标题：活动星图
概述
简介  活动星图(1)活动星图又可以称为旋转星图，它是由一个可转动的星盘底座与一个带椭圆开口与时间刻度的圆盘组成，它能显示不同日子和时间实际所见的星空，部分观星者用来计划一晚观测的程序。地理位置不同地理纬度的观测者使用的旋转星图也不同，例如香港使用的是北纬20度至25度的旋转星图，而南、北纬所用的也不同。旋转星图一般较便宜，且可显示出不少的星座，又方便携带，所以适合刚入门的观星者使用。 
活动星图比较适合天文的入门者使用，主要是教天文初学者辨认星座的。[1]
形状描述
  活动星座图活动星图是一种圆形的星图，在它的中心有一个偏向一侧，看似椭圆的窗口，或是覆以透明胶片的孔洞，以便星图中在指定时间可以看见的星星能在窗口或洞孔的区域中出现。星图和覆盖物是镶嵌住的，并且可以用它们的中心做枢纽自由的转动。星图中包括在地球的某些地区可以看见的亮星、星座和深空天体（有些可能有），这些地区以南半球或北半球不同纬度的带状区域为范围。因为从地球上能看见的夜空取决于观测者的纬度，所以活动星图的窗口会依据纬度做特别的设计，观测者也要选择最接近所在半球纬度的活动星图才能适用。
在活动星图的覆盖物的外缘可以标示完整24小时的时间，活动星图本身的外缘则会标示完整的12个月的日历。 
窗口的边缘代表地平线，并会标示出东方和西方。 
调整盘面和覆盖物，让观测者所在地的地方时和日期对应着，窗口内能看见的星图部分，就是当天该时刻所能见到的星星。因为是将球形的天球压成平面，所以会随着所在的纬度而有不同程度的变形，离中心越远的变形越大。窗口与圆形和椭圆的差别也越大。 
要将活动星图的方位与实际的星星位置对应，最简单的方法是将他高举在头上，并正确的对应出东西的方向，有经验的使用者则只需平举在胸前，将活动星图上的方向与所面对的方向对正即可。[1] 
星图因为活动星图将球面上的天体显示在一个印刷的平面上，总会有可观的变形。活动星图像所有的星图一样，都会运用某一些投影的方法。活动星图有两种常用的主要方法，可供设计者选择。一种方法是极方位等距投影，利用这种投影法时，天空的一个极点是星图的中心点，相等距离的同心圆有相同的纬度差（例如60°、30°、0°-天球赤道- --30° 和 -60°），与极点的距离和纬度是相关的。 星座的形状在从中心向外的一条直线上以正确比例呈现，但在垂直的方向（平行于赤纬）却会有可观的畸变，当距离极更远时，畸变会更严重。[1]
上盘上盘包括了"地平线"，界定出在指定的时间内天空中可以看见的部份，很自然的这一部份相当于可见的一半天空范围。与星座会变形的原因一样的理由，大部分时间的地平线也是变形的，使它成为一种"倒塌的"卵形。地平线需要依据不同的纬度做特殊的设计，这也明确的意味着活动星图的使用有地域性。有些昂贵的活动星图会有几个可以交换的上盘，可以在不同的纬度上使用。 
当活动星图在当初被设计的纬度范围之外使用时，使用者可能会看见不在盘面上出现的恒星，或是活动星图所显示出来的星是在该地的纬度看不见的天空。要买一个活动星图认识满天的星座，最需要考虑到的是活动星图适用的纬度范围。 
但是，在大多数的时间，由于高山、树木、建筑物，或我们通过大气层的厚度影响，都不能直接看见地平线附近的恒星出现在天空中。不是在最佳的状况下，低于5°以下的星空，除非是特别显著的（更不用说单独的天体）几乎都看不见，因此在设计纬度的 +5° 到 -5°的范围内，仍都可以很准确的使用。例如，为北纬40°所设计的活动星图，在北纬35° 和 45°都可以很完美的适用。 [1]
座标精确的活动星图有时还莫名奇妙的会标示上代表性的天球座标：赤经和赤纬。根据这些座标可以参考每年的天文学指引手册，让这些活动星图的使用者可以找出行星、小行星或彗星的位置。 
