天文定位与导航-认识天体视运动

天体视运动1、天体周日视运动2、太阳周年视运动3、月球视运动简介天体周日视运动天体周日视运动成因：地球的自转使地球上的测者看到天球带着所有的天体绕着天轴由东向西运动，一天转动一周。天体周日视运动的轨迹：赤纬圈，它们也称为天体周日平行圈。1）成因2）天体周日视运动现象天体出没天体出没时象限天体中天天体通过天顶、天底天体在上天半球运行所经过的象限天体通过东西圈PNZNESQQ′Pnzz′NSoQ'PsB天体（1）周日视运动轨迹（2）天体出没天体中心通过测者真地平圈的现象称为天体真出没。①天体有真出和真没的条件：

<90°

PNZNESQQ′90°-φ②没出没的天体：天体永不降没的条件：δ

≥900

，且与

同名。天体永不升出的条件：δ

≥900

，与

异名。③有出没天体上下半球运行时间比较：当δ=0，上下半球等长当δ

与

同名，上半球长δ与

异名,下半球长PNZNESQQ′90

-

（2）天体出没④天体出没时象限

升出降没δ=NNENWδ=SSESWδ=0EWPNZNESQQ′（3）天体上中天上中天方位：

N或S上中天高度H：

H上中天顶距Z：

Z=90-Hδ

=δ±Z

同名+，异名-PNZNESQQ′EHZ

（4）天体过天顶、天底过天顶的条件δ=

,与

同名过天底的条件δ=

,与

异名PNZNESQQ′（5）天体在上天半球运行所经过的象限真地平上象限的划分：NE、SE、SW、NW天体升出的象限取决于天体的赤纬δ

：（1）δ

>

，且同名的天体——天体不通过东西圈对于北纬测者,天体在NE、NW象限内运行；对南纬测者，天体则在SE、SW内运行。PNZNESQQ′天体距角提问：演示图中的天体在周日运动中半圆方位的变化如何？——不超过90°，且从小→大→小变化。距角（位置角q=90°）——天体中心位于方位角达最大时即位置角q=90°的位置。天体通过东西圈（2）δ<

，且同名的天体——天体过东西圈天体将在四个象限NE、SE、SW和NW内运行。对于北纬测者，NE升出，过东圈入SE，中天方位180，后入SW，过西圈，入NW，而后降没。对于南纬测者，天体将依次在SE、NE、NW、SW象限运行。PNZNESQQ′（3）δ<90°

，且异名的天体，在地平上同样在两个象限内运行。对于北纬测者，天体在SE、SW象限内运行，对于南纬测者，在NE、NW象限内运行。PNZNESQQ′天体通过东西圈3）不同纬度处的测者所见的周日视运动（1）测者位于赤道（2）测者位于中纬度（3）测者位于极地测者位于极地测者位于中纬度4）周日视运动中特殊点的h和A（1）天体中天天体位于测者午圈，t=0°，A=180°(或0°)，位置角q=0°（或180°）。天体上中天高度H：

H=90°

+

δ

于是

=Z±δ式中：Z和δ同名，相加；异名则相减，而

与Z、δ的较大者同名。PnPszz′QQ′上中天zAb=0°aAa=180°b天体上中天图例:观测太阳上中天高度得H=37°28

.4S，已知太阳赤纬=12°13

.8S，求测者纬度。解：H37°28

．4SZ52°31．6N

－δ12°13．8S

40°17

．8N天体视运动（2）天体在东西圈天体方位角A=90°，有sinh=sinδcsc

cosh=cosδsint（3）天体真出没

天体真出没时，h=0°，根据天体方位的计算公式得B’

例：已知测者纬度

=33°15

．0N，δ☉

=3°56

．0S，求太阳真出没方位。解：

A=94°.7即：太阳真出方位为94°.7NE，真没方位为94°.7NW。（3）天体真出没5）周日视运动所引起的天体坐标的变化

假定：测者位置固定﹔不计天体本身的运动﹔地球自转是匀速的。

1）天体赤道坐标的变化——天体赤纬

，天体的时角t，天体的赤经

2）天体地平坐标的变化——h和A（1）天体赤纬和天体的赤经

赤纬：近似不变——周日视运动中，天体都是沿着各自的周日平行圈——赤纬圈移动。天体的赤经：不变——赤经

是以春分点为基准度量的，而春分点与天体一起参加天球的周日旋转。（2）天体的时角t天球匀速转动，天体的时角也匀速变化。5）周日视运动所引起的天体坐标的变化（3）天体高度h的变化

