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為什麼月曜日是星期一?七曜日的由來與「行星時」

屋頂上的天文學家
・2017/10/26 ・4953字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 483 ・五年級
圖/Pixabay
  • 關於作者:李昫岱(天文學博士,歡迎來「屋頂上的天文學家」臉書部落格,一起航向宇宙,浩瀚無垠!)

人類很早就知道天上有7顆會發亮的天體:太陽、月亮、水星、金星、火星、木星和土星,這些天體和一般的星星不一樣,它們在天空中的位置會移動。

古代的天文學家透過觀察,認為宇宙是由一層一層的球殼組成的,地球位在球殼的中心,最外側的球殼是天球,所有的星星都鑲在天球上,而這七顆發亮的天體,各自有一個球殼,它們繞著地球運行,由外而內排列的順序是土星、木星、火星、太陽、金星、水星和月球。

這7顆日月行星是人類最熟悉的天體,後來它們就成了每天生活的一部分,它們各代表一個星期中的一天,星期的「星」指的就是這七個天體,它們合稱七曜。

七曜日的順序有邏輯嗎?

你可能知道日本將星期訂為日曜日(日)、月曜日(一)、火曜日(二)、水曜日(三)、木曜日(四)、金曜日(五)和土曜日(六),但是你知道為什麼是這樣的順序嗎?這個排列看起來似乎很混亂,其實是有邏輯的。

用一個簡單的七角形(下圖),順時針方向在每一個頂點上標示七曜由外而內的排列(土、木、火、日、金、水、月),然後沿著紅色箭頭的方向就是曜日的順序!

順時針轉是地心說中七曜由外向內的排列,沿著箭頭方向則是七曜日的順序。圖/作者提供

不過真正要探究曜日的來源,就要先了解古代的行星時(Planetary hours)。

根據行星時的觀念,每天日出的時候,是一天24小時的開始,每一小時用一顆行星來代表,七曜依土、木、火、日、金、水、月的順序輪值。

下表中每一橫列代表一天,第一天中的第一個小時是土星,第二小時是木星,依序下去。輪替24小時後,第二天的第一小時是太陽,第三天的第一小時則是月亮,接下來幾天的第一小時就是火星、水星、木星和金星。每天第一個小時的行星也是當天的代表,這樣就會出現日、月、火、水、木、金、土的順序,這就是七曜日順序的由來。

【可以點擊圖片看大圖喔!】 最上方的一列是一天中的24小時,每一橫列代表一天,行星時中的每一個小時由七曜之一輪值,不同顏色是用來區分不同的七曜週期,每天的第一小時的日月行星作為當天的代表,所以就會出現日、月、火、水、木、金、土的七曜日順序。圖/作者提供

七曜日不僅僅代表日月行星,它們還有自己的符號以及代表的希臘眾神。

另外古代有7種人類熟悉的金屬,它們是金、銀、汞、鐵、錫、銅和鉛,古代的人把這7種金屬和天上的日月行星相對應。接下來就對日月行星七曜做一一介紹。

太陽

星期日的英文字是Sunday,是由英文字Sun太陽這個字來的,也就是太陽日,日曜日代表日文的星期日。

太陽的符號是一個圓中間加一個點。圖/作者提供

☉這個符號你可能見過,它就像甲骨文的日,也就是太陽。它是一個圓和中間一個點組成,有人說中間的那個點代表太陽黑子,表示古時候的中國人就觀察到太陽表面的巨大黑點。

不只是古代的中國人,現代的天文學家也用☉來代表太陽,M代表太陽的質量,而 L則代表太陽的光度,天文學家用這它們來作為量測恆星的單位,例如織女星的質量和光度分別是 2.1 M和 40 L,表示織女星的質量和光度是太陽的 2.1 倍和 40 倍。

阿波羅和黎明女神,Apollo and Aurora by Gerard de Lairesse at Metropolitan Museum of Art。圖/作者提供

希臘羅馬神話中的太陽神是阿波羅(Apollo),他代表著光明。

黎明時,他會駕駛著黃金馬車,從東方的海平面升起,往西方奔馳,展開一天的開始。不意外地,金黃色的黃金代表著太陽,就像阿波羅的馬車就是黃金打造的,而金這種元素的符號也就是

