 01 星軌是指在夜晚，由于地球的自轉，天空中的恒星在相機長時間曝光時，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動說起。【注】 周日：指一個恒星日； 視運動：指在地面上的觀測者直接觀測到的天體的運動。 地球自西向東自轉，若從地球視角觀察，就會看到太陽、月球或星星每天在東升西落。從地球的視角來看，把天空幻想成一個大球（稱為天球），地球以外的各天體都嵌在天球上（僅從視覺上來看，此處忽略各天體與地球的距離差異）。地球自西向東自轉，根據相對運動原理，如果將地球看作靜止，那天球便自東向西旋轉，且周期與地球自轉周期相同，為23時56分4秒。天球的旋轉軸與地球的自轉軸延伸方向一致，被稱為天軸。天軸和天球相交于兩點，和地球北極對應的叫做北天極，和地球南極對應的叫做南天極。
地球上的觀測者，一天內觀測到天空上的天體明顯的視運動狀態，就是天體的周日視運動。
可以看到天體的視運動軌跡，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，會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？ 地球上觀測者所處的位置不同，觀測到的星軌會有差異。如果位于北半球，觀測到的恒星圍繞北極星（北天極）呈逆時針視運動；如果位于南半球，觀測到的恒星圍繞南天極呈順時針視運動。而且，位于南半球和位于北半球觀測到的星體也會有所不同。當觀測者位于北極點時，位于北天球的星體，自東向西平行于地平面作逆時針圓周運動（視運動的觀測中心為北極星）。與此同時，觀測者無法看到南天球的星體。
當觀測者位于南極點時，會看到星體作順時針圓周運動。觀測者也無法看到北天球上的星體。當觀測者位于赤道上，星軌與地平圈垂直，垂直上升和下落，每天有12小時在地平以上，12小時在地平以下。
在北半球地區，當我們看向正北方天空時，地平以上的星體圍繞著北極星作逆時針圓周運動。東升的星傾斜著移向南方，到達觀測者正南方后，又傾斜著向西移動，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不會升到北半球的地平線以上的。如果觀測者位于南極點與赤道之間時，情況相反，而且位于北天球的部分星體在南半球是無法觀測到的。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所指方向為正東、正西。
在地球極點之外的地區觀測，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。 03 如何判斷星軌拍攝時長？ 由于星軌的形成是由地球的自轉引起的，因此星軌形成一個整圓的時間為一個恒星日，即23時56分4秒。【注】由于白天無法看見星體，所以只有南北極圈內發生極夜現象時，才能拍攝到呈現為完整圓形的星軌，除赤道外的其余地區多為一段圓弧。 星軌形成的角速度也與地球自轉角速度相同，為約15°/小時。例如,下圖為某拍攝團隊拍攝的星軌照片，圖中A1—A2之間的白色弧線是拍攝期間某顆恒星曝光的運動軌跡示意圖。根據測量，我們可以知道這顆恒星在曝光時的運動軌跡約為60°，所以獲得圖中照片的曝光時間大約是60°÷15°=4小時。
此外，還可以計算同一顆恒星回到同一位置時的具體時間，例如下題。 04 練一練再走~ 星空觀測、星空攝影等天文觀測站點對緯度、地形、氣象、人類活動有較高的要求。下圖為某攝影師在非洲西南部沿海平原一天文觀測站，長時間曝光拍攝的星軌圖。據此完成下面小題。 參考答案
【解析】該地位于南半球，星空圖中星軌運動方向為順時針方向，C對、A錯。星軌運動方向為自東向西，與地球自轉方向相反，B錯。星空圖為長時間曝光拍攝得到的，與地球公轉無關，且公轉方向也為自西向東，而星軌為自東向西運動，D錯。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，此時晝短夜長，觀測時間較長，所以最為適合拍攝星空的月份為6-8月，故答案為：A。
|
