Kakau Lab · Model notes
模型的理想化設計
這個模型的目的,是把天球坐標、地平坐標、太陽日行跡與竿影放在同一個可操作的幾何系統中。它優先呈現概念關係,並不是用來取代天文年鑑或精密星曆軟體。
模型保留了什麼
- 地軸與天軸共線,赤道面與天球赤道共面。
- 黃道相對天球赤道傾斜約 23.44°。
- 觀察者的地平面與地球表面相切,天頂方向沿當地鉛直線。
- 太陽赤緯、日行跡、日出日落、正午高度與竿影之間的幾何關係。
- 地球自轉、太陽周年位置與觀察者地方太陽時的同步關係。
和真實日地系統的差異
| 模型中的處理 | 真實情況 | 教學影響 |
|---|---|---|
| 太陽繞地球的天球表示 | 地球繞太陽公轉;天球是觀測坐標工具,不是實體球殼。 | 用來直接呈現「從地球觀察」的方向,不表示地心宇宙。 |
| 太陽赤緯使用平滑週期近似 | 地球軌道有偏心率,公轉角速度不完全均勻。 | 二分二至附近與精密星曆可能相差少量日期或角度。 |
| 一天採地方太陽時 | 鐘錶時間還受經度、時區、均時差與日光節約時間影響。 | 模型中的 12:00 代表太陽通過當地子午線,不一定等於手錶正午。 |
| 地球為正球體,地面為理想切平面 | 地球為扁球體,實際地平受海拔、地形及大氣影響。 | 模型不計地形遮蔽、觀測高度與地理緯度/地心緯度差異。 |
| 太陽視為方向明確的點或圓 | 太陽有約 0.5° 視直徑,大氣折射也會改變接近地平線的位置。 | 日出日落時刻與曙暮光不作精密預測。 |
| 全年播放可加速且視覺時間尺度可調 | 一天與一年有固定的 365.24 倍時間尺度。 | 快速動畫為了看清雙重運動,可能壓縮或重新配置視覺節奏。 |
坐標系如何閱讀
紅色系格線是赤道坐標:赤經沿天球赤道量度,赤緯向南北天極量度。黃色系格線是黃道坐標:黃經沿黃道量度,黃緯垂直黃道量度。觀察者視圖的綠色格線則是地平坐標:方位角沿地平線量度,高度角由地平線向天頂量度。
適合與不適合的用途
它適合概念教學、出題、比較緯度與季節,以及產生教材示意圖。若需要航海定位、觀測排程、精確日出日落、攝影追蹤或歷史年代計算,應改用含完整星曆、大氣折射與地理位置修正的專業工具。