地理坐标与天球坐标

地理坐标与天球坐标1第一页，共四十九页，2022年，8月28日第一节地理坐标经线和纬线一、地球上的经线和纬线

地球—球心—地轴—地极—经线和纬线—经纬网—地理坐标经线和纬线都是地球上的圆大圆：同一球面上最大的圆，其圆心即为球心；（所有经线圈、赤道）小圆：大圆以外的圆。2第二页，共四十九页，2022年，8月28日经线(meridian)通过地轴的平面同地球相割而成的圆；经线都是大圆的一半，都在两极相交，大小相同；本初子午线：通过英国Greenwich(格林尼治)天文台经线（1884年确定），0°。纬线(parallel)垂直于地轴的平面同地球相割而成的圆；纬线相互平行，大小不等;赤道(equator)：0°。3第三页，共四十九页，2022年，8月28日图1-1经线和纬线纬线平面垂直于地轴,经线平面都通过地轴

4第四页，共四十九页，2022年，8月28日英国Greenwich天文台,现为天文博物馆天文台内展出早期的天文望远镜、星象图和天文钟等5第五页，共四十九页，2022年，8月28日通过Greenwich天文台内古老的

天文望远镜观察宇宙脚跨东西半球,即通过Greenwich天文台的本初子午线(0°经线)。6第六页，共四十九页，2022年，8月28日二、地球上的方向和距离地球上的方向通常指地平方向；南北方向（经线方向），有限方向；东西方向（纬线方向），无限方向；理论上亦东亦西；实际上非东即西。7第七页，共四十九页，2022年，8月28日地球上的方向与地球自转我国传统上把正午太阳所在方向定为正南，而把日出日落的方向视为东西方向；东西方向与地球自转相联系；判断：右手定则，右手大拇指伸出，其余四指弯曲，大拇指指向天北极，其余四指弯曲的方向为自西向东的方向。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。8第八页，共四十九页，2022年，8月28日图1-3十二支表示地平方向。其中子午表示南北，卯酉表示东西。图1-2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。9第九页，共四十九页，2022年，8月28日地球上的距离角距离和线距离相互联系。海里：经线1分的弧长；赤道的周长：60海里×360=21600海里。公里：经线1分的弧长（把圆周分为400度，1度100分）；赤道的周长：100公里×400=40000公里。经度1°为60海里，约折合111km。10第十页，共四十九页，2022年，8月28日经度和纬度一、经度和纬度是经线和纬线的“编号”，本身代表一种角度纬度：一地相对于赤道平面的南北方向和角度纬度是一种线面角，即本地法线与赤道平面的交角；纬度在本地经线上度量，南北纬各分90度。11第十一页，共四十九页，2022年，8月28日

