天穹形狀

天穹形狀（apparent form of the sky）是指從開闊場所觀測天空外貌所得到扁平而非半球的圓頂的印象。

基本介紹

• 中文名：天穹形狀
• 外文名：apparent form of the sky
• 形狀：扁平而非半球的圓頂

簡介

如果我們在開闊的地方注視天穹，就可以發覺，我們所看到的天穹不是半球形，卻是略呈拱起的形狀。

先用肉眼來估計天頂與地平線間距離的中點，或者我們所認為的位於地平線之上高度為45°的那一點；然而無論用什麼量角儀器測量一下這一點的位置，那我們將親眼看到這一點的高度並沒有45度，而只有22°左右。

天穹與天球

根據日月星辰的東升西落，可以推斷有一個完整的球面把地球包圍著，把直接看見的與地平線相接的半個球面稱為“天穹”，把包圍地球的整個球面叫做“天球”。天穹是天球的一部分，為半球、扁球，天球為整球、圓球。天球是一個虛擬球面，其含義是：假定以地球為球心，以無窮遠為半徑的一個遐想的球體。

天穹扁平率

位於地平線附近的點，我們看來比位於頭頂上（天頂）的點，距離觀測員要遠2-3倍。

天穹扁平率

右圖中字母α表示的角，或是Ob與O3的比值，可以作為天穹扁平率的量度。只要量出α角後

α角越大，天穹的扁平率愈大。下表表示的是α角與扁平率Ob：O3之間的關係：

α	18	20	22	24	26	28	30	32
Ob：O3	4.5	4.0	3.6	3.2	2.9	2.6	2.4	2.1

只要量出α角後，就能按照上表來確定天穹的扁平率。

視天穹與實際天穹

實際天穹與我們感覺到的天穹情況如右圖所示。天穹上各點的視高度位於弧A3b上，而實際高度卻在半圓周上。天穹上各點的實際高度與視高度之間的關係如下：

視天穹和實際天穹

實際高度	視高度
	白天	有星的夜晚
5°	13°	10°
10°	25°	18°
15°	34°	26°
20°	42°	33°
25°	50°	39°
35°	60°	50°
45°	67°	60°
55°	74°	68°
65°	79°	74°
75°	84°	81°
85°	88°	87°

根據該表可以作出一系列有助於氣象觀測員實際工作的非常重要的結論。表中的數據表明，進行觀測時，我們往往過高地估計了所見目標物的高度。例如，如果有個別雲塊實際位於高度5°處，而觀測員記作雲塊位於高度13°處。對於高度為15°的雲。觀測員估計成34°等等。

在中緯度的正午時分，我們看到的太陽幾乎在天頂，其實它的真正高度為60°左右。觀測極光與流星時，我們也總是過高的估計了它們的高度。

天穹扁平的原因

如果雲主要分布在地平線附近，那么在按照十成制估計雲量時，我們往往將雲量估計得過多。主要原因在於當我們向上看時，如果不把頭往後仰，那么目標物看似比位於水平方向上的同樣的目標物縮短一些。例如一顆砍倒的樹木，看起來好像比長在地上的要長些。這是因為沿著水平方向，由於有空氣遠景的作用，物體被遮上一層霧色，看起來較為昏暗，因而也就顯得遙遠，而沿著垂直方向的空氣則較為透明。

除此之外，目光向上看時遇不到什麼物體，而沿著水平方向，視線必然會遇到大量物體，其中也有很遠的，這樣就造成地平線距離增大的印象，也就構成天穹扁平的概念。

影響

季節

如果每天測量天穹上我們看來是位於天頂到地平線中點的角度α，那么我們將會發現這個α角是可以隨著不同天氣情況和季節，在18°到32°的範圍中變化的。

α角的各季節平均值如下：

春季—20.4°；夏季—21.5°；秋季—22.0°；冬季—20.7°；

人們尚未對天穹的扁平率，特別是它與天氣變化的關係，進行過有系統的觀測。

太陽和月亮

地平線附近的太陽和月亮比在較高處時要大些，這是由於天穹在我們看來是扁平的緣故。我們可以把天穹看成一個大銀幕，觀測員所看到的就仿佛是已投影到銀幕上的星球。假如天穹不是扁平的，那么距離觀測員一樣的星球，大小就應當相同。

觀測的結果證明，當太陽和月亮在地平線附近時我們看到的大小可以把它們處於較高位置時大兩倍。