第一章地理坐标与天球坐标

1、地球概论地球概论地球概论地球概论地球概论主要内容第一章第一章 地理坐标与天球坐标地理坐标与天球坐标第二章第二章 地球的宇宙环境地球的宇宙环境 第三章第三章 地球的运动地球的运动第四章第四章 地球运动的地理意义地球运动的地理意义 第五章第五章 地球和月球地球和月球第六章第六章 地球的结构和物理性质地球的结构和物理性质地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标一、经线和纬线一、经线和纬线1. 地球上不存在经线和纬线，人为地球上不存在经线和纬线，人为建立经纬网的目的是为了定位的建立经纬网的目的是为了定位的需要。地面上每一个点都要看成需要。地面上每一个点都要看成是特定经线和纬线交点。是特定经线和纬线交

2、点。地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标2.地轴和地极地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标3经线圈和纬线圈经线圈和纬线圈经线圈经线圈纬线圈纬线圈通过地轴的平面与地球表面相通过地轴的平面与地球表面相割而成的圆割而成的圆垂直地轴的平面同地球表面相割垂直地轴的平面同地球表面相割而成的圆而成的圆所有经线圈大小相等所有经线圈大小相等 纬线圈大小不等纬线圈大小不等 所有经线圈都是大圆，即所有所有经线圈都是大圆，即所有经线圈以球心为圆心经线圈以球心为圆心 除赤道外，其余纬线圈都是小圆除赤道外，其余纬线圈都是小圆即不以球心为圆心，且关于赤道即不以球心为圆心，且关于赤道对称的第两个纬线圈大小相等对称

3、的第两个纬线圈大小相等 地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标4经纬线经纬线经线经线纬线纬线每个经线圈被南北极点分成两每个经线圈被南北极点分成两个半圆，每个半圆就是一条经个半圆，每个半圆就是一条经线线 一个纬线圈就是一条纬线一个纬线圈就是一条纬线 每条经线长度都相等每条经线长度都相等 纬线长短不等，赤道最长，其余纬线长短不等，赤道最长，其余关于赤道对称的每两条纬线等长关于赤道对称的每两条纬线等长所有经线都交汇于南北极点所有经线都交汇于南北极点 每条纬线相互平行每条纬线相互平行 地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标5地球上的方向地球上的方向，通常是指地平方向。地球上的方向，通常是指地平

4、方向。南北方向南北方向南北方向即经线所指方向南北方向即经线所指方向南北方向是有限方向南北方向是有限方向非南即北非南即北北极是向南的起点，而南极是向北的起点。北极是向南的起点，而南极是向北的起点。ANSBC地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标东西方向东西方向东西方向即纬线所指方向东西方向即纬线所指方向理论上，东西方向是无限方向理论上，东西方向是无限方向亦东亦西亦东亦西纬线圈是整圆，没有起点和终点：一地位于另纬线圈是整圆，没有起点和终点：一地位于另一地的东方，它也必定于该地的西方。一地的东方，它也必定于该地的西方。实际中，东西方向也是有限方向实际中，东西方向也是有限方向非东即西非东即西取圆的

5、劣弧来定东西。取圆的劣弧来定东西。ABCD地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标6地球上的距离地球上的距离地球上两点间的最短距离是通过它们的大圆弧线。地球上两点间的最短距离是通过它们的大圆弧线。海里和千米海里和千米 经线长度：经线长度：160180=10800海里海里 海里是经线海里是经线1分的弧长分的弧长经线长度：经线长度：1100200=20000Km千米：把地球全周分成千米：把地球全周分成400，每度再分成，每度再分成100，每，每分的弧长即是分的弧长即是1Km地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标度、海里与千米的换算度、海里与千米的换算 Kmn158 . 11080020000

6、m1nmKm54. 020000108001Km1 .11136040000145 . 01Km地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标二、经度和纬度二、经度和纬度1.1.经度和纬度是经线和纬线的经度和纬度是经线和纬线的“编号编号”，本身代表一种角度。，本身代表一种角度。 地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标2.纬度纬度地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标3.经度经度地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标脚跨东西半球脚跨东西半球, 即通过即通过Greenwich 天文台的本初子天文台的本初子午线午线(0经线经线)。地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标NSWE地球概论地球

7、概论第一章 地理坐标与天球坐标4. 纬度间隔大体相等，而经度间隔随纬度增高而减小 地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标经度和纬度用来区分不同的经线和纬线；经线即等经度经度和纬度用来区分不同的经线和纬线；经线即等经度线，纬线即等纬度线。线，纬线即等纬度线。5经（纬）度与经（纬）线的关系经（纬）度与经（纬）线的关系地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标一地的经度与纬度相结合，叫做该一地的经度与纬度相结合，叫做该地的地理坐标。地理坐标系以赤道地的地理坐标。地理坐标系以赤道作为横轴，本初子午线为纵轴。书作为横轴，本初子午线为纵轴。书写地理坐标时，先纬度后经度；数写地理坐标时，先纬度后经度；数

