位於北半球的古人是如何觀測南半球的天體的？

11-30

搜索「小馬座」時想到的，維基百科說中國古代對小馬座天區天體也有命名，那麼在古代是如何觀測的？

用肉眼看的唄。

嗯其實這是個很有趣的問題。首先來一段詳（ku）細（zao）的鋪墊，結論請看粗體字。

天文學上有一個概念名曰「天球」[1]，天球是一個半徑無限大的假想球體，天空中所有天體在天球上會有對應的投影。

好了，現在咱們有一個球，所有天體都在球面上，但要怎麼表示某個天體的位置呢？

記得我們是怎麼表示地球上某個地點的具體位置嗎？比如問：「廣州塔在哪？」，有兩種回答：

「中國廣東省廣州市海珠區閱江西路222號」[2]
「北緯23°06′32.59″，東經113°19′1020″」[3]

在地球上，我們可以通過描述一個地點所在的行政區域進行定位，或者簡單粗暴地報上經緯度。

表示天體位置也有兩種方法，如「天狼星在哪？」

「大犬座，狗鼻子上那顆」
「赤經06h45m08.9173s，赤緯?16° 42′ 58.017″」[4]

1928年，國際天文聯合會統一了繁雜的星座劃分，用精確的邊界將天空劃分為八十八個「行政區」，即我們今天熟知的「八十八星座」，這樣子天空中每一顆恆星都屬於某一特定星座（區）。但是天上的行政區的劃分畢竟不是那麼精細，至多只能精確到某一星群（如北斗七星，獵戶座腰帶等等），於是會出現「狗鼻子上那顆」這種奇怪的表述。

想要精確表示某一天體在天球的位置，就必須求助第二種方法。

在地球上，我們可以用地理坐標系統，通過經緯度精確表示某一地點的位置。在天球上，我們也可以建立坐標系統，這就是天球坐標系統[5]。

天球坐標系統五花八門，在此不贅述，僅介紹我們會用到的，並且也是使用最廣泛的天球坐標系統——赤道坐標系統[6]。其實赤道坐標系統非常好理解，因為它和我們經常經常接觸的地理坐標系統極為相似，有赤道（天赤道），經度（赤經），緯度（赤緯），南北半球（南北天球），南北極（南北天極）。

在赤道坐標系統下，我們可以通過天體赤緯判斷其位於北天球還是南天球：赤緯為正，位於北天球，赤緯為負，則位於南天球，赤緯為零自然就位於天赤道了。

所以呢並不存在什麼「南半球」天體，應該是「南天球」天體，簡稱南天天體。題主的問題應該改成「位於北半球的古人是如何觀測南天球的天體的？」

之所以說這是個有趣的問題，是因為我在現實中已經被問過好多遍了，但是總覺得自己的回答不夠好，今天就再試一次。

正式回答問題前，咱們先來看看問題描述里提到的小馬座在哪[7]：

妥妥的位於北天球！古人要看不到就是眼神問題了～

接下來正式討論為什麼北半球的古人能夠看到南天球天體。

又要先給大家灌輸兩個新概念了——恆顯星區和恆隱星區。

顧名思義，恆顯星區指永遠位於地平線之上的星區，恆隱星區則相反。兩者大小相等。

橫顯圈內即恆顯星區。

同理，恆隱圈內是恆隱星區。

不同緯度下，恆顯/隱星區大小不一，這取決於南北天極的地平高度。以南北天極地平高度角為半徑畫一個圓，這一個圓就是恆顯/隱圈（如圖中紅圈所示），圈內的星星就是恆顯/隱星。

對某一地點來說，位於恆隱星區之外的星星，都能盡收眼底。

先來個極端情況，假設古人在北極點，TA 看到的是：

（一圈圈的是赤緯，輻射狀的是赤經）

北天極在頭頂，而天赤道與地平線重合。在北極點，只能看到北天球的天體。因為北天極地平高度為90度，此時整個天空都是恆顯星區，沒有星星升起，也沒有星星落下。

恆隱星區赤緯介於-90°到0°

可以看見赤緯介於0°到+90°的天體

接下來是北緯60°的模擬：

橫跨天際的那一條藍色加粗線就是天赤道，天赤道以南的就是南天天體，注意北緯60°下北天極的地平高度也是60°。

恆隱星區赤緯介於-90°到-30°

可以看見赤緯介於-30°到+90°的天體

然後是北緯30°，就是托勒密所生活的亞歷山大港[8]的緯度：

托勒密是個狠角色，現代天文學八十八星座的雛形便來自其著作《天文學大成》中列舉的四十八星座。[11]

