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清澈璀璨的星空，常能勾起人們無限的幽思與遐想，亮星與星座常有奇妙的傳說或神話附會。「牛郎與織女鵲橋七夕會」淒涼而美麗神話，在我國不知己經流傳了多少世代。

現在我們知道星座圖案，只是人類一廂情願的空想而已。我們也了解，恆星和凡人相同，一樣有生老病死，人類對各種星體的基本性質也有相當的了解，但這些皆無法減損星空的美麗。在遠離都市光害的郊區，唐朝詩人杜牧在《秋夕》：「銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢，天階夜色涼如水，臥看牽牛織女星。」中所敘的意境依舊不減。

在有系統的介紹天文學的知識之前，讓我們先對現在宇宙中的所見的各種天體，作簡單巡禮，而所謂〝看〞為裸視或透過各式天文望遠鏡所見。

• 行星 (Planets)：九大行星﹙水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星﹚、彗星、小行星 (土星外的行星，必需借助天文望遠鏡才能看見)。
• 恆星 (stars)：天狼星、織女星、牛郎星
• 原恆星 (protostar)：獵戶座大星雲中之原恆星
• 主序星 (main Sequence stars)：青壯時期的恆星，例如太陽，天狼星 (Sirius A)
• 雙星 (binary stars)：開陽雙星 (Mizar&Alcor, UMa)
• 變星 (variable star)：亮度有週期性變化的(老年期)恆星，例如造父變星 (Cepheid variable)：北極星 (Polaris)，是周期為 3.9696 天的造父變星，其亮度變化只有0.1星等。
• 巨星 (Giant)：通常是老年期的恆星，例如畢宿五 (Aldebaran,αTau)，大角 (Arcturus,αBoo)，五車二 (Capella,αAur)。
• 超巨星 (Supergiant)：老年期的大質量恆星，例如參宿四 (Betelgeuse, αOri)，參宿七 (Rigel, βOri)。
• 新星 (Novae)：Nova Cygni 1992
• 超新星 (supernovae)：SN 1987A
• 白矮星 (whitedwarf)：天狼伴星 (Sirius B)
• 中子星 (neutron stars)或波霎 (Pulsar)：蟹狀星雲中心的中子星或波霎
• 黑洞 (blackhole)：天鵝座 X-1 (X-ray source) (很可能)
• 星團 (clusters)

  疏散星團 (或稱 開放星團) (open clusters)：昴宿星團 (Pleiades)，英仙座 h&χ雙星團 (h&χPersei)

  球狀星團 (globular clusters)：M13, M15, NGC104

• 星雲 (Nebula)：獵戶座大星雲，環狀星雲，貓眼星雲
• 星際物質 (Insterstellarmedium)：本銀系盤面，馬頭星雲
• 超新星爆炸遺骸：蟹狀星雲 (Crab Nebula), 天鵝圈 (Cygnus Loop)
• 星系 (Galaxies)：仙女座大星雲 M31(仙女座大星系)
• 似星體 (魁霎，quasar) (QSO)：3C273
• 星系團 (Cluster of Galaxies)：本星系群 (Local Group), 后髮座星系團 (Coma Cluster), 室女座星系團 (Virgo Cluster)
• 超星系團 (superclusters) (cluster of clusters)：例：本超星系群：由本星系群與附近的星系群所組成。
• 長城與空洞 (great wall and void) - 現知宇宙中最大的結構體

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• 太陽 (Sun)
• 水星 (Mercury)
• 金星 (Venus)

• 地球 (Earth); 月球 (Moon)
• 火星 (Mars)
• 小行星帶 (Asteroid belt)
• 木星 (Jupiter)
• 土星 (Saturn)
• 天王星 (Uranus)
• 海王星 (Neptune)
• 冥王星 (Pluto)
• 彗星 (Comets)
• 衛星 (Satellites)
• 隕石 (Meteorites)

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• 宇宙有約數千億個星系∼10¹²個
  平均每個星系約包含一千億個星∼10¹¹，所以目前所〝觀測〞到整個宇宙約包含有10¹¹*10¹²=10²³ 個恆星。
  100,000,000,000,000,000,000,000 = 1 千億兆
  假設每個恆星都有一顆行星伴隨著，亦即整個宇宙約有10²³個行星。
  
