈內(nèi)發(fā)生極夜現(xiàn)象時(shí)，才能拍攝到呈現(xiàn)為完整圓形的星軌，除赤道外的其余地區(qū)多為一段圓弧。 星軌形成的角速度也與地球自轉(zhuǎn)角速度相同，為約15°/小時(shí)。例如,下圖為某拍攝團(tuán)隊(duì)拍攝的星軌照片，圖中A1—A2之間的白色弧線是拍攝期間某顆恒星曝光的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖。根據(jù)測(cè)量，我們可以知道這顆恒星在曝光時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡約為60°，所以獲得圖中照片的曝光時(shí)間大約是60°÷15°=4小時(shí)。
此外，還可以計(jì)算同一顆恒星回到同一位置時(shí)的具體時(shí)間，例如下題。 04 練一練再走~ 星空觀測(cè)、星空攝影等天文觀測(cè)站點(diǎn)對(duì)緯度、地形、氣象、人類活動(dòng)有較高的要求。下圖為某攝影師在非洲西南部沿海平原一天文觀測(cè)站，長(zhǎng)時(shí)間曝光拍攝的星軌圖。據(jù)此完成下面小題。 參考答案
【解析】該地位于南半球，星空?qǐng)D中星軌運(yùn)動(dòng)方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，C對(duì)、A錯(cuò)。星軌運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樽詵|向西，與地球自轉(zhuǎn)方向相反，B錯(cuò)。星空?qǐng)D為長(zhǎng)時(shí)間曝光拍攝得到的，與地球公轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)，且公轉(zhuǎn)方向也為自西向東，而星軌為自東向西運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)。故答案為：C。【解析】該地位于非洲西南方向，6-8月為南半球的冬季，此時(shí)晝短夜長(zhǎng)，觀測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，所以最為適合拍攝星空的月份為6-8月，故答案為：A。
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