天球坐标.ppt

本章主要授课目的 如何进行地理地位和天体定位 初步理解地球自转与地理地位和天体定位之间的关系 第二章 地球和天球 第一节 地球和地理坐标一 地球及其经纬线1 地球上的经线和纬线地心 地轴 地极 大圆和小圆 经圈和经线 meridian 纬线 parallel 本初子午线 赤道 经圈和纬线的不同之处 与地轴的关系不同 圆的类型不同 经线和纬线的数量 一 地球及其经纬线 本初子午线 1884年 定通过英国格林威治天文台的经线为全世界通用的本初子午线 一 地球及其经纬线 英国Greenwich天文台 现为天文博物馆 早期的天文望远镜 星象图和天文钟等 一 地球及其经纬线 通过Greenwich天文台内古老的天文望远镜观察宇宙 脚跨本初子午线 0 经线 2 地球上的方向 一般地 地平方向 地平面上的方向 东南西北 实质 地平圈的方向 我国古代 十二地支表示方向 相当于十二时辰 与太阳位置相一致 一 地球及其经纬线 十二支表示地平方向 子 午表示北 南 卯 酉表示东 西 正午太阳所在的方向 正南 我国中原地区位于北回归线以北 地球上 用经纬线来表示 经线表示南北方向 有限方向 纬线表示东西方向 无限方向南辕北辙 向北走不改变方向不能到南方的某处 亦东亦西 向东或向西一直走必然可以回到原处 非东即西 实际上采用最短距离 思考 为什么地球上的方向反映了地球的自转方向 一 地球及其经纬线 一 地球及其经纬线 地球上的方向反映了地球的自转方向 在用时针的方向表述地球自转方向时 必须明确观测者是立足于哪个半球观测地球自转的 地球自转方向 向东 在北半球看 呈逆时针方向 在南半球看 呈顺时针方向 一 地球及其经纬线 角距离与线距离的简单换算关系海里 经线1分的弧长 两地间弧分数 其长度的海里数 由此推出经线的全长 60海里 180 10800海里 赤道的周长 60海里 360 21600海里 3 地球上的距离球面上两点间的最短距离 是通过它们的大圆弧线 求地面上两点之间的首先是角距离 然后把角距离换算成线距离 公里 地球全周分为400度 每度100分 1分的弧长为1公里 360度 40000公里 1 111 1km 华里 经线1度之长的200分之一 德里 赤道4分的长度 一 地球及其经纬线 二 经度和纬度 经度和纬度是区别不同的经线和纬线的 即 经线和纬线的 编号 等经度线等纬度线 1 纬度 线面角 纬度 某地地面法线与赤道平面的交角 就是该地的纬度 注意 法线与地球半径不同 我们重视的是地面上的经线的弧段 而不是球心角 纬度度量的起点都位于赤道面 共用的起点面 而无共用的起算点 每一经线各以它与赤道的交点为起算点 纬度在本地经线上度量 南北纬各分90度 南纬和北纬 高纬 中纬 低纬 人为划分的 一个地点的纬度就是这个地点相对于赤道平面的南北方向和角距离 用从赤道所在地的一段经线来表示 2 经度 面面角 本地子午面与本初子午面的夹角 称为本地经度 如果在赤道上度量 经线的度量不仅有全球共用的起算面 而且还有全球共用的起算点 原点为本初子午线与赤道的交点 位于大西洋几内亚湾 东经 西经 经度通常在赤道上度量 东西经各分180度 也可以在本地纬线上度量 一个地点的经度就是其子午面相对于本初子午面的东西方向和角距离 3 地理坐标 一地的经度和纬度相结合 叫做该地的地理坐标 纬度 经度 地球上的点 可能同经或同纬 但不可能既同经又同纬 地面上的地点与地理坐标一一对应 同地理坐标相联系的三个大圆赤道 横轴 纬度的起点 自然起点 本初子午线 纵轴 经度的起点 人为起点 本地子午线 书写惯例先纬度 后经度 数字在先 符号在后 例 北京40 N 116 E 第二节天球坐标一 天球 天球和天穹天球 假想的球体 表示天体视运动的辅助工具 以地心为球心 以任意远为半径 整球和圆球 通常指地心天球 当说明地球或行星公转时 也使用日心天球 天穹 指人们能够直接观测到的半球形的天空 半球和扁球 天球的半径是任意的 所有天体 不论多远 都可以在天球上有它们的投影 天球的视运动天球周日运动 地球绕地轴向东自转 对于地球观测者来说 就好像是天球围绕地球以相反的方向 向西 和相同的周期 1日 旋转 这种视运动被称为天球周日运动 天球周日运动的中心 天极 天北极 天南极 周日圈 天体周日运动行经的路线 天体愈近天极周日圈愈小 反之亦然 天体的周日圈就是它所在的那条赤纬圈 太阳的视运动 天空中的太阳同时参与两种相反的运动 由于地球自转而随同整个天球的运动 方向向西 日转一周 由于地球公转而相对于恒星的运动 方向向东 年巡天一周 结果 太阳周日运动的速度比恒星日延缓1 即周期延长4分钟 方向向东 