编者按

为进一步拓展凉水实验林场自然教育和科普宣传内容，充分发挥林场生态环境优势和自然教育功能，引导公众从白昼森林观察延伸到夜间星空认知，东北林业大学凉水实验林场推出月度星空科普专题栏目《凉水观星记》。栏目以凉水实拍星空为基础，围绕当月重要天象、典型天体和基础观测知识，记录凉水四季夜空，普及天文知识，分享观星方法，展现森林之上的另一片自然世界。

本期《凉水观星记》从凉水实拍星轨出发，带大家认识天球、天极和天赤道，了解星轨形成与地球自转之间的关系，并学习如何借助北极星、北斗七星和仙后座寻找北天极、辨认秋夜星空。同时，我们也将镜头转向9月14日傍晚的金星伴月，从一弯蛾眉月与明亮金星的相伴中，感受九月天空的别样精彩。让我们从凉水出发，一起读懂头顶这片不断转动的星空。

凉水知园上空星轨

从照片中可以看到，这些星轨并不是杂乱地划过夜空，而是围绕着同一个位置一圈圈展开。这个共同的中心究竟在哪里？为什么整片星空看起来都在围绕它转动？本期《凉水观星记》，就从这张知园星轨出发，认识天球、天极和天赤道，一起看看这些概念如何在真实的夜空中呈现出来。

01 斗转星移｜星轨是怎样形成的

星轨，本质上是恒星周日运动在照片中的记录。

地球自西向东自转，大约24小时完成一周。我们在地球表面随着地球一起转动，因此在观察者眼中，恒星就像在天空中由东向西缓慢移动。由于恒星距离地球非常遥远，其本身在几个小时内的位置变化几乎可以忽视，但我们的观察方向却在不断改变，于是就产生了星空在转动的视觉效果。

这种变化肉眼并不容易察觉，但相机可以把它记录下来。恒星相对于地球的周日运动速度约为每小时15°。经过几十分钟甚至数小时的连续记录，星轨会逐渐拉长，显现出天空运动的整体规律。

02 仰望星空｜什么是天球、天极和天赤道？

要理解这些星星为什么会绕着同一圆心移动，就需要先给整片天空建立一个统一的参照。

当我们抬头看夜空时，会感觉太阳、月亮和星星都分布在一个巨大的球面上。实际上，这些天体距离地球远近不同，并不真的位于同一个球面。为了方便描述它们在天空中的位置和运动，天文学把所有天体都看作投影在一个假想的巨大球面上，这个球面就叫作天球。

如果把地球的自转轴向两端一直延伸，直到与天球相交，就会得到两个点：北侧的是北天极，南侧的是南天极。在北半球，我们最熟悉的是北天极。北极星恰好位于北天极附近，因此常常被用来帮助判断北方的位置。

同样，如果把地球的赤道平面向外无限延伸，与天球相交形成的一圈，就是天赤道。它可以理解为地球赤道在天空中的投影，把整个天球分成南、北两个半球。

天球基本要素示意图

天球上的基本要素

· 天顶：观察者正上方的点。

· 地平圈：与本地铅垂线垂直的理想大圆。

· 北天极、南天极：地球自转轴向北、向南无限延伸，与天球相交的两个点。

· 天赤道：把地球赤道平面无限延伸，与天球相交形成的大圆；它与两天极相距90°。

03 寻北辨极｜北天极在哪里？

北天极，是地球自转轴向北延伸后，与天球相交的位置。由于地球正是绕着这条轴自转，所以从地面上看，北方天空中的恒星都会围绕北天极缓缓转动。越靠近北天极的恒星，运行轨迹形成的圆越小；距离北天极越远，轨迹的半径也越大。也正因为如此，在朝北拍摄的星轨中，我们常常能看到一圈圈近似同心的圆弧，而这些圆弧的共同中心，就是北天极。

