在茫茫大海中,航行的船只遇到危险,求急救时,第一就是要让救援的人知道船只的所在处,也就是说要将船只所在的经纬度告知救援的人经纬仪不仅能在海洋上指出船只的位置。经纬仪的最大好处是能将一个物体的确实位置,很简洁地让大家都能明了。
一、赤经及赤纬
同样的,在无际无涯的夜空星海中,一旦发现了新的星体,你如何将它的正确位置,公诸于世呢?天文学家所使用的度量系统是赤经(Right ascension)及赤纬(Declination),赤纬的单位是度(Degrees),赤经单位是时(Hours)、分(Minutes),我们对这些也许并不熟悉,但要了解也并不难。
由于星辰距我们甚远,单靠眼睛实在辨别不出它们之间的远近差别,因此这些星球在我们看来都好像同样远近。我们就假想有一悬空之球壳罩住了整个地球,这个假想的球就叫做天球(Celestial sphere),而这些星星就固定在球壳内面,每次我们只能看到半个球面。因为地球自转的结果,天球便好像由东至西不断地绕著我们旋转,而天球北(南)极恰在地球地理北(南)极的正上空,天球赤道也恰在地球赤道的正上空,即位在二天极的中央。像地球一样,我们将天球刻划上了经纬度,在天文学中这相当于地球纬(经)度的,便叫做赤纬(赤经)。从天极到天球赤道间,赤纬共分90°;而赤经共分24时,1时又分60分,即1h=60m=15°,这是因为地球或天球每小时旋转15°而得名。
这套决定天体位置的方法,看起来相当复杂,但是它有许多好处。例如,天球不断旋转,所以星星的视位置不断改变,像是由东至西横过夜空;同时,又因地球公转结果,虽在同一时刻,隔几天后,星星位置也稍稍偏西;或是你由北向南行走时,星星对地平线之相对位置,也都有所改变。既然星星之视位置,如此善变,故要依照所见来说明其位置,是相当困难的,只能藉著赤经、赤纬来说明了,因为每一个星球恰与一组赤经纬度相对应。但也由于星象瞬息万变,到底应如何去测量其赤经及赤纬呢?
二、经纬仪之制作
经纬仪(Theodolite)是用来量度赤经、赤纬的,它是一种具有许多天文望远镜特性的观测装置。
现在介绍一种简单的经纬仪做法,所须材料列于表一,各材料之尺寸大小仅供参改,可自斟酌,但各零件之相关位置必须弄清。
制作之前先看看图1,图2,图3,及作法:
1.用厚(3/8)"之三夹板,锯下二个圆盘,直径比量角器(分度器)稍大约(1/2)"即可。以强力胶在每一圆盘上,黏上二块量角器,量角器底边中点,须确实黏在圆盘中心上。(见图2)。
2.把一个圆盘用二根螺丝钉,固定在D上,圆盘之圆心与90°之连线,必须与D之中线重叠,在D之两端各钉上一个螺丝圈,(注意不是钉在有圆盘的那一面,见图2)视线便可通过两个小圈观察。
3.在另一圆盘圆心处,凿一(1/4)"的洞,这洞要同时穿过A、C,(见图3),用一螺丝穿过栓好,调整一下松紧程度,使C很容易旋转。
4.从附于D之量角器圆心凿洞,以木栓或螺丝将D、C旋紧。但D、C间要能转动,不要固定。
5.用铁片截取三个三角形,以螺丝钉或小钉子将它们附于C上,三角形之尖端必须平贴于量角器上。
6.以铰鍊将A、B接好。(见图1)
7.G、H上距一端(3/4)"处凿一小洞,距此洞 1"处起,沿每一木绦之中线,凿一宽(3/16)"之细缝,直到距另一端1"处。在小洞处以螺丝钉将G、H栓在A之二边,再用座钻通过细缝将G、H栓在B 之边上,这是用来调整角度x的。钉螺丝或座钻时,应钉在适当位置,以致当调整至细缝末端时,A、B能够重合。
经纬仪这时便可使用了,自己动手做个经纬仪吧,没事闲下来还能陶冶一下情操呢。