自制方法
一、赤經(jīng)及赤緯 在茫茫大海中，航行的船只遇到危險(xiǎn)，求急救時(shí)，第一就是要讓救援的人知道船只的所在處，也就是說(shuō)要將船只所在的經(jīng)緯度告知救援的人。經(jīng)緯度不僅能在海洋上指出船只的位置。它的最大好處是能將一個(gè)物體的確實(shí)位置，很簡(jiǎn)潔地讓大家都能明了。同樣的，在無(wú)際無(wú)涯的夜空星海中，一旦發(fā)現(xiàn)了新的星體，你如何將它的正確位置，公諸于世呢？你是否想到應(yīng)該有一種類似經(jīng)緯度的度量系統(tǒng)，來(lái)標(biāo)定星球位置，制作星圖呢？天文學(xué)家所使用的度量系統(tǒng)是赤經(jīng)（Rightascension）及赤緯（Declination），赤緯的單位是度（Degrees），赤經(jīng)單位是時(shí)（Hours）、分（Minutes），我們對(duì)這些也許并不熟悉，但要了解也并不難。
由于星辰距我們甚遠(yuǎn)，單靠眼睛實(shí)在辨別不出它們之間的遠(yuǎn)近差別，因此這些星球在我們看來(lái)都好像同樣遠(yuǎn)近。我們就假想有一懸空之球殼罩住了整個(gè)地球，這個(gè)假想的球就叫做天球（Celestialsphere），而這些星星就固定在球殼內(nèi)面，每次我們只能看到半個(gè)球面。因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)的結(jié)果，天球便好像由東至西不斷地繞著我們旋轉(zhuǎn)，而天球北（南）極恰在地球地理北（南）極的正上空，天球赤道也恰在地球赤道的正上空，即位在二天極的中央。像地球一樣，我們將天球刻劃上了經(jīng)緯度，在天文學(xué)中這相當(dāng)于地球緯（經(jīng)）度的，便叫做赤緯（赤經(jīng)）。從天極到天球赤道間，赤緯共分90°；而赤經(jīng)共分24時(shí)，1時(shí)又分60分，即1h=60m=15°，這是因?yàn)榈厍蚧蛱烨蛎啃r(shí)旋轉(zhuǎn)15°而得名。
這套決定天體位置的方法，看起來(lái)相當(dāng)復(fù)雜，但是它有許多好處。例如，天球不斷旋轉(zhuǎn)，所以星星的視位置不斷改變，像是由東至西橫過(guò)夜空；同時(shí)，又因地球公轉(zhuǎn)結(jié)果，雖在同一時(shí)刻，隔幾天后，星星位置也稍稍偏西；或是你由北向南行走時(shí)，星星對(duì)地平線之相對(duì)位置，也都有所改變。既然星星之視位置，如此善變，故要依照所見來(lái)說(shuō)明其位置，是相當(dāng)困難的，只能藉著赤經(jīng)、赤緯來(lái)說(shuō)明了，因?yàn)槊恳粋€(gè)星球恰與一組赤經(jīng)緯度相對(duì)應(yīng)。但也由于星象瞬息萬(wàn)變，到底應(yīng)如何去測(cè)量其赤經(jīng)及赤緯呢？
二、經(jīng)緯儀之制作
經(jīng)緯儀（Theodolite）是用來(lái)量度赤經(jīng)、赤緯的，它是一種具有許多天文望遠(yuǎn)鏡特性的觀測(cè)裝置。
介紹一種簡(jiǎn)單的經(jīng)緯儀做法，所須材料列于表一，各材料之尺寸大小僅供參改，可自斟酌，但各零件之相關(guān)位置必須弄清。
制作之前先看看圖1，圖2，圖3，及作法：
1.用厚(3/8)"之三夾板，鋸下二個(gè)圓盤，直徑比量角器（分度器）稍大約(1/2)"即可。以強(qiáng)力膠在每一圓盤上，黏上二塊量角器，量角器底邊中點(diǎn)，須確實(shí)黏在圓盤中心上。（見圖2）。