h=

cos

sinA

t=-cossinq

t由公式可看出：①天体高度变化最慢的位置——天体中天时当A=180°(或0°)，q=0°(或180°)时（天体上中天时），

=0，说明在上中天附近，天体高度变化最慢。②天体高度变化最快的位置——过东西圈或距角时（并与δ

和

有关）当A=90°（过东西圈），有

h=－cos

t，且

低，

h变化大当q=90°（距角）时，有

h=－cos

t。且

低，

h变化大（3）天体高度h的变化（4）天体方位A的变化

A=－cosδcosqsech

t=－(sin

－tghcos

cosA)

t①方位变化率最大位置——天体上中天时当q=180°——上中天，

A=sechcos

t，有最大的方位变化率，且

低，h高，

A变化大；当天体半圆方位A=180°——上中天，

A=－(sin

＋tghcos

)

t，因此有最大的方位变化率。②方位变化率缓慢区域当h=0°（天体真出没时），

A=－sin

t；当半圆方位A=90°（天体过东西圈）时，

A=－sin

t。因此，天体从升出到东圈，或者从西圈到降没时，方位变化较慢；③方位变化率为零的位置——距角处在距角处，q=90°，

A=－cosδcosqsech

t=0，即方位不变。（4）天体方位A的变化归纳天体上中天时：方位变化率最大，天体高度变化最慢天体过东西圈时：方位变化率缓慢，天体高度变化最快天体距角时：方位变化最慢，天体高度变化最快天体真出没：方位变化率缓慢天体在真地平与东西圈之间时：方位变化率缓慢，但有方位变化最慢点。感谢倾听天体视运动1、天体周日视运动2、太阳周年视运动3、月球视运动简介2、太阳周年视运动太阳以一年为周期的运动，称为太阳的周年视运动

1）太阳周年视运动的成因地球沿着椭圆轨道绕太阳作自西向东的公转运动。使地球上的人们仅观测到太阳在天球上自西向东作周年运动。

2）太阳周年视运动的方向和轨道

（1）方向—自西向东2、太阳周年视运动1）轨道及其要素①黄道——太阳在天球上作自西向东的视运动大圆。即地球公转轨道在天球上的投影。②黄极（Eclipticpole）——黄道的极，靠近北天极的黄极称为北黄极MN，另一个黄极称为南黄极MS。③黄赤交角（Obliquityoftheecliptic，

）——黄道面与天赤道面的夹角——23

27

——即太阳的最大赤纬。④分点——太阳视运动的黄道与天赤道的交点春分点（FirstpointofAries,

）——太阳视运动由南天半球进入北天半球的黄道与天赤道的交点秋分点（FirstpointofLibra,

）——太阳视运动由北天半球进入南天半球的黄道与天赤道的交点至点——在黄道上，春分点和秋分点之间的两个中间点，即太阳周年视运动中的赤纬最高点夏至点（FirstpointofCancer,

）——春分点到秋分点的中间点——太阳北赤纬最高点冬至点(FirstpointofCopricornus,ち)——秋分点到春分点的中间点——太阳南赤纬最高点1）轨道及其要素2)黄道坐标系黄经圈（Circleofcelestiallongitude）——南、北黄极之间的半个大圈。基本圈：黄道和春分点黄经圈。辅助圈：黄经圈。坐标原点：春分点

