地球概论地理坐标和天球坐标

地球概论 精品资源共享课程 第一章地理坐标与天球坐标 第二节天球坐标 103天球 一 概念天球 以观测者为球心 半径无穷大的假想圆球 地球概论 精品资源共享课程 天体视位置 天体看上去的位置 天穹 地球上的观测者所见到的半球性天空 地球概论 精品资源共享课程 二 天体视运动1 天球周日运动 地球上观测者所见天体相对于自己的周日转动 周日视运动方向 向西周日视运动绕转中心 天极周日视运动路径 周日圈周日圈 天体绕天极为视中心旋转的轨迹为一个个相互平行的圆圈 该圈称周日圈 地球概论 精品资源共享课程 2 太阳周年运动 因地球公转 地球上观测者所见太阳相对于星空的运动 方向 向东轨道 黄道周期 恒星年真运动 地球公转 地球概论 精品资源共享课程 三 天球上的点和圈1 基本点和圈五圈 地平圈 天赤道 黄道 子午圈 卯西圈十二点 P P Z Z Q Q K K 四正点2 四正点的确定当纬度在0 90 之间时正北方向的确定 P点在地平面上的投影方向 正南方向的确定 P 点在地平面上的投影方向 正东 正西方向的确定 按地理方位确定 站在球心 面北而立 左西右东 按天体运行方向确定 天体升上地平处 出 为东点 落入地平处 没 为西点 地球概论 精品资源共享课程 104天球坐标 一 球面坐标的一般模式球面坐标系都有一个基本大圆 称为基圈 例如 在地理坐标系中 赤道就是它的基圈 基圈上都有一个原点 原点指基圈同始圈的交点 是度量经度坐标的起点 辅圈是通过基圈的两极 垂直于基圈的所有大圆 在地理坐标系中 它们就是经线 通过原点的辅圈 叫做始圈 例如 地理坐标系中的始圈 就是本初子午线 球面上任一天体相对于基圈的方向和角距离 用纬度表示 是天体的纵坐标 取值范围0 90 例如 地理坐标系的纵坐标叫地理纬度 地球概论 精品资源共享课程 球面上任一天体所在的辅圈平面相对于始圈平面的方向和角距离 用经度表示 是天体的横坐标 取值范围0 90 例如 地理坐标系的横坐标叫地理经度 介点 终圈与基圈的交点 度量纬度坐标的起点 地球概论 精品资源共享课程 二 地平坐标系地平坐标系 用高度h和方位A来表示天体的位置 1 用途 用来表示天体在天空中的方位和高度及其周日变化 例如 旭日东升 夕阳西下 明月当空等 2 圆圈系统 地平圈 子午圈 卯西圈 三圈相互垂直 将天空分为8块 3 基本要素 基圈是地平圈 原点通常是南点S 始圈通常是午圈 地平纬度称高度 h 是天体相对于地平圈的方向和角距离 取值范围0 90 地平经度称方位 A 是天体所在地地平经圈相对于午圈的方向和角距离 取值范围0 360 地球概论 精品资源共享课程 4 地平坐标系坐标值的确定 通过天顶 天底和该天体 作垂直于地平圈的终圈 定出介点 确定方位A值 从S点沿地平圈度量到介点 西量为正 顺时针为正 确定地平高度h值 从介点沿终圈度量到该天体 向天顶度量为正 地球概论 精品资源共享课程 练习 1 a b两颗恒星的方位如下面所述 请问需要在天空的什么方向上才能找到 a星A 20 h 20 b星A 100 h 50 2 在下面图中标出c d e三颗天体的位置 已知三个天体的坐标值是 a天体A 0 h 45 b天体A 180 h 0 c天体A 90 h 0 地球概论 精品资源共享课程 三 第一赤道坐标系第一赤道坐标系 又称时角坐标系 用赤纬 和时角t来表示天体的位置 1 用途 用于时间的度量 天球的周日运动本身是均匀的 但在地平坐标系中 方位的变化是不均匀的 所以地平坐标系不能用于度量时间 人们为了使经度随时间而均匀的变化 