有些活动星图会独立使用和上盘一样的纬度指标，但和上盘共用相同的枢轴点；有些活动星图会沿着南北方向在上盘印上纬度的标示；赤经则标示在边缘，那里也能找到活动星图设置的日期。 [1]
历史发展
英文字的活动星图（planisphere）意义为"天空的平面"，是以定义的平面来取代充满恒星的天空。 
对这种仪器的描述，最初是在11世纪来自波斯天文学家，Abū Rayhān al-Bīrūnī 。 在1624年，发现行星轨道定律的约翰内斯·克卜勒的继子Jacob Bartsch是第一个将这种仪器称为活动星图的人。 [1]
使用方法
使用活动星图时，要先转动上盘的覆盖物使匹配的时间和日期能对应，在设置时间时要移除任何日光节约时间造成的改变，则在当晚所选定的时间能够看见的恒星就会出现在覆盖物所露出的窗口内。覆盖物上也会有北方的显示，但使用指南针(罗盘)可以更好的显示所有的方位。有许多使用者发现将活动星图举在头上，让活动星图的南北对正著真正的南北方式有用的方法。在这样的位置，似乎可以将星星投射至在夜空上的位置，这也可以快速的辨认眼前可以看见的星星。在相反半球的恒星，若赤纬的绝对值大于此活动星图适用纬度的余纬，因为永远都在地平线下（参见中天），就不会出现在星图上。当我们设置好活动星图之后，我们会注意到相同的星空在一年中许多的日期都能够看见，只是时间会改变。在实例中很清楚的显示，一个设定在8月25日5:00的活动星图，同样的星空出现在9月17日的3:30、11月28日的21:45、12月25日的20:00和1月9日的19:00。[1]
查对日期
进行极地考察或作穿过极地的航行，都需要事先知道极圈内某一纬度上一年中有多少天极昼、多少天极夜，以及极昼极夜开始于什么时间、结束于什么时间。解决这类问题可以借助于《活动星图》教具，这是《活动星图》的又一种新用途。
稍有天球常识的人都知道，（l）大阳赤纬是每天变化的，它与太阳直射点的纬度完全一致，即说，“太阳赤纬是多少度，直射点的纬度就是多少度”。赤纬为 “+”，直射点在北半球，赤纬为“－”，直射点在南半球。（2）直射点与切点(晨昏线与纬线圈的切切点)总是处在同一经线圈上而且总是相差90个纬度，即说，“直射点的纬度是多少度，离开极点多少度的范国内就有极昼极夜现象”，其中，直射点所在半球极点周围出现极昼，另一半球出现极夜。上述两点是用《活动星图》教具求极昼极夜开始、结束、持续日期的理论基础。 
一般较正规的《活动星图》背面都印有《使用方法》，而且无不介绍如何用《活动星图》求一年中某一天太阳赤纬的方法，反过来，若知道了太阳赤纬，当然也可以用《活动星图》来查这一天是几月几日。用《活动星图》求极围内任一纬度上极昼极夜开始、结束、持续日期正是基于上述想法设计出来的，其过程大致分两大步： 第一步是求极圈内所求纬度上出现极昼极夜时，太阳直射点的纬度即当时太阳的赤纬，第二步是用《活动星图》查出与该赤纬值相对应的日期。 
极圈内所求纬度上出现极昼极夜时太阳直射点的纬度（太阳赤纬）可据本文开始就提出的两条理论基础来求。如：求75°N地区开始出现极夜时太阳直射点的纬度，依据两条理论基础可以不加思索的算出，75°N地区开始出现极夜时，太阳直射15°S即太阳赤纬为－15°，同理80°S地区开始出现极昼时，太阳直射10°即太阳赤纬为－10°。 
用《活动星图》查对应日期的方法有两种： 
第一种方法（只用《活动星图》） 