经度：本地子午面的东西方向和角距离经度是两面角，本初子午面为起始面；本地子午面为终面；经度通常在赤道上度量，东西经各分180度。12第十二页，共四十九页，2022年，8月28日图1-4经度和纬度纬度是线面角，即本地法线与赤道平面的交角；经度是两面角，即本地子午面与本初子午面的交角。13第十三页，共四十九页，2022年，8月28日图1-5经纬网14第十四页，共四十九页，2022年，8月28日图1-6经纬网的极地俯视图左图，俯视北极；右图，俯视南极15第十五页，共四十九页，2022年，8月28日经线都是大圆，纬度间隔大体相等：纬线是大小不等的圆经度的间隔，随纬度增高而减小；与纬度的余弦成反比。经（纬）度与经（纬）线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。16第十六页，共四十九页，2022年，8月28日图1-7经线的间隔随纬度增大而减小17第十七页，共四十九页，2022年，8月28日二、地理坐标一地的经度和纬度相结合，叫做该地的地理坐标。地理定位，地理坐标与地球上的点一一对应。书写按惯例先纬度，后经度；数字在先，符号在后。例：北京（40ºN,116ºE）内江（29°35′N，105°03′E）18第十八页，共四十九页，2022年，8月28日赤勒川，阴山下，天似穹庐，笼盖四野，天苍苍，野茫茫，风吹草低见牛羊。图1-8天穹既然地上有半个球，不难想象地下也应有半个球，合成一个球体—天球。19第十九页，共四十九页，2022年，8月28日第二节天球坐标天球一、天穹和天球天穹：地平以上的半个天球是半球和扁球。天球：以地心为球心半径为任意的假想球体，表示天体视运动的辅助工具是整球和圆球；分地心天球和日心天球。20第二十页，共四十九页，2022年，8月28日图1-9天球示意图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。21第二十一页，共四十九页，2022年，8月28日二、天球的视运动天球周日视运动对于地球观测者：天球围绕我们以与地球自转相反的方向（向西），和相同的周期（1日）旋转—天球周日运动；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。22第二十二页，共四十九页，2022年，8月28日周年运动：太阳周年运动方向：自西向东，与地球公转方向相同视行路线：黄道星空季节变化23第二十三页，共四十九页，2022年，8月28日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；从而也可以理解为太阳的周日运动落后于恒星。24第二十四页，共四十九页，2022年，8月28日图1-10太阳周年运动25第二十五页，共四十九页，2022年，8月28日图1-11太阳周年运动方向向东(与地球公转方向相同),其视行路线被称为黄道。126第二十六页，共四十九页，2022年，8月28日春：中天狮子太阳飞马夏：天蝎中天太阳猎户秋：飞马中天太阳狮子冬：猎户中天太阳天蝎图1-12夜半中星随季节的变化这是地球公转的反映。由夜半中星的变化间接推出太阳周年运动。><^27第二十七页，共四十九页，2022年，8月28日图1-13天球的视运动左：地球公转和太阳周年运动，二者都向东。右：地球自转和天球周日运动，前者向东，后者向西。28第二十八页，共四十九页，2022年，8月28日三、天球上的圆和点图1-14天球大圆的交点和远距点左:地平圈与天赤道的交点（东、西）和远距点(南、北、上、下)；右:黄道与天赤道的交点（二分）和远距点（二至点和无名点）29第二十九页，共四十九页，2022年，8月28日三个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道；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。大圆的交点：天赤道交地平圈：东点和西点；黄道交天赤道：春分点和秋分点。30第三十页，共四十九页，2022年，8月28日四、天球上的方向和距离方向：地球上方向的延伸；东西方向：俯视天北极，逆钟向为东；判断：右手定则。距离：只有角距离。31第三十一页，共四十九页，2022年，8月28日图1-15天球上的方向32第三十二页，共四十九页，2022年，8月28日图1-16天球上的距离33第三十三页，共四十九页，2022年，8月28日天球坐标一、球坐标系的一般模式以基圈、始圈和终圈构成一球面三角形；纵坐标即纬度；横坐标即经度。34第三十四页，共四十九页，2022年，8月28日图1-17球面坐标的一般模式由基圈、始圈和终圈构成球面三角形35第三十五页，共四十九页，2022年，8月28日两大类天球坐标系右旋坐标系：与天球周日运动（地球自转）联系，向西；左旋坐标系：与太阳周年运动（地球公转）联系，向东。36第三十六页，共四十九页，2022年，8月28日二、地平坐标系用途：表示天体在天空中的高度和方位；圆圈系统：地平圈，子午圈，卯酉圈；基本要点：基圈：地平圈；原点：南点；始圈：午圈；纬度：高度；经度：方位(0到360度，自南点向西沿地平圈度量）。37第三十七页，共四十九页，2022年，8月28日图1-18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）和卯酉圈（过东、西点）。图1-19天体的地平坐标：高度和方位38第三十八页，共四十九页，2022年，8月28日三、第一赤道坐标系(也称时角坐标系)用途：用于时间度量；圆圈系统：天赤道，子午圈和六时圈；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（经圈改称时圈）自上点沿天赤道向西度量（为使天体的时角“与时俱增”）。39第三十九页，共四十九页，2022年，8月28日图1-20（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1-21（下）天体第一赤道坐标系：赤纬和时角40第四十页，共四十九页，2022年，8月28日四、第二赤道坐标系用途：表示天体在天球上的位置；圆圈系统：天赤道，二分圈和二至圈；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（为使春分点沿天赤道向东度量，即当时的“恒星时”）。41第四十一页，共四十九页，2022年，8月28日图1-22（下）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。

图1-23（上）天体第二赤道坐标系：赤纬和赤经42第四十二页，共四十九页，2022年，8月28日五、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（为使太阳的黄经“与日俱增”）。43第四十三页，共四十九页，2022年，8月28日图1-24（上）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。图1-25（下）天体的黄道坐标系：黄纬和黄经

44第四十四页，共四十九页，2022年，8月28日六、各种天球坐标系的区别地平坐标系与第一赤道坐标系第二赤道坐标系与黄道坐标系第一赤道坐标系与第二赤道坐标系45第四十五页，共四十九页，2022年，8月28日图1-26仰极高度＝天顶赤纬＝当地纬度

地平座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地的纬度有关；仰极高度体现地平系统与第一赤道向系统的关系。

46第四十六页，共四十九页，2022年，8月28日图1-27仰极高度＝当地纬度47第四十七页，共四十九页，2022年，8月28日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）。但第一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。图1-28第二赤道坐标系和黄道坐标系48第四十八页，共四十九页，2022年，8月