月球

星期一是Monday,是從英文 Moon 月亮這個字來的,也就是月亮日,日文中的月曜日就是星期一。

月亮的符號是眉月。圖/作者提供

☽是日月行星中,最容易讓人辨識的符號,不用解釋就知道是月亮。☽也代表眉月,眉月出現在日落後的傍晚,比日出前凌晨的殘月☾還讓人熟悉。

阿提蜜絲(Artemis)與黛安娜(Diana)分別代表希臘與羅馬神話中的月亮女神,神話故事中阿提蜜絲和阿波羅是一對龍鳳胎,他們是宙斯和勒托(Leto)的小孩。

神話中勒托是獨自一人生下他們,阿提蜜絲比阿波羅還早一天出生,勒托在生阿波羅時遇到難產,阿提密斯還幫忙接生阿波羅,阿提蜜絲體會媽媽生小孩的辛苦,所以決定終生不嫁。

黛安娜是月亮女神,也是狩獵女神,Diane the Huntress-School of Fontainebleau at Louvre。圖/作者提供

夜晚的月亮,雖然有眾星陪伴,但總是給人一種孤單的感覺。李白的詩中有「舉杯邀明月,對影成三人」,沒人作伴孤獨的詩人只能對著月亮和自己影子喝酒。

哪一種金屬最能代表月亮呢?沒錯就是銀,銀色月亮提供古往今來騷人墨客無盡的靈感,而銀的符號就是☽!

火星♂

星期二是Tuesday,是從北歐神話中的戰神提爾Tyr來的,相當於羅馬神話中的瑪爾斯(Mars),星期二是火星日,日文中的火曜日就是星期二。

火星的符號是戰神的矛和盾。圖/作者提供

♂這個符號很常見,是代表雄性的符號,這個符號中的圓代表戰神的盾,而箭頭則是他的矛。天文上,火星的符號也是♂。

火星看起來是紅色的,它每2年多的時間會靠近地球一次,那個時候紅色的火星會特別明顯,為什麼火星是紅色的呢?因為火星的表面有許多的氧化鐵,也就是鐵鏽,紅色的鐵鏽讓火星看起來呈紅色。

戰神阿瑞斯。圖/作者提供,攝於奇美博物館。

羅馬的戰神稱為瑪爾斯,相當於希臘的阿瑞斯(Ares)。阿瑞斯是宙斯和天后希拉的兒子,他喜歡戰爭,無役不與,但是卻不善於打仗,比較像是有勇無謀的莽夫。7種金屬中就以鐵最適合代表戰神,因為鐵最堅硬,適合用來製造武器,所以鐵這種金屬的符號也就是♂。

水星☿

星期三是 Wednesday,是從北歐神話中的最主要的神奧丁 Woden,星期三也是水星日,日文則是水曜日。

水星的符號是信使之神手上拿的雙蛇杖。圖/作者提供

☿代表水星,也就是信使之神,☿是信使之神的信物,稱為雙蛇杖或商神杖,因為信使之神也是商業之神,圓形上的兩個像角的代表雙蛇杖上的一對小翅膀,兩條蛇就簡化成一個圓。

墨丘利(Mercury)和荷米斯(Hermes)分別是羅馬和希臘神話中的信使,他飛快的速度,負責為眾神傳遞訊息。

水星最靠近太陽,是行星中移動速度最快的,這和信使之神的形象相符。

手拿雙蛇杖的荷米斯,Mercury by Paul Pieter Rubens at Museo de Prado。圖/作者提供

哪一種金屬最適合代表水星?

其實從他的羅馬名字就看得出來,Mercury的另一個意思就是汞,也就是水銀。水銀在常溫下是流動的銀色液體,所以汞在英文上也稱為quicksilver,不意外地,汞的符號就是☿。

木星♃

星期四是Thursday,是用北歐神話的雷神索爾Thor名字命名的,星期四也就是木星日,日文則是木曜日。

木星的符號。圖/作者提供

♃這個符號很特別,有點像是阿拉伯數字的2,再加上一豎,或像阿拉伯數字的4。♃代表木星,有人說它是宙斯的老鷹,也有人說其中2的形狀,其實是Z,是宙斯Zeus名字的縮寫,中間的一豎代表宙斯的武器閃電,這個武器和雷神索爾相呼應。

木星是太陽系中最大、最重的行星,非常的有威嚴,它的衛星數量也最多,目前已知的衛星有69顆。木星的大氣也會出現閃電,它的威力最高可達到地球閃電的一千倍!可見宙斯閃電的威力!