8、字在先符号在后。字在先符号在后。6地理坐标地理坐标赤道面本地子午线本初子午线地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标三、天球三、天球1.天球和天穹天球和天穹 天球是一个以观测者为球天球是一个以观测者为球心，任意长为半径的假想心，任意长为半径的假想球体。天球是用来表示天球体。天球是用来表示天体视运动的辅助工具，常体视运动的辅助工具，常见的天球有地心天球和日见的天球有地心天球和日心天球，但通常所说的天心天球，但通常所说的天球是指地心天球。球是指地心天球。 地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标同一时刻，只能看到天球同一时刻，只能看到天球位于地平面之上

9、的部分，位于地平面之上的部分，称为称为“天穹天穹”。地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标2. 天球周日视运动与周日圈天球周日视运动与周日圈 地球向东自转，使在地球上的观测者感觉天球是在向西旋地球向东自转，使在地球上的观测者感觉天球是在向西旋转，且其旋转周期与地球自转周期相同，这种视运动被称转，且其旋转周期与地球自转周期相同，这种视运动被称为天球周日视运动。周日圈即天体周日运动行径的路线。为天球周日视运动。周日圈即天体周日运动行径的路线。地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标3.太阳周年运动和黄道太阳周年运动和黄道 地球绕太阳的公转，使地球地球绕太阳的公转，使地球上的观测者看太阳是在绕

10、地上的观测者看太阳是在绕地球运动，地球公转一周，太球运动，地球公转一周，太阳便在天球上巡天一周，称阳便在天球上巡天一周，称为太阳周年视运动，其视行为太阳周年视运动，其视行路线被称为黄道。路线被称为黄道。地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标太阳周年运动不能直视观测到，是依太阳周年运动不能直视观测到，是依据夜半中星的变化间接推出来的。据夜半中星的变化间接推出来的。 地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标太阳周日视运动是地球自转的反映，方向向西，日转一太阳周日视运动是地球自转的反映，方向向西，日转一周，如同月球等其他天体的东升西落。太阳周年视运动周，如同月球等其他天体的东升西落。太阳周年视

11、运动是地球公转的反映，方向向东，每年巡天一周。正是太是地球公转的反映，方向向东，每年巡天一周。正是太阳的周年视运动使太阳周日视运动比其他天体的周日视阳的周年视运动使太阳周日视运动比其他天体的周日视运动的周期延迟约运动的周期延迟约4分钟，即昼夜以分钟，即昼夜以24小时交替，星空却小时交替，星空却以以23小时小时56分轮转。分轮转。 地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标4. 天球上的圆和点天球上的圆和点 地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标5. 天球上的方向和距离天球上的方向和距离天球上的方向是地球上方向的延伸，其南北方向也是有限方天球上的方向

12、是地球上方向的延伸，其南北方向也是有限方向，天赤道和赤纬圈方向表示东西方向，天球周日运动方向向，天赤道和赤纬圈方向表示东西方向，天球周日运动方向即为向西，相反即为向东。天外俯视北天极，天球周日运动即为向西，相反即为向东。天外俯视北天极，天球周日运动是顺时针方向；而在地球上仰视天北极则成逆时针方向。是顺时针方向；而在地球上仰视天北极则成逆时针方向。 地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标地球上的距离有角距离和线地球上的距离有角距离和线距离，而在天球上只有角距距离，而在天球上只有角距离而无线距离。离而无线距离。地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标四、天球坐标四、天球坐标1. 球面坐标系的

13、特点与模式球面坐标系的特点与模式 存在一个基本大圆，称存在一个基本大圆，称为基圈。为基圈。基圈都有一个原点。原基圈都有一个原点。原点则以通过它的辅圈为点则以通过它的辅圈为标志，辅圈是过基圈两标志，辅圈是过基圈两极并垂直于基圈的所有极并垂直于基圈的所有大圆，过原点的辅圈称大圆，过原点的辅圈称为始圈。为始圈。地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标球面上任意一点相对于始圈球面上任意一点相对于始圈的方向和角距离，用经度表的方向和角距离，用经度表示，是点的横坐标。示，是点的横坐标。球面上任意一点相对于基圈的方球面上任意一点相对于基圈的方向和角距离，用纬度表示，是点向和角距离，用纬度表示，是点的纵坐标