北天极附近的星轨

北天极在天空中的高度还和观察地点的纬度有关。对于北半球观察者来说，北天极在北方地平线上的高度，大致等于当地纬度。凉水位于北纬47°附近，因此从这里观察，北天极大约位于正北方向、地平线上方47°的位置。

不过，北天极本身并没有一颗星恰好位于它上面。我们熟悉的北极星只是非常靠近北天极，因此看起来几乎不怎么移动，也就成为寻找北天极最方便的参照。

实际观星时，可以先找到北斗七星。将北斗斗口外侧的两颗星——天璇和天枢——连成一条直线，并从天璇指向天枢的方向向外延长，大约五倍距离，就能找到北极星。找到北极星后，北天极就在它附近。

北斗七星与北极星位置关系图

如果北斗位置较低、不容易看到，也可以借助另一侧醒目的仙后座来辅助判断。仙后座呈明显的“W”形，与北斗七星分处北极星两侧，是秋季寻找北方天空非常实用的标志。

仙后座与北极星附近天区星图

04 横贯天穹｜天赤道在哪里？

认识了北天极之后，再来看另一条重要的参考线——天赤道。

如果把地球的赤道平面不断向外延伸，直到与天球相交，形成的一整圈大圆，就是天赤道。它可以理解为“地球赤道在天空中的投影”，把天球分成南、北两个半球。

天赤道附近的恒星，会沿着与天赤道平行的轨迹运动。如果同时观察天赤道南北两侧，就能看到两侧星轨的弯曲方向相反，并呈现出近似以天赤道为分界的对称形态。相比北天极附近一圈圈围绕中心展开的星轨，这里的轨迹更舒展，也更接近横跨天空的大弧线。

天赤道附近的星轨

和北天极一样，天赤道本身也是看不见的，但我们可以根据恒星的运动来判断它的大致位置。对于北半球的观察者来说，天赤道会经过正东和正西，并从南方天空划过。它在正南方向达到的最高高度，可以用90°减去当地纬度来估算。凉水位于北纬47°附近，因此天赤道经过正南方向时，高度大约是43°。真正观星时，我们也可以借助附近熟悉的亮星和星座来判断它的大致位置，比如秋季夜空中的宝瓶座，就位于天赤道附近。

宝瓶座与天赤道附近天区星图

05 九月特殊天象丨9月14日，长庚星与蛾眉月相遇

除了深夜里的星轨，九月的凉水还发生了一次在暮色中的“星月相逢”。2026年9月14日傍晚，金星以昏星的身份靠近一弯蛾眉月，也就是古人常说的“长庚星”，在西南方低空形成醒目的金星伴月。

2026年9月14日的金星伴月（左上亮点为金星，右下为蛾眉月）

这一天的看点不止伴月。北京天文馆指出，我国部分地区还能看到月亮从金星前方掠过形成的月掩金星；更有趣的是，如果通过望远镜观察金星，它本身也呈现出类似月牙的相位——于是天空里其实同时出现了“一大一小两弯月牙”。

新华社9月14日报道称，这也是2026年金星以“长庚”姿态出现时最后一次伴月。进入10月后，金星与太阳、地球的相对位置继续改变，将逐渐从傍晚可见的昏星转为清晨可见的晨星，也叫“启明星”。

结语 丨当星空不再只是很多星星

一张星轨照片，看似只是把星星拉成了线，却把地球自转、天球、天极、天赤道和纬度关系同时写进了画面。找到北极星，就能摸到地球自转轴在天空中的方向；找到天赤道，就能理解整片星空的周日运动为什么有共同的几何秩序。

而9月14日的金星伴月，则让九月的夜空多了一处值得留意的相遇。明亮的金星与一弯蛾眉月出现在相近的天空中，看似只是一次短暂的同框，背后却来自月球绕地球运行和行星绕

太阳运动所形成的位置变化。也正因为这些天体始终在运动，我们每一次抬头看到的星空，都不会完全相同。

来凉水，一起看星星。

《凉水观星记》· 九月