第二讲天球坐标

1、一、天球1、天球概念、天球概念 以观测者为中心、以任意长为半径的一个假想的球体。一、天球2、天球类型、天球类型 观测者天球（以观测者为球心，为半径） 地心天球（地心为球心，为半径） 日心天球（以日心为球心，为半径） 银心天球（以银心为球心，为半径）q 天球上的圆和点天球大圆的交点左:地平圈与天赤道的交点（东、西点）；右:黄道与天赤道的交点（二分点）v 五个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道，子午圈，卯酉圈v 大圆的极点： 地平圈两极：天顶和天底； 天赤道的两极：天北极和天南极； 黄道的两极：黄北极和黄南极。v 大圆上的主要点： 东点、西点、南点、北点；上点、下点；春分点、秋分点、夏至点、冬至点。天

2、球上的方向和距离v南北方向：地球上方向的延伸；v东西方向：俯视，逆时针为向东；v距离：只有角距离。左图 天球上的距离右图 球面坐标的一般模式由基圈、始圈和终圈构成球面三角形二、天球坐标q 球面坐标系的一般模式v 以基圈、始圈和终圈构成一球面三角形；v 纵坐标即纬度；v 横坐标即经度。q 地平坐标系v 用途：表示天体在天空中的高度和方位；v 圆圈系统：地平圈，子午圈，卯酉圈；v 基本要点：基圈：地平圈；原点：南点；始圈：午圈；纬度：高度（0 90 ）；经度：方位 (0到360度，自南点向西沿地平圈度量）。 地平坐标系的圆圈系统地平圈上4个相距90的点：东、南、西、北点；得到子午圈（过南、北点）和

3、卯酉圈（过东、西点）。天体的地平坐标（高度和方位）q 第一赤道坐标系(也称时角坐标系)v 用途：用于时间度量；v 圆圈系统：天赤道，子午圈和六时圈；v 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,自上点沿天赤道向西度量。图2-16(上) 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；得到子午圈和六时圈。图2-17（下） 天体第一赤道坐标系：赤纬和时角q 第二赤道坐标系v 用途：表示天体在天球上的位置；v 圆圈系统：天赤道，二分圈和二至圈；v 基本要点：基圈：天赤道；原点：春分点；始圈：春分圈；纬度：赤纬；经度：赤经，自天赤道向东度量。（下图）

4、 第二赤道坐标系的圆圈系统。天赤道上4个相距90的点：二分点和二个无名点；得到二分圈和二至圈。 （上图） 天体第二赤道坐标系：赤纬和赤经q 黄道坐标系用途：表示日月行星的位置及其运动；圆圈系统：黄道，无名圈（通过春分点的黄经圈）和二至圈；基本要点：基圈：黄道；原点：春分点；始圈：无名圈；纬度：黄纬；经度：黄经，自春分点沿黄道向东度量。上图 黄道坐标系的圆圈系统。黄道上4个相距90的点：二分点和二至点；得到无名圈和二至圈。下图 天体的黄道坐标系：黄纬和黄经 仰极高度天顶赤纬当地纬度 地平坐标系和第一赤道坐标系； 始圈相同（午圈）但基圈不同，因而高度不同于赤纬，方位不同于时角； 二者的具体差异与当

5、地的纬度有关； 仰极高度体现地平系统与第一赤道系统的关系。 第二赤道坐标系和黄道坐标系：赤经和黄经都向东度量：有共同的原点（春分点）。但第二赤道坐标系以天赤道为基圈，春分圈为始圈；黄道坐标系以黄道为基圈，以无名圈为始圈。所以，赤纬不同于黄纬，赤经不同于黄经。 第二赤道坐标系和黄道坐标系 基圈相同（天赤道）因而有相关的纬度（赤纬）但始圈不同，因而时角不同于赤经； 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（恒星时）= tr(春分点时角)S（恒星时）= t*(恒星的时角)+a*（恒星的赤经）恒星中天：t* = 0则S（恒星时）= a*（

6、恒星中天的赤经） 第一赤道坐标系 和第二赤道坐标系天球坐标系比较地平坐标地平坐标第一赤道坐标第一赤道坐标第二赤道坐标第二赤道坐标黄道坐标黄道坐标天球轴天球轴当地垂线当地垂线天轴天轴天轴天轴黄轴黄轴两极两极天顶、天底天顶、天底北天极、南天极北天极、南天极北天极、南天极北天极、南天极北黄极、南黄极北黄极、南黄极纬圈纬圈地平纬圈地平纬圈（等高线）（等高线）赤纬圈赤纬圈赤纬圈赤纬圈黄纬圈黄纬圈基圈基圈地平圈地平圈（四正点）（四正点）天赤道天赤道（上、下点）（上、下点）天赤道天赤道（春分、秋分点）（春分、秋分点）黄道黄道（二分二至点）（二分二至点）经圈经圈（辅圈（辅圈）地平经圈地平经圈（子午、卯酉圈）（

7、子午、卯酉圈）时圈时圈（子午圈、六时圈（子午圈、六时圈）时圈时圈（二分、二至圈）（二分、二至圈）黄经圈黄经圈（有二至圈）（有二至圈）始圈始圈午圈午圈午圈午圈春分圈春分圈通过春分点的黄经圈通过春分点的黄经圈原点原点南点南点上点上点春分点春分点春分点春分点纬度纬度高度高度赤纬赤纬赤纬赤纬黄纬黄纬经度经度方位（向西度量）方位（向西度量）时角（向西度量）时角（向西度量）赤经（向东度量）赤经（向东度量）黄经（向东度量）黄经（向东度量）应用应用在天文航海、天文航在天文航海、天文航空、人造地球卫星观空、人造地球卫星观测及大地测量等部门测及大地测量等部门都广泛应用它都广泛应用它观测恒星、星云、星图等类型的遥远天观测恒星、星云、星图等类型的遥远天体常常采用赤道坐标系，它被广泛应用体常常采用赤道坐标系，它被广泛应用于天体测量中于天体测量中观测太阳以及太阳系内运行在观测太阳以及太阳系内运行在黄道面附近的天体，则采用黄黄道面附近的天体，则采用黄道坐标系道坐标系注：基圈和始圈上的点，其纬度或经度为零；极点的纬度为注：基圈和始圈上的点，其纬度或经度为零；极点的纬度为90，经度则