• 距離太陽最近的一個恆星 Proxima Centauri（半人馬座之毗鄰星）約 4.28 ly (~1.31PC)，半人馬座αA,B約 4.39 ly，毗鄰星和半人馬座αA,B為一個三合星系統。
  
• 目前所觀到最遠的星系約100∼150億光年∼10²³ km，所以是目前所觀測的宇宙體積約為 (4/3)*π* (10²³)³=10^{70 (}立方公里)

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• 1AU (Astronomical Unit)（1 天文單位）
  =地球與太陽之間的平均距離
  =1.495*10⁸km（∼1.495億公里）
  (地球直徑=1.275*10⁴ km，地球赤道周長 4*10⁴ km)
  在探討或研究行星系統，最常用「天文單位」作為距離的基本量度單位。
  
• 1 ly (light year) (光年)
  = 光走一年的距離
  = 9.46*10¹² km
  (Note：光每秒走了 2.997925*10⁵ km∼3*10⁵ km）
  (1ly = 3*10⁵*365*24*60*60=9.46*10¹² km)
  光年是天文描述距離的重要單位之一，但常被誤認是計時的單位。在浩瀚的宇宙裡，光年是個微小的距離，更常見的是 "千光年" (Kly)和百萬光年 (Mly)。
  
• 1pc (1parsec,1秒差距)
  = 3.09*10¹³ km=3.26 ly (造成視差角為1弧秒之距離)
  1 Kpc = 1 kilo parsecs=10³ PC
  1 Mpc = 1 mega parsecs=10⁶ PC
  例如：

  1. 太陽距離本銀河系的中心約 8 Kpc。
  2. 室女座（Virgo）超星系團距離地球約 17 Mpc。

  相信嗎？天文學家更常用秒差距 (或說 千秒差距、百萬秒差距)來描述距離。

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• 大小或延伸範圍的描述通常是用視角來描述
  例如：
  (a)月球在夜空中所張開的角度約 1/2°。
  (b)大熊星座的兩顆用以找北極星的恆星之間的張角大小約5°

• 如何描述星體所在的位置

星座（constellations）－一群天體的組成
國際天文學聯合會將全球四季夜空，劃分成八十八個大小不一的天區，分屬於八十八個星座。屬於同一星座的群星或天體，可能只是恰好在同一個天區，而它們彼此之間可能是毫無關係，以獵戶座為例，參宿七與地球的距離為910光年，而參宿四與地球的距離是540光年。

1. 星座的命名：
   有一半是在古時候就已命名了，其命名的方式有依照古文明的神話與形狀的附會（包含了美索不達米亞、巴比倫、埃及、希臘的神話與史詩）。另一半（大部是在南半球的夜空中）是近代才命名，經常用航海的儀器來命名。
   例如：
   美索不達米亞：金牛座 (Taurus)，獅子座 (Leo)。
   希臘的神話：獵戶座 (Orion)，仙女座 (Andromeda)。
   航海的儀器：六分儀 (Sextans)，羅盤座 (Pyxis)。
   
2. 恆星的命名：
   主要亮星大多有它專屬的星名，例如：Altair (牛郎星)、Vega (織女星)、Polaris (北極星)等。但是記憶這些西名實在不很方便，例如記誦 Zubenelgenubi (氏宿一) 和 Zubeneschemali (氏宿四)，就不是最有趣的工作。為解決這個難題，Johann Bayer在1603引進了以希臘字母來命名的方法。在星座中的恆星依其亮度，以24個小寫的希臘字母來命名。例如：牛郎星 (Altair)是天鷹座 (Aquila)α星，記為 (αAql)，但是獵戶座 β(參宿七)卻比α星﹙參宿四)亮，這是當時目測法的疏失。請參考台灣地區四季星空的主要亮星資料。
   
   當然星座裡的恆星遠遠超過24個，那其他的恆星怎麼辦？為解決這個問題，有許多天文學家曾經做過恆星編錄，而這些恆星目錄通常以人名或天文台名來命名。例如：Bonner Durchmusterung (或稱 BD恆星目錄，這是以天文台命名) 編有324,188顆恆星，BD +5° 1688是麒麟座的一顆暗星。另一常見的恆星目錄為 Henry Draper Catalogue (HD目錄)共收錄了225,300顆恆星，HD 87901是老人星 (Regulus, αLeonis)。現今最完整的恆星目錄是 Hubble Space Telescope Guide Star Catalog (哈伯太空望遠鏡導星目錄)，共收錄15,169,873顆肉眼看不到的暗星，恆星的編號型式為 GSC 1234 1132。Vega, α Lyrae, BD +38° 3238, HD 172167, 3 Lyrae, HR 7001, GC 25466, SAO 67174, ADS 11510都是指織女星，真是洋洋大觀。
   