2.把一個(gè)圓盤用二根螺絲釘，固定在D上，圓盤之圓心與90°之連線，必須與D之中線重疊，在D之兩端各釘上一個(gè)螺絲圈，（注意不是釘在有圓盤的那一面，見圖2）視線便可通過(guò)兩個(gè)小圈觀察。
3.在另一圓盤圓心處，鑿一(1/4)"的洞，這洞要同時(shí)穿過(guò)A、C，（見圖3），用一螺絲穿過(guò)栓好，調(diào)整一下松緊程度，使C很容易旋轉(zhuǎn)。
4.從附于D之量角器圓心鑿洞，以木栓或螺絲將D、C旋緊。但D、C間要能轉(zhuǎn)動(dòng)，不要固定。
5.用鐵片截取三個(gè)三角形，以螺絲釘或小釘子將它們附于C上，三角形之尖端必須平貼于量角器上。
6.以鉸鍊將A、B接好。（見圖1）
7.G、H上距一端(3/4)"處鑿一小洞，距此洞1"處起，沿每一木絳之中線，鑿一寬(3/16)"之細(xì)縫，直到距另一端1"處。在小洞處以螺絲釘將G、H栓在A之二邊，再用座鉆通過(guò)細(xì)縫將G、H栓在B之邊上，這是用來(lái)調(diào)整角度x的。釘螺絲或座鉆時(shí)，應(yīng)釘在適當(dāng)位置，以致當(dāng)調(diào)整至細(xì)縫末端時(shí)，A、B能夠重合。經(jīng)緯儀這時(shí)便可使用了。
三、經(jīng)緯儀之使用
將經(jīng)緯儀支在架子上，像椅子、像機(jī)三角架均可，目的只在使視線容易通過(guò)D之螺絲圈觀察。把經(jīng)緯儀面向南方放好，首先視臂D不要舉起，（即緯度表E指在零），調(diào)整B板之傾斜，使視線沿視臂看到地平線，將B板固定在這位置，此時(shí)B板即保持水平，現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)C、D觀察天體，則E即指示出天體之地平緯度（Altitude）。
現(xiàn)在將經(jīng)緯儀A板舉高至x角，x=90°－（測(cè)量地之緯度），例如，你在臺(tái)北測(cè)量，緯度大約25°3'，角x就等于64°57'；另一個(gè)法子是將視臂指向北極星，D保持在這方向，而移動(dòng)A板，使緯度表E之讀數(shù)為90°，此時(shí)A板即與B成x角了，當(dāng)然你稍微想想便知道，可用這種方法來(lái)測(cè)量你所在地的緯度了，為什麼這樣子A與B就成x角呢？（注一）
仰望天極（即北極星處）時(shí)仰角即為你的緯度，因此當(dāng)E讀數(shù)為零時(shí)，將板A舉起x角后，視臂即指向天球赤道，為什么？（注二）調(diào)整x角之目的，在于求得星星對(duì)天球赤道面之仰角（即赤緯度），而不須顧慮到因觀測(cè)地之緯度不同，所引起之星星視位置之變化。此時(shí)由西至東旋轉(zhuǎn)視臂，便畫出了天球赤道位置。
為了測(cè)度赤經(jīng)，你必經(jīng)將經(jīng)度表F刻成赤經(jīng)單位——時(shí)，每隔15°為1時(shí)，由零度起反時(shí)針?lè)较蚩獭?/div>
現(xiàn)在移動(dòng)視臂注視南天之一已知星，從星圖、天文日歷或其它參考星源，決定此星之赤經(jīng)、赤緯，旋轉(zhuǎn)經(jīng)度表F，使C之指針指向適當(dāng)之赤經(jīng)值。此時(shí)緯度表應(yīng)即自動(dòng)指在了正確的赤緯值，否則儀器便有了偏差。將F固定住，現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)C、D，把視臂指向另一星球，此時(shí)從E、F就可讀出，此星球之赤緯度、赤經(jīng)度了。在天球赤道以北之星球赤緯度為正，在天球赤道以南之星赤緯度為負(fù)，即E盤上朝開口處之量角器度數(shù)為正，另一個(gè)為負(fù)。
