哪些星星永不升起哪些永不落下？

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恆顯圈與恆隱圈

文、動圖：馬褂 | 配圖：解仁江

上回我們說到《金蟬脫殼》里，龍叔拿到獄友測量的緯度之後，施叔問他這緯度是北半球還是南半球，龍叔說根據廁所馬桶的水流漩渦方向說明這是北半球。這句話引出了一個大bug，是什麼呢？

讓我們再來看一下測量北極星確定緯度的那個動圖：

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發現什麼了嗎？——沒錯，從赤道往北走，在北半球範圍內，北極的高度角與緯度相等；而如果往南走，北極星射來的星光就會被赤道擋住，沒法看到了。

——所以，龍叔讓獄友出去測量北極星高度，他能看到北極星就說明已經是北半球了，沒必要根據什麼馬桶漩渦方向再來判斷（注*）。

而在南半球，靠近地球自轉軸延長線的方位沒有什麼亮星，所以沒法簡單地像北半球那樣測量一顆亮星來確定緯度。

甚至在赤道附近的一些地區，由於北極星靠近地面太近，也不容易觀察到。

拿上回提到央視的《地圖傳奇》來說，鄭和下西洋所走路線很靠近赤道了，所以不太可能只靠測量北極星來確定緯度。

而且，由於地球的自轉軸也在發生著擺動，所以它指向的星不會永遠朝著一個方向。在鄭和下西洋的15世紀初，現在被我們稱為北極星的這顆星，當時距離北極的位置有4度左右的偏差，那麼它在天空中的高低差距可以達到8度，當鄭和走到錫蘭（斯里蘭卡）、滿剌加（馬六甲）的時候，它甚至可能落到海平面以下，而無法被觀測到。

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所以鄭和除了北極星之外，還用到了燈籠骨星（南十字座）、織女星、西北布司星（雙子座α、β）等共同定位。

綜上所述，如果觀測者所在的緯度越低（越靠近赤道），距離北極有一點距離的就有可能落下地平線；

而讓觀測者向北極運動，緯度逐步提升，自轉軸北極周圍一些的星星就始終在天上繞圈，這片區域被稱為「恆顯圈」；

而同時南極周圍的一些星星就永遠被遮擋在地平線以下，這被稱為"恆隱圈"

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北極星位於小熊座的尾巴尖，指向它的北斗七星則位於大熊座。在希臘神話中，天后赫拉因嫉妒丈夫宙斯的秘密情人卡力斯托，把她變成了大黑熊，並引導她的兒子——獵人阿卡斯去獵殺牠。在悲劇即將發生時，宙斯施展神力將阿卡斯變成一直小熊，讓他們母子相認，並將他們提上天界變成了大熊座和小熊座。赫拉一計不成又生一計，變出獵犬座，在大熊背後緊緊追趕，讓牠永遠落不下地平線去休息——現在你們知道這個結局的實際原因是什麼了吧？

現在的攝影技法中有一個專門通過長時間曝光來記錄星星在空中行進的路線，從中我們也可以看到有一部分星星的路徑是能夠在空中形成整圓的（如果不受白天陽光干擾的話），這也是恆顯圈的表現。

想一想：一個觀測者所能看到恆顯圈的最大範圍是多大？他得跑到什麼位置去呢？

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注*：也有朋友會說：或許龍叔是之前就通過水的漩渦判斷是在北半球，才讓獄友出去測緯度的，施叔問他的時候，他回顧了一下而已。

——這個回答能拯救一半的bug，而bug的另一半是：根據水池裡的漩渦方向測量南北半球是個流傳已久的誤區。

使水平運動的水流、氣流等發生偏轉需要很長時間的累積才會對物體造成影響，像洋流、大氣環流等。而馬桶沖水具有的初速度以及下水管道的構造對水流形成漩渦的影響更大。

在實驗室能演示地轉偏向的裝置是著名的「傅科擺」，這個試驗被評為「最美物理實驗」之一。北京天文館老館大廳里就有一個巨大的傅科擺，感興趣的朋友可以去看看。

責任編輯：解仁江

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