看到一顆星,你要抬多高的頭?
把抽象的“高度角”,變成你站在地上抬頭的動作。
平視遠處的地平線,然後慢慢抬頭,直到看見頭頂。星星的「高度」就是這段抬頭的角度,不是它離地球有多遠。換個地點或等一會兒,同一顆星的位置也會改變。
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先猜一下
天文學說一顆星“高度 30°”,是在說它離地面 30 公里嗎?
查看答案與解釋
是抬頭的角度 — 它表示從地平線向上抬頭 30°,不表示實際距離。
再把體驗和科學連結起來
先站穩:找地平線
水平線是高度角 0°。上方為正、下方為負;負高度表示幾何位置在地平線下。
h = 0°:地平線
給星星一個天球地址
赤緯是相對天赤道的角度,緯度則決定你的天頂朝向。
φ:你的緯度;δ:星星的赤緯
讓地球轉起來
拖曳時角 H:0° 表示上中天,正值表示向西越過子午線。
H = 地方恆星時 − 赤經
把天球投影到你的天空
將恆星方向投影到天頂方向,再取反正弦,就得到高度。下圖是高度隨時角的曲線。
sin h = sin φ sin δ + cos φ cos δ cos H
把計算鏈展開
H = θ地方 − α u = sin φ sin δ + cos φ cos δ cos H h = asin(u)
α若以小時給出,先乘15換成度。 u是朝天頂方向的單位分量;反正弦把它還原成高度角。
試一試
把緯度改成 70°、赤緯改成 60°,轉滿一圈。這顆星還會落下嗎?
動手看一遍 →
符號不用背
- φ
- 地理緯度,北正南負
- δ
- 赤緯,天球赤道以北為正
- H
- 地方時角,向西為正,單位為度
- h
- 幾何高度角,地平線上為正
演算法、精確度與適用範圍
本課程只示範赤道座標到地平座標的高度分量,式 (13.6),不計算方位角。不含大氣折射、地形遮擋和地心視差。 AA+ Equatorial2Horizontal 的時角參數用小時,對照時需除以 15。
我的理解檢查
星在頭頂時,你相對地平線抬頭多少?
90° — 地平線到頭頂是四分之一圈,即 90°。
星在地平線下,你朝地下看能看到它嗎?
不能,地球擋住了 — 地平線下表示方向被地球遮擋,虛線不是地底真的有星星。
換到不同緯度,同一顆星可能顯得更高或更低嗎?
可能 — 地點變了,你的地平線與天頂方向也變了。
高度角就是「要抬多高的頭」。它說方向,不說距離。
Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 第 13 章