# 星空與時區問題

>作者：王一哲　　　　　日期：2018/11/11

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最近學校剛考完第2次學測模擬考，其中有一題天文的題目幾乎沒有學生答對，題目的大意是：

>某個學生在臺灣（北緯23度）晚上8點時看到位於天頂的星座，如果他兩個月後在日本（北緯43度）晚上11點觀星，是否能在天空中找到同一個星座？

這個題目會用到**周年運動**、**周日運動**以及**時區是否會影響所見星空**等觀念，答對率一定不高，這是意料中的事。為了能更具體地解釋這個題目，我利用 Stellarium 按照題目的條件設定，將模擬的星空畫面截圖。

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1. 假設某人於2018年6月27日20:00於鹿林天文台觀星，所見星空如下圖所示，圖中的下方是南方，天頂附近是牧夫座的下半部。

<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto" height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/Q2li4sg.png">
<center>2018年6月27日20:00於鹿林天文台所見星空（天頂）</center>
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2. 一樣是2018年6月27日20:00，但是地點改成札幌市（43°04’00”N，141°21’00”E），時區也設定為 UTC+9，另外 Stellarium 軟體內建的觀測地點中有東京（35°41’22.20”N，139°41’30.16”E），我就順便把東京所見的星空也截圖下來。從圖中可以看到，在同一天的不同地點於20:00所見的星空幾乎一樣，但是因為緯度不同所以仰角有一點不一樣。

<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto" height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/QsE6wc6.png">
<center>2018年6月27日20:00於札幌市所見星空（天頂）</center>
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<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto" height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/hVQVmYs.png">
<center>2018年6月27日20:00於東京所見星空（天頂）</center>
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3. 將時間改為2018年8月27日20:00，於札幌市和東京所見的星空，天頂附近已經不是牧夫座。因為周日運動的關係，同樣的星空每天會提早4分鐘升起，假設一個月有30天，經過兩個月也就提早了240分鐘升起，所以牧夫座位於天頂的時間應該是16:00左右。因為周日運動的關係，20:00牧夫座已過天頂，繞天北極旋轉了 \\[ 15^{\circ} \times 4 = 60^{\circ} \\]

<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto" height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/BdQ0gLq.png">
<center>2018年8月27日20:00於札幌市所見星空（天頂）</center>
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<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto" height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/8Sdf80H.png">
<center>2018年8月27日20:00於東京所見星空（天頂）</center>
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<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto" height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/NBa2opu.png">
<center>2018年8月27日16:00於札幌市所見星空（天頂）</center>
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<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto" height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/FJlTK7O.png">
<center>2018年8月27日16:00於東京所見星空（天頂）</center>
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<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto" height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/xY77jXY.png">
<center>2018年8月27日20:00於札幌市所見星空（牧夫座）</center>
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<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto" height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/dABLH3m.png">
<center>2018年8月27日20:00於東京所見星空（牧夫座）</center>
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4. 將時間改為2018年8月27日23:00，於札幌市和東京所見的星空，只能在西方地平面附近找到牧夫座的上半部。一樣是用周日運動來計算，牧夫座於16:00位於天頂附近，到23:00已經過了7個小時，繞天北極旋轉 \\[ 15^{\circ} \times 7 = 105^{\circ} \\]落到西方地平面下方。

<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto" height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/kvBb0Qo.png">
<center>2018年8月27日23:00於札幌市所見星空（西方地平面）</center>
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<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto" height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/c8yjs7P.png">
<center>2018年8月27日23:00於札幌市所見星空（西方地平面且去除地面）</center>
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<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto" height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/ytMBqwR.png">
<center>2018年8月27日23:00於東京所見星空（西方地平面）</center>
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<img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto" height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/5yfZHvB.png">
<center>2018年8月27日23:00於東京所見星空（西方地平線面且去除地面）</center>
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## 結語

這個題目真的很難，需要用到的觀念很多，希望用 Stellarium 截圖能讓這個題目更好理解。

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###### tags:`Stellarium`