朱庇特(Jupiter)是羅馬神話中的眾神之神,一般人比較熟悉的反而是希臘神話中的宙斯(Zeus),宙斯非常的風流,木星已命名的衛星中,大多都是以宙斯愛人的名字命名。

宙斯左手拿著雷電,右手拿著權杖,旁邊是他的老鷹。圖/作者提供,攝於奇美博物館。

錫這種金屬相當特別,除了顏色閃閃發亮外,當錫棒被彎折時,會發出喀喀的聲音,想像力豐富的古人就把錫和宙斯的雷電聯想在一起,所以錫就代表木星,而它的符號就是♃。

金星♀

星期五是Friday,是從北歐神話奧丁的妻子弗麗嘉Frigg名字來的,弗麗嘉是愛和美的女神,星期五是金星日,也是日文的金曜日。

金星的符號是美神維納斯的鏡子。

♀這個符號代表雌性,代表美神手上拿的鏡子。

♀和♂常常成對出現,不過美神和戰神並不是夫妻,他們常常背著另一半,偷偷地在一起。金星的符號是♀,是天空中第三亮的天體,僅次於太陽和月亮。

金星是距離地球最近的行星,它厚厚的大氣層中有硫酸雲,硫酸雲的反射率很高,就像是鏡子一樣會反射大量的太陽光,所以金星看起來會特別明亮。

維納斯(Venus)和阿芙蘿黛蒂(Aphrodite)指的都是同一位神,也就是愛神,只是前者是羅馬名,後者是希臘名。

阿芙蘿黛蒂相傳是從海中的泡沫中誕生,出生後就驚為天人,她成了眾神追求的對象,宙斯當然不落人後,不過被阿芙蘿黛蒂拒絕了,宙斯在惱羞成怒的情況下,把阿芙蘿黛蒂嫁給自己的兒子火神,於是造成不幸福的阿芙蘿黛蒂常常出軌。

照鏡子的維納斯,Venus with a Mirror by Titian at National Gallery of Art。圖/作者提供

阿芙蘿黛蒂的符號是手上的鏡子,古代鏡子是用銅做的,也就是銅鏡,所以銅的符號就是♀。

土星♄

星期六是Saturday,是從英文Saturn土星這個字來的,星期六是土星日,也是日文的土曜日。

土星的符號是把鐮刀。圖/作者提供

♄代表農業神手上拿的鐮刀,羅馬和希臘的農業神分別是撒頓(Saturn)和克洛諾斯(Cronus)。天文上,♄代表土星,土星是七曜中移動最緩慢的,大約30年才會在天球上移動一圈。

克洛諾斯用鐮刀打敗了父親烏拉諾斯(Uranus),取得統治世界的權力,於是鐮刀就成了克洛諾斯的象徵。當克洛諾斯取得權力時,就被他的父親詛咒,將來也會被自己的小孩擊敗,所以克洛諾斯把每個生下來的孩子都吞下肚子。宙斯的母親不忍小孩一個一個被克洛諾斯吃掉,所以用一塊包著布的石頭代替宙斯被克洛諾斯吞下。宙斯長大後,用計將克洛諾斯肚子裡的兄姐救出,最後打敗克洛諾斯,獲得世界的統治權。

克洛諾斯拿著鐮刀,正在吞食自己的兒子,Saturn devouring a Son by Paul Pieter Rubens at Museo de Prado。圖/作者提供

鉛是密度很高的金屬,因為像鉛一樣的沈重,所以土星在七曜中移動的最慢,鉛的顏色也最暗沈,就像農業神腳踩的土壤一樣,所以鉛的符號也就是♄。

太陽跟我們的日常作息密不可分,月亮則在夜晚守候著我們,水星和金星是比地球還靠近太陽的兩顆行星,火星很可能是人類移民的目標,而木星和土星則是太陽系裡最大的兩顆行星。曜日月行星並不是遙遠的天體,它們和我們每天的生活連結在一起,找個天氣好的夜晚,看看這些和我們息息相關的天體吧!