转动星盘使子午线经过黄道上的某一点----此点的赤纬与所求纬度上出现极昼极夜时太阳赤纬（与太阳直射点所在地理纬度相同）相同，计数从子午线指示月日至“二分点”（求北极极昼南极极夜时计数到夏至点，求北极极夜南极极昼时计数到冬至点）所在赤经线指示月日之间的天数，以“二至日”为中（皆指北半球二至日，求北极极昼南极极夜时以夏至日为中，求北极极夜南极极昼时以冬至日为中）向前减去这个天数即开始日期，向后加上这个天数即结束日期两个日期之间间隔的天数即所求纬度上极昼极夜的持续日期。例如，求80°N地区极昼极夜开始、结束、持续日期：（1）已知80°N极昼起止时太阳赤纬为+10°，故先转动星盘使子午线经过黄道上赤纬为+10°的一点，然后计数从子午线指示月日（9月23日）至夏至点赤经线指示月日（11月30日或7月16日）之间的天数约67天，即80°N地区极昼开始于夏至日前67天（4月16日前后），结束于夏至日后67天（8月29日前后），极昼持续日期是4月16日至8月29日约134天。（2）已知80°N极夜起止时太阳赤纬为－10°，故先转动星盘使子午线经过黄道上赤纬为－10°的一点，然后计数从子午线指示月日（9月23日）至冬至点所在赤经线指示月日（11月30日或7月16日）之间的天数约67天，即80°N地区极夜开始于冬至日前67天（10月16日前后），结束于冬至日后67天（2月27日前后），极夜持续日期是10月16日至次年2月27日约134天。 
第二种方法(《活动星图》加附尺) 
准各工作： 找一片直边硬纸片作附尺，把《活动星图》子午线上的“地平高度”刻划在附尺上，转动星盘使二至日与二至点赤经线重合，将附尺一端固定在北天极并使之能自由转动。 
方法：转动附尺使之经过黄遂上某一点──该点赤纬与所求纬度上出现极昼极夜时的太阳赤纬(与太阳直射点所在地理纬度相同)相同，此时附尺下端指示月日便是所求纬度上极昼极夜开始或结束的日期，据这个日期可再求出另一组日期，两个日期间隔的日数即所求纬度上极昼极夜持续的日期。例如：求70°S极昼极夜开始、结束、持续日期，（1）巳知70°S极昼起止时的太阳赤纬为－20°，故先转动附尺使之经过黄道上太阳赤纬为－20°的一点，此时，附尺下端指示月日为11月21日，这是开始日期，它踞冬至日31天，结束日期是冬至日后31天即1月月22日，持续日期是11月21日到次年1月22日计约62天。(2)已知70° S极夜起止时太阳赤纬为+20°，故先转动附尺使之经过黄道上太阳赤纬为+20°的一点，此时， 附尺下端指示月日为7月23日，这是结束日期，它踞夏至日约31天，从夏至日前推31天即5月22日为开始日期，持续日期是5月22日到7月23日计约62天。 
用《活动星图》求极圈内任一纬度上极昼极夜开始、结束、持续日期的方法简单、方便、易行，只要手中有一页《话动星图》随时都可推算。但由于受器具、观测等误差因素的影响，所求得的数只能是一个大约数，要想得到准确数据，除必须选用精度较高的《活动星图》外，还要求使用者有较商、较熟练的观测理技术。上述方法尚未见于报刊杂志，同志们不妨一试。
自己制作
器材：卡纸、鞋圈、黄板纸、白纸。 
制作：
  制作活动星图（1）用一张180×160（毫米2）的白卡纸做星图的底板，在它的中心钻一个小孔，两端各粘一条宽4毫米的黄板纸条（图19-1）。 
（2）剪一个直径170毫米的卡纸圆盘，在圆心处钻一个小孔，用鞋圈把圆盘和底板相连接。连接的方法是把鞋圈先放在底板的中心孔中，衬几层薄纸，再套上圆盘，然后弯折鞋圈口的铁片钉牢，最后撕去衬的薄纸，留下空隙，使圆盘能在底板上灵活转动。把星图（图19-2）画在白纸上，再用浆糊粘在圆盘面上，贴的时候要使星图中心的北极星跟圆盘中心重合。 
（3）把面图画在180×160（毫米2）的白卡纸上，用刀挖去图上方的斜线部分和椭圆形孔。挖椭圆形孔之前，在地图上查一下居住地的纬度，如果住在北纬30°附近就沿+30°线挖，住在北纬40°附近的地区就沿+40°线挖。最后在黄板纸条上涂胶水，把面图贴在上面，活动图就完成了。星图圆盘两边各露出面板5毫米，便于用手指拨动圆盘。