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在广为传唱的爱国歌曲《爱我中华》中,原版歌词的第一句是「56个星座」(你没看错,不是「56个民族」)。在现实中,国际天文学联合会在一个世纪前确定的星座总数为88个,中国传统的星官体系则是包含有三垣二十八宿及近南极星区共32个大区,合计300个星官。在我们熟悉的星空体系中,对星空的划分方式和56这个数字完全不沾边。显然作词人在构思的时候是运用了借喻的手法,将不同民族比作天上的不同星座,与真实的星空划分没有直接关联。
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《爱我中华》歌词
不过56这个数字确实引出了一个有趣的思考:在现实中,我们能看到多少个星座呢?别急着回答88个或者300个,这些是整个天球的星座/星官总数,我们不可能一口气看到全部88个星座。除非走进太空,远离所有天体,这样我们的视野就不会有任何阻挡,可以将全天的星座尽收眼底。在地面上,我们首先要考虑地球本身对天空的遮挡,我们一次性只能看到一半的天空,也就是说理论上我们应该会看到大约一半的星座。
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接下来还要考虑星座的大小差异。88个星座并不是把整个天球均分为88个区域,星座之间的面积其实有着巨大差异,例如面积最大的长蛇座相当于足足19个南十字座,后者是全天最小的星座。也就是说,如果天空中有更多小星座,那么我们一次性能看到的星座总数就更多。88星座中,最大的21个星座占据了大约50%的天空面积,余下的50%被67个星座划分。不过这并不意味着我们可以在天空中看到最多67个星座,我们还要考虑大小不一的星座在天空中的分布情况。
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全天面积最大的21个星座︱Wikipedia
以天赤道为界,我们可以把天球分为北天球与南天球,就像地球的赤道把地球分为北半球和南半球。以国际天文学联合会在1928年规定的星座边界为参考,88个星座中有28个星座完全位于北天球,有45个星座完全位于南天球,天赤道会经过15个星座的天区。
从星座的分布情况来看,如果想一次性看到足够多的星座,一个可行的方法是看到尽可能多的南天星空。
那么地球上什么位置可以看到最多的南天星空呢?答案很明显,是南极点。在南极点的阿蒙森-斯科特科考站,我们可以在极夜期间完整看到45个星座,以及15个部分位于南天球的星座。在实际观测中我们无法直观判断星座的边界,一般而言是根据星座中亮星连线组成的独特形状辨认星座。15个部分可见的星座中,我们可以在南极点的夜空中通过亮星连线辨识出其中11个星座,加起来正好是56个星座。
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绿圈内为南极点可见星座|Stellarium模拟
如果我们对「看到星座」采用严格一些的定义,即看见所有的主要亮星(这样完整的星座骨架就能显露出来)才算是看到了一个星座,在这样给标准下南极点能看到的星座会减少至47个[1]。而且南极点的星空不会升起或落下,也就是我们在南极点能看到的完整星座「永远」[2]都是47个。
以上讨论说明了在较为宽松的条件下我们认为「一次性看见56个星座」的情况是存在的,但在更严格的标准下,在地球上一次性最多能看到47个完整星座。
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虽然一口气看到的星座数量达不到我们想要的结果,但别忘了地球时刻在自转,只要不是在南北两极,随着地球自转我们能看到更多星空。一个显而易见的例子是在赤道上我们可以在一段时间内看到全部88个星座。
地球上不同位置累计看到的星座数量与其所在的地理纬度有关。地理纬度决定了当地可见的天球赤纬范围,如赤道(0°)可见的天球赤纬范围是+90°~-90°,也就是整个天球;广州(约23°N)可见天球赤纬是+90°~-67°,可见天球范围相比在赤道时变小,对应的完整可见星座数量也会变少。
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在广州,蓝色的天球区域不可见︱NAAP Labs
不难发现一个规律,累计可见的星座数量在赤道时最多(88个),随着与赤道距离增加,完整可见的星座数量减少,最后在南/北极分别减少到47/32个。那么在南北半球分别会有一条纬线,在这两条纬线附近累计都可以正好看到56个完整星座。
在北半球,这条纬线落在52°20′N,对应的天球可见赤纬最南可至-37°40′,位于可见临界点附近的两个星座分别是玉夫座和唧筒座,两个星座的主要亮星中最南的玉夫座β的赤纬是-37°49′,唧筒座ι的赤纬是-37°08′,考虑大气折射的抬升效应时玉夫座β可以出现在地平线以上。
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玉夫座和唧筒座天区图︱IAU
52°20′N纬线在中国境内会依次经过内蒙古额尔古纳市、根河市,黑龙江漠河市、呼中区、塔河县、呼玛县等行政区,其中最接近这条纬线的政府驻地是塔河县的塔河镇。
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52°20′N纬线(红线)经过的地区︱中国地图出版社、国家基础地理信息中心
在南半球,可见56个完整星座的纬线是75°S,对应天球赤纬最北可到+15°。位于临界点的星座是天鹰座,天鹰座ε是星座中最北的亮星,赤纬是+15°04′,在考虑大气折射时可以出现在地平线以上。
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天鹰座天区图︱IAU
在75°S纬线附近有一座由中国建立的南极科考站秦岭站[3]。中国南极秦岭站是中国第五个南极科考站,第3个常年考察站,于2024年建成,位于南纬74°56′,东经163°42′。
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南极秦岭站︱中国极地研究中心(中国极地研究所)
中国南极秦岭站是首个面向太平洋扇区的考察站,主体设计为南十字星造型,设计理念源自中国航海家郑和下西洋用来导航的南十字星。在极夜期间,身处秦岭站就可以用半天时间看到完整的56个星座。
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秦岭站在南极大陆上的位置︱GPT-6
「56个星座」作为歌词在创作时虽然与真实星空并无关联,但现实中能够不多不少看到56个完整星座的地方恰好又都能和中国搭上关系,也是非常有趣的巧合了。
值得一提的是塔河县历史最低气温可以到-30℃以下,位于南极大陆的秦岭站更是低至-40℃,所以这个知识点在现实层面上也是非常「冷」了。
参考&拓展
[1]排除的星座有蛇夫座、巨蛇座、室女座、长蛇座、麒麟座、猎户座、鲸鱼座、双鱼座、天鹰座共9个
[2]不考虑岁差
[3]https://www.pric.org.cn/index.php?c=category&id=127
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