本文編修自作者部落格《屋頂上的天文學家

  • 編按:大家都記住七曜日了嗎?這樣以後突然被問到「月曜日是星期幾?」就不會答不出來了吧!
source:月曜日のたわわ @ニコニコ

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屋頂上的天文學家
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屋頂上的天文學家-李昫岱,天文學博士,曾服務於中央研究院天文所及美國伊利諾大學厄巴納-香檳分校。大學時交了一群天文社的朋友,從此過著離不開天文的生活,希望透過寫作拉近遙遠天體的距離,讓你發現天文的美好! 歡迎來「屋頂上的天文學家」臉書和部落格,一起航向宇宙,浩瀚無垠!


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解析「福衛七號」的觀測原理——它發射升空後,如何讓天氣預報更準確?

科技大觀園_96
・2021/10/25 ・2915字 ・閱讀時間約 6 分鐘

2019 年 6 月 25 日,福爾摩沙衛星七號(簡稱福衛七號)在國人的引頸期盼下升空。一年多來(編按:以原文文章發佈時間計算),儘管衛星還沒有全部轉換到預定的軌道,但已經回傳許多資料,這些資料對於天氣預報的精進,帶來很大的助益。中央大學大氣系特聘教授黃清勇及團隊成員楊舒芝教授、陳舒雅博士最近的研究主題,就是福衛七號傳回的資料,對天氣預報能有哪些改善。

掩星觀測的原理

要介紹福衛七號帶來的貢獻,得先從它的上一代──福衛三號說起。福衛三號包含了 6 顆氣象衛星,軌道高度 700~800 公里,以 72 度的傾角繞著地球運轉(繞行軌道與赤道夾角為 72 度)。這些衛星提供氣象資訊的方式,是接收更高軌道(約 20,200 公里)的 GPS 衛星所放出的電波,這些電波在行進到氣象衛星的路程中,會從太空進入大氣,並產生偏折,再由氣象衛星接收。換句話說,氣象衛星接收到的電波並不是走直線傳遞來的,而是因為大氣的折射,產生了偏折,藉由偏折角可推得大氣資訊。

▲低軌道衛星(如福衛三號)持續接收 GPS 衛星訊號,直到接收不到為止,整個過程會轉換成一次掩星事件,讓科學家取得大氣溫濕度垂直分佈。圖/黃清勇教授提供

氣象衛星會一邊移動,一邊持續接收電波,直到接收不到為止,在這段過程中,電波穿過的大氣從最高層、較稀薄的大氣,逐漸變為最底層、最接近地面的大氣,科學家能將這段過程中每一層大氣所造成的偏折角,通過計算回推出折射率,而折射率又和大氣溫度、水氣、壓力有關  ,因此可再藉由每個高度的大氣折射率,得出溫濕度垂直分布,這種觀測方式稱為「掩星觀測」。掩星觀測所得到的資料,可以納入數值預報模式,進一步做各種預報分析。 

資料同化──觀測與模式的最佳結合

在將掩星觀測資料納入數值預報模式時,必須先經過「資料同化」的過程。數值預報模式內含動力方程式,可以模擬任何一個位置的氣塊的運動,但是因為大氣環境非常複雜,模擬時不可能納入全部的動力條件,因此模擬結果不一定正確。而另一方面,掩星觀測資料提供的是真實觀測資訊,楊舒芝形容:「觀測就像拿著照相機拍照,不管什麼動力方程式,拍到什麼就是什麼。」但是,觀測的分布是不均勻的—唯有觀測過的位置,我們才會有觀測資料。

所以,我們一手擁有分布不均勻但很真實的觀測資料,另一手擁有很全面但可能不太正確的模式模擬。資料同化就是結合這兩者,找到一個最具代表性的大氣初始分析場,再以這個分析場為起點,去做後續的預報。資料同化正是楊舒芝和陳舒雅的重點工作之一。 

中央大學分別模擬 2010 年梅姬颱風和 2013 年海燕颱風的路徑,發現加入福三掩星觀測資料之後,可以降低颱風模擬路徑的誤差。圖/黃清勇教授提供

由於掩星觀測取得的資料與大氣的溫度、濕度、壓力有密切關係,因此在預報颱風、梅雨或豪大雨等與水氣量息息相關的天氣時,帶來重要的幫助。黃清勇的團隊針對福衛三號的掩星觀測資料對天氣預報的影響,做了許多模擬與研究,發現在預測颱風或氣旋生成、預報颱風路徑,以及豪大雨的降雨區域及雨量等,納入福衛三號的掩星觀測資料,都能有效提升預報的準確度。