。

黄道坐标黄经（Celestiallongitude，

）——由春分点起，沿黄道向东度量到天体黄经圈的弧距，范围0~360

B黄道坐标黄纬（Celestiallatitude，

）——由黄道沿黄经圈度量到天体中心的弧距，范围0~90

。向北度量为北黄纬，向南度量为南黄纬。太阳在周年视运动中

=0

，

=0~3603）太阳周年视运动的规律（1）太阳周年和周日合成视运动轨迹——螺旋曲线（2）太阳在黄道上的运动周期春分点每年沿黄道西移50

.276。①原因：由于太阳和月球，还有行星对地球的作用力及地球本身的自转，使天轴（地轴）绕着黄轴以25800年为周期转动，引起春分点每年沿黄道西移50

.276。

②地球绕太阳公转一周360°的时间间隔—恒星年—即太阳在黄道上运行完整一周的时间间隔③太阳中心连续两次通过春分点（360°50

.276）的时间间隔—回归年（Tropicalyear）。1回归年=365.2422个（地球自转周期）=365d05h48m46s④恒星年与回归年的比较

—恒星年比回归年约长20m

（地球绕太阳公转1°≈24h，1′≈24m，50

.276≈20m）3）太阳周年视运动的规律

（3）一年内太阳赤道坐标的变化①几个特殊点的太阳赤纬

和赤经

赤纬

的极限位置——23°27

N～23°27

S。北回归线—23°27

N（最北）的周日平行圈（赤纬圈）南回归线—23°27

S（最南）的周日平行圈（赤纬圈）。

日期黄道上的点αδ3月21日

春分点0

0

6月22日

夏至点90

23°27

N9月23日

秋分点180

0

12月22日

冬至点270

23°27

S②太阳赤经和赤纬的日变化

=

=cos

sin

（3）一年内太阳赤道坐标的变化③太阳赤经在4个特殊点的日变化表日期黄经的日变化

赤经的日变化

春分点前后59.254.3

夏至点前后57.2

62.3

秋分点前后58.253.8

冬至点前后61.266.6实际应用中可认为太阳黄经的日变化量

=1°太阳赤经的日变化量

：53.8~66.6，平均日变化量为

=59.′14太阳赤纬的日变化量

=0°.4cos

=0~0°.4。4）一年中太阳视运动现象考察：一年中太阳的升出和降没象限，中天的方位、高度，过头顶的机会，白天、夜间的时间长度比较等（1）赤道上的测者：①白天等于夜间。②不同赤纬时分点时，

=0°，太阳中天过天顶。中天前太阳方位为东，中天后太阳方位为西，中天太阳方位刹那间改变180°。③

≠0°：当

为N时，太阳在NE象限升出，NW象限降没；当

为S时，太阳在SE象限升出，SW象限降没。

④至点时，

=23°27

，太阳上中天高度H=90°－

（23°27

）=66°33

。（2）在极区的测者（66°33

<≤90°）：当与

同名时，太阳永不降没（极昼）；当与

异名时，永不升出（极夜）。（3）在回归带内的地区：

<23°27

①当

与

同名，白天时间长于夜间，否则，反之。②太阳在一年内有两次通过测者天顶（当

＝

且同名）。③当

<

且同名时，太阳过东西圈，太阳运行于四个象限，而

>

时不通过东西圈，有距角，太阳运行于两个象限。④分点时，

=0°，太阳正东E升出，正西降没，运行于两个象限。中天高度H=90°－

。4）一年中太阳视运动现象4）一年中太阳视运动现象三、月球视运动简介月球（Moon）和地球组成月地系，它们共同绕着月地质量中心（位于月地中心连线上，离地球中心的距离约等于3/4地球半径）自西向东运转。pn1．月球运行轨道白道——月球轨道平面与天球相交的截痕。黄白交角（

）——白道与黄道的夹角，平均为5°09

。升交点（

）——月球进入黄道以北时与黄道的交点降交点（ν）——月球进入黄道以南时与黄道的交点交点线——它们的连线

ν

由于太阳和行星的引力影响，使得月球轨道产生摄动，交点线沿着黄道向西以每年19°21

的速度旋转，约18.6年在黄道上运行一周。1．月球运行轨道2．月球视运动方向和周期1）月球视运动方向——沿白道自西向东2）恒星月（Siderealmonth）—定义：以恒星为参照点，月球沿白道运行一周（即连续两次

=

*的时间间隔）。长度：一个恒星月=27d07h43m12s≈27d.32。月球沿白道每天东移角度：≈13°.2。（360°/27.32）月亮相对于太阳：每天向东移动约12°.2（太阳在黄道上每天向东移动约1°）。

3）朔望月（称太阴月Lunarmonth）—定义：以太阳为参照点，月球沿白道运行一周。即当月球黄经

再一次等于太阳黄经

的时间间隔。长度：29d12h44m03s≈29.53（360°/12°.2）。3．月球与恒星、太阳的中天时间的比较恒星、太阳和月亮的运动关系如图：设某时恒星、太阳和月亮同时中天，即三者同处测者午圈，地球自转一周后恒星中天，太阳？中天4m后中天（太阳在周年视运动中，太阳每天沿黄道向东移动约1°）月球的中天时间每天较恒星平均推迟？53m（13°.2×4m）月球的中天时间每天较太阳平均推迟？49m（12°.2×4m，实际在37m~65m之间）4．月球赤纬的变化白道与黄道的交点不停地向西移动，当升交点和春分点重合时，白道在黄赤交角

之外，白赤交角=

+

=28°36

。则该月

在28°36

N到28°36

S内变化。当降交点和春分点重合时，白道在黄赤交角之内，白赤交角=

－

=18°18

，则该月

在18°18

N到18°18

S内变化。其余月份，最大月

在28°36

到18°18

之间。5.月相和月龄1）月相月相（PhaseoftheMoon）——地球上的测者在一个月内所见月球亮面呈现的不同圆缺形状。

2）月龄月龄（AgeoftheMoon）——在一个月内从新月算起的日数。pn满月新月月相示意图初一十五约于12h左右上中天约于18h左右上中天约于24h左右上中天约于6h