14、。的纵坐标。地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标球面坐标系是一个由基圈、始球面坐标系是一个由基圈、始圈和终圈构成的球面三角形。圈和终圈构成的球面三角形。三角形的三个顶点为极点、原三角形的三个顶点为极点、原点和介点。天体的纬度就是天点和介点。天体的纬度就是天体所在的球半径与基圈平面的体所在的球半径与基圈平面的交角；天体的经度就是始圈与交角；天体的经度就是始圈与终圈平面的交角。终圈平面的交角。球面坐标系的一般模式：球面坐标系的一般模式：地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标右旋坐标系与天球周日运动相联系，经度向西度量，如右旋坐标系与天球周日运动相联系，经度向西度量，如地平坐标系和第一赤道

15、坐标系。左旋坐标系与太阳周年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相联系，经度向东度量，如第二赤道坐标系和黄道运动相联系，经度向东度量，如第二赤道坐标系和黄道坐标系。（北半球观测者而言）坐标系。（北半球观测者而言）天球坐标有左旋和右旋之分：天球坐标有左旋和右旋之分：地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标LR右旋坐标系地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标LR左旋坐标系地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标2. 地平坐标系地平坐标系（1 1）地平坐标系的圆圈系统）地平坐标系的圆圈系统 地平圈地平圈子午圈子午圈卯酉圈卯酉圈PP地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标（2

16、 2）地平坐标系）地平坐标系基圈基圈地平圈地平圈原点原点南点南点(S)始圈始圈午圈午圈地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标（3 3）天体的地平坐标）天体的地平坐标地平纬度地平纬度高度（高度（h）地平纬度是天体相对于地地平纬度是天体相对于地平圈的方向和角距离，沿平圈的方向和角距离，沿天体所在的地平经圈向上天体所在的地平经圈向上下两个方向度量，自下两个方向度量，自0 0至至9090，地平圈以上为正，地平圈以上为正，以 下 为 负 ； 高 度 的 余以 下 为 负 ； 高 度 的 余角称为天顶距角称为天顶距(z)。地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标地平经度地平经度方位（方位（A）地平经

17、度是天体所在的地平地平经度是天体所在的地平经圈相对于午圈的方向和角经圈相对于午圈的方向和角距离，南点为起点，沿地平距离，南点为起点，沿地平圈向西度量，自圈向西度量，自0 0到到360360 ？原因在于天球周日视运动方原因在于天球周日视运动方向向西，方位向西度量可使向向西，方位向西度量可使天体方位随时间而递增，从天体方位随时间而递增，从而便于计量。而便于计量。地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标（4 4）地平坐标系的用途）地平坐标系的用途表示天体在天空中的方位表示天体在天空中的方位和高度有其周日变化。和高度有其周日变化。地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标练习1、太阳中天时的方位是多

18、少？、太阳中天时的方位是多少？2、在北半球中纬度某地，北极星的方位是多少？、在北半球中纬度某地，北极星的方位是多少？3、9月月23日，太阳正好升起在北京的地平线上时，日，太阳正好升起在北京的地平线上时，其方位是多少？其方位是多少？4、某恒星的方位和高度都是、某恒星的方位和高度都是45 ，问：须在天，问：须在天空的哪一部分去寻找？空的哪一部分去寻找？地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标3. 第一赤道坐标系第一赤道坐标系/时角坐标系时角坐标系（1 1）第一赤道坐标系的圆圈系统）第一赤道坐标系的圆圈系统 天赤道天赤道子午圈子午圈* *六时圈六时圈ZZ地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标（

19、2 2）第一赤道坐标系）第一赤道坐标系/ /时角坐标系时角坐标系基圈基圈天赤道天赤道原点原点上点上点(Q)始圈始圈午圈午圈地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标（3 3）天体的时角坐标）天体的时角坐标第一赤道坐标系的纬度第一赤道坐标系的纬度赤纬（赤纬（）天体相对于天赤道的方向和角距天体相对于天赤道的方向和角距离，沿天体所在的赤经圈向南北离，沿天体所在的赤经圈向南北两个方向度量两个方向度量, ,自自0 0至至9090, ,天天赤道以北为正，以南为负；赤纬赤道以北为正，以南为负；赤纬的余角称极距（的余角称极距（p p）。）。 地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标第一赤道坐标系的经度第一赤

20、道坐标系的经度时角（时角（t t）天体所在的赤经圈相对于午圈的天体所在的赤经圈相对于午圈的方向和角距离，以上点为起点，方向和角距离，以上点为起点，沿天赤道向西度量沿天赤道向西度量,为的是使天体为的是使天体时角时角“与时俱增与时俱增”，用以度量时，用以度量时间。因经度称为时角，故赤经圈间。因经度称为时角，故赤经圈便改称为时圈，并采用时间单位。便改称为时圈，并采用时间单位。上点、西点、下点、东点的时角，上点、西点、下点、东点的时角，分 别 为分 别 为 0h、 6h、 1 2h、 1 8h。 地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标用于时间度量用于时间度量 （4 4）第一赤道坐标系的用途）第一赤