与地球公转方向相同 1 太阳周年运动 其视行路线被称为黄道 夜半中星随季节的变化是地球公转的反映 由夜半中星的变化间接推出太阳周年运动 同一星座中天的时间每天提早 分钟 地球公转和太阳周年运动 二者都向东 地球自转和天球周日运动 前者向东 后者向西 A A 地球自转 地面的某点的空间位置从 移动到 点 对于该点而言某中天星 逐步落后 似乎天球在向西进行周日运动 天球上的圆和点 第一章第二节天球坐标 三个基本大圆 地平圈 天赤道 黄道 地平圈 通过地心 且垂直于当地铅垂线的平面无限扩大 同天球相割而成的天球大圆 将天球分为可见和不可见两个部分 想一想 赤道上 极地 天赤道 地球赤道平面无限扩大 同天球相割而成的天球大圆 将天球分为南北两半球 黄道 地球公转的轨道平面无限扩大 同天球相割而成的天球大圆 是太阳周年运动的视行路线 第一章第二节天球坐标 大圆的极点 地平圈 天顶和天底 天赤道 天北极和天南极 黄道 黄北极和黄南极 大圆的交点 天赤道交地平圈 东点和西点 黄道交天赤道 升分 春分 点和降分 秋分 点 第一章第二节天球坐标 大圆的大距点 远距点 地平圈与天赤道 在地平圈上 南点和北点 在天赤道上 上点和下点 黄道与天赤道 在黄道上 夏至点和冬至点 在天赤道上 无名点 第一章第二节天球坐标 天球上的方向和距离方向 地球上方向的延伸 东西方向 仰视天北极 逆时针方向钟为西 距离 只有角距离 第一章第二节天球坐标 天球上的距离 天球上的距离只有角距离 其空间距离在天球上无法反映出来 第一章第二节天球坐标 球面坐标的一般模式 由基圈 始圈 原点所在的辅圈 和终圈 观测点所在的辅圈 构成球面三角形纵坐标即纬度 指球面上任意一点相对于基圈的方向和角距离 横坐标即经度 指球面上任意一点所在的辅圈平面相对于始圈平面的方向和角距离 二 天球坐标 天球坐标系 基于地球运动 分为两类右旋坐标系 与天球周日运动 地球自转 联系 向西 地平坐标系和第一赤道坐标系左旋坐标系 与太阳周年运动 地球公转 联系 向东 左旋 向东 北半球俯视 逆时针的方向 右旋 向西 以地球上的眼光来确定 人 向东 地平坐标系圆圈系统 地平圈 地平经圈 包括子午圈 卯酉圈 子午圈 通过南点和北点 也通过天北极和天南极 上点和下点的地平经圈 也称观测者的子午圈 被天顶和天底分为子午 午圈卯酉圈 通过东点和西点的地平经圈 被天顶和天底分为卯圈 酉圈 思考 观测点的纬度如何体现出来 天体的地平坐标 高度和方位 右旋坐标系 地平坐标系基本要点 基圈 地平圈 原点 南点 始圈 午圈 纬度 高度 h 经度 方位 A 0到360度 向西度量 思考 南点 西点 北点 东点的方位分别是多少度 用途 表示天体在天空中的高度和方位 东升西落 直观 天体的方位与时俱增天体的高度和方位每时每刻都是变化的 第一赤道坐标系 也称时角坐标系 用途 用于时间度量 用天球的周日运动即均匀的运动来度量时间 圆圈系统 天赤道 子午圈 通过上点和下点 也通过南点和北点 天顶和天底的赤经圈 被天北极和天南极分为子圈和午圈 和六时圈 通过东点和西点的赤经圈 被天北极和天南极分为东六时圈和西六时圈 第一赤道坐标系的圆圈系统 天赤道上4个相距90 的点 东 西 上 下点 子午圈和六时圈 思考 时角坐标系的子午圈与地平坐标系的子午圈相同么 两者的午圈是否相同 天体第一赤道坐标系 赤纬和时角 基本要点 基圈 天赤道 原点 上点 始圈 午圈 纬度 赤纬 经度 时角 t 赤经圈改称时圈 沿天赤道向西度量 为使天体的时角 与时俱增 右旋坐标系 思考 上点 西点 下点和东点的时角分别为 ImportantConceptions 赤纬的余角叫极距 观测点即到极点的距离 春分点的时角叫恒星时 理解 时角坐标系里 恒星的赤纬会不会发生变化 仰极高度 天顶赤纬 当地纬度 5 地平座标系和第一赤道坐标系的联系 6 第二赤道坐标系用途 表示天体在天球上的位置 用于编制星表圆圈系统 天赤道 二分圈和二至圈 比较 地理坐标系与第二赤道坐标系 体会相似性 基圈 辅圈 功能等 天体第二赤道坐标系 赤纬和赤经 基本要点 基圈 天赤道 原点 春分点 始圈 春分圈 纬度 赤纬 与第一赤道坐标系相同 经度 赤经 向东度量 是天体所在时圈相对于春分点的方向和角距离 左旋坐标系 思考 如何理解 天体的中天时刻 要按照其赤经的次序而定 且中天恒星的赤经 即当时的恒星时 见 页 基圈相同 二者的具体差异于当时的恒星时有关 恒星时即春分点的时角 或上点的赤经 天体赤经 天体当时时角 当时恒星时 S trS t a 恒星中天 t 0则S 恒星时 a 恒星中天的赤经 第一赤道坐标系和第二赤道坐标系