例如：角宿大星（Spica），在四、五、六月夜空均可見，它的赤經(jīng)度(R.A.)=13h23m37s，赤緯度(D.)=-11°00'19''，將視臂指向角宿大星，此時(shí)緯度表E讀數(shù)應(yīng)約為-11°，調(diào)整經(jīng)度表F至13h23m37s?，F(xiàn)在旋轉(zhuǎn)視臂D，注視軒轅大星（Regulus），此時(shí)在E上就可讀出約12°06'，F(xiàn)上約10h07m，于是知道軒轅大星之R.A.=10h07m，D.=12°06'。
再舉個(gè)例，在冬季夜空可見天狼星（Sirius）
R.A.約為6h44m，D.約為-16°40'，將F調(diào)整至6h44m后，將視臂舉高約在25°赤緯度，再向西旋轉(zhuǎn)到赤經(jīng)度約為3h45m，此時(shí)通過(guò)D上之螺絲圈，你就可以看到昴宿（Pleiades）了。
在秋冬夜晚較早時(shí)，在飛馬座（Pegasus）大正方形附近，可見朦朧亮帶，那是仙女座大星云（Andromeda），它是漩渦星云中唯一能被肉眼清晰看見的，你有興趣求求它的概略位置嗎？大約是R.A.=0h40m，D.=41°。
用這樣方法求赤經(jīng)、赤緯的好處，便在于不必顧慮到觀測(cè)時(shí)間不同，引起星球視位置改變的因素，為什麼？因?yàn)锳板經(jīng)x角修正后，即與天球赤道面重合，E求得的是星星對(duì)A板（即天球赤道面）之仰角，自然就是赤緯度了。又天球雖然不斷旋轉(zhuǎn)，但各星星差不多全是極遠(yuǎn)處之恒星，它們之間的相對(duì)位置均不變，我們已知一星之赤經(jīng)度，以此為準(zhǔn)，自然便可由此星與他星之夾角，而求出另一星的赤經(jīng)度了，所以不論你在什麼緯度，什麼季節(jié)，什麼時(shí)間觀察，你所求得星星之赤經(jīng)、赤緯度數(shù)均不會(huì)有所差別。
一些參考星源列于表二。
許多偉大的實(shí)驗(yàn)，它所需要的裝置，往往是相當(dāng)簡(jiǎn)單的，所以你不要小看經(jīng)緯儀，很可能有一天，你利用它標(biāo)定出一顆從未為人發(fā)現(xiàn)的星球的位置，而馳名于世呢？
原文系摘自“ChallengeoftheUriverse”117頁(yè)“ProjectsandExperiments”1962年由“NationalScienceTeachersAssociation”出版。
原文僅說(shuō)明制作法，并不討論原理，譯者加入一些原理的簡(jiǎn)單說(shuō)明而成。
注一：見圖4，B板指向南方地平線，D指向天球北極，A板與D垂直，∠Y即觀測(cè)地之緯度，因北極星距地球甚遠(yuǎn)，故指向天球北極之D，與北極至地心之聯(lián)線平行，很容易的我們就可證出∠Z=∠Y，而∠x+∠Z=90°，因此∠x=90°-∠Z=90°-∠Y=90°-（觀測(cè)地之緯度）。
注二：E讀數(shù)為零時(shí)，D與A平行，見圖4知，A與天球北極成直角，即指向天球赤道，故D也指向天球赤道。
發(fā)布時(shí)間：2013-01-29 17:22:55