21、道坐标系的用途地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标练习1、太阳中天时的时角是多少？、太阳中天时的时角是多少？2、在何地（指纬度）观测，天体的赤纬与高度、在何地（指纬度）观测，天体的赤纬与高度相等，时角与方位相等？相等，时角与方位相等？3 3、南点和北点的时角是多少？上点与下点的方位、南点和北点的时角是多少？上点与下点的方位是多少？是多少？地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标4. 第二赤道坐标系第二赤道坐标系（1 1）第二赤道坐标系的圆圈系统）第二赤道坐标系的圆圈系统 天赤道天赤道二分圈二分圈二至圈二至圈地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标（2 2）第二赤道坐标系）第二赤道坐标

22、系基圈基圈天赤道天赤道原点原点春分点春分点始圈始圈春分圈春分圈地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标（3 3）天体的第二赤道坐标）天体的第二赤道坐标第二赤道坐标系的纬度第二赤道坐标系的纬度赤纬（赤纬（）天体相对于天赤道的方向和角距天体相对于天赤道的方向和角距离，沿天体所在的赤经圈向南北离，沿天体所在的赤经圈向南北两个方向度量两个方向度量, ,自自0 0至至9090, ,天天赤道以北为正，以南为负；赤纬赤道以北为正，以南为负；赤纬的余角称极距（的余角称极距（p p）。）。 地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标第二赤道坐标系的经度第二赤道坐标系的经度赤经（赤经（）是天体所在的时圈相对于春

23、分圈的是天体所在的时圈相对于春分圈的方向和角距离，以春分点为起点，方向和角距离，以春分点为起点，沿天赤道向东度量，自沿天赤道向东度量，自0h 24h。 ？为了使天使按从小到大的为了使天使按从小到大的顺序依次经过上中天。顺序依次经过上中天。地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标表示天体在天球上相对表示天体在天球上相对不变的位置，用于编制不变的位置，用于编制星表。星表。 （4 4）第二赤道坐标系的用途）第二赤道坐标系的用途地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标5. 黄道坐标系黄道坐标系（1 1）黄道坐标系的圆圈系统）黄道坐标系的圆圈系统 黄道黄道二

24、至圈二至圈无名圈无名圈地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标（2 2）黄道坐标系）黄道坐标系基圈基圈黄道黄道原点原点春分点春分点始圈始圈无名圈无名圈地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标（3 3）天体的黄道坐标）天体的黄道坐标黄道坐标系的纬度黄道坐标系的纬度黄纬（黄纬（）天体相对于黄道的方向和角距天体相对于黄道的方向和角距离，沿天体所在的黄经圈向南离，沿天体所在的黄经圈向南北度量北度量,自自090。地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标黄道坐标系的经度黄道坐标系的经度黄经（黄经（）天体所在的黄经圈相对于无名天体所在的黄经圈相对于无名圈的方向和角距离，以春分点圈的方向和角距离，以春分

25、点为起点，沿黄道向东度量，为为起点，沿黄道向东度量，为的是使太阳的黄经的是使太阳的黄经“与日俱增与日俱增”地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标（4 4）黄道坐标系的用途黄道坐标系的用途表示日月行星在星空间的位置表示日月行星在星空间的位置和运动。和运动。地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标练习1、在地球上北纬、在地球上北纬30的地方，当春分点位于西点的地方，当春分点位于西点时，北点的赤经、时角、赤纬、方位和高度各时，北点的赤经、时角、赤纬、方位和高度各是多少？是多少？WEQQNSPPZZ地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标练习2、当天顶的赤纬和赤经分别是、当天顶的赤纬和赤经分别是+25和和3h时，南点时，南点的赤纬、赤经是多少？东点的赤经和时角是多的赤纬、赤经是多少？东点的赤经和时角是多少？少？WEQQNSPPZZ地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标作业1、画出地平坐标和时角坐标系及其圆圈系统。、画出地平坐标和时角坐标系及其圆圈系统。2、画出、画出45S一观测者的地平坐标圆圈系统。一观测者的地平坐标圆圈系统。3、画出第二赤道坐标和黄道坐标系及其圆圈系统。、画出第二赤道坐标和黄道坐标系及其圆圈系统。地球概论地球概论第一章 地理坐标与天球坐标6. 各种天球坐标系的区别各种天球