中天 (天文學)

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中天是天文學上當行星恆星星座等天體,在周日運動的過程中所經過的一個點,在觀察上是該天體正經過當地子午圈的時刻。換言之,是該天體在最高點的位置,也是該天體最接近天頂的時刻。

有時,會使用上中天來描述上述的現象,而下中天則是天體經過子午圈的另一個時間,這時的位置在天球上的最低點。(也就是最接近天底或離天頂最遠的點)。

中天時的高度是在地球上觀測點的緯度加或減該天體與天極距離,若是110°則應該換成70°,-100°則應換成-80°,依此類推。兩者的地平經度則與方位一樣,但如果我們做方位的變換,則變換前後的數值將相差180°。

對任意一個緯度,會出現三種情況:

  • 天體永遠在地平圈上,即使下中天也一樣,這是恆顯圈。當赤緯加上地理緯度的絕對值大於90°的情況下(當赤緯的絕對值大於地理緯度的餘角時)。
  • 天體永遠在地平圈下,即使上中天也一樣,這是恆隱圈。當赤緯減去地理緯度的絕對值大於90°的情況下(當天體在另一個半球,且赤緯的絕對值大於地理緯度的餘角時)。
  • 上中天在地平圈之上,下中天在地平圈之下,這是另一種情況(當天體赤緯的絕對值小於地理緯度的餘角時)。

第三種情況所對應的天空,完全對應於地理緯度的餘弦值(在赤道,所有的天體都會出沒,因為天體繞著子午圈的南北極轉動。在極點,所有的天體都不會升起或落下,因為天體繞著垂直於極點的軸轉動);第一種和第二種情況,則在剩餘的天球中各佔一半。

從一次上中天至下一次的時間相距是24小時,當然,從上中天到下中天是12小時。但是,這只是粗略的說法,因為地球在橢圓軌道上運動,而且天體還有自行(如果是行星或月球)。

嚴謹的說,地球運動在這種運動下是一個"太阳日"(也就是太陽連續兩次經過某地相同之中天,即是上至上中天或下至下中天,的時間間隔),會比一個恆星日(任何一顆恆星連續兩次經過某地之上中天的時間間隔)長一點。平均的差異是1/365.24219,因為地球繞太陽公轉一週需要365.24219天。

以太陽為例[编辑]

假設某一天的太陽位於赤緯+20°,那麼在緯度52°N 的觀測者,也就是天極的高度是52°N,我們增加或減去太陽至天極的角度,那是70°,結果是122°或-18°。取122°的補角是上中天的高度角58° ,而下中天的高度角是-18°。

對在緯度80°N的觀測者,我們得到上中天是在南方高度角30°,而下中天是在北方10°,這意味著是极昼