赤經與赤緯

在我初學觀星時，很不方便，有時跟著其他人一起去觀星，他們都對不同的天體之間的位置十分熟悉，整個星圖都已在腦中一般。有時叫我去看一些深空天體，我都不知道它到底在東南西北。叫師兄們指給我看，也只看到他指的地方潻黑一片…

可惜我也沒有John Nash的‘特異功能’，追女仔又好，做研究又好，都無…

我在英國的時候，參與一個天文台的管理工作，接觸到一本觀星者的‘字典’。

內頁是這樣的星圖：

看到圖中有不同的線把天球分成不同的區域嗎？這些就是不同的星座區域，圖中的外圍分成2條軸，標示了數字：縱軸以角度為單位，橫軸以h為單位。

這兩條軸就是天球的經緯度，我們稱之為赤經(right ascension)和赤緯(declination)。

天球是一個在地球上標示天體的槪念。想像有一個球狀的膜包圍著地球在正中心。

天球上的星星就是宇宙中各個天體在膜上的投射。所以，在天球槪念中，天體的距離不重要。因為天球上大部份的天體之間距離太遠，所以它們在天球上看起來好像不太會動。所以，大部份天體在天球上的相對位置是幾乎不變的。

如果我們要準確標示那些天球上的天體，那到底要怎麼定義會比較方便呢？

最方便的當然就是最直觀的一種：把水平線定為仰角0度，頭頂位置定為90度。正北為方位角0度，正東為90度，正南為180度，正西為270度。

不過，當你做天體觀測時就會出現一個問題：因為地球自轉的關係，天體都是東昇、西落。當你嘗試量度一個天體的角度座標時，你會發現一個天體的數值是一直在變。而且，這個數值也會因著你觀測位置的不同而不一樣。這樣對於做天體測量是非常不便，因為你沒有一個固定的數值去形容天體的位置。

那麼有沒有辦法可以更好的去標示天體在天球的位置呢？

天文學家會使用剛才提過的赤經、赤緯的座標系統，我們稱它做赤道座標(Equatorial Coordinate System)。赤道座標是天文學之中最常用的座標系統。

天球的赤道座標其實就是把地球的北極點、赤道等座標線伸延到天球上去。

先把地球的北極極軸伸延，指向天球的位置是大約北極星(Polaris)附近，這一點稱為赤緯90度，南極點就是負90度。那麼，地球上的赤道任何一點的正天頂位置形成的線都是赤緯0度。

望向天球春分點(Vernal point，現在雙魚座內)的方向，我們定義為赤經0h(0時角)赤緯0度。然後向東方轉一個圈，劃分為24時角，一小時分成60分(60’)、一分分成60秒(60”)。

用小時作為單位是因為方便：想像在某一個方向我們面向春分點，即是赤經0時角。1小時後，隨著天球的轉動，我們面向的位置就變成赤經1小時了！

現在，很多望遠鏡的赤道儀都由電腦控制，其實就是計算現在正北方向和赤經0h的相差，再把這個值加到你想觀測的天體的赤經值，就可以一直追蹤這個天體。

現在看一段高手拍攝的縮時。大家可以留意一下天球的移動和各天體於天球上的排列。

2015諾貝爾物理學獎 - 中微子振盪Neutrino Oscillation

剛公怖了今年的諾貝爾物理學獎，獎項頒贈予梶田隆章教授和Arthur McDonald教授，以表彰他們於超神岡宇宙素粒子研究所(Super-Kamiokande)和Sudbury Neutrino Observatory的中微子振盪實驗，證明了中微子存在質量。

中微子，或有人譯做微中子，是其中一種物理學發現了的輕子。

中微子是由物理學家Pauli提出，一種對電磁場沒有反應的粒子，用來解釋在核分裂的過程中，原子核的中子轉換成質子的現象。即是說，在核子反應的過程之中，會產生中微子。

Wolfgang Pauli

在原子之中，有三種粒子，分別是帶正電的質子，帶負電的電子和不帶電的中子。但粒子的型態並不是永遠不變。中子(Neutron)是有機會衰變而成為質子(Proton)，同理，質子亦有機會衰變成為中子。

舉例，中子在衰變成為質子的時候，會同時放出一粒電子和一粒反電子中微子(electron antineutrino)。

但由於中微子對任何東西都幾乎沒有反應，所以很難被測量。

不過在上世紀50年代，就已經有團隊發現了中微子，從而證實Pauli的理論。

中微子有三種型態(Flavor)，分別是electron、tau和muon。加上它們各自的反中微子，中微子家族共有六種。

(圖片來源：Particle Zoo) 

事實上這已不是第一次諾貝爾物理學頒贈予中微子的研究。對上一次於2002年頒發的物理學獎也是頒給中微子研究的。那麼究竟中微子有甚麼重要性，連諾貝爾評審委員會都要特別重視？

其實，物理學界有好多'謎題'都和中微子有關。

太陽中微子
太陽是一顆恆星，內裡不停進行核聚變反應。所以，假如核反應真的會產生中微子的話，那應該每分每秒都有數以億計的中微子穿過地球。可惜，由於中微子基本上和任何物質都不產生反應，連電磁場都不會對中微子有任何作用，所以要測量中微子就需要很精密的實驗設施。 直至上世紀六十年代，各國陸續有不同的中微子實驗進行。但問題就來了，量度得到的中微子數量，比理論預計的少了約三分之二。這個結果令物理學界緊張，因為可能我們一向認為的恆星演化理論是錯的，又或者我們對中微子的認知其實是錯的。

暗物質
物理學界普遍相信宇宙中我們看得見的物質只佔不到宇宙總構成的百分之五，其他有七成多是暗能量，百分之20以上則是暗物質。中微子正好就符合了暗物質的定義，所以普遍認為中微子是最主要的暗物質。於是量度中微子的數量和重量就成了驗證現存宇宙學和天體物理學理論的實驗，也有助我們理解宇宙的演化過程。

今年諾貝爾物理學獎所頒發的中微子振盪研究，正好解決了以上的兩個問題。在1950年代，就有物理學家預言中微子會轉換型態(Flavor)。但是，理論上中微子需要有質量，可以很少，但不可以是零。不過當時學界認為中微子沒有質量。所以證實了中微子振盪就可以定性地解決了以上的兩個問題。
 

2000年代，梶田教授就先在超神岡發現中微子會在兩種型態之間轉換，之後Arthur McDonald教授的團隊亦在加拿大的Sudbury Neutrino Observatory精確的量度了electron中子和muon、tau中子的數量（他們也還未能區分muon和tau中子），從而證實由太陽到地球的旅程中，electron中子的確進行了中微子振盪而轉換成其他的中微子型態。