在這個緯度下北天極地平高度為30°

恆隱星區赤緯介於-90°到-60°

可以看見赤緯介於-60°到+90°的天體

最後我們來到赤道：

此時我們腳下踩著赤道，頭頂著天赤道，想想是不是有點小興奮呢～的確值得興奮，若在赤道待上一段時間，我們就可以將整個天空的星星飽覽一回。這是因為不論是赤緯+90度的星星，還是赤緯-90度的星星，在赤道都能盡收眼底。

沒有恆隱星區

可以看見赤緯介於-90°到+90°的天體

所以只要不在北極點，就可以看到南天球的天體。

進一步分析，我們可以看看中國的二十八宿在天空的分布[8]，目前看到列表中最南端的天體是老人[9]，赤緯?52° 41′ 44.378″。而直到明代末期，徐光啟才根據西方星表添加了二十三個近南極星區星官[10]。

不過後來發現有個奇怪的問題：「南門」這個星官（如南門二）在《史記》中就有記載，可其附近的馬腹、十字架這些星官卻是徐光啟時代才有。感謝 @陳染在評論中進行解答～

有些星古人也看得見，就是不去留意……比如南十字，屈大均在廣東新語中記載在羅浮山觀星，描述了南門二、馬腹一、幾顆十字架等的星象，說明在古代中國人也看得到的，但就是沒去命名和記載。

說的有點啰嗦，希望能幫助題主解惑。

首先要說的是小馬座在飛馬座的旁邊，名副其實的北天星座啊
其實我之前在也思考過這個問題，為什麼南船座這樣一個典型的南半球星座會由在接近北半球高緯度地區的古希臘人來命名，後來問過一些人才知道，古希臘人之所以將它命名為南船座，是因為在他們眼中，那一帶的星星其實是在地平線上，猶如一座海上漂浮的帆船，所以才這樣命名，而其實古希臘人也只能看到船帆座和一部分船尾座，無法看到船底座。而幾千年過去，由於歲差，現在希臘地區已經徹底無法看到南船座。

同樣的，船底座α在中國被稱為老人星，因為傳說看到這顆星的人就會長壽。這也恰恰說明了北半球其實是不太容易看到南天星座的。

至於現在的南半球星座，大多都是16-17世紀由拉卡伊等人完成的，那時候人類已經發現了美洲並完成了環球航行

附一張北半球星空圖，可以觀察一下老人星的位置

秦時趙佗南征百越，設象郡
漢武帝元鼎年間開日南郡，大概是當時中國的最南端。
酈道元的《水經注》中說，日南郡是因為八尺表測影影子在杆子的南側（也就是本地在太陽的南側）而得名的。
這就意味著日南郡是有天文學者去進行測量的。
那裡北緯十五六度的樣子。

這就意味著，除了赤緯特高的一些星外，其他星都有機會看到。
PS向南看到恆隱區的星，也是渾天說的一個論據

所以為什麼古人對南部天區的星也命名了？因為他們向南走了。

簡單地說, 自轉軸不垂直於黃道面
知道這點就夠了, 剩下就靠你的空間想像力了

2016年2月14日-2月16日，天氣出奇的爆好，連續三晚在鄭州市區（而且還是距離火車站不遠的市中心區域，但是在十幾層樓上看的，南方几百米範圍內沒有能阻擋住視線的高層）肉眼看到老人星，注意是肉眼，上中天時僅僅2.6度，鄭州也是長江黃河之間數一數二的大城市了，光污染嚴重，大氣污染也可想而知，在那連續三天AQI低於50的天氣里能看到地平線附近的老人星，說明在沒有工業化，沒有光污染的古代，中原地區的人肯定就知道了老人星的存在，尤其比鄭州市區緯度低一點的登封市有觀星台的遺址，那裡曾是元朝時期國家級的天文台，郭守敬創建的，所以那個天文台上的古代星象家看到老人星應該也不會是罕見的事情，以此類推，古代江南地區的人也一定知道了波江座的水委一，古代兩廣地區的人也一定知道了南十字座和半人馬座的星星，都是在地平線附近觀測的，當然了在中國星官中他們不是這個名字和連線組合。不過像伊斯蘭黃金時代，大航海時代的那種跑去赤道附近甚至南半球去觀測的，就不可同日而語了。