就设计了第一赤道坐标系 将基圈定为天赤道 天体在该坐标系均匀运动 相同的时间转过的角度相同 2 圆圈系统 天赤道 子午圈 3 基本要素 基圈是天赤道 原点是上点Q 始圈是午圈 纬度称赤纬 是天体相对于天赤道的南北方向和角距离 赤纬自天赤道起沿天体所在的赤经圈向南北两个方向度量 取值范围0 90 经度称时角 t 是天体所在的赤经圈相对于午圈的方向和角距离 时角以上点为起点 沿天赤道向西度量 地球概论 精品资源共享课程 4 时角坐标系坐标值的确定 通过P P 和该天体 作垂直于天赤道的终圈 定出介点 确定时角t值 从Q点沿天赤道度量到介点 西量为正 顺时针为正 确定赤纬 值 从介点沿终圈度量到该天体 向P度量为正 地球概论 精品资源共享课程 练习 1 当 30 N时 P点的t 为多少 2 在 30 N的时角坐标系中 Q点的t 是多少 当 50 50 时 Q点t 值是多少 该答案说明了什么结论 3 某恒星时角为18h 0 问可以在天球的什么方向上见到该星 地球概论 精品资源共享课程 四 第二赤道坐标系第二赤道坐标系 用赤纬 和赤径来表达天体在天球上位置 1 用途 表示天体在天球上相对不变的位置 用于编制星表 2 圆圈系统 天赤道 子午圈 黄道 二分圈 二至圈 3 基本要素 基圈是天赤道 原点是春分点 始圈是春分圈 纬度称赤纬 经度称赤经 是天体所在时圈相对于春分圈的方向和角距离 赤经以春分点为起点 沿天赤道向东度量 取值范围0 360 地球概论 精品资源共享课程 4 第二赤道坐标系坐标值的确定 通过P P 和该天体 作垂直于天赤道的终圈 定出介点 确定赤纬 值 从春分点沿天赤道度量到介点 东量为正 逆时针为正 确定赤经 值 从介点沿终圈度量到该天体 向P度量为正 地球概论 精品资源共享课程 五 黄道坐标系黄道坐标系 用黄经 和黄纬 来表达天体的位置1 用途 表示日月行星在星空间的位置和运动 2 圆圈系统 黄道 黄经圈 黄纬圈 无名圈 二至圈 3 基本要素 基圈是黄道 原点是春分点 始圈是无名圈 纬度称黄纬 是天体相对于黄道的方向和角距离 黄纬自黄道起沿天体所在的黄经圈向南北两个方向度量 取植范围0 90 经度称黄经 是天体所在的黄经圈相对于春分点所在的黄经圈的方向和角距离 黄经以春分点为起点 沿黄道向东度量 取值范围0 360 地球概论 精品资源共享课程 4 太阳黄径 由春分点沿黄道度量到太阳位置的经度坐标 太阳黄径的特点 1 太阳黄径每日增加约1 2 分至日时 太阳黄径值分别为 春分日0 夏至日90 秋分日180 冬至日270 地球概论 精品资源共享课程 六 各种坐标系的比较1 地平坐标系和第一赤道坐标系比较异同点 1 地平坐标系与第一赤道坐标系 两种坐标系都属于右旋坐标系 它们的经度 方位与时角 都是向西度量为正 2 二者都以子午圈为始圈 地平坐标系以地平圈为基圈 以南点为原点 第一赤道坐标系以天赤道为基圈 以上点为原点 地球概论 精品资源共享课程 两者关系式 仰极高度 北天极的地平高度 天顶赤纬 地理纬度值 地球概论 精品资源共享课程 地平坐标系和第一赤道坐标系重要点坐标值比较 地球概论 精品资源共享课程 2 第二赤道坐标系和黄道坐标系比较异同点 两种坐标系都属于左旋坐标系 它们的经度 赤经和黄经 都是向东度量为正 它们的原点都是春分点 黄经 赤经 和赤纬 三者的关系 1 黄经 和赤经 仅在分至日时相等 其它时不等 2 赤经 是黄经 投影在天赤道上的东西分量 赤纬 是黄经 相对于天赤道变化的南北分量 地球概论 精品资源共享课程 天体的时角和其赤经的关系中天 天体过子午