3. 天球座標：赤經 (Right Ascension, R.A.）與赤緯（Declination, Dec.）
   星座對描述某一天區的天體相當方便，但如果要進行天文觀測，又顯得不夠精確。。天球的座標提出如何畫分天球和替天球定下座標，在天文觀測上應用非常廣泛。

• 赤緯線是地球的緯度線在天球的投影。
• 北天球的緯度為0到+90°，而南天球的緯度記為0到-90°。每度再分成60分，而每分再細分成60秒。
• 地球的赤道面與天球的赤道面是重疊的。
• 天球的南、北極與地球的南北極是重合的。
• 地球經度線在天球的投影，成為天球的赤經線。
• 赤經的原點為天球赤道與天球黃道相交的春分點，春分點的赤經座標為0時（同時亦是赤緯0度），在天球上，往東每15°增加一小時，以此類推。赤經共分成24小時，每小時再細分為60分，每分又分成60秒，例如：參宿四的位置是 (5h55m10.3s,+07°24'25'')。

例如：

恆星名稱	所屬星座	天球座標 (R.A.,Dec.)	英文名稱
天狼星 (αCMaA)	大犬座	(7,-20)	Sirius
南河三 (αCMiA)	小犬座	(8,+5)	Procyon
織女星 (αLyr)	天琴座	(19,+40)	Vega
牛郎星 (αAql)	天鷹座	(20,+5)	Altair

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• 視星等（m_V）
  在地球上實際觀測到的恆星亮度規約差5等，亮度差100倍。
  一開始是以畢宿五（金牛座α星）（Aldebaran）與牛郎星（天鷹座α星） (Altair)，這二顆星為m_V=1.0的標準星，後來改以織女星（Vega）﹙天琴座α星﹚為m_V=0.0的標準星來定義其它恆星的視星等
  例如：

  恆星/望遠鏡	視星等或可見視星等 (mV)
  太陽	-26.5
  滿月	-12.5
  金星最亮時	-4.0
  天狠星	-1.46
  北極星	2.02
  裸視極限	6.0
  5米口徑望遠鏡	24.0
  哈伯太空望遠鏡	30

• 亮度比與視星等的關係
  此處的亮度比為與織女星之比。

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恆星和其他的天體因地球自轉的緣故，在地球人的視覺上會有東昇西落的周日運動。也由為地球的公轉運動，在軌道上地球每天會前進一度，造成恆星比前一晚提前大約4分鐘昇起。一年之後，在同一日期和時刻才能看到相同的星空，這種現象是恆星的周年運動。所以恆星的視運動包含周日與周年等兩種視運動。

古詩中有「斗轉參橫欲三更」的字句，意指北斗七星流轉而參宿(獵戶座)打橫了，這時已經快近三更(約子夜)，這是指恆星的周日運動。而「物換星移幾度秋」指的是恆星的周年運動。

以下為恆星周日與周年視運動較詳盡的解釋。

• 為什麼夜空中星斗會流轉？

  從星流跡攝影很容易就能看出來，夜空中的天體會東昇西落，我們稱這種現象為恆星的周日運動 (diurnal motion)。嚴格來說，天體並不會東昇西落，恆星和其他天體的周日運動只是人類的錯覺而已。因為地球對人類來說實在是很龐大，以至於我們感受不到地球的自轉和公轉。如果我們能遠離地球的拘拌，就能清楚的看到事實的真象。

  天球是說明星斗流轉現象很理想的工具。如果我們從北極的上方往下看，將會發現地球是由西向東自轉。因為天體幾乎是固定在天球之上，隨著地球自轉，天球上的天體在地球人的視覺上，就由東向西流轉，產生周日運動。

• 四季星空為什麼會不一樣？

因為地球自轉同時也繞太陽公轉，地球每天在軌道上約前進1度，以致恆星太約每天提前4分鐘昇起。經過一 年之後，在同一地點又看到相同的星空，這是恆星的周年視運動。經過十五天後，恆星已經提前一小時昇起。所以在天文書籍後面常附錄的每月星圖，常是每月1日晚上10時、15日晚上9時和30日晚上8時，共用一張簡易星圖