黃清勇進一步說明,由於颱風都是在海面上生成的,而掩星觀測技術仰賴的是繞著地球運行的衛星來收集資料,相較於一般位於陸地上的觀測站,更能夠取得海上大氣資料,因此對於預測颱風的生成有很好的幫助。另一方面,這些資料也能幫助科學家掌握大氣環境,例如對於太平洋高壓的範圍抓得很準確,那麼對颱風路徑的預測自然也會更準。根據團隊的研究,加入福衛三號的掩星觀測資料,平均能將 72 小時颱風路徑預報的誤差減少約 12 公里,相當於改進了 5%。

豪大雨的預測則不只溫濕度等資訊,還需要風場資訊的協助,楊舒芝以 2008 年 6 月 16 日臺灣南部降下豪大雨的事件做為舉例,一般來說豪大雨都發生在山區,但這次的豪大雨卻集中在海岸邊,而且持續時間很久。為了找出合理的預測模式,楊舒芝探討了如何利用掩星觀測資料來修正風場。 

從 2008 年 6 月 16 日的個案發現,掩星資料有助於研究團隊掌握西南氣流的水氣分佈。上圖 CNTL 是未使用掩星資料的控制組,而 REF 和 BANGLE 皆有加入掩星資料(同化算子不一樣),有掩星資料可明顯改善模擬,更接近觀測值(Observation)。圖/黃清勇教授提供

福衛七號接棒觀測

隨著福衛三號的退休,福衛七號傳承了氣象觀測的重責大任。福衛七號也包含了 6 顆氣象衛星,不過它和福衛三號有些不同之處。

福衛三號是以高達 72 度的傾角繞著地球運轉,取得的資料點分布比較均勻,高緯度地區會比低緯度地區密集一些。相較之下,福衛七號的傾角只有 24 度,它所觀測的點集中在南北緯 50 度之間,對臺灣所在的副熱帶及熱帶地區來說,密集度更高;加上福衛七號收集的電波來源除了美國的 GPS 衛星,還增加了俄國的 GLONASS 衛星,這些因素使得在低緯度地區,福衛七號所提供的掩星觀測資料將比福衛三號多出約四倍,每天可達 4,000 筆。

福衛三號與福衛七號比較表。圖/fatcat 11 繪

另一方面,福衛七號的軟硬體比起福衛三號更加先進,可以獲得更低層的大氣資料,而因為水氣主要都集中在低層,所以福衛七號對水氣掌握會比福衛三號更具優勢。

從福衛三號到福衛七號,其實模式也在逐漸演進。早期的模式都是納入「折射率」進行同化,而折射率又是從掩星觀測資料測得的偏折角計算出來的。「偏折角」是衛星在做觀測時,最直接觀測到的數據,相較之下,折射率是計算出來的,就像加工過的產品,一定有誤差。因此,近來各國學者在做數值模擬時,愈來愈多都是直接納入偏折角,而不採用折射率。黃清勇解釋:「直接納入偏折角會增加模式計算的複雜度,也會增加運算所需的時間,而預報又是得追著時間跑的工作,因此早期才會以折射率為主。」不過現在由於電腦的運算能力與模式都已經有了進步,因此偏折角逐漸成為主流的選擇。 

由左至右依序為,楊舒芝教授、黃清勇特聘教授、陳舒雅助理研究員。圖/簡克志攝

福衛七號其實還沒有全部轉換到預定的軌道,不過這一年多來的掩星觀測資料,已經讓中央氣象局對熱帶地區的天氣預報,準確度提升了 4~10%;陳舒雅也以今年 8 月的哈格比颱風為案例,成功地利用福衛七號的掩星觀測資料,模擬出哈格比颱風的生成。

除了福衛七號,還有一顆稱為「獵風者」的實驗型衛星,預計 2022 年將會升空。獵風者的任務是接收從地表反射的 GPS 衛星電波,然後推估風速。可以想見,一旦有了獵風者的加入,我們對大氣環境的掌握度勢必更好,對於颱風等天氣現象的預報也能更加準確。就讓我們一起期待吧